一级圆柱齿轮减速器设计

1、机械基础课程设计计算说明书 设计题目：一级直齿圆柱齿轮减速器 学院: _海洋学院 班级：_食品本111 学号：_* 设计者: _ * _指导老师：_* _ 2014年05月20日目录第1章 ：设计任务书第一章 设计说明书1.1 设计题目用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器。传动装置简图如下图1所示 图1题目原始数据：物理量参数运输带主动轴所需力矩N.m运输带工作速度v（m/s）卷筒直径D/mm第8组9000.753201.2 已知条件1） 工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度35°C；2） 使用折旧期：8年；3） 检修间隔期：四年大修一次，两年一次

2、中修，半年一次小修；4） 动力来源：电力，三相交流，电压380/220V；5） 运输带速度允许误差：±5；6） 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。1.3 设计工作量1）完成手工绘制减速器装配图1张（A1）（手绘）；2）编写设计计算说明书1份。4、设计主要内容1） 基本参数计算：传动比、功率、扭矩、效率、电机类型等,；2） 基本机构设计：确定零件的装配形式及方案（轴承固定方式、润滑和密封方式等）；3） 零件设计及校核（零件受力分析、选材、基本尺寸的确定）4） 画装配图（总体结构、装配关系、明细表）；5） 写设计说明书第二章 选择电动机2.1选择电动机类型 按工作要求及工作

3、条件选用三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，电压380V，Y系列。2.2选择电动机容量运输带的有效拉力：工作机功率：传动装置总效率：按简明机械零件设计实用手册第二版表1-15确定各部分效率为:闭式齿轮传动效率为；V带传动效率为；一对滚动轴承（球轴承）的效率为；齿轮联轴器效率为（暂定齿轮精度为8级）；传动卷筒效率为代入得总传动比：所得电动机功率:卷筒轴工作转速：综合考虑各种设计要求，查简明机械零件设计实用手册第二版表4-3可选Y系列三相异步Y132M2-6型，额定功率,均满足电动机额定功率略大于。 Y132M2-6电动机数据和安装尺寸额定功率/kW5.5电动机外伸直径D/mm38满载转速/(r/m

4、in)960电动机外伸轴长度E/mm80起动转矩/额定转矩2.0电动机中心高度/H/mm1322.4传动比分配总传动比：取V带传动比（V带传动比），由。第三章 计算传动装置的运动和动力参数计算3.1 0轴：（电动机轴）3.2 轴：（减速器高速轴）-从0轴到轴，经过V带传动和1个联轴器3.3 轴：（减速器低速轴）-从轴到轴，经过一对联轴器，一对齿轮传动,一对齿轮啮合传动3.4 轴：(传动卷筒轴)从轴到轴经过一对轴承，一个联轴器将上述计算结果列表如下：参数轴名输入功率（kw）转速（r/min）输入转矩（N m）传动比传动效率0轴（电动机轴）5.596054.7140.95轴（减速器高速轴）5.23

5、240208.115.360.9405轴（减速器低速轴）5.0744.781081.3510.9702轴（滚动轴）4.971059.93 第四章 V带的设计1) 计算设计功率根据V带的载荷平稳，两班制工作（16小时），查简明机械零件设计实用手册（第二版）表10-22可知：，取, 即：2) 选择带型普通V带的带型根据传动的设计功率Pd和小带轮带速n1,按照简明机械零件设计实用手册（第二版）表图11-3，得，应选择A型V带。3) 确定带轮的基准直径并验证带速a) 由简明机械零件设计实用手册（第二版）表11-11c查得，小带轮基准直径为（）根据简明机械零件设计实用手册（第二版）表11-13，取b)

6、由，根据简明机械零件设计实用手册（第二版）表11-14，取。c) 带速：满足，故带速验算合适。4) 确定中心距离、带的基准长度并验算小带轮包角a) 中心距离： 选取。b) 带的基准长度：查简明机械零件设计实用手册（第二版）表11-2取c) 实际中心距离：d) 小带轮包角：小带轮包角符合要求。5) 确定带的根数Za) 由,根据简明机械零件设计实用手册（第二版）表11-11c查得，单根V带基本额定功率。b) 由，和A型带，根据简明机械零件设计实用手册（第二版）查得额定功率增量。c) 根据简明机械零件设计实用手册（第二版）表11-8，根据，查得d) 根据简明机械零件设计实用手册（第二版）表11-10

