齿轮减速机课程设计报告

1、机械零件课程设计报告 一级圆柱齿轮减速器姓名：指导老师：王玉娟东南大学能源与环境学院 2014年8月 目 录第一章 绪论 1.1 引言31.2 目的3第二章 设计项目2.1 设计任务42.2 传动系统的简图4 2.3 电动机选择5 2.4 传动比的分配5 2.5 传动系统的运动和动力参数 6 2.6 减速器传动零件的设计计算6 2.7 减速器轴的设计计算11 2.8 减速器箱体及附件设计17 2.9 减速器润滑方式及密封种类的选择18第三章装配图设计18第四章零件图设计20第五章 设计小结21参考文献22第一章 绪论1.1 引言机械零件设计是高等工科院校类机械类本科学生第一次较全面的机械设计训

2、练，也是机械设计基础课程的一个重要的实践性教学环节。通过运用我们在过去所学到的机械制图、机械设计基础等课程的知识，独立完成指定工作装置的全部设计。是对前面所学到的课本知识的灵活运用的过程。本次机械设计综合训练的任务主要是进行减速机的设计。设计的内容主要包括：设计资料的准备、减速器装置的总体设计、各级传动零件的主体设计 、装配草图的设计绘制、装配工作图的绘制和总成、零件工作图的设计和绘制、编写设计计算说明书、总结和答辩。1.2 目的1、 综合运用先修课理论（如：机械制图、机械设计基础等），培养分析和解决工程实际问题的能力。2、学习简单机械传动装置的设计原理和过程。3、进行机械设计基本技能训练。（

3、计算、绘图、使用技术资料） 第二章 设计项目2.1设计任务一、设计题目：一级圆柱齿轮减速器二、工作条件及设计要求： 每日工作班数：1，使用年限6年，在小型机械厂大批量生产。三、原始数据：数据组编号第3组输出轴转速 r/min55输出轴功率 kw6.5 1、减速器装配图一张（A0）； 2、零件图两张（高速速轴及低速齿轮2*A3）； 3、设计说明书一份；2.2 传动系统的简图2.3电动机选择（1） 类型选择：按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机；封闭式结构，电压380V，Y型。（2）定功率选择： 由电动机至工作机之间的总效率为：式中，1、2、3、4、分别为带传动、滚子轴承、闭式齿轮传动、开式齿

4、轮的效率。查指导书可取1=0.96，2=0.98，3=0.97，4=0.95。则因而，电动机功率为 （3） 确定电动机转速：查表，取V带传动比=24，单级开式圆柱齿轮传动比=37，单级闭式圆柱齿轮传动比=36=18168即为总传动比=n=(18168)55=9909240r/min符合这一范围的转速有 1000、1500和3000 r/min，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和传动比， 选择电机Y160M-4电动机型号额定功率/KW满载转速 （r/min）YM160-4111460 2.4传动比的分配（1） 计算总传动比 （2） 分配传动比 取V带传动的传动比 齿轮传动比 ， 2.5传动系

5、统的运动和动力参数 轴名效率P/W转矩T/Nm转速nr/min输入输出输入输出电动机轴6.550.221460轴7.527.37120.5144.56584轴7.157.01457.13447.99179.14轴6.666.531387.411359.6654.95 2.6减速器传动零件的设计计算一闭式齿轮的设计及计算1.齿轮的选择（1）选择材料及确定许用应力小齿轮用40Mnb调质，齿面硬度241286HBS ，取=730MPa，=,600MPa，大齿轮用ZG35SiMn调质，齿面硬度241269HBS取=620MPa，=510MPa，（表11-1）由表11-5取 =1.1， =1.25。2.

