一级直齿圆柱齿轮减速器

1、机械设计课程设计设计题目: 一级直齿圆柱齿轮减速器 设计者： 学院： 班级： 日期： 年 月 日 月 日 目 录一、绪论 4二、传动方案的拟定及电动机的选择 4 2.1 计算驱动滚筒的转速 4 2.2 选择电动机 4 2.3 计算传动装置传动比和分配各级传动比 7 2.4 计算传动装置的运动和动力参数 7三、V带选择 8 3.1 选择V带的型号 83.2 确定带轮直径 84、 高速级齿轮传动设计 9 4.1 齿轮简介 94.2 选择材料、精度及参数 10 4.3 计算齿轮上的作用力 11 4.4 齿轮许用应力H F 及校验 115、 轴的设计计算 13 5.1 轴的材料 135.2 估算轴的直

2、径 135.3 轴的各段轴径 13 5.4 轴的各段长度设计 13 5.5 轴的校核计算 14六、滚动轴承的选择及计算 16七、键联接的选择及校核计算 17 7.1 键的选择 17 7.2 键的强度校核 17八、联轴器的选择 18九、减速器附件的选择 18十、润滑与密封 19 10.1 齿轮的润滑 1910.2 滚动轴承的润滑 1910.3 润滑油的选择 19 10.4 密封方法的选取 19十一、设计小结 19十一、参考资料目录 20 带式运输机传动装置的设计1. 设计题目 带式运输机传动装置。传动装置简图如右图所示。(1)带式运输机数据 运输带转矩T=130 N·m运输带工作速度v

3、= 1.6m/s运输带滚筒直径D= 320mm传动装置总效率约为=82%。(2)工作条件使用年限8年，每天工作8小时。载荷平稳，环境清洁。空载启动，单向、连续运转。(3)小批量生产，无铸造设备。2.设计任务1)确定带传动的主要参数及尺寸；2)设计减速器。3.具体作业1)减速器装配图一张；(零号图纸)2)零件图若干张；（折合零号图纸一张）3)设计说明书一份。（正反十页以上 800010000字）4.说明书内容根据运输带的参数，选择合适的电动机，分配各级传动比，并计算传动装置各轴的运动和动力参数。减速器外传动零件设计：普通V带传动。减速器内传动零件设计：闭式一级（展开式二级）圆柱标准齿轮传动。其他

4、结构设计。 第一章 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AUTOCA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，

5、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。二、拟定传动方案2.1 由已知条件计算驱动滚筒的转速n,即r/min一般选用同步转速为1000r/min或1500r/min 的电动机作为原动机，因此传动装置传动比约为10或15。根据总传动比数值，初步拟定出以二级传动为主的多种传动方案。2.2 选择电动机1） 电动机简介 电动机是一种旋转式电动机器， 它将电能转变为机械能，它主要包括一 个用

6、以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。在定子绕组旋转磁场的作用下，其在电枢鼠笼式铝框中有电流通过并受磁场的作用而使其转动。这些机器中有些类型可作电动机用，也可作发电机用。它是将电能转变为机械能的一种机器。通常电动机的作功部分作旋转运动，这种电动机称为转子电动机；也有作直线运动的，称为直线电动机。电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到千瓦级。机床、水泵，需要电动机带动；电力机车、电梯，需要电动机牵引。家庭生活中的电扇、冰箱、洗衣机，甚至各种电动机玩具都离不开电动机。电动机已经应用在现代社会生活中的各个方面。 电动机型号是便于使用、设计、制造等部门进行业务联系和简化技术文件中

7、产品名称、规格、型式等叙述而引用的一种代号。产品代号是由电动机类型代号、特点代号和设计序号等三个小节顺序组成。电动机类型代号用：Y表示异步电动机；T表示同步电动机；电动机特点代号表征电动机的性能、结构或用途而采用的汉语拼音字母。如防爆类型的字母EXE（增安型）、EXB（隔爆型）、EXP（正压型）等。设计序号是用中心高、铁心外径、机座号、凸缘代号、机座长度、铁心长度、功率、转速或级数等表示。2）电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y（IP44）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。3）电动机容量（1）滚筒输出功率Pw （2）电动机输出功率P 根据传动装置总效率及查机械设计课程

