机械设计课程设计_一级圆柱齿轮减速器说明书.

1、机械设计基础课程设计课题：一级直齿圆柱齿轮减速器目录一 . 设计任务书1.1 课题题目1.2 主要技术参数说明1.3 传动系统工作条件1.4 传动系统方案二 . 电动机的选择和计算2.1 电动机选择2.2 效率参数的选择2.3 电动机和滚筒的转速与传动比选取三 . 分配传动装置各级传动比的计算3.1 传动装置总传动比3.2 计算各轴转速3.3 计算各轴功率3.4 计算各轴转矩四 . 带传动设计3.1 确定计算功率3.2 确定 V 带型号3.3 确定带轮直径3.4 验算带速3.5 确定带长及中心距3.6验算包角 3.7确定V带根数Z3.8确定粗拉力F03.9计算带轮轴所受压力Q3.10带轮结构设

2、计五. 齿轮传动与结构设计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齿轮的结构设计六. 轴的结构设计和计算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轴的强度校核七. 轴承、键和联轴器的选择和效验6.1轴承的选择及校核.6.2键的选择计算及校核6.3联轴器的选择九 . 总结参考文献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

3、性等多门课程 知识，并运用手工进行绘图，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亠.设计任务书1.1课题题目设计带式输送机传动系统中的减速器。要求

4、传动系统中含有单级圆柱齿轮减 速器及V带传动。1.2主要技术参数说明输送带的最大有效拉力F=1300N,输送带的工作速度V=0.9 m/s,输送机滚筒 直径D=250mm,输送带速度V的容许误差为+5%，滚筒效率 =0.96。1.3传动系统工作条件带式输送机在两班制（每班工作8小时）连续工作，单向运转空载起动，工 作载荷较平稳，要求减速器设计寿命为 8年（每年按300个工作日计算）。1.4传动系统方案图1带式输送机传动系统简图计算及说明二.电动机的选择和计算2.1电动机选择根据工作和电源条件，选择Y系列三相异步电动机，封闭式结构，额定电压为 380V（一）工作机的功率PwPw = Fu/100

5、0 = 1300 XO.9/1000 X0.96 = 1.22kw（二）总效率总2.2效率参数的选择2V带0.96，齿轮0.97，联轴器0.99，滚筒0.96，轴承0.99总=带齿轮联轴器滚筒2轴承2=0.87=0.96*0.98*0.99*0.96*0.99（三）所需电动机功率PdFd 二 Pw/ 总=1.22/0.87 =1.40KW查机械零件课程设计选得 Pd =2.2 kw2.3电动机和滚筒的转速与传动比选取工作机的转速nw = 60 X1000uMD=60 X1000 X0.9/(3.14X250)=68.79r/min电动机的转速可选范围为nd =i 汇 nw (6 16)68.7

6、9r/ min = 412.74r/min 1100.64r/min根据机械零件课程设计表9-1知符合转速功率范围的有两种型号，940r/min的电动机价格较便宜，但传动比也会较大，致使转动装置的结构尺寸也 较大；710r/min的电动机价格贵，但传动比也会较小，在空间影响不大的情况卜 选择940r/min比较经济。故选择电动机 丫112M-6 n满=940 r/min堵转转矩2.0最大转矩2.0电动机型 号额定功率/kw满载转速/r.min-1中心高H/min外形尺寸长* 宽*高(mm)安装尺寸A*B (mm)轴伸尺寸D*E (mm)键槽尺寸F*G (mm)Y112M-62.29401003

7、80*205*245160*14028*608*24计算及说明三.分配传动装置各级传动比的计算3.1传动装置总传动比Y112M-6电动机的满载转速，n d =940 r/min,卷筒转速 n w=68.79 r/mini 总=n D/nw = 940/68.79 =13.66r/min取 i带=3则 i齿二 i总/i带=13.33/3=4.553.4计算各轴转矩3.2计算各轴转速I轴n1 = nd / i V -940/3 = 313.33r/minII轴n2 = n 1 / i c =：313.33/4.55 =68.86r/min3.3计算各轴功率I轴R=pJv =2.2 0.96 =2.