6、按齿面接触强度设计 设齿轮按8级精度制造。（1） 计算小齿轮传递的转矩=9.55= 9.55=12.05 Nmm（2） 初选齿宽系数齿宽系数=0.8（表11-6）。（3） 载荷系数 取载荷系数K=1.5（表11-3）。（4） 计算齿轮尺寸 取 齿数取=20则取=3.2620=66，=6620=3.3， 传动比误差， 模数 齿宽b=0.874.3=59.4,取=60mm，=65mm 实际的取=80mm, 中心距 3.许用弯曲应力齿形系数 ；许用弯曲应力 安全。4. 齿轮的圆周速度 圆周速度 对照表11-2可知选用8级精度是合适的。二开式齿轮的设计及计算1. 齿轮材料选择及确定许用应力 开式齿轮需

7、耐磨故采用硬齿面，小齿轮用材料为20CrMoTi，齿面渗碳淬火，齿面硬度为5662 HRC，大齿轮用20Cr渗碳淬火，齿面硬度为5662 HRC，取=1500MPa，=850MPa。取 =1， =1.25，取 =2.5， =189.8， 2.按轮齿弯曲强度设计与计算设齿轮按9级精度制造 (1) 计算小齿轮传递的转矩=9.55= 4.57 Nmmmm （2）确定齿数z 取=19则=3.2629=62，=6629=3.263， 传动比误差，（3）初选齿宽系数=0.8。 (4) 载荷系数 取K=1.3 (5) 齿形系数 和应力修正系数 齿形系数 ；，故应对小齿轮进行弯曲强度计算。 (6) 计算模数，

8、由表4-1取m=3.5mm (7) 初算主要尺寸初算中心距 取。分度圆直径 齿宽 ，取 ，。 (8) 验算齿面接触强度故安全。 (9) 齿轮圆周速度圆周速度 故选9级精度合宜3 V带传动设计及计算 电动机转速 （1）计算功率 查表13-8得 （2）选V带型号 用普通V带，根据， 由图13-15查出此坐标点位于A型边界附近，故选用A型计算 （3）计算大小带轮基准直径 由表13-9由图13-15知，取 由表13-9取（4） 验算带速V 带速在525m/s范围内，合理。（5）计算V带基准长度和中心距 初步取中心距 取 符合 带长 查表13-2知A型带选用 实际中心距（6）验算小带轮包角 （7） 计算

9、V带根数Z 传动比 由 取5跟Z=510合适。（8）计算作用在带轮轴上的压力 查表13-1得q=0.1kg/m 单根V带的初拉力 作用在轴上的压力 2.7减速器轴的设计计算1. 轴的设计：（1）选材 轴的选材为45钢，经调质处理后，硬度为217255HBS,由于该轴随齿轮旋转，所以为芯轴。（2）初步计算最小轴径由表14-2选参数C=115，考虑有键槽，将直径增大5%，则d=26.95（1+5%）=28.3mm，所以取，即d1=30mm。（3）轴的结构设计为方便轴承部件的装拆，减速器的机体采用剖分式结构。该减速器发热小、轴不长，故采用两端固定方式。（4）轴结构的工艺性轴的键槽位于同一轴线上。各配

10、合处的倒角均小于装配与该处的零件的倒 角或圆角。（5）确定轴各段直径和长度 I段：直径d1=30mm ，带轮轮毂宽度为（1.52.0）d1=4560mm，取为60mm，轴段I长度略小于轮毂孔宽度L1=47mm II段：考虑带轮的轴向固定及密封圈尺寸，带轮用轴肩定位，轴肩高度h=(0.070.1)d1=2.13mm,轴段II轴径d2=d1+2(2.13.0)=34.236,直径d2=35mm长度L2=59mm III段：此处安装轴承考虑齿轮只受径向力和圆周力，所以选用球轴承即可，根据使用寿命暂定选用7207型深沟球轴承，查的其宽度B=17mm采用脂润滑，需要挡油环取挡油环端面到内壁距离B1=2m

11、m，为补偿箱体的铸造误差和安装挡油环，靠近箱体内壁的轴承端面至箱体内壁的距离取=14mm则L3=B+B1=17+14+2=33mm，则直径d3=40mm长度L3=33mm 段：该轴段间接为轴承定位取直径d4=50mm长度L4=79mm 段：此处安装7207AC型角接触球轴承，直径d5=40mm 长度L5=33mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=130mm（6）按照弯扭合成校核轴的强度 轴的受力分析支撑反力，在水平面上为：Rah=-1537.78NRbh=1160,89N在垂直平面上：Rav=Rbv=-1011.90N支撑A的总支撑反力为：支撑B的总支撑反力为：弯矩计算：Mah=102997

