单级圆柱齿轮减速器设计说明书

1、机械设计基础课程设计说明书设计题目带式输送机传动系统中的减速器机电系专业级班学生姓名完成日期指导教师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 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3.1 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3.5 带的选择第四章齿轮的设计计算（包括小齿轮和大齿轮）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43齿轮的结构设计第五章轴的设计

2、计算（从动轴）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521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 轴的强度校核第六章轴承、键和联轴器的选择6.1 轴承的选择及校核6.2 键的选择计算及校核6.3 联轴器的选择第七章减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算7.1 润滑的选择确定7.2 密封的选择确定7.3 减速器附件的选择确定7.4 箱体主要结构尺寸计算第八章总结参考文献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AUTOCAD软件进行

3、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以及计 算、绘图数据处理

4、、计算机辅助设计方面的能力。(4 )加强了我们对Office软件中Word功能的认识和运用第二章课题题目及主要技术参数说明2.1 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。2.2 主要技术参数说明输送带的最大有效拉力F=1350N输送带的工作速度V=L55 m/s,输送机滚筒直径D=250mmo2.3 传动系统工作条件带式输送机在常温下连续工作、单向运转；空载起动，工作载荷较平稳;两班制（每班工作8小时），要求减速器设计寿命为8年，大修期为3年，中批量 生产；三相交流电源的电压为380/220Vo2.4 传动系统方案的选择¥带传动减速器电

5、动机图1带式输送机传动系统简图计算及说明结果第二章减速器结构选择及相关性能参数计WA-r3.1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（-）工作机的功率PwPw =FV/1000=1350X 1.55/1000=2.093kw（二）总效率总_3、加2总二带齿轮联轴器 滚筒轴承=0.96 0.98 0.993 0.96 0.992=0.859（三）选择电动机，根据有求,查机械设计手册选用丫系列一般用途三相异步电动机（四）选择电动机容量电动机输出功率为：Pd Pw/总2.093/0.859 2.437 （ KW ）根据机械设计手册选取电动机额定功率为Ped =3 kw（五）

6、确定电动机转速与传动比查机械设计手册得带传动i带24 ,齿轮传动比i齿35。总传动比i总（24 ） （ 35 ） 6 20 ,电动机转速n满面总v1 55 604/r / t /»- / " ZX /t、D 3.14 250 10n 满 nJ 总 118.471 (6 20) 710 2369(r / min)符合这一要求的电动机同步转速有710r/min / 960r/min ,和1420r/min三种。考虑转速较高的所以选用1420r/min的。（六）选取电动机H 满=1420 r/min电动机选用：Y100L2-4查机械零件设计手册电动机选用Y100L2-43.3 传

7、动比分配工作机的转速n=60X lOOOv/ ( D=60X 1000X 1.55/(3.14 X 250)= 118.471r/mi n% n 满/n 1420/118.47111.986取 i 芾 3贝卜齿 i 总/i 带 11.986/3 3.995 j33.4 动力运动参数计算(一)转速no = n满=1420 (r/min )i = n0/i 带=11 满/ i 带=1420/3=473.333 (r/min )DL| = ni /i 齿=473.333/3.995 = 118.481 (r/mi n )n in = Fl ii =118.481 (r/min )(-)功率PPo R

8、 2.437( kw)P P。带联轴器 2.4370.96 0.992316(kw)P2 P 齿轮轴承联轴器2 316 0.98 0.99 0.992.225(kw)P3 F2 联轴器轴承22250 99 0.99 2.181(kw)(三)转矩TTo 95505 / no 9550 2.437/1420 =1639(N m)T ,。带联轴器i带 16.39 0.96 0.99 3 A6.731(<N m)2 'i齿轮轴承联轴器 1 齿46.731 0.98 0.99 0.99 3.995= 179.316(N m)3 2联轴器轴承'齿带 179.316 0.99 0.99

9、 1 = 175.748 (N - m)3.5带的选择由机械设计手册查得带传动工作系数Ka=i.iPea Ka?R 1.1 2.4372.681kw no = n 满=1420( r/min)由机械设计手册查得80 di 100 ,取d仁90dg6.688m/s 30m/s且> 5m/s,所以选的普通平带即60 1000将上述数据列表如下:轴号功率P/kWN/(r.min ")T/(N - m)102.437142016.3930.9612.316473.33346.73122.225118.481179.3163.9950.9732.181118.481175.74810.9

10、8结果计算及说明第四章齿轮的设计计算4.1 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 = 1904.2 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由机械零件设计手册查得Hiiml 580MPa, H lim 2 380M Pa zSHIim = 1450MP，匚 300MP , S 1 253.995Flimla' F lim 2a' F lim .ni/n2 473.333 /118.481 3.995.t.H lim 1580 .由 hi 580MpaS 1H limH2H 八2 380 38