8、设计表2-2得：V带传动1=0.945；滚动轴承2 =0.98；圆柱齿轮传动 3 =0.97；弹性联轴器4 =0.99；滚筒轴滑动轴承5 =0.94。（3）电动机额定功率Ped 由表选取电动机额定功率Ped =2.2kw。比Pd略大4）电动机的转速为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由表查得V带传动常用传动比范围i1 =24,单级圆柱齿轮传动比范围i2 =36，则电动机转速可选范围为nd= n·i1·i2 =5732292r/min方案电动机型号额定功率（kw）电动机转速（r/min）电动机质量（kg）传动装置的传动比同步满载总传动比V带传动单级减速器1Y1

9、00L1-42.2150014203414.8734.962Y112M-62.21000940459.842.53.94 由表中数据可知两个方案均可行，方案1相对价格便宜，但方案2的传动比较小，传动装置结构尺寸较小，整体结构更紧凑，价格也可下调，因此采用方案2，选定电动机的型号为Y112M-6。5）电动机的技术数据和外形、安装尺寸由表查出Y112M-6 型电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸，并列表记录备用（略）。2.3 计算传动装置传动比和分配各级传动比1）传动装置传动比2）分配各级传动比取V带传动的传动比i1 =2.5，则单级圆柱齿轮减速器传动比为所得i2值符合一般圆柱齿轮传动和单级圆柱齿

10、轮减速器传动比的常用范围。2.4 计算传动装置的运动和动力参数1）各轴转速电动机轴为0轴，减速器高速轴为I轴，低速轴为轴，各轴转速为 n0=nm=940r/min nI=n0/i1=940/2.5376nII=nI/i2=376/3.9495.5r/min2）各轴输入功率按电动机额定功率Ped 计算各轴输入功率，即P0=Ped=2.2kwPI=P01=2.2x0.9452.079kwPII=PI2 3 =2.079x0.98x0.971.976kw3）各轴转矩 To=9550x P0/n0=9550x2.2/940=22.35N·mTI=9550x PI/nI=9550x2.079/

11、376=52.80N·mTII=9550x PII/nII=9550x1.976/95.5=197.6N·m三、 V带选择3.1 选择V带的型号根据任务书说明，每天工作8小时，载荷平稳，查课本表2-6-7得KA =1.0。则Pd=PI·KA =1.0×2.2=2.2kW根据Pd=2.2和n1=940r/min,查表确定选取A型普通V带。3.2 确定带轮直径D1，D2。A型V带推荐小带轮直径D1=125140mm。考虑到带速不宜过低，否则带的根数将要增多，对传动不利。因此确定小带轮直径D1=125mm。大带轮直径，由公式D2=iD1（1-） (其中取0.0

12、2) 由查课本表2-6-12，取 D2=315mm。1 检验带速v v=1.6m/s<25m/s2 确定带的基准长度根据公式：0.7（D1+D2）<a<2（D1+D2）初定中心距500mm依据公式计算带的近似长度L= 1708.9mm由课本表2-6-3选取Ld=1800mm，KL=1.013 确定实际中心距a=545.6mm4 验算小带包角1 =16005 计算V带的根数z。由课本表2-6-8查得P01.40，由课本表2-6-6查得Ka=0.95，由课本表2-6-9查得P0=0.11，则V带的根数 =1.52根 取z=26 计算带宽BB=（z-1）e+2f由表得：B=35mm

13、四 高速级齿轮传动设计4.1 齿轮简介 齿轮(Gear) 是依靠齿的啮合传递扭矩的轮状机械零件。齿轮通过与其它齿状机械零件（如另一齿轮、齿条、蜗杆）传动，可实现改变转速与扭矩、改变运动方向和改变运动形式等功能。由于传动效率高、传动比准确、功率范围大等优点，齿轮机构在工业产品中广泛应用，其设计与制造水平直接影响到工业产品的质量。齿轮轮齿相互扣住齿轮会带动另一个齿轮转动来传送动力。 将两个齿轮分开，也可以应用链条、履带、皮带来带动两边的齿轮而传送动力。 4.2 选择材料、精度及参数小齿轮：45钢，调质，HB1 =240大齿轮：45钢，正火，HB2 =190模数：m=2齿数：z1=24 z2=96齿

