设计一台带式运输机中使用的单级直尺圆柱齿轮减速器-机械设计课程设计计算说明书

1、机械设计课程设计计 算说明书 设计题目：设计一台带式运输机中使 用的单级直尺圆柱齿轮减速器 专业： 设计者： 指导老师： 2014年12月20日 一、绪论 3 二、课程设计要求 4 三、电动机的选择 5 四、传动比的分配 6 五、计算各轴的转速 7 六、计算各轴的转矩及其他运动参数 7 七、齿轮的传动设计 7 八、轴的设计计算 13 九、轴和键的选择 19 十、润滑剂、润滑方式选择 19 十-一、箱体设计 19 十二、总结 21 参考文献 21 、绪论 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AU

2、TOCAD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

3、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 计算及说明结果 设计课题：设计一台带式运输机中使用的单级直齿圆柱齿轮减速器 原始数据 运输带传递的有效圆周力F=4000N 运输带速度V=0.75m/s 滚筒的计算直径D=300mm 原动机为电动机，齿轮单向传动，有轻微冲击，工作时间为10年, 每年300天计，单班工作（每班8小时） 1 配图一张（一号纸），（电脑绘图A3纸打印） 画零件图1到2张，3号图纸（电脑绘图A4纸打印） 2 编写计算说明书1份，不少于20页（A4纸打印） 步骤 1 选电动机 2传动比分配 3计算各轴转速

4、4计算各轴转矩 5齿轮传动设计 6轴的设计 7轴承和键的选择 8绘制装配图和零件图 三、电动机的选择 P工乍=3.0 kw (1) 确定工作机功率P” = 鳥 =4000000.75 =3.0kw 1000 1000 带=0.940.96 轴承=0.980.995 齿轮=0.960.99 链=0.950.98 滚筒=0.96 联轴器 =0.99(齿轮联轴器) (2) 电动机转速 总转动比: .n电动机 i总= n滚筒 n电动机-I总n滚筒 普通V带I带=24 滚子链i链=26 单级齿轮减速器i齿轮=36 i总=(24) (26) (36) =12144 60000v 60 汉 1000 汉 0

5、.75一 ” n滚筒=47.78 r min 二D二 300 n电动机二 573.3 6880.3 r/min (3 )确定电动机型号 根据容量和转速，查有关手册，综合考虑电动机和转动装置的尺寸、重量、价格和带 传动、减速器的传动比，选择电动机型号为Y132M1-6,起只要性能如下表： 电动机型 号 额定 功率 Pedk W 电动机转速r/min 电动机 重量N 参考价格 元 传动装置的传动比 同步转 速 满载转 速 总传动 比 V带传 动 减速器 Y132M1-6 4 1000 960 730 350 83.77 2.8 29.92 马达的简图如下: =960r/min E A 四、传动比的

6、分配 原则：各级传动比应在合理的范围内： i带=24 i 链-2 6 i带i链i齿轮 i总二 n电动机 960 n滚筒 47.78 = 20.09 (选定电动机为 960r/min) i总二 20.09 各级平均传动比: i 总=3 20.09 =2.72 根据上述原则分配传动比: 20.09 i带i齿轮 2.2 3.4 = 2.69 II轴 五、计算各轴的转速 “=n电动机=960 =436.4 r/min i 带2.2 nn =电动机960128.3 r/min i带xi齿轮22 * 3.4 nz = 436.4 r /min ni =128.3r/m in n电动机 960 nm =47

7、.71r/min i带汇i链汇i齿轮2.2 x 2.69x3.4 nm =47.71r/ min 六、计算各轴的转矩及其他运动参数 Pi =3.776 kw 计算公式： Tj =9550 p/ Nm 各轴功率： Pi = p电动机带=3.776 kw FI = p电动机-带轴承-齿轮=3.34kw 2 Pm = P电动机带.轴承齿轮链=3.21kw 各轴转矩： N mm Pi =3.34kw Pm = 3.21kw N mm 七、齿轮的传动设计 已知 P =3.34kw , =3.4, n = 128.3 r / min （1） 择齿轮材料，确定许用应力，小齿轮用40,调质处理，250HBS

8、Jiimi =700MPa,；FEi = 590MPa （表 11-1）, 大齿轮用 45 钢，240HBS - Hlim1 =580MPa,；FE2 =450MPa （表 11-1）, 由表11-5,取， :-H lim 1 700 Sh 1 H lim 2 580 Sh 1 -FE1 590 Sf 一 1.25 - 二 FE2 450 Sf - 1.25 一 -H1 1 = = 580MPa L- F2.1 = 700MPa 472MPa 360MPa It h 2 丄 ；-f 1 1 = （2）按齿面接触强度设计 因为是运输用齿轮，选用8级精度制造（表11-2 ） 取载荷系数k=1.4