11、0MPaSh lim 1fiRimi450 360MpaS 1 25Flim(-)小齿轮的转矩T ITi 9550R/9550 2.316/473.33346.731 ( N m )(-)选载荷系数K由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载何平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取K = L1（=）计算齿数比= 3.995（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。查机械原理与机械零件教材中表得，取d =1（五）计算小齿轮分度圆直径dd 3766/ KT I ( u 1)di 766rV dH2 U计算及说明结果3 J1.1 46.731 (3.995 1

12、)di 766 J】 VI 3863.995= 58,485( mm)(六)确定齿轮模数mdi 58.485a 1 11 3.995146.066 mm2 2m = (0.007-0.02)a = (0.007-0.02) X 146.066查机械设计手册取模数为标准值，m=2(七)确定齿轮的齿数乙和Z2% 58.485 29.242 取 Zi - 30 m 2Z2 Zi 3.995 30119.85 取 Z2 = 120乙二30Z2 = 120(A)实际齿数比，Z 120'4 乙 301齿数比相对误差 0.13%<±2.5% 允许(九)计算齿轮的主要尺寸di mZi2

13、 3060(mm)d2 mZ22 120240(mm)di =60mmC)2 =240mma = 150mmBi =65mmB2=60mmV=1.486 (m/s) 定为IT71 1中心距 a d! d2 - 60 240150 mm齿轮宽度 B2dd 1 60 60( mm)圆整该数，取b2 B2 60mmBi = B2 + (5 -10) = 66 -70(mm)取 Bi =65(mm)(十)计算圆周转速v并选择齿轮精度dm 3.14 60 473.333 /;,V1 - JfOU III/ o查表应取齿轮等级为9级，但根据设计要求齿轮的精度等级为7级。4.2.2齿轮弯曲强度校核(-)由4

14、 2 1中的式子知两齿轮的许用弯曲应力fi 360MPO,F2 240MPa(二)计算两齿轮齿根的弯曲应力由机械零件设计手册得YFi =2.58Yf2=2.23YS1 1.63Ys2 1.80计算小齿轮齿根弯曲强度为计算及说明结果2000KTYFiYsai2000 1.1 46.731 2.58 1.63 Fl22B?m Zi60 2 3060.049(MPa)Fi 360Mpa计算大齿轮齿根弯曲强度Yf2Ys22.23 1.8F2fi60.049YfiYsi2.58 1.6357.316MpaF2 256Mpa小齿轮和大齿轮的齿根弯曲强度校核合格4.2.3齿轮几何尺寸的确定齿顶圆直径da由机

15、械零件设计手册得ha =1 c = 0.25daldi2haiZ120m(30 2 1) 264(mm)da2d22ha2乙2ham(120 2 1) 2244(mm)齿距p?m 3.14 2 6.28(mm)齿根混)hfh a cm 2.5(mm)齿顶局ha h am 1 2 2(mm)全齿高h ha hf2 2.5 4.5(mm)齿厚s 3.14 23.i4(mm)22齿根圆直径df d fi di 2ht 60 2 2.5 55(mm)强度足够，校 核合格d ai =64mm da2 = 244mmh=4.5mm S=3.14mmP=6.28mm ht=2.5mm ha=2mm dfi

16、= 55m df2=235mm齿轮的关尺寸计算如下:轴孔直径d= 47(mm)轮毂直径Di=1.6d = 1.6X 47=75.2(mm)轮毂长度LB2 60(mm)轮缘厚度 8 o = (3s4)m = 6s8(mm) 取 o =8轮缘内径D2=da2-2h-2o=252-ll-2X 8=225mm取 D2 =225 (mm)腹板厚度c=0.3 B2 =O.3X 62 = 18.6mm取 c=20(mm)腹板中心孔直径D 0 =0.5( Di + D2)=0.5(75.2+225)=300.2(mm)腹板孔直径 do =0.25( D2- Di) =0.25 (225-75.2)=37.36

17、(mm)取 d°=40(mm)齿轮倒角 n=0.5m=0.5X 2 = 1齿轮工作如图2所示第五章轴的设计计算5.1 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，HB217-255 b=650MPa s=360MPa 1 =300MPa5.2 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查机械设计手册的C=118107,取C=115从动轴d2=c占一伯公2.225 =30.567Nn V 118.481d2=32.096mm考虑键槽对轴的削弱，将轴径增大5%d2=30.567X 1.05 = 32.096所选轴的直径应与联轴器孔径

