一级减速器的设计

1、1 / 27机械设计课程设计说明书课题名称_一级圆柱齿轮减速器的设计目录第一章绪论第二章 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.第三章减速器结构选择及相关性能参数计算2 / 273.1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 V 带的设计4.1选择普通V带型号4.2大小带轮的基准直径d2,di;验算带速4.3求V带基准长度和中心距4.4计算包角4.5确定V带根数4.6确定初拉力F04.7周上载荷Q第五章 齿轮的设计计算 （ 包括小齿轮和大齿轮 ）5.1齿轮材料和热处理的选择5.2齿轮几何尺寸的

2、设计计算5.2.1按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸5.2.2齿轮弯曲强度校核5.2.3齿轮几何尺寸的确定5.3齿轮的结构设计第六章 轴的设计计算 （从动轴 ）6.1轴的材料和热处理的选择3 / 276.2轴几何尺寸的设计计算621按照扭转强度初步设计轴的最小直径622轴的结构设计623轴的强度校核第七章轴承、键和联轴器的选择7.1轴承的选择及校核7.2键的选择计算及校核7.3联轴器的选择第八章 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8.1润滑的选择确定8.2密封的选择确定8.3减速器附件的选择确定8.4箱体主要结构尺寸计算第九章总结参考文献4 / 27第一章 绪 论本论文主

3、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 、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

4、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。第二章 课题题目及主要技术参数说明5 / 272.1 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。原始数据 题号4运输带拉力F（KN）1.8运输带速度V(m/s)1.4卷筒直径D（mm）200设计人员李亮范佳钰设计任务要求：1.减速器装配图纸一张（1号图纸）2.轴、齿轮零件图纸各一张（2号或3号图纸）3.设计说明书一分4.草图一份2.2 主要技术参数说明输送带的最

5、大有效拉力F=1800N,输送带的工作速度V=1.4m/s,输送机滚 筒直径D=200mm。2.3 传动系统工作条件带式输动机工作时有轻微震动，经常满载。空载起动，单向运转，两班制工 作（每班工作8小时） ， 要求减速器设计寿命为10年（每年按300天计算）三相交流 电源的电压为380/220V。2.4 传动系统方案的选择方案拟定：采用v带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动 具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使6 / 27用维护方便。滚筒运输带LLLiff K图1带式输送机传动系统简图图1带式输送机传动系统简图7 / 27第三章减速器结构

6、选择及相关性能参数计3.1 减速器结构本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。3.2 电动机选择（一）工作机的功率PwPw =FV/1000=1800X 1.4/1000=2.52kw（二）总效率总_ 2总=带 齿轮 联轴器 滚筒 轴承=0.96X0.97 0.99 0.96 0.99 0.99 =0.867（三）所需电动机功率PdPdFW/总2.52/0.8672.91(KW)（四）确定电动机转速滚筒工作转速为：N滚筒=60X1000 v/（n-）D=（60X000X1.4）/（200- D=133.76 r/mi n根据设计指导书P81表9.2推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传 动一级减速器

7、传动比范围I齿=24,取V带传动比I带=3;则 总传动比理论范围为：1总=612。故电动机转速的可选范为Nd=I总 滚筒=（612）33.76=802.561605.12 r/min则符合这一范围的同步转速有：1000 r/mi n、1500r/min，综合考虑 电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构 紧凑，决定选用同步转速为1500 r/min的电动机。根据电动机类型、容量和转速，由机械设计指导书表14.1选定电动机型号为Y100L2-4.其主要性能如下：电动机型 号额定功率KW满载转速r/mi n启动转矩 额定转矩最大转矩额定转矩Y100L2-4314202.22.2查

8、机械设计指导书得：带=0.96齿轮=0.97联轴器=.99滚筒=0.962轴承=0.99*0.99I带=3电动机选择Y100L2-48 / 27型 号HABCDEFXGEGY1 00L2-41001601406328608X724Kbb1b2hAABBHAL1220518010524540176143803.3 传动比分配工作机的转速n滚=60XlOOOv/(D)=60X1000X1.4/(3.14X200)=133.76r/mi ni总n满/n滚1420/133.7610.62取i带3则i齿i总/i带10.62/33.543.4 动力运动参数计算(一)转速n计算及说明I带=3I齿=3.54结

9、果电动机的主要安装尺寸和外形尺寸如下表:9 / 27no:=n满=1420(r/min)ni=n0/i带=n满/i带=1420/3=473.333(r/min)nn=n|/i齿=473.333/3.54=133.71(r/min)nii=n|=133.71(r/min)（二） 功率PPoFd2.91(kw)PlPo 带2.910.962.79(kw)P2Pi 齿轮轴承2.79 0.97 0.992.68( kw)P3巳联轴器轴承2.68 0.99 0.992.63(kw)（三）转矩TTo9550P)/r09550 2.91/1420=19.57(Nm)TiT0带i带19.570.963 56.

