机械设计课程设计一级圆柱齿轮减速器说明书

1、武汉大学机械设计课程设计说明书姓名：班级：学号：完成日期：2011.7.8机械设计课程设计课程设计任务书4一.设计目的4二.设计题目：4第一章. 电动机的选择51. 选择电动机类型和结构型式62. 确定电动机的功率63. 确定电动机的转速64.传送比分配7第二章v带传动的设计计算7第三章. 齿轮传动的设计计算9一选择材料9二齿面解除疲劳设计9三.校核齿根弯曲强度9四.俩齿轮的几何计算10第四章.轴的设计10一.轴的功率、转矩、转速计算10二.高速轴设计12三.低速轴设计15第五章：轴承的设计与校核18一.高速速轴滚动轴承的选择与校核18二.低速轴滚动轴承的选择与校核19第六章键及联轴器等零件的

2、选择和核校20一.键的选择与校核20（一）高速轴大带轮键联接的选择与校核20（二）低速轴齿轮键联接的选择与校核20（三）低速轴联轴器键联接的选择与校核20二.低速轴联轴器的选择21第七章. 箱体的结构设计21第八章. 减速器的润滑及密封的选择22一. 减速器的润滑方式的选择22二. 减速器的密封方式的选择23第九章. 减速器附件的结构设计241.检查孔和视孔盖242油标和放油螺塞243通气器254起吊装置255启盖螺钉256定位销257.吊环25课程设计任务书一.设计目的机械设计基础课程设计是在学完机械设计基础课程的基础上进行的重要实践性教学环节，是学生第一次较全面的机械设计训练。机械设计基础

3、课程设计的目的是：1、通过课程设计，综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论和实际知识，掌握机械设计的一般规律，树立正确的设计思想，培养分析和解决实际问题的能力；2、学会从机器功能的要求出发，合理选择传动机构类型，制定设计方案，正确计算零件的工作能力，确定它的尺寸、形状、结构及材料，并考虑制造工艺、使用、维护、经济和安全等问题，培养机械设计能力；3、通过课程设计，学习运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等，培养机械设计的基本技能。二.设计题目： 带式输送机传动装置设计一 参考传动方案：(带传动 + 一级圆柱齿轮传动)二 原始参数：（见附表，题号与学号对应）1. 输送带工作拉力 f =2

4、800n；2. 输送带工作速度 v =1.70m/s (允许输送带速度误差为5%)；3. 滚筒直径 d = 400 mm；4. 效率 滚筒效率5 =0.96 （包括滚筒与轴承的效率损失）；一对齿轮效率 2=0.97，一对轴承效率3=0.995. 使用期限 10年，三 工作条件：1. 工作情况 一班制（每天工作8小时），连续单向运转，载荷较平稳；2. 动力来源 电力，三相交流，电压380v/220v；3. 检修间隔期 三年一次大修；4. 制造条件及生产批量 小批量生产。5. 生产条件：中等规模机械厂，可加工7-8级精度的齿轮和蜗杆。四 设计工作量要求1. 减速器装配图一张（a1或a0号图纸）2.

5、 零件工作图2张(齿轮、轴或机体等a2图纸)3. 计算说明书一份，约6000一8000字(按规定纸张和格式编写)4. 课程设计要求1）. 研究分析设计题目和工作条件，明确设计要求和设计内容；2）. 认真复习与设计有关的章节内容，提倡独立思考、深入钻研，主动地、创造性地进设计；3）. 设计态度严肃认真,一丝不苟，反对照抄照搬，抄袭他人设计，容忍错误等问题；4）.通过设计在设计思想、设计方法和设计技能等方面得到良好的训练；5）.设计中所有标准均采用我国现行标准和规范。五 课程设计设计过程1 如进行传动方案的设计（已拟定完成）2.电动机功率及传动比分配，3 主要传动零件的参数设计 (v带、v带轮2个

6、、轴2个、齿轮2个）标准件的选用.4 减速器结构、箱体各部分尺寸确定，结构工艺性设计，5 装配图的设计要点及步骤等。6 设计和绘制零件工作图7 整理和编写设计说明书第一章. 电动机的选择1. 选择电动机类型和结构型式：y系列三相异步电动机2. 确定电动机的功率 （1）工作机所需的功率：（2）传动装置的总效率：（3）所需电动机的功率：电动机至工作机之间传动装置的总效率：具体数值参见机械设计手册5页1联轴器（0.99）2闭式齿轮传动（0.97）3滚动轴承（0.99）4v带（0.95）5滚筒（0.96）计算得： 3. 确定电动机的转速工作机转速： 查机械设计手册p167页，可得满足上述条件的电动机有

