机械设计课程设计报告 一级圆柱齿轮减速器的设计计算

机机械械设设计计 课课程程设设计计 课题名称 一级圆柱齿轮减速器的设计计算 系 别 机械系 专 业 机械设计与制造 班 级 17机制 17701 班 姓 名 学 号 指导老师 完成日期 2018 年 6 月 27 日 目录目录 第一章第一章 绪论绪论 第二章第二章 课题题目及主要技术参数说明课题题目及主要技术参数说明 2 1 课题题目 2 2 主要技术参数说明 2 3 传动系统工作条件 2 4 传动系统方案的选择 第三章第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算减速器结构选择及相关性能参数计算 3 1 减速器结构 3 2 电动机选择 3 3 传动比分配 3 4 动力运动参数计算 第四章第四章 齿轮的设计计算齿轮的设计计算 包括小齿轮和大齿轮包括小齿轮和大齿轮 4 1 齿轮材料和热处理的选择 4 2 齿轮几何尺寸的设计计算 4 2 1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸 4 2 2 齿轮弯曲强度校核 4 2 3 齿轮几何尺寸的确定 4 3 齿轮的结构设计 第五章第五章 轴的设计计算轴的设计计算 从动轴从动轴 5 1 轴的材料和热处理的选择 5 2 轴几何尺寸的设计计算 5 2 1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径 5 2 2 轴的结构设计 5 2 3 轴的强度校核 第六章第六章 轴承 键和联轴器的选择轴承 键和联轴器的选择 6 1 轴承的选择及校核 6 2 键的选择计算及校核 6 3 联轴器的选择 第七章第七章 减速器润滑 密封及附件的选择确定以及箱体主要结构减速器润滑 密封及附件的选择确定以及箱体主要结构 尺寸的计算尺寸的计算 7 1 润滑的选择确定 7 2 密封的选择确定 7 3 减速器附件的选择确定 7 4 箱体主要结构尺寸计算 第八章第八章 总结总结 参考文献参考文献 第一章第一章 绪绪 论论 本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算 在设计计算中运用 到了 机械设计基础 机械制图 工程力学 公差与互换性 等多门课 程知识 并运用 AUTOCAD 软件进行绘图 因此是一个非常重要的综合实践 环节 也是一次全面的 规范的实践训练 通过这次训练 使我们在众多方面 得到了锻炼和培养 主要体现在如下几个方面 1 培养了我们理论联系实际的设计思想 训练了综合运用机械设计课程和 其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力 巩固 深化和扩展了相关机械设计方面的知识 2 通过对通用机械零件 常用机械传动或简单机械的设计 使我们掌握了 一般机械设计的程序和方法 树立正确的工程设计思想 培养独立 全面 科 学的工程设计能力和创新能力 3 另外培养了我们查阅和使用标准 规范 手册 图册及相关技术资料的 能力以及计算 绘图数据处理 计算机辅助设计方面的能力 4 加强了我们对Office软件中Word功能的认识和运用 第二章第二章 课题题目及主要技术参数说明课题题目及主要技术参数说明 2 12 1 课题题目课题题目 带式输送机传动系统中的减速器 要求传动系统中含有单级圆柱齿轮 减速器及V带传动 2 22 2 主要技术参数说明主要技术参数说明 输送带的最大有效拉力F 1150N 输送带的工作速度V 1 6 m s 输送机 滚筒直径D 260 mm 2 32 3 传动系统工作条件传动系统工作条件 带式输送机在常温下连续工作 单向运转 空载起动 工作载荷 较平稳 两班制 每班工作8小时 要求减速器设计寿命为8年 大修 期为3年 中批量生产 三相交流电源的电压为380 220V 2 42 4 传动系统方案的选择传动系统方案的选择 图 1 带式输送机传动系统简图 计 算 及 说 明结果 第三章第三章 减速器结构选择及相关性能参数计减速器结构选择及相关性能参数计 算算 3 13 1 减速器结构减速器结构 本减速器设计为水平剖分 封闭卧式结构 3 23 2 电动机选择电动机选择 一 工作机的功率 Pw FV 1000 1150 1 6 1000 1 84kw w P 二 总效率 总 总 带 齿轮 联轴器 滚筒 2 轴承 2 0 96 0 98 0 99 0 96 0 990 876 三 