9、（表11-3），齿宽系数（表11-6），小 齿轮上的转矩 取（表11-4） =mm=81.1mm =81.1mm 齿数乙=30,贝U Z2=iZ 1=3.4，故H轴实际传动比 误差为0.模数m= 齿宽 b=,取 b2=90mm 贝U b1=b2+5=95mm按表 4=1）取 m=3mn实际的 di=90mm d2=Z2m=306mm 中心距a= (1)验算齿轮弯曲强度 齿形系数 由教科书式(11-5 ) =360Mpa 安全 (4)齿轮的圆周速度 0.6m/s 对照表(11-2 )可知选用8级精度是适宜的 (5)齿轮的几何尺寸的确定 齿轮园直径da1由机械零件设计手册得=1, c*=0.25

10、da1=d+2ha1=(z 1+2ha )m=(30+2 * =+ha )m= 齿距P= 齿根高 齿顶高 齿根圆直径df： d f1 =dr _2hf =48_3.75 2 = 82.5mm df2 = d2 -2hf = 306 - 3.75 2 - 298.5 mm (6 )齿轮的结构设计 因为小齿轮因齿根圆直径与轴径接近，所以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： 轮轴厚度 因为所以 长度 lhi=100mm lh2=95mm 轮毂直径 所以，轮毂内径为 他们的中心距a=198mm，模数m=3，其他数据如下表: 齿轮种 类 齿数 z 分度圆直 径d

11、 齿宽 b 齿顶圆直 径da 齿根圆直 径df 轮毂内径 D 大齿轮 102 306mm 90mm 312mm 298.5mm 280.5mm 小齿轮 30 90mm 95mm 96mm 82.5mm 64.5mm 齿轮工作图如下图所示: 1沟4弓- b 采用油池润滑，因齿轮的圆周速度不是太大，根据设计要求，大齿轮浸 油深度 其分度圆半径的1/31/6,则取大齿轮浸油深度为30mm油底油面 高度为40mm以保证足够的油量。 润滑油牌号为L-ckc （书本表11-7）;润滑油粘度为200mm 2/s（图11-22） （7）带轮轮毂长I与链轮轮毂长I的计算 1、带轮轮毂长 由课本表13-8得kA=

12、1 Pc= k AP=3.61kw 由课本图13-5选用A型普通V带 取小带轮基准直径 di=100mr, 带速 （式 13-9） 由表13-9圆整d2=224mm ao=1.5 （ d计d2）=486mm 带所需的基准长度 由表 13-2 得 Ld=1600mm 由课本表13-3得R=0.95 由课本表13-5得？P=0.11 由课本表13-7得Ko=0.97 由课本表13-2得Ki=0.99 ,圆整取z=4 查设计手册带轮可设计成孔板式（四孔板） 取大轮轮毂孔径d=25mm 则其轮毂长=（1.52） d=50mm （由设计手册） 2、链轮轮毂长 =（1.5 2） d=50mm ,由课本表

13、13-12 选 Z1 =25 , z2=z1 初定中心距a=4p 由式（13-22 ）可得 查表13-13得Ka=1 则 Pc=Ka p=3.66kw 由表（13-13 ）得 1.08=1.345 计算及说明结果 采用单排链km = 1.0，故P0= 由128.3r/min , Po=2.7kw，由图13-33查得采用12A链条，节距 p=19.05mm 小链轮分度圆直径=151.99mm 链轮制成实心，由设计手册查得 d 则轮毂厚度h=K+ 八、轴的设计计算 1、初步计算轴径 先按课本式（14-2 ）初步估算轴的最小直径。选取的材料为45钢, 调制处理。根据课本表14-2，取C=110于是得

14、 已知 可得 32.6mm 考虑轴和联轴器用一个键连接，故将轴放大5%并且取标准值，及取 A 高速轴的设计 下图为高速轴的简图： 因为高速轴上的齿轮齿根圆直径与轴径接近，故高速轴设计成齿轮轴 (1) 确定轴上零件的位置与固定方式 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置。因小齿轮直 径较小，做成齿轮轴。两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周 向固定，轴通过两端轴承盖实现轴向定位。小齿轮的两端设置轴肩给挡油 环定位。 (2) 确定轴各段的直径 轴段1的直径为轴的最小直径，故选定 di=25mm 轴段2要考虑到密封圈的安装需要，以及带轮定位的需要取轴肩高 h=5mm 则 d2=3