14、数比： u=z2/z1=96/24=4精度等级：选8级（GB10095-88）齿宽系数d: d =0.83 （推荐取值：0.81.4）名称符号公式齿1齿2齿数2496分度圆直径48192齿顶高22齿根高2.52.5齿顶圆直径52196齿根圆直径43187中心距120齿宽39.8440 全齿高：h=(ha+hf)=4.5mm大齿轮宽：为保证全齿宽接触，通常使小齿轮较大齿轮宽，因此得：b2=40mm 4.3计算齿轮上的作用力设高速轴为1，低速轴为2圆周力：Ft1=2T1/d=2200N Ft2=2T/d=2058.3N径向力：Fr1=F1t·tana=800.7N Fr2=F2t

15、3;tana=749.2N轴向力为几乎为零 4.4 齿轮许用应力H F 及校验ZH节点齿合系数。对于标准直齿轮，an=20º,=0,ZH=1.76ZE弹性系数，。当两轮皆为钢制齿轮（=0.3，E1=E2=2.10x10N/mm2）时，ZE=271；Z重合系数，。对于直齿轮，Z=1。K载荷集中系数，查表2-8-3选取，k =1.08Kv动载荷系数，查图2-8-7，kv=1.02计算得 H=465.00 N·mm-2对应于NHO的齿面接触极限应力其值决定于齿轮齿轮材料及热处理条件，查表=2HBS+69=240x2+69=549N·mm-2。SH安全系数。对于正火、调质

16、、整体淬火的齿轮，取SH=1.1；KHL寿命系数。式中NHO：循环基数，查图，NHO=1.5x107；NH：齿轮的应力循环次数，NH=60nt=60x376x60x8=1.08288x107；取KHL =1.06=529.04 N·mm-2H=465.00 N·mm-2=529.04 N·mm-2因此接触强度足够B齿宽，=0.83x48=39.84；许用弯曲应力；查课本表2-8-18得=1.8x240=432 N·mm-2，=1.8，=1 （齿轮双面受载时的影响系数，单面取1，双面区0.70.8），（寿命系数）循环基数取4x106 ,循环次数=60nt=

17、60x376x60x8=1.08288x107 KFL =0.8471YF齿形系数。查图，YF=3.73计算得=240 N·mm-2F=113.45 N·mm-2F因此弯曲强度足够五、轴的结构设计5.1 轴的材料选用45钢5.2估算轴的直径轴的最小直径取C=110或=30计算得d1min20mmd2min30mm取 d1=20mm，d2=30mm5.3轴的各段轴径当轴肩用于轴上零件定位和承受内力时，应具有一定高度，轴肩差一般可取610mm。用作滚动轴承内圈定位时，轴肩的直径应按轴承的安装尺寸取。如果两相邻轴段直径的变化仅是为了轴上零件装拆方便或区分加工表面时两直径略有差值即

18、可，例如取15mm也可以采用相同公称直径而不同的公差数值。按照这些原则高速轴的轴径由小到大分别为：20mm,22mm,25mm,35mm，48mm,35mm,25mm；低速轴的轴径由小到大分别为：30mm,32mm,35mm,40mm,48mm，35mm。5.4轴的各段长度设计5.4.1 根据有关图表得取8mm, 1取8mm, 齿轮顶圆至箱体内壁的距离：1=10mm 齿轮端面至箱体内壁的距离：2=10mm 轴承端面至箱体内壁的距离（轴承用油润滑时）：3=5mm 箱体外壁至轴承座孔端面的距离：L1=+C1+C2+(510)=45mm 轴承端盖凸缘厚度：e=10mm5.4.2 带轮宽：35mm 联

19、轴器端：60mm5.4.3 轴承的厚度B01=15mm,B02=17mm 根据上面数据，可以确定各段轴长，由小端到大端依次为：高速轴：35mm,42mm，25mm,8mm,42mm,8mm,20mm低速轴：60mm,40mm,30mm，40mm，10mm,25mm5.5 轴的校核计算 对于高速轴校核：FrFtFzLc LaLb L垂直面内支点反力：La:28.5带轮中径到轴承距离，Lb：67.5mm两轴承间距离。·校核FrA= Fr+ FrB1065.5N=（749.2+316.3）N类似方法求水平面内支点反力：V带在轴上的载荷可近似地由下式确定： ； F0单根V带的张紧力（N）Pd