所需电动机功率 d P 2 1001 84 0 876 KWPP wd 总 查 机械零件设计手册 得 Ped 3 kw 电动机选用 Y112M 4 n 满 1420 r min 3 33 3 传动比分配传动比分配 工作机的转速 n 60 1000v D 60 1000 1 6 3 14 260 117 589r min min 076 12589 117 1420 rnni 满总 取 则3 带 i4 02512 076 3 带总齿 iii 3 43 4 动力运动参数计算动力运动参数计算 一 转速 n 电动机 选用 Y100L2 4 3 带 i 4 025 齿 i 计 算 及 说 明结果 1420 r min 0 n 满 n 1420 3 473 333 r min I n 0 n 带 i 满 n 带 i II n I n 473 333 4 025 117 589 r min 齿 i 117 589 r min III n II n 二 功率 P 612 1 0 kwPP d 1 9740 942 100 01 kwPP 带 1 9160 990 981 974 12 kwPP 轴承齿轮 1 8750 990 99916 1 23 kwPP 轴承联轴器 三 转矩 T 2 100 14209550 9550 000 nPT 14 126 N m 40 68430 9614 126 01 mNiTT 带带 025 4 0 990 98684 40 12 齿轴承齿轮 iTT 158 872 N m 10 990 99872 158 23 齿带轴承联轴器 iTT 155 710 N m 计 算 及 说 明结果 将上述数据列表如下 轴号 功率 P kW N r min 1 T N m i 02 100142014 126 11 974473 33340 684 30 96 21 916117 589158 8724 0250 97 31 875117 589155 71010 98 第四章第四章 齿轮的设计计算齿轮的设计计算 4 14 1 齿轮材料和热处理的选择齿轮材料和热处理的选择 小齿轮选用 45 号钢 调质处理 HB 236 大齿轮选用 45 号钢 正火处理 HB 190 4 24 2 齿轮几何尺寸的设计计算齿轮几何尺寸的设计计算 4 2 14 2 1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸 由 机械零件设计手册 查得 SHlim 1 aHaH MPMP530 580 2lim1lim 1 200 215 lim2lim1lim FaFaF SMPMP 025 4 589 117 333 473 21 nn 由 机械零件设计手册 查得 ZN1 ZN2 1 YN1 YN2 1 1 由 a H NH H MP S Z 580 1 1580 lim 11lim 1 a H NH H MP S Z 530 1 1530 lim 22lim 2 计 算 及 说 明结果 a F NF F MP S Y 244 1 1 1215 lim 11lim 1 a F NF F MP S Y 204 1 1 1200 lim 22lim 2 一 小齿轮的转矩 I T 42 3793771 974 473 9550 9550 111 mNnPT 二 选载荷系数 K 由原动机为电动机 工作机为带式输送机 载荷平稳 齿轮在两轴承间对称布置 查 机械 原理与机械零件 教材中表得 取 K 1 1 三 计算尺数比 4 025 四 选择齿宽系数 d 根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置 查 机械原理与机械零件 教材中表得 取 1 d 五 计算小齿轮分度圆直径 1 d 1 d 计 算 及 说 明结果 766 766 1 d u uKT Hd I 2 2 3 1 025 4 5301 1025 4 684 401 1 2 3 44 714 mm 六 确定齿轮模数 m mm d a343 1124 0251 2 44 7 1 2 1 m 0 007 0 02 a 0 007 0 02 185 871 取 m 2 七 确定齿轮的齿数和 1 Z 2 z 取 Z1 2436 22 3 714 44 1 1 m d Z 取 Z2 96 6 96244 025 12 ZZ 八 实际齿数比 4 24 96 1 2 Z Z 齿数比相对误差 006 0 2 19 204 