7、两种：方案电动机型号额定功率电机转速电机重量参考价格总传动比同步转速满载转速1y160l-67.57507201183.4815.0782y160m-67.51000960735.0020.31经过上述表格综合考虑选取方案二的电动机y160l-64.传送比分配总传动比：=15.078 (注：电机满载转速) 代入数据得选择带传动传动比：计算闭式齿轮传动传动比： （注：一般选） 故可初取 第二章v带传动的设计计算 因传动装置中带传动比，电动机功率为，转速，主轴转速=96r/min。连续单向运转，载荷变动小，带传动中心距小于500。具体设计见下表，参考机械设计基础（第4章 带传动p7982页）计算项

8、目计算说明计算结果1.确定计算功率,已知,查表4.7得2.选择带型根据计算功率和小带轮转a型带3.确定v带轮基准查表4.8知a型带的=75mm.由式 （查表4.8）校核传送比：取取4.验算带速由式（4-19）有带速在525m/s范围内，合适5.确定带的基准长度和中心距按设计要求，初选中心距=450mm，符合由式（4-21）计算v带的基准长度 查表4.2，由式（4-22）计算实际中心距6.验算小带轮的包角由式（4-25）得小带轮的包角，合适7.确定v带的根数查表4.4得：；查表4.6得；查表4；由式（4-26）计算v带根数： z取38.确定v带的初拉应力查表4.8得q=0.10kg/m,由式（4

9、-28）得单根v带的初拉力单根v带张紧所需的初拉力9.带传动作用在带轮上的压力由式（4-29）近似计算带传动作用再带轮上的压力10.带轮的结构设计轮宽75mmb=75mm第三章. 齿轮传动的设计计算一选择材料：热处理，精度等级，决定齿面硬度，表面粗糙度 选用45刚， 热处理方式；调质，精度等级；7级。二齿面解除疲劳设计a确定齿数 z1=18 z2=68 齿宽系数=0.8b实际传动比u=6818=.、3.78 传动比误差（3.78-3.77）3.77=0.26%c传递功率p=5.1kw 转矩=270000n.mmd.载荷系数k=1.4e许用接触应力 最小安全系数许用应力 f极限应力 550-62

10、0mpag应力循环次数n=60180132508=4.3710解除疲劳寿命系数 则模数m取m=5.5三.校核齿根弯曲强度a.分度圆直径 b.齿宽 b=0.890.74=72.6 取 c.齿形系数与应力修正系数 d. 需用弯曲应力 e. f.弯曲寿命系数g.中心距h.圆周速度v=wr=1.866m/s四.俩齿轮的几何计算a.齿顶高系数ha*=1.0 顶隙系数c*=0.25齿顶圆直径齿根圆直径基圆直径齿顶高ha=110-99=11mm 齿根高hf=13.75mm 齿全高h=24.75mm齿顶径向间隙c= c*m=hf-ha=2.75齿厚s 齿槽宽e 齿距ps=e=p/2=m/2=8.64mm俩齿轮

11、的中心距 a=(+)m/2=236.5mm重合度第四章.轴的设计一.轴的功率、转矩、转速计算1. 各轴转速：0轴（电机轴） 1轴（高速轴） 2轴（低速轴） 3轴（工作机） 2. 各轴功率：0轴 1轴 2轴 3轴 （注意：为所需电动机的功率。）3. 各轴转矩：0轴 1轴 2轴 3轴 4. 传动系统运动和动力参数汇总轴号功率转矩转速(r/min)传动比效率输入输出输入输出05.67.4277203.780.9615.325.277.42728.218010.9525.275.1628.210547.7510.9735.1610510347.75二.高速轴设计由带传动及齿轮传动有：齿轮减速器主动轴齿

12、轮齿数z=18，模数m=3mm，齿轮齿宽，齿轮精度为7级。，计算项目计算说明计算结果1.选择轴的材料，确定许用应力考虑到本减速器为普通用途中小功率减速器，选用45号钢处理。查表得2.初步计算最小轴径从动轴传动功率p=3.74kw，由查表得c=118107，则轴上开一个键槽，将轴径增大5%，d1.0531.51mm.查机械设计手册p11页选标准直径为35mm。3.轴上零件定位、固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，靠平键和过盈配合实现周向固定。两轴承都以挡油环实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定，轴通过两端轴承实现轴向定位。大带