10、36 (N m)T2T1 齿轮轴承i齿56.36 0.970.99 3.54=191.59(Nm)T3T2 联轴器轴承i齿带191.590.99 0.99 1=187.78(Nm)10 / 27计算及说明结果11 / 27将上述数据列表如下:轴号功率P/kWN/(r.min1)T/(N - m)i电动机轴2.91142019.5730.961 轴2.79473.33356.362 轴2.68133.71191.593.540.97第四章 V 带的设计(1 )选择普通 v 带型号由机械设计课本P188表11-5查得KA=1.2由PC=KA- P=1.2忽.91=3.492(KW)根据机械设计课本

11、P188图11-15得知其交点在A型交界线处，故选A型V带。(2)求大小带轮的基准直径 d2、d1，验算带速确定带轮的基准直径，并验算带速：则取小带轮d1=100mm大带轮直径：d2=n1 d1(1-&)/n2=i-dl)(1设(s=0.02)=3 X100(1-0.02)=294mm大带轮转速：n2=(1-iD1n 1/D2=(1-0.02)*100*1420/300=463.87r/min由表9-2取d2=300mm(虽使n2略有增大，但其误差小于5%,故允许)d1n13.14 100 142060 1000 60 10007.43 m/ s5m/sv25m/s,带速合适。(3)求

12、 V 带基准长度 Ld 和中心距 a由课本P189表11-6得，推荐的A型 小带轮基准 直 径为75mm125mmD1=100mmD2=300mmn1=1420r/minn2=463.87r/min选用A型普 通V带V=7.43m/s,带速合适D2=300mmA0=400mm12 / 27滚 筒轴2.63133.71187.7810.9913 / 27初步选取中心距a=d2+d1=300+100=400mm,取a0=400mm=2*400+/2(300+100)+(100-300)24*400 =1453mm查机械设计课本P194表11.12取带长为1600mmdd0计算实际中心距a a。=4

13、00+(1600-1453)/2=473.5mm(4) 计算包角180dd2 dd157.3a=2.50(6)确定初拉力 F0符合0.7(d2+d1)a0120,包角合适。包角a仁155.80 ,包角合 适(5)确定 V带根数 Z带根数由机械设计课本 由机械设计课本 由机械设计课本由机械设计课本PcP191表11.8 P0=1.32 KWP190表11.7 Ka=0.946P194表11.12 kL=0.99P193表11.10P0 0.17KwZ=3Z三(PP)K KL=3.492/【(1.32+0.17 )*0.946*0.99】14 / 27=500*3.492*(2.5-0.946)

14、/ (7.43*3)+0.10*7.43*7.43=127.25 N由机械设计课本P179表11.4得q=0.10kg/m(7)轴上载荷 QQ=2ZF0si n1=2*3*127.25*s in 155.80/22=746.54 N第五章齿轮的设计计算5.1 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=1905.2 齿轮几何尺寸的设计计算5.2.1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H lim 1580MPa,H lim 2530MPa,SHIim=1F lim 1215MPa,F lim 2200MPa, SF lim

15、1n1/n2473.333/133.71 3.54由机械零件设计手册查得ZN1= ZN2= 1YN1= YN2= 1.1H lim1ZN1580SH lim1580MPaF0=50015 / 2716 / 27Hlim2ZN2530 1530MPH 2“SH lim1F lim 1YN12151.1SF lim1236.5MPaF lim2YN2200 1.1220MPF 2.SF lim1（一）小齿轮的转矩TiT；9550P1/n19550 2.79/473.33 56.29(N m)（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

16、件教材中表得，取K=1.1（三）计算尺数比=3.54（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。且齿轮HB计算及说明结果17 / 27计算及说明结果计算及说明结果18 / 271.1 56.29 (3.54 1)1 53023.54=58.94( mm)(六)确定齿轮模数md1a1158.94* 1 3.54 /2 133.80 mm2m =(0.0070.02)a = (0.0070.02)X133.80=0.942.676取m=2(七)确定齿轮的齿数 乙和z2d158.94乙129.47取Z1= 30m 2Z2Z13.54 30 106.2取Z2= 107（八）实际齿数比乙1

17、073.567Z130齿数比相对误差-0.0082.5%允许(九)计算齿轮的主要尺寸d1mZ12 30 60(mm)d2mZ22 107 214(mm)Z1= 30Z2= 107d1=60mmd2=214mm19 / 2711中心距a - d1d2- 60214137 mm22a=137mm齿轮宽度B2dd11 60 60(mm)B1= B2+ (510) = 6570(mm)取B1=67 (mm)B1=67mm（十）计算圆周转速v并选择齿轮精度B2=60mmdn3.14 60 473.333 zv1 11 486m/sV=1.486(m/s)60 1000 60 1000YF2/F2=2.1