18、相同，故需同时选取联轴器,米用弹性柱销联轴器，由附表(GB 5014-2003)选取标准直径d2 =35 mm522从动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。Tb Jh 4 J.由 J262524232221图5-1（-）轴系各零件的位置和固定方式齿轮安装在轴的中部，两侧分别是用轴环和套筒作轴向固定，用平键联 接作周向固定。轴承安装在齿轮两边，左边轴承用轴肩作周向固定，轴 承孔与轴径采用过渡配合；右边轴承用套筒作轴向固定，轴承孑陪轴之 间也是采用过渡配合，两边轴承的外圈用轴承盖作轴向固定。弹性柱销 联轴器安装在轴的外伸端，用平键联

19、接作周向固定，用轴肩作轴向固 定。以上零件位置布置见图5-1。（二）确定轴的各段直径和长度 如图5-1 ,将从动轴分为6段，分别为21 , 22, 23, 24,25, 26表示。外伸段1:取d2id235mm，长度根据联轴器的轮毂长度（82mm来确定, 比联轴器轴孔短23mm取长度为l_2i=80mm轴身2:此处为密封处轴段，考虑与外伸段轴肩高度的定位要求。定位轴肩为a取a=2.5mmd22d212a 35 5 40mmo其长度应根据轴承盖及考虑轴承盖与联轴器之间有一定的距离来确定，L22 13 14 65mm0 （卜根据轴承端盖结构形式确定，L是箱外转动零件至固定零件的距离为1520mm轴

20、颈3:此段为滚动轴承处轴段，考虑装卸方便取d23 d22(l5)mm40 2.5 45mm，(选择轴承代号为 6209,基本尺寸为D d B 85mm 45mm 19mm ,安装尺寸da 52mm )此段左侧安装封油环，套筒，轴承，且齿轮端面与箱体内壁有 一定的距离，L23BI2 2 (23)20 10 10 2 42mm轴头4:此段安装低速级大齿轮，取d24 d23 (1 5)mm 45 5 50mm ,大齿轮 R=60mm 轴头长度为 L24B2 (2 3) 58mm轴环5该段为齿轮提供定位作用，定位轴肩高a 3-10mm取a = 5mm得 d25 d24 2a 60mm ,轴环宽度因 b

21、 1.4a 7mm ,故长度为 l_25=7mm 轴颈6:滚动轴承处轴段取d26=d23=45mm此段右侧安装轴承，长 度为 _26 37mm。低速轴总长度为_2_21_22 _23_24_25 _2680 65 4258 7 37289mm5.2.3主轴的结构设计查机械设计手册的C=118sl07,取C = 115主动轴 dl=c旦=：115,2316- =19.523mmm V 473.333考虑键槽对轴的削弱，将轴径增大5%di 19.532X 1.05=20.5mm所选轴的直径应与联轴器孔径相同，故需同时选F联轴器，采用弹性柱销联轴器，由附表(GB 5014-2003)选取标准直径dn

22、=22 mm同从动轴的计算方法，贝idn22mm, Ln 50mm30mm, L12 65mm12'J35mm, L13 50mmdu 40mm, L14 7mmdy 64mm, Lis 65mm46 40mm, Li6 7mm35mm, Lrz 17mm524轴的强度校核(-)从动轴的强度校核圆周力 Ft=2000T2=2000X 179.316/248=14943 N d2径向力 Fr= Ft tan = 1494.3X tan20° =543.881 N由于为直齿轮，轴向力Fa=0从动轴BC水平面弯矩垂直面弯矩合力弯矩危险截面当量弯矩从动轴受力简图作从动轴受力简图：（如

23、图3所示）由图表查得,1b=65 M Pa,计算危险截面处轴的直径从动轴两轴承之间距离Lab=129mmRha = Rhb =0.5 Ft =0.5X 1494.3=747.15(N)Mhc=0.5Rha Lab =747.15X 129X 0.5/1000=48.191(N m)Rva =Rvb =0.5Fr=0.5X 543.881=271.941(N m)Mvc =0.5RvaLab=271.941X 129X 0.5/1000=17.54(N m)转矩 T=179.316(N m)校核Mc=Mhc2 Mvc2 = 48.1912 17.542 =51.284(N m)Me= .Me2

24、aT2 =.51.28420.6 179.316 2 =119.187( N m)3. 3.d> 10Me-=10=10(mm)0.1 ibV 0.1*55考虑键槽对轴的削弱，故将d = 1.05 X 10 =10.5mm< 38mm则强度足够（二）主动轴的强度校核圆周力 Ft = 2000T1 =2000X46.731/60=1557.7N di径向力 Fr= Ft tan = 1557.7Xtan20° =566.956 N由于为直齿轮，轴向力Fa=0两轴之间距离Lab=125mmRha = Rhb =0.5 Ft =0.5X 1557.7=778.85(N)Mhc=