13、轮轮毂靠轴肩、平键和螺栓分别实现轴向定位和周向固定。4.轴的结构设计（1）轴径的确定考虑该段轴上的密封件尺寸（机械设计手册p90页），取。轴承选为6208沟球轴承。（见后面轴承设计）(符合轴承内径，同时，以便于轴承装拆) 该轴齿轮处选用平键为a型（见后面键的选择），查表8.9得齿根圆到键槽底部的距离2.22.5m（m为模数），故该小齿轮采用齿轮轴设计。(小齿轮齿顶圆直径)(同一轴承上两轴承型号尽量相同)（2）轴段长度确定(考虑到大皮带轮轮毂宽度l=50mm, 短23mm，以便准确安装)（主动齿轮齿宽为72，而该轴为齿轮轴故取72mm）（轴承宽度为18mm。因是润滑脂，故用挡油环） (先确定箱体

14、轴承孔轴向尺寸l，,轴承端盖厚度=10，两轴承间的跨距（由于选择6012深沟轴承，支点可选在轴承宽度一半处）经验算，左轴承到齿轮中点的距离为61.5mm，故齿轮为居中布置。5.齿轮受力计算分度圆直径d=mz=54mm转矩圆周力径向力d=54mm6.轴的强度计算(1)画轴的受力图(2)在水平面和铅垂面内分别求轴的支承反力r面内：v面内： (3)绘制弯矩图 r面内弯矩图 v面内弯矩图 合成弯矩图 (4)绘制转矩图(5)绘制当量弯矩图(6)校核危险截面c处的强度故此轴的强度满足要求轴的强度满足要求7.绘制轴的工作图 就以以上的数据结果绘制齿轮轴见下图齿轮轴齿轮的精度设计：齿数z18模数m3压力角20

15、齿顶高系数1顶隙系数0.25变位系数x0全齿高h4.5精度等级8gb/t 10095.2单个齿距极限偏差17齿距积累总公差53齿廓总公差22螺旋线总公差21径向综合总公差61一齿径向综合公差19三.低速轴设计齿轮减速器从动轴齿轮齿数z=68，模数m=3mm，齿轮齿宽b=80mm，齿轮精度为8级。，。计算项目计算说明计算结果1.选择轴的材料，确定许用应力考虑到本减速器为普通用途中小功率减速器，选用45号钢处理。查表得2.初步计算最小轴径从动轴传动功率p=3.55kw，由查表得c=118107，则轴上开一个键槽，将轴径增大5%，d1.0549.31mm，该轴外端安装联轴器，选用弹性套柱销联轴lt9

16、孔径为 50mm，与轴外伸直径符合（见联轴器的选择）3.轴上零件定位、固定和装配单级减速器中，可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布齿轮右端由轴环定位，左面用套筒轴向定位，周向依靠平键固定。两轴承分别以挡油环和套筒定位，周向则采用小过盈配合固定。联轴器以轴肩和轴端挡圈轴上定位，平键做周向定位。轴做成阶梯形，右轴承从右面装入，齿轮、套筒、左轴承、联轴器依次从左面装入。润滑采用油润滑4.轴的结构设计(1)轴径的确定 考虑该段轴上的密封件尺寸，取 轴承型号选为6012深沟轴承，轴承宽度b=18 mm（见后面键的选择） (符合轴承内径，同时，以便于轴承装拆)(取标准直径，以便轴承拆卸) (此处轴承

17、安装挡油环故与轴承处轴尺寸一样)（定位环）取 （2）轴段长度确定=82mm(lt8型联轴器轴孔长84mm，短23mm，以便准确定位)(由于轴承采用润滑脂故要在此处加挡油环=9.5mm)(由从动齿轮齿宽为66mm) 取（轴承宽度为18mm。采用润滑脂，故该处轴承需加挡油环）(先确定箱体轴承孔轴向尺寸l，,轴承端盖厚度=10，(3)两轴承间的跨距（由于选择6012深沟轴承，支点可选在轴承宽度一半处）经计算，左轴承支点到齿轮支点距离为73.25mm,故齿轮为居中布置。5.齿轮受力计算分度圆直径d=mz=204mm转矩圆周力径向力d=204mmt=105400=1033（n）=376（n）6.轴的强度