8、112KWII轴Pi =R7c= 2.112 0.96 0.97 =1.97kw卷筒轴PW =PJz3l =1.97 0.96 0.99=1.87kw电动机轴Td = 9550Pd / d =9550 2.2/940 = 22.35N mI轴Ti =9550R/ i =9550 2.112/313.33= 64.37N mII轴T“ =9550Pu=9550x1.97/68.86 = 273.21N m卷筒轴TW =9550PW/ w =9550 1.87/68.79= 259.35N m计算及说明将上述数据列表如下:轴号功率P/kW-1N/( r.min )T /(N m)电动机轴2.222

9、.35940I轴2.11264.37313.33II轴1.97273.2168.86卷筒轴i.87259.3568.79四.带传动与结构设计3.1确定计算功率根据机械设计基础表9.7查得Ka=1.2。FL=KaP=1.2 2.2=2.64KW3.2确定V带型号根据机械设计基础图9.9Pc及n d查得，交点在A型带区域内故选用 A型带。3.3确定带轮直径根据机械设计基础图 9.8 di -dmin的要求，取di=125mmd2n/n2 =125 940/313.33 = 375mm3.4验算带速u = ：dirh/60 1000=3.14 125 940/60 1000 = 6.15m/s带速u

10、在525m/s范围内，故合适。3.5确定带长及中心距初选中心距 根据公式；0.7( di d2)a0乞2(4 d2)0.7(125 375)乞 a0 岂 2(125 375)cb=350i000为减少占用面积，故缩短中心据取最小值ao=35O。V 带长度 根据公式；Lo =2a 二(di d2)/2 (dd2)2/4a。2=2 350 3.14 (125 375)/2 (357 -125) /4 350 =1523mm根据机械设计基础表 9.1取Ld为1600mm根据公式：实际中心距可近似：a =a -( Ld-L)/2= 350 - (1600 -1523) /2=388.5考虑V带的安装，

11、调整和张紧，中心距应留余量，其变化为amin = a- 0.015LD = 388.5 -0.015 1600 = 364.5mmamin = a- 0.03LD =388.5 0.03 1600= 436.5mm3.6验算包角根据公式；a1 =180 -(d2-d1)/a 57.3求出包角。a =180 -(375-125)/388.5 57.3 =143.1 120根据一般要求 印_120，参数适用3.7确定V带根数Z根据公式；ZFC/P = FC/(P。巳)K9Kl计算V带根数。根据机械设计基础查表 9.4, 9.5, 9.6, 9.1得F0 =1.40KW, P0 =0.11KW,Ka

12、 =0.90KL =0.99Z -2.64/(1.40 0.11)0.90 0.99Z -1.96取V带根数Z=23.8确定粗拉力F。2根据机械设计基础查表9.2知q=0.1kg/m由公式F0 =500巳/Zu(2.5/Ka -1) qu代入得 F0 =500 2.64/2 6.15(2.5/0.90-1) 0.1 6.152 = 194.80N3.9计算带轮轴所受压力Fq根据公式 Fq =2ZF0sina1/2代入数据得 FQ=2 2 194.80 sin143.1 /2 = 740.24N3.10带轮结构设计四.齿轮的设计计算4.1齿轮材料和热处理的选择该齿轮无特殊要求，可选用一般齿轮材料

13、，根据机械设计基础文献参考,HBWi=HBW2+ (2050)的要求，小齿轮选用 45号钢，调质处理，HBW = 210大齿轮选用45号钢，正火处理， HBW = 190。4.2确定精度等级减速器为一般齿轮传动，估计圆周速度不大于5m/s，根据文献机械设计基础表10.2，初选8级精度。4.3齿轮几何尺寸的设计计算4.3.1确定许用应力由机械零件设计基础图10.9c, 10.12c查得；-Hlim1 =56MPa,；-Hlim2 =53MPa6lim1 =195MPa,lim2 =180MPa查表10.4查得Sh=1.1 , Sf=1.4故由!鮎 、Hlim1 =560 =509.1MPa亠 1