0 0107 1F Y 1F 2F Y 2F 计算大齿轮齿根弯曲应力为 a 120mm B1 57mm B2 48mm V 1 1890 m s 定为 IT7 计 算 及 说 明结果 22366 63 2 741 10120002000 2 2 2 2 11 1 ZmB YKT F F 1 952 40 F MPa 齿轮的弯曲强度足够 4 2 34 2 3 齿轮几何尺寸的确定齿轮几何尺寸的确定 齿顶圆直径 由 机械零件设计手册 得 h a 1 c 0 25 a d 542 1224 22 1111 mmmhZhdd aaa 1962 1296 22 2222 mmmhZhdd aaa 齿距 P 2 3 14 6 28 mm 齿根高 5 2mmmchha f 齿顶高 221mmmhha a 齿根圆直径 f d 435 22482 11 mmhdd ff 1875 221922 22 mmhdd ff 4 34 3 齿轮的结构设计齿轮的结构设计 小齿轮采用齿轮轴结构 大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿 轮的关尺寸计算如下 轴孔直径 d 50 mm 轮毂直径 1 6d 1 6 50 80 1 D mm 轮毂长度 66 2 mmBL 轮缘厚度 0 3 4 m 6 8 mm 取 8 0 轮缘内径 2h 2 196 2 4 5 2 8 2 D 2a d 0 强度足够 54mm 1a d 196mm 2a d h 4 5mm S 3 14mm P 6 28mm hf 2 5mm ha 2mm df1 43mm df2 187mm 计 算 及 说 明结果 171 mm 取 D2 170 mm 腹板厚度 c 0 3 0 3 48 14 4 2 B 取 c 15 mm 腹板中心孔直径 0 5 0 5 170 80 0 D 1 D 2 D 125 mm 腹板孔直径 0 25 0 25 170 80 0 d 2 D 1 D 22 5 mm 取 20 mm 0 d 齿轮倒角 n 0 5m 0 5 2 1 齿轮工作如图 2 所示 计 算 及 说 明结果 第五章第五章 轴的设计计算轴的设计计算 5 15 1 轴的材料和热处理的选择轴的材料和热处理的选择 由 机械零件设计手册 中的图表查得 选 45 号钢 调质处理 HB217 255 650MPa 360MPa 280MPa b s 1 5 25 2 轴几何尺寸的设计计算轴几何尺寸的设计计算 5 2 15 2 1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径按照扭转强度初步设计轴的最小直径 从动轴 c 115 29 35 2 d 2 2 3 n P 587 117 955 1 3 考虑键槽 29 35 1 05 30 82 2 d 选取标准直径 32 2 d mm 5 2 25 2 2 轴的结构设计轴的结构设计 根据轴上零件的定位 装拆方便的需要 同时考虑到强度的原则 主动轴和从动轴均设计为阶梯轴 5 2 35 2 3 轴的强度校核轴的强度校核 从动轴的强度校核 圆周力 2000 158 872 192 1654 92 t F 2 2 2000 d T 径向力 tan 1654 92 tan20 602 34 r F t F 由于为直齿轮 轴向力 0 a F 作从动轴受力简图 如图 3 所示 D2 32mm 从动轴 RA RB RHARHB Ft Ft Fr RvA RvB Ft 水平面弯矩 垂直面弯矩 合力弯矩 扭矩 危险截面 当量弯矩 从动轴受力简图 计 算 及 说 明结果 L 110mm 0 5 0 5 1654 92 827 46 HA R HB R t F N 0 5L 827 46 110 0 5 1000 51 72 HC M HA R mN 0 5 0 5 602 34 301 17 VA R VB R r F mN 0 5L 501 17 110 0 5 1000 36 4 VC M VA R mN 转矩 T 158 872 mN 校核 55 04 C M 22 VCHC MM 22 82 1872 51 mN 118 42 e M 22 aTMC 2 2 872 1586 004 55 mN 由图表查得 55MPa b1 d 10 10 29 21 mm b e M 1 3 1 0 55 1 0 42 118 3 考虑键槽 d 29 21mm 45mm 则强度足够 第六章第六章 