12、.83NmmM1h=75457.45Nmm在垂直平面上为：M1v=-65773.5Nmm合成弯矩，有Ma=Mah=102997.83Nmm,转矩T1=58690Nmm.BA （7）校核轴的强度 齿轮轴与A点处弯矩最大，且轴径最小，故A剖面为危险剖面，其抗弯截面系数：其扭弯截面系数：其最大弯曲应力：扭剪应力为：，对于单向转动的转轴，转矩按脉动循环处理，故=0.6，则当量应力为：=60MPa。故安全。 （8）核键连接的选择及强度校核 选择845A型平键 键连接处挤压应力： 安全。 （9）校核轴承寿命 当量动载荷，查表得6207轴承C=25500N，=15200N，轴承不受轴向力，轴承A,B的当量动

13、载荷为： ，因为，故只需校核轴承A查表得，载荷系数， 故寿命足够。2.轴的设计： （1）选材 轴的选材为45钢，经调质处理后，硬度为217255HBS,由于该轴随齿轮旋 转，所以为芯轴。 （2）初步计算最小轴径 由表14-2选参数C=115，取，即d1=40mm。 （3）轴的结构设计 为方便轴承部件的装拆，减速器的机体采用剖分式结构。该减速器发热小、 轴不长，故采用两端固定方式。 （4）轴结构的工艺性 轴的键槽位于同一轴线上。各配合处的倒角均小于装配与该处的零件的倒 角或圆角。 （5）确定轴各段直径和长度 I 段：取直径d1=40mm ，L1=58mm II段：取直径d2=45mm长度L2=4

14、5mm III段：此处安装轴承考虑齿没有轴向力的存在，所以选用深沟球轴承，为了便于安装又符合轴承内径系列选用6009深沟球轴承，取直径d3=50mm长度L3=44mm 段：该轴段安装齿轮为了便于齿轮的安装，d4必须大于d3取直径d4=55mm，齿轮2轮毂的宽度范围为（1.21.5）d4=6682.5，取其轮毂宽度等于齿轮宽度，其左端采用轴肩定位，右端采用套筒定位。为使套筒端面能够顶到齿轮端面，轴段长度应比轮毂略短由于b2=66mm取长度L4=58mm. 段：该轴段为齿轮提供定位作用，定位轴间的高度h=(0.070.1)d4=3.855.5，取h=5，则直径d5=65mm，齿轮端面距箱体内壁距离

15、为3=1+（b2-b1）/2=12.5mm，取挡油环端面到内壁距离为4=2.5mm, 长度L5=3-4=10mm。 段：d6=45mm，L6=B+4=32.5mm，取L6=32mm。由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=130mm。 （6）按照弯扭合成校核轴的强度 支撑反力，在水平面上： Rah=Rbh=-368.30N 在垂直平面上： Rav=Rbv=1011.9N 轴承A,B的总支撑反力为Ra=Rb=在水平平面上，齿轮所在轴截面弯矩为M2h=-23571.20N在垂直平面上，齿轮所在轴截面弯矩为M2v=64761.60N合成弯矩M2=T2=-195940Nmm。 （7）校核轴的强度齿轮所在轴

16、截面弯矩大，同时还作用有转矩，因此为危险截面，其抗弯截面系数，抗扭截面系数，弯曲应力：，扭剪应力：，对于单向转动的转轴，转矩按脉动循环处理，故=0.6，则当量应力为：=60MPa。故安全。（8）核键连接的选择及强度校核 查表选择A型普通平键连接型号为键1450GB/T 1096-1990 （9）校核轴承寿命 当量动载荷： 查表得6009轴承C=21000N, 因轴承不受轴向力，所以有 轴承寿命： 查表得，载荷系数，则 故寿命足够。 2.8 减速器箱体及附件设计一、减速器箱体设计： 箱壳是安装轴系组件和所有附件的基座，它需具有足够的强度、刚度和良好的工艺性。 箱壳多数用HT250灰铸铁铸造而成，