18、计算(1)画轴的受力图(2)在水平面和铅垂面内分别求轴的支承反力h面内： v面内： (3)绘制弯矩图h面内弯矩图 v面内弯矩图 合成弯矩图 (4)绘制转矩图(5)绘制当量弯矩图 =74968n.mm(6)校核危险截面c处的强度故此轴的强度满足要求（受力分析图参见齿轮轴的受力分析图）轴的强度满足要求7.轴的绘制就以上述结果绘制轴的图形如下 高速轴弯矩图第五章：轴承的设计与校核 一.高速速轴滚动轴承的选择与校核因靠近带轮一端的轴承承受力比另一个大，故只需校核这一个就行。d=40mm，n=180r/min, ，p=5.32kw，=46080h计算项目计算说明计算结果1.初选轴承型号，确定其径向基本额

19、定动载荷和径向基本额定静载荷由，选轴承型号（窄重系列）。查手册可知轴承的径向基本额定动载荷和径向基本额定静载荷的值。初选轴承型号为6208=40800n=24000n2.计算当量动载荷p 齿轮为圆柱齿轮，轴承不受轴向力由=0，故p=3.计算轴承的寿命由式轴承寿命查表10.12得，=1（正常工作温度）；查表10.13,=1；=3。故=54365h所选6208合适二.低速轴滚动轴承的选择与校核两个轴因承所承受力一样故只需校核一个，选左边的轴承校核。n=47.75r/min ，d=60mm, ，轴承预期寿命=46080h（使用年限为10年，p=5.27kw.计算项目计算说明计算结果1.初选轴承型号，

20、确定其径向基本额定动载荷和径向基本额定静载荷由=60mm，初选轴承型号（窄特轻系列）。查手册可知轴承的径向基本额定动载荷和径向基本额定静载荷的值。初选轴承型号为6213=31500n=24200n2.计算当量动载荷p齿轮为圆柱齿轮，轴承不受轴向力由=0，故p=549（n）p=549n3.计算轴承的寿命由式轴承寿命查表10.12得，=1（正常工作温度）；查表10.13,=1.1；=3。故=83498h所选6213合适第六章键及联轴器等零件的选择和核校一.键的选择与校核（一）高速轴大带轮键联接的选择与校核（1）选择键的类型与尺寸。由，选用普通a型普通平键，按轴径查得键的尺寸：键宽b=10mm，键高

21、h=8mm，由轮毂宽选键长l=63mm（符合键长度标准系列），则键工作长度。此键的标记为：键1063 gb109679.（2）校核键连接的强度。查表8.10得=100120由式（8-14）计算键连接的挤压强度，该键连接的挤压强度满足要求。（二）低速轴齿轮键联接的选择与校核 （1）选择键的类型与尺寸。由，选用普通a型普通平键，按轴径查得键的尺寸：键宽b=22mm，键高h=14mm，由此段轴长选键长l=50mm（符合键长度标准系列），则键工作长度。此键的标记为：键2250 gb109679.（2）校核键连接的强度。查表8.10得=100120由式（8-14）计算键连接的挤压强度，该键连接的挤压强度

22、满足要求。（三）低速轴联轴器键联接的选择与校核（1）选择键的类型与尺寸。由，选用普通a型普通平键，按轴径查得键的尺寸：键宽b=14mm，键高h=9mm，由此处轴长选键长l=63mm（符合键长度标准系列），则键工作长度。此键的标记为：键1463 gb109679（2）校核键连接的强度。查表8.10得=100120由式（8-14）计算键连接的挤压强度，该键连接的挤压强度满足要求。二.低速轴联轴器的选择1类型选择：弹性套柱销联轴器2型号选择:（1）.计算名义转矩t：t=3.62 （2）.计算转矩: （3）.选择联轴器型号: lt9型(gb/t4323-2002)联轴器轴孔孔径为50mm，轴孔长度84

23、mm。第七章. 箱体的结构设计齿轮中心距计算项目符号计算说明计算结果箱座壁厚0.025+188mm箱盖壁厚0.02+188mm箱盖凸缘厚度1.512mm箱座凸缘厚度b1.512mm箱座底凸缘厚度2.520mm地角螺钉直径0.036+1220mm地角螺钉数目n250时n=4; 250500时n=6; 500时n=84轴承旁连接螺栓直径0.7515mm盖与座连接螺纹直径(0.50.6) 12mm连接螺栓的间距15020087mm轴承端盖螺钉直径(0.40.5) 10mm视孔盖螺钉直径(0.30.4) 8mm定位销直径d(0.70.8) 8mm、至外箱的距离24mm、20mm、16mm、至凸缘边缘的