轴承 键和联轴器的选择轴承 键和联轴器的选择 6 16 1 轴承的选择及校核轴承的选择及校核 考虑轴受力较小且主要是径向力 故选用单列深沟球轴承主 动轴承根据轴颈值查 机械零件设计手册 选择 6207 2 个 GB T276 1993 从动轴承 6209 2 个 GB T276 1993 寿命计划 从动轴 承 2 个 计 算 及 说 明结果 两轴承受纯径向载荷 P 602 34 X 1 Y 0 r F 从动轴轴承寿命 深沟球轴承 6209 基本额定功负荷 25 6KN 1 3 r C t f 10881201 h L10 P Cf n rt 2 6 60 10 3 6 34 602 10001 6 25 589 11760 10 预期寿命为 8 年 两班制 L 8 300 16 38400 h L10 轴承寿命合格 6 26 2 键的选择计算及校核键的选择计算及校核 一 从动轴外伸端 d 42 考虑键在轴中部安装故选键 10 40 GB T1096 2003 b 16 L 50 h 10 选 45 号钢 其许用挤压力 100MPa p 82 75 p lh Ft hld TI4000 32308 872 1584000 p 则强度足够 合格 二 与齿轮联接处 d 50mm 考虑键槽在轴中部安装 故同一 方位母线上 选键 14 52 GB T1096 2003 b 10mm L 45mm h 8mm 选 45 号钢 其许用 挤压应力 100MPa p 45 392 p lh Ft hld TI4000 50358 872 1584000 p 则强度足够 合格 从动轴 外伸端 键 10 40 GB 1096 2003 与齿轮 联接处 键 14 52 GB T109 6 2003 计 算 及 说 明结果 6 36 3 联轴器的选择联轴器的选择 由于减速器载荷平稳 速度不高 无特殊要求 考虑拆 装方便及经济问题 选用弹性套柱联轴器 K 1 3 9550 9550 202 290 C T II II n KP 589 117 916 1 3 1 选用 TL8 型弹性套住联轴器 公称尺寸转矩 250 n T C T 采用 Y 型轴孔 A 型键轴孔直径 d 32 40 选 d 35 n T 轴孔长度 L 82 TL8 型弹性套住联轴器有关参数 选用 TL8 型弹性 套住联 轴器 型号 公称 转矩 T N m 许用 转速 n r 1 min 轴孔 直径 d mm 轴孔 长度 L mm 外 径 D m m 材料 轴孔 类型 键 槽 类 型 TL625033003582160HT200 Y 型A 型 第七章第七章 减速器润滑 密封及附件的选择确定减速器润滑 密封及附件的选择确定 以及箱体主要结构尺寸的计算及装配图以及箱体主要结构尺寸的计算及装配图 7 17 1 润滑的选择确定润滑的选择确定 7 1 17 1 1 润滑方式润滑方式 1 齿轮 V 1 2 12 m s 应用喷油润滑 但考虑成 本及需要 选用浸油润滑 2 轴承采用润滑脂润滑 7 1 27 1 2 润滑油牌号及用量润滑油牌号及用量 齿轮浸油 润滑 轴承脂 润滑 计 算 及 说 明结果 1 齿轮润滑选用 150 号机械油 最低 最高油面距 10 20mm 需油量为 1 5L 左右 2 轴承润滑选用 2L 3 型润滑脂 用油量为轴承间 隙的 1 3 1 2 为宜 7 27 2 密封形式密封形式 1 箱座与箱盖凸缘接合面的密封 选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法 2 观察孔和油孔等处接合面的密封 在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸 垫片进行密封 3 轴承孔的密封 闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部 轴的外伸端与透盖的间隙 由于 V 3 m s 故选用半粗羊毛毡加 以密封 4 轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封 防止润滑油进入轴承内 部 7 37 3 减速器附件的选择确定减速器附件的选择确定 列表说明如下 列表说明如下 齿轮用 150 号机 械油 轴承用 2L 3 型 润滑脂 计 算 及 说 明结果 7 47 4 箱体主要结构尺寸计算箱体主要结构尺寸计算 箱座壁厚 10mm 箱座凸缘厚度 b 1 5 15mm 箱盖厚度 8