20、计算功率Pd=2.079Kw ;ZV带的根数；=6.2 m·s-1（为带速）Ka包角修正系数Ka=0.95qV带单位长度质量q=0.10（kg·m-1） 计算得F0=144.7Fz=570N（lc =Lc =67中轴到轴承距离）N,MA=Fr·La=21352.2N·mmMB=0同理求得： M=A=Ft·La=58662.4 N·mmM=B=Fz·Lc=38190 N·mmN·mmN·mm已知T=52800N·mm，选用轴的材料为45钢，并经正火处理。查 表，其强度极限=600N

21、83;mm-2 ，并查表与其对应的=55N· mm-2，=95 N·mm-2故可求出N·mm同理得MvB=31098.7 N·mmmm在结构设计中定出的该处直径dA=25mm,故强度足够。同理对高速轴的校核中： d=33.2mm, 在结构设计中定出的该处直径d=35mm,故强度足够。六、滚动轴承的选择及校核计算根据任务书上表明的条件：载荷平稳，以及轴承主要受到轴向力，所以选 择圆锥滚子轴承。由轴径的相应段根据表选择轻窄（2）系列，其尺寸分别为：内径：d1=25mm,d2=35mm外径：D1=52mm. D2=72mm宽度：B1=15mm，B2=17mm滚

22、动轴承的当量载荷为：0，X=1；Y=0；则C额定动载荷而题目要求的轴承寿命为<，故轴承的寿命完全符合要求七、键联接的选择及校核计算71 根据轴径的尺寸，由表14-1高速轴与V带轮联接的键为：键C8X30 GB1096-79大齿轮与轴连接的键为：键 12X32 GB1096-79 轴与联轴器的键为：键C8X50 GB1096-7972 键的强度校核 齿轮与轴上的键 ：键C12×32 GB1096-79 b×h=12×8,L=32,则Ls=L-b=20mm 圆周力：Fr=2TII/d=2×197600/40=9880N 挤压强度：=123.5<1

23、25150MPa=p 因此挤压强度足够 剪切强度：=82.3<120MPa= 因此剪切强度足够 键C8×30 GB1096-79和键C8×56 GB1096-79根据上面的步骤校核，并且符合要求。八、 联轴器的选择 根据轴径 选择联轴器的型号：GB3852-83 J1一对组合轴孔直径：d=30mm,长度：L=60mm 九、减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M16×1.5油面指示器选用游标尺M16起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳，双螺钉起吊螺钉 放油螺塞选用外六角油塞及垫片M14×1.5选择适当型号：起盖螺钉型号：GB57

24、8386 M6×20,材料Q235高速轴轴承盖上的螺钉：GB578386 M6×20,材料Q235低速轴轴承盖上的螺钉：GB578386 M6×20,材料Q235螺栓：GB578286 M10×80，材料Q235十、润滑与密封10.1 齿轮的润滑采用浸油润滑，由于为单级圆柱齿轮减速器，速度<12m/s，当m<20 时，浸油深度h约为1个齿高，但不小于10mm，所以浸油高度约为36mm。10.2 滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。10.3 润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用GB4

25、43-89全损耗系统用油L-AN15润滑油。10.4 密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为GB894.1-86-25轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。十一、设计小结课程设计体会终于到尾声了，经过了两个周的设计，我深深的体会到作为一个设计人员的不易，为了能巩固以前学过的知识并且学到更多未涉及到的知识，我在本次设计中尽可能的以真正的设计人员的标准要求自己，所以在两个周里，我不断的查找各类书籍，以便完善我的设计。从选电动机开始，我便开始认真的比较各类电动机，并且试着去了解更多电动机，外形尺寸、功率等等一些列系列的计算我都认真独立完成，让我最感到困难的是齿轮和轴的计算，因为我此前几乎没这么系统的计算过齿轮和轴，所以大量的计算有些让我不知所措