17、易得道美观的外表，还易于切削。为了保证箱壳有足够的刚度，常在轴承凸台上下做出刚性加固筋。 当轴承采用油润滑时，箱壳内壁应铸出较大的倒角，箱壳接触面上应开出油槽，一边把运转时飞溅在箱盖内表面的油顺列而充分的引进轴承。当轴承采用脂润滑时，有时也在接合面上开出油槽，以防润滑油从结合面流出箱外。 箱体底部应铸出凹入部分，以减少加工面并使支撑凸缘与地面接触良好。二、减速器附件设计：1)视孔和视孔盖箱盖上一般开有视孔，用来检查啮合，润滑和齿轮损坏情况，并用来加注润滑油。为了防止污物落入和油滴飞出，视孔须用视孔盖、垫片和螺钉封死。视孔和视孔盖的位置和尺寸由查表得到。2)油标 采用油池润滑传动件的减速器，不论

18、是在加油还是在工作时，均续观察箱内油面高度，以保证箱内油亮适当，为此，需在箱体上便于观察和油面较稳定的地方，装上油标，油标已标准化。3)油塞 在箱体最底部开有放油孔，以排除油污和清洗减速器。放油孔平时用油塞和封油圈封死。油塞用细牙螺纹，材料为235钢。封油圈可用工业用革、石棉橡胶纸或耐油橡胶制成。4)吊钩、吊耳和吊环螺钉 为了便于搬运减速器，常在箱体上铸出吊钩、吊耳或在箱盖上安装吊环螺钉。起调整个减速器时，一般应使用箱体上的吊钩。对重量不大的中小型减速器，如箱盖上的吊钩、吊耳和吊环螺钉的尺寸根据减速器总重决定，才允许用来起调整个减速器，否则只用来起吊箱盖。5)定位销为了加工时精确地镗制减速器的

19、轴承座孔，安装时保证箱盖与箱体的相互位置，再分箱面凸缘两端装置两个圆锥销，以便定位。圆锥销的位置不应该对称并尽量远离。直径可大致取凸缘连接螺栓直径的一半，长度应大于凸缘的总厚度，使销钉两端略伸凸缘以利装拆。2.9 减速器润滑方式及密封种类的选择减速器轴承选用脂润滑，为了防止外界灰尘，水分等进入轴承，并防止轴承润滑脂的泄漏，在轴承两端需加密封装置，轴承的内侧用挡油环密封，外侧用轴承端盖密封，若该轴承端盖有轴穿过，还需在端盖轴孔处开槽安装毡圈密封。 第三章 装配图设计（一）装配图的作用作用：装配图表明减速器各零件的结构及其装配关系，表明减速器整体结构，所有零件的形状和尺寸，相关零件间的联接性质及减

20、速器的工作原理，是减速器装配、调试、维护等的技术依据，表明减速器各零件的装配和拆卸的可能性、次序及减速器的调整和使用方法。（二）、减速器装配图的绘制1.装备图的总体规划：（1）视图布局：选择3个基本视图，结合必要的剖视、剖面和局部视图加以补充。选择俯视图作为基本视图，主视和右视图表达减速器外形，将减速器的工作原理和主要装配关系集中反映在一个基本视图上。布置视图时应注意：a.整个图面应匀称美观，并在右下方预留减速器技术特性表、技术要求、标题栏和零件明细表的位置。 b.各视图之间应留适当的尺寸标注和零件序号标注的位置。（2）尺寸的标注：特性尺寸：用于表明减速器的性能、规格和特征。如传动零件的中心距

21、及其极限偏差等。配合尺寸：减速器中有配合要求的零件应标注配合尺寸。如：轴承与轴、轴承外圈与机座、轴与齿轮的配合、联轴器与轴等应标注公称尺寸、配合性质及精度等级。外形尺寸：减速器的最大长、宽、高外形尺寸表明装配图中整体所占空间。 安装尺寸：减速器箱体底面的长与宽、地脚螺栓的位置、间距及其通孔直径、外伸轴端的直径、配合长度及中心高等。（3）标题栏、序号和明细表：说明机器或部件的名称、数量、比例、材料、标准规格、标准代号、图号以及设计者姓名等内容。装备图中每个零件都应编写序号，并在标题栏的上方用明细表来说明。（4）技术特性表和技术要求：技术特性表说明减速器的主要性能参数、精度等级，表布置在装配图右下