15、5mm 轴段3为安装轴承，为便于安装应取 d3d2，且与轴承内径标准系列相符， 取 d3=40mm (其中选择轴承型号为 6208，其尺寸为： dx DX B=40mm 80mmd2，且与轴承内径标准 系列相符，故d3=50mm (其中选择轴承 型号为 6210，其尺 寸为： dx DX B=50mm 90mrK 20mm安装尺寸为57mr)据轴承内圈宽度 B=20mm 可取轴环段为20mm因为两轴承相对齿轮对称，取轴段L3=(20+20)=40mm 轴段4用于安装齿轮，为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径d4应大于d3， 取d4=55mm，为保证大齿轮的固定的可靠性，取轴段4的长度应该稍微短 于齿

16、轮的宽度，故L4=72mm(大齿齿宽为75mm； 轴段5应与段3同样的直径为d5=50mm， Ls=8+12+20=40mm。 故全轴长为 L=54+50+40+72+20+20=256mm 两轴承之间的跨距L因为深沟球轴承的支反力作用点在轴 承宽度的中点，故两轴承之间的跨距 L=(72+40+20+20-20)=132mm 2、对U进行弯扭合成强度验算 U轴简图如下： 因为该轴两轴承对称，所以：Li=L2= L/2=132/2=66mm的设计计算 1、低速轴上的功率P、转数n和转矩T分别为 2求作用在齿轮上的力 因已知低速大齿轮的分度圆直径为 d2=306mm （1）轴承支反力 （图b）垂直

17、的支承反力： （2）（图c）水平面的支承反力： （3）（图d）F力在支点产生的反力: 外力F作用方向与链传动的布置有关，再具体布置尚未确定之前, 可按最不利的情况考虑。 （4）绘制垂直面弯矩图（图b） 绘制水平面的弯矩（图c） （6）F力产生的弯矩为（图d） a-a截面F力产生的弯矩为： （7）求合成弯矩图（图e） 考虑最不利情况，把与直接相加 (8) 求轴的传递转矩(图f) (9) 求危险截面的当量弯矩 由图可知，a-a截面最危险，其当量弯矩为 如认为轴的扭矩切应力是脉动循环变应力，取折合系数 带入上式可得 (10) 校核危险截面 所以该轴强度足够。 九、轴和键的选择 查设计手册得轴I轴承选

18、用深沟球轴承，型号36207 轴U轴承选用深沟球轴承，型号 36209 根据轴径的尺寸，由课本表10-9可选择 高速轴与V带轮联接的键为：平键bx h=8X 7,长度系列L=36 大齿轮与轴连接的键为：键 b x h=14x 9,长度系列L=45 轴与链齿轮的键为：键bx h=10X 8,长度系列L=45 十、润滑剂、润滑方式选择 1、润滑选择 齿轮传动用油润滑，可选用全损耗系统用油L-AN32,滚动轴承用脂润滑，选用 钙基润滑脂。 2、密圭寸选择 a. 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 b. 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

19、片进行密封 c. 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 8 8 箱盖壁厚 6 0.025a+1 8 8 箱盖凸缘厚度 b1 1.5 E 12 箱座凸缘厚度 b 1.5 5 12 箱座底凸缘厚度 b2 2.5 6 20 地脚螺钉直径 d f 0.036a+12 20 地脚螺钉数目 n A 250 时，n=6 4 轴承旁连接螺栓直径 di 0.75 df 16 盖与座连接螺栓直径 d2 (0.5 0.6 ) d f 12 连接螺栓d2的间隔 l i50 200 150 轴承端盖螺钉直径 d3 (0.4 0.5 ) d f 10 检查孔盖螺钉直径 d4 (0.3 0.4 ) d f 8 定位销直径 d (0.7 0.8) d2 9 df、di、d2至外箱壁距离 Ci 见课本表4.2 d f : C1=26 di: Ci =22 d2 : Ci =18 df、d2至凸缘边缘距离 C2 见课本表4.2 d f : C2=24 d? : C2 =16 轴承旁凸台半径 Ri C2 16 凸台高度 h 根据低速级轴承座外径确 定，以便于扳手操作为准 5 外箱壁至轴承座端面的距 离 li G +C2 + (5+i0) 52 大齿轮顶圆与内相