18、9/204=0.00995计算大齿轮齿根弯曲应力为计算及说明结果计算及说明结果20 / 2712.683(MPa)FI齿轮的弯曲强度足够5.2.3齿轮几何尺寸的确定齿顶圆直径da由机械零件设计手册得ha=1 c = 0.25da1d12ha1Z12ham (30 2 1) 2 64(mm)da2d22ha2Z221% m (107 2 1) 2 218(mm)齿距P = 2X3.14=6.28(mm)齿根高hfhacm 2.5(mm)齿顶高haham 1 2 2(mm)齿根圆直径dfdf1d12hf60 2 2.555( mm)df2d22hf2142 2.5209(mm)5.3 齿轮的结构设

19、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D1=1.6d=1.6X50=80( mm)轮毂长度LB260(mm)轮缘厚度8o=(34)m = 68(mm)取o=8轮缘内径D2=da2-2h-2o=209-2X4.5-2X8F12000KYFIB2m乙2000 61.919 2.6360 22107强度足够da1=64mmda2=218mmh=4.5mmS=3.14mmP=6.28mmhf=2.5mmha=2mmdf1=55mmdf2=209mm计算及说明结果21 / 27=184(mm)取D2= 185(mm)腹板厚度c=0.

20、3B2=0.3X60=20腹板中心孔直径D0=0.5*(D1+D2)=0.5*(80+184)=132(mm)腹板孔直径d0=0.25*(D2-DJ =0.25*(184-80)=26(mm)齿轮倒角n=0.5m=0.5X2=1齿轮工作如图2所示：22 / 27第六章轴的设计计算6.1 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，HB217255b=650MPas=360MPa1=280MPa6.2 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3-3-主动轴d1=cPl=1152.79=20.775i 473.33从动轴d2=cP2=115268

21、=31.24计n2V 133.71考虑键槽d1=20.77*1.05=21.81考虑键槽d2=31.24X1.05=32.80选取标准直径d仁22(mm)选取标准直径d2=33mm6.2.2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。6.2.3轴的强度校核从动轴的强度校核圆周力Ft=2T2=2000X133.71/209=1279.52Nd2径向力Fr=Fttan=1279.52Xtan20=465.71N由于为直齿轮，轴向力Fa=0D1=22mmD2=33mm23 / 27作从动轴受力简图：(如图3所示)LZ/ OS NOt-Gfl：

22、些=单导gI01a:21 / 27计算及说明结果26 / 27L=110mmRHA= RHB=0.5Ft=0.5X1279.52=639.76( N)MHC=0.5RHAL=639.76X110X0.5/1000=35.19(N m)RVA=RVB=0.5Fr=0.5X465.71 =232.86( N m)MVC=0.5RVAL=232.86X110X0.5/1000=12.81(N m)转矩T=158.872(N m)校核MC=MHC2MVC2= 35.19212.812=37.45( N m)I12Fi122Me= ,McaT37.4520.6 158.872=102.42(N m)由图

23、表查得，1b=55MPa3-3:-d10Me=10102.42=26.51(mm)V0.11 b0.1*55齿根圆直径df仁d1-2(ha+c)mn=55mm考虑键槽d=26.51mm 55mm则强度足够第七章轴承、键和联轴器的选择7.1 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设计手册选择62072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27 / 27两轴承受纯径向载荷P=Fr=465.71X=1Y=0预期寿命为：10年，两班制L=10X300X16=48OOO

24、L10h轴承寿命合格7.2 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10X40GB/T10962003,b=16,L=50,h=10,选45号钢，其许用挤压力则强度足够，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14X52 GB/T10962003,b=10mm,L=45mm,h=8mm,选45号钢，其许用挤压应力p=100MPaFt=4000TI=4000 158.872=45.392h l hid 8 35 50从动轴轴承寿命：深沟球轴承6209,基本额定功负荷Cr=25.6KNft=1=3_ 106ftCrL10h=-P

25、106325.6 1 100060n260 133.71465.71=100MPa丄=嗨=4000 158872=82.75h l hid 8 30 32从动轴 外伸端 键10X40GB/10962003与齿轮 联接处 键14X52GB/T10962003计算及说明结果28 / 27则强度足够，合格计算及说明结果29 / 277.3 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=1.3TC=9550KPI =9550X1.3 2.68=248.84n“133.71选用TL8型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩Tn=250，TCTn。采用Y型轴孔

26、，A型键轴孔直径d=3240,选d=35,轴孔长度L=82TL8型弹性套住联轴器有关参数型号公称 转矩T/(Nm)许用 转速n/(r min轴孔 直径d/mm轴孔 长度L/mm外 径D/mm材料轴孔类型键 槽类 型TL8710300060122160HT200Y型A型第八章减速器润滑、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8.1 润滑的选择确定8.1.1润滑方式1.齿轮V=1.2vv12 m/s应用喷油润滑，但考虑成 本及需要，选用浸油润滑选用TL8套住联 轴器齿轮浸油 润滑轴承脂 润滑计算及说明结果30 / 272.轴承采用润滑脂润滑8.1.2润滑油牌号及用量计算及说明结果31 / 271.齿轮润滑选用150号机械油，最低最高油面距1020mm需油量为1.5L左右2.轴承润滑选用2L3型润滑脂，用油量为轴承间隙的1/31/2为宜8.2 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