22、方空白处。技术要求包括减速器装配前、滚动轴承游隙、传动接触斑点、啮合侧隙、箱体与箱盖接合、减速器的润滑、试验、包装运输要求。2.绘制过程：（1）画三视图：绘制装配图时注意问题： a.先画中心线，然后由中心向外依次画出轴、传动零件、轴承、箱体及其附件。b.先画轮廓，后画细节，先用淡线最后加深。c.3个视图中以俯视图作基本视图。d.剖视图的剖面线间距应与零件的大小相协调，相邻零件剖面线尽可能取不同。e.对零件剖面宽度的剖视图，剖面允许涂黑表示。f.同一零件在各视图上的剖面线方向和间距要一致。轴系的固定：a.轴向固定：滚动轴承采用轴肩和闷盖或透盖，轴套作轴向固定；齿轮同样。b.周向固定：滚动轴承采用

23、内圈与轴的过渡配合，齿轮与轴除采用过盈配合还采用圆头普通平键。（2）润滑与密封润滑： 齿轮采用浸油润滑。当齿轮圆周速度时，圆柱齿轮浸入油的深度约一个齿高，三分之一齿轮半径，大齿轮的齿顶到油底面的距离大于等于30到60mm。密封：防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。3、完成装配图：（1）标注尺寸：标注尺寸反映其的特性、配合、外形、安装尺寸。（2）零件编号（序号）：由重要零件，按顺时针方向依次编号，并对齐。（3）技术要求：（4）审图 第四章 零件图设计（一）零件图的作用：1.反映设计者的意图，是设计、生产部门组织设计、生产的重要技术文件。 2.表达机器或部件运载零件的要求，是制造和

24、检验零件的依据。（二）零件图的内容及绘制：1.选择和布置视图：（1）轴：采用主视图和剖视图。主视图按轴线水平布置，再在键槽处的剖面视图。（2）齿轮：采用主视图和侧视图。主视图按轴线水平布置（全剖），反映基本形状；侧视图反映轮廓、辐板、键槽等。2.合理标注尺寸及偏差：（1）轴：径向尺寸以轴线为基准标注，有配合处径向尺寸应标尺寸偏差；轴向尺寸以轴孔配合端面及轴端面为基准，反映加工要求，不允许出现封闭尺寸链。（2）齿轮：径向尺寸以轴线为基准，轴孔、齿顶圆应标相应的尺寸偏差；轴向尺寸以端面为基准，键槽尺寸应相应标出尺寸偏差。3.轴的加工工序：4. 工序 (a): 车两端面，打中心孔 工序（b）：中心孔

25、定位工序（c）：精车工序（d）：掉头工序（e): 精车工序（f): 铣与齿轮配合的键槽工序（g): 铣与联轴器配合的键槽5.合理标注形状和位置公差：（1）轴：未注公差取公差等级为12级，形位公差推荐标注项目有圆柱度、圆跳动度、对称度。（2）齿轮：未注公差取公差等级为14级，推荐标注项目有圆柱度、圆跳动度、对称度。6.合理标注表面粗糙度：（1）轴：轴加工表面粗糙度Ra荐用值。与传动件及联轴器等轮毂相配合的表面取1.6。与滚动轴承相配合的表面，轴承内径d80mm取0.8.与传动件相配合的轴肩端面取1.6。平键键槽工作面取3.2，非工作面取6.3。与滚动轴承相配合的轴肩端面，d80mm的取1.6.（2）齿轮：齿轮表面粗糙度Ra荐用值0.8。 齿轮与轴肩配合的端面取3.2。 与轴配合处的孔取1.6。平键键槽取3.2（工作面）；6.3（非工作面）。齿顶圆取6.3.7.技术要求：（1）轴：调质处理220255HBS（2）齿轮：调质处理22928