25、0.5Rha Lab =778.85X 125X 0.5/1000=48.678(N m)Rva =R/b =0.5Fr=0.5X 566.956 =283.478(N m)Mvc =0.5RvaLab=283.478x 125X 0.5/1000=17.717(N m)转矩 T=46.731(N m)校核Mc=Mhc2 Mg2 = .46.678"-17.7172 =49.927(N m)Me= M°2 aT 2 = 49.9272 0.6 46.731 2 =57.261(N m)由图表查得,ib=65MPa33d> 10 Me =10 57.261 =20.65

26、3(mm)*0.1 ib V 0.1*65考虑键槽对轴的削弱，故将d = L05 X 20.653=21.686mm< 22mm则强度足够第六章轴承、键和联轴器的选择从动轴承 2个，深沟 球轴承 6210主动轴承2个，深沟 球a承 62076.1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。由第五童轴部分计算，根据轴颈值查机械零件设计手册选择主动轴轴承6207 2个(GB/T276-2003)从动轴轴承 6209 2 个(GB/T276-2003)寿命计算:计算及说明结果从动轴轴承寿命计算从动轴两轴承受纯径向载荷P= F r =543.881X= 1Y=0从动轴轴承

27、寿命：深沟球轴承6209,基本额定功负荷Cr=31.5KNft=i=331 _ ln6 ftCr106inh60 118.48131 起超。-6.99预期寿命为：两班制L=8X 300 X 16=384OO<Lioh轴承寿命合格主动轴轴承寿命计算主动轴两轴承受 纯径向载荷P= F=566.956X= 1Y=0主动轴轴承寿命：深沟球轴承6207,基本额定功负荷Cr=25.5KNft =1=3L10h =10660ftCr10660 473.333325.5 1 1000 =3203719.1MA从动轴外 伸端键10 X80GB/10962003预期寿命为：8年，两班制L=8X 300 X

28、16=384OO<Lioh轴承寿命合格6.2键的选择计算及校核(一)从动轴键的选择与校核考虑键在轴中部安装故选(1)从动轴外伸端d = 35mm/ L=80mm ,键 h=8,选45号钢，其许用 10*80GB/T10962003, b=16z L=80 ,挤压力P=100120MPa, I Lb 80 10 70mmFt 4OOOT24000 179.316p =尸=_< p与齿轮联 接处键14 X52GB/T1096 2003p h I hid 8 70 35p与齿轮联接处d = 50mm,考虑键槽在轴中部安装，故同一方位则强度足够，合格Ft =4000T2 = 4000 17

29、9.316.=44.276<h I hid 9 36 50母线上，选键 14X 50 GB/T10962003, b=14mmz L=50mm , h=9mm,选45号钢，其许用挤压应力P=100-120MPa则强度足够，合格(二)主动轴键的选择(1)主动轴外伸端d=22mm, L=50mm,考虑键在轴中部安装故选键 8*50GB/T10962003, b=6, L=50, h = 6 ,选 45 号钢，其许用挤压力 p =100120MPa, i L b 50 6 44mmFt4000% = 4000 46.73111 hid 6 44 22则强度足够，合格6.3联轴器的选择从动车由由

30、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=13KPsa1.3 2.225Tc =9550 =9550 X =233.146nn118.481选用LX2型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩Tn =560,Tc<Tno采用丫型轴孔，A型键，轴孔直径d=2 4s35,选d = 35z选用LX2型弹 性套住联 轴器轴孔长度L=82LX2型弹性套住联轴器有关参数型号公称转矩T/(N rm)许用转速 n/(r min 1轴孔直 径 d/mm轴孔长 度 L/mm外径 D/m m材料轴孔 类型键槽 类型LX256063003582120HT200Y型A型主动车由由于

31、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 =9550 KPi =9550X 13 2316 =60.746473.333选用LX2型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩Tn =560, TcvTn。采用1型轴孔，A型键，轴孔直径d=20-24,选d=22,轴孔长度L=52LX2型弹性套住联轴器有关参数型号公称转矩T/(N -rm)许用转速 n/(r - min 1轴孔直 径 d/mm轴孔长 度 L/mm外径 D/m m材料轴孔类 型键槽 类型LX125085002252160HT200Y型A型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 =9550 竺=9550X =228.536n Jl|118.481选用LX2型弹性套住联轴器,公称尺寸转矩Tn =560, Tc<Tn0采用1型轴孔，A型键，轴孔直径d = 24。35,选d = 35,轴孔长度L=82LX2型弹性套住联轴器有关参数型号公称转矩T/(N -m)许用转速 n/(