24、距离22mm、14mm轴承旁凸台半径18mm凸台高度h根据低速级轴承座外径确，以便于扳手操作为准42mm外箱壁至轴承座端面距离47mm铸造过渡尺寸x、yy=15mm,x=3mm大齿轮顶圆与内箱壁距离1.210mm齿轮端面与内箱壁距离10mm箱盖、箱座肋厚、0.85,m0.85=7mm=7mm轴承端盖外径d+（55.5）=135mm（低速轴端）=130mm（高速轴端）轴承旁连接螺栓距离ss=第八章. 减速器的润滑及密封的选择一. 减速器的润滑方式的选择（1）齿轮润滑方式及润滑剂的选择：采用油池润滑，由机械设计课程设计手册p85表 7-1可得，齿轮润滑选用l-an22 （gb 4431989） 号

25、全损耗系统用油，最低最高油面距，（大齿轮）为1020 mm，需油量为1.5 l左右。（2）轴承润滑方式及润滑剂的选择：两对轴承处的零件轮缘线速度均小于，所以应考虑使用油脂润滑，同时对轴承处值进行计算。=15802.4（高速轴轴承）/26075.28（低速轴轴承）值均小于时宜用油脂润滑。因为因为本设计的减速器为室内工作，环境一般，两对轴承不是很恶劣故均选用通用锂基润滑脂（），它适用于宽温度范围内各种机械设备的轴承，选用牌号为的润滑脂。二. 减速器的密封方式的选择（1）减速器密封方式的确定1箱座与箱盖凸缘接合面的密封:选用接合面涂密封漆或水玻璃的方式。2观察孔和油孔等处接合面的密封：在观察孔或油塞

26、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；轴的外伸端与透盖间的间隙，由于v 3 m/s，故选用半粗羊毛毡加以密封。（2）轴承盖的结构设计高速轴和低速轴轴承端盖均采用嵌入式轴承盖 材料为ht150，m由结构确定，、由密封件尺寸确定主要尺寸见下：高速轴：d=80mm(6208轴承查得)， 低速轴：d=120mm(6213轴承查得)，（3）油封的选择为防止机体内润滑剂外泄和外部杂质进入机体内部影响机体工作，在构成机体的各零件间，如机盖与机座间、及外伸轴的输出、输入轴与轴承盖间，需设置不同形式的密封装置。对于无相对运动的结合面，常用密封胶、耐油橡胶垫

27、圈等；对于旋转零件如外伸轴的密封，则需根据其不同的运动速度和密封要求考虑不同的密封件和结构。本设计中由于密封界面的相对速度不是很大，采用接触式密封，输入轴与轴承盖间v 3m/s，采用粗羊毛毡封油圈，输出轴与轴承盖间也为v 3m/s，故采用粗羊毛毡封油圈。第九章. 减速器附件的结构设计1.检查孔和视孔盖 窥视孔用来检查传动件的啮合情况，齿侧间隙接触斑点及润滑情况等。箱体内的润滑油也由此孔注入，为减少油内的杂质注入箱内，可在窥视孔口处装一过滤网。窥视孔通常开在箱体顶部，且要能看到啮合位置。其大小视减速器的大小而定，但至少应能将手伸入箱内进行检查操作。孔上要有盖板，用铸铁q235a制成，用m8m12螺钉坚固。=90mm，=75mm，=70mm，=75mm，d=7mm，数目为4，盖厚=8mm，r=5mm2油标和放油螺塞油标用来指示油面高度，油尺安装位置不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出，不能太高以免与吊耳相干涉，箱座油尺座孔的倾斜位置应便于加工和使用。采用如左图所示的杆式游标，选用d=m12系列的杆式油标，材料为q235a选用m12类型放油螺塞见上图，材料为q235a，型号m181.5 3通气器选用提手式通气器4起吊装置取d=20mmb=40mmr=20mme=16mm5启盖螺钉启盖螺钉的直径一般等于凸缘联接螺栓的直径，螺纹有效长度大于凸缘厚度。选用m1022 gb/t5782-20