14、.1ShbH2 I- Hlim2 =530 =481.8MPa亠 1.1ShJF1 I - 叽J95二任側卩玄亠 1.4Sf：-im 180 =128.6MPa亠 1.4Sf因齿面硬度小于350HWB，属于软齿面，所以按齿面接触疲劳强度进行设计。432按齿面接触疲劳强度设计3/ “ 八 / 335、2 KT i根据公式；a 占（卩 （”u 取鈕=鈕2=481.8MPa （一）小齿轮的转 T| =9.55 106R/n1 =9 106 2.21/313.33 = 64371.7N mm（二）取齿宽系数；=0.4,二-3.5（三）由于原动机为电动机，载荷平稳支撑为对称布置，根据机械设计基础查表10

15、.4选K=1.15,代入数据，计算处算中心距aoa -（ 3.51）335481 .82 1 .1564371 .70.43.5二 132 .57 mm4.4确定基本参数计算齿轮的主要尺寸（一）选择齿数取 Z1=20，贝U Z2=iZ1=3.5x20=70（二）确定齿轮模数m 二 2a0=2 畑57-2.946mmzi +z220 疋 70根据文献机械设计基础表 5.1取m=3（三）确定中心距m （Z1 - Z2）3 （20 70）a135mm2 2（四）确定齿宽B 二 aa=0.4 135 = 54mm为了补偿两轮轴向尺寸的误差，使小轮宽度略大于大轮，故取b2=55，mmb1=57mm。（五

16、）分度圆直径dj = mz = 3 20 = 60mmd2 = mz2 = 3 70 = 210mm（六）验证齿根弯曲疲劳强度根据机械设计基础图10.11； Z1=20Z2=70查得齐1=2.882=2.30-F12KT1YF1bm2Z1；_ F2 口2KT1YF2bm2Z1YF 2YF12 1-15 64371-7 288 =43.07 十f1 安全55 32 202 30；十2 =43.0734.40 莓二 f2安全2.88（七）验证圆周速度d1n1v 二60 10003-14 60 940 =2.95m/s60 1000计算及说明423齿轮几何尺寸的确定齿顶圆直径da由机械设计基础得 h

17、a =1 c = 0.25齿顶圆直径 da1 =乙2ha m = (2021)3二 66(mm)da2 二 Z22ha m =(7021)3= 216(mm)齿距P = 3X 3.14=9.42(mm)齿根高hf 二 h ac m = 3.75(mm)齿顶高ha 二 h am=1 3 = 3(mm)齿根圆直径d fdf1 Ez _2h a _2c m (20-2 1 -2 0.25)3-52.5(mm)df2 二 z-2h a2c m (70-2 1 -2 0.25)3 = 202.5(mm)4.3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根据机械零件课程

18、设计参考表 5-2序号2-3选用如下：小齿轮2d a三 200mm锻造齿轮 D1=1.6dd a1=66mmB= (1.21.5) dbB=57mmd=25大齿轮3d a= 500mmd a2=202.5mmd=55mmD0=183mmD1=1.6d=88 B= (1.21.5)db n=0.5mnB=55mmc0 (2.5 4) mn但不能小于810mm0=10mmD2=0.5 (D0+D1) =0.5 (183+88)D2=135.5mmdi=1525mmd1=15c=(0.20.3)b 模锻c=16mmr=0.5c=8mm五.轴的结构设计校核与计算5.1选择材料及热处理方试根据此设计减速

19、器功率不大，无特殊要求，故选用45钢并做正火处理，由参考机械设计基础表12.1查得（）。在有表12.5查得（）。5.2估算轴最小直径6.1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课程设计选择6206 2个（GB/T276-1994）从动轴承6210 2 个（GB/T276-1994）寿命计划：两轴承受纯径向载荷P= F r =602.34X= 1Y=0从动轴轴承寿命：深沟球轴承 6209,基本额定功负荷Cr =25.6KNft =1、=3L10h =亘阻=106f沁匕1000 $ =1088120160n2P 60 117.589602.3

20、4预期寿命为：8年，两班制L=8 X 300 X 16=384001诃轴承寿命合格6.2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 10X 40 GB/T10962003,b=16, L=50 , h=10,选 45 号钢，其许用挤压力 t p =100MPaF th l=4000Ti=hid= 4000 X58.872=8 30 32=82.75 J 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 14X 52 GB/T1096 2003, b=10mm，L=45mm，h=8mm，选 45 号钢，其许用挤压应力hp】=100MPaFt =4000Ti=400158.872=45.392pp h lhld8 疋 35 汇 50p则强度足够，合格6