7、查得，e) 根数,整圆为5根。6) 单根V带的预紧力根据简明机械零件设计实用手册（第二版）表11-9查得，预紧力7)计算轴压力第五章 齿轮的设计5.1.1 齿轮材料、热处理及精度：a) 因载荷皮革纹，传动速度不高，传动尺寸无特殊要求，故选用8级精度。b) 考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故选用一级圆柱直齿轮减速器，小齿轮选硬齿面，大齿轮选软齿面。c) 材料：小齿轮选用45号钢（调质），齿面硬度为280HBS，硬齿面。大齿轮选用45号钢（调质），齿面硬度为250HBS，软齿面。d) 在闭式传动中，取小齿齿数通常为Z1=2040：取Z1 = 30，则：Z2 = i1×Z1 = 5.3

8、6×30 = 160.8 取：Z2 = 161。5.1.2 按齿面接触强度确定参数小齿轮传递的扭矩： 5.1.3选择齿宽系数d 根据简明机械零件设计实用手册（第二版）表10-21查得齿宽系数，取。5.1.4 确定载荷系数K根据简明机械零件设计实用手册（第二版）表10-22，查得，由于齿轮对称布置，所以取K=1.1。5.1.5 接触疲劳极限， 5.1.6 应力循环次数:一年按365天计算，一天两班制16小时，故所以 5.1.7接触疲劳强度寿命系数:,;最小安全因素：SHlim=1则接触疲劳许用力为: 计算式时取最小值，H=580MPa小带轮直径：圆周速度：，故该齿轮选用8级精度。14.

9、模数标准模数应大于或等于计算出的模数选取标准模数m=3mm15.分度圆直径d 16.中心距 17.齿轮密度b大齿轮 小齿轮 取18.其他尺寸计算（正常齿轮 ）齿顶高 齿根高 全齿高 齿顶圆直径 齿根圆直径 19 齿根校核齿根弯曲疲劳强度校核公式齿形系数 图10-2 弯曲疲劳极限应力 （图10-4）弯曲疲劳寿命系数 弯曲疲劳强度最小安全系数弯曲疲劳许用应力 齿轮弯曲疲劳强度校核因此齿轮齿根的抗弯强度是安全的。 第六章 轴系结构设计 6.1.1 高速轴的轴系结构设计(一) 高速轴的设计1) 轴的材料和热处理选择45号钢（调制），查表得其许用弯曲应力，取。2) 初步计算轴的直径由之前的计算可知：，则

10、考虑到有一个键槽，该轴径应加大5%，即，取 。3) 轴的结构设计高速轴初步确定用齿轮轴，即将齿轮与轴制为一体，根据轴上零件的安装和固定要求，初步将轴的结构设定为7个轴段。1段：该段是小齿轮的左轴端与带轮连接，该轴段直径为35mm，查机械设计基础课程设计指导书表10-12得轴 L1=80mm2段：参考机械设计基础课程设计表5-1，取轴肩高度h=1.5mm，则d2=d1+2h=38mm,此轴段一部分用于装轴承盖，一部分伸出箱体外。3段：此段轴承，去轴肩高h=1mm，则d3=d2+2h=40mm，轴承代号G308，内径带d=40，外径D=80宽度B=18.为了起固定作用，此段的宽度比轴承宽度小，取L

11、3=16mm。4段与6段：为了使齿轮轴承不发生相互冲撞以及加工方便，齿轮与轴承之间要有一定距离，取轴肩h=2mm，则d4=d6=d3+2h=44mm。长度取8mm，及L4=L6=8mm。5段：此段为齿轮轴段。由于齿轮分度圆直径d1=90mm,即d5=90mm，小齿轮宽度b=108，则L5=108。7段：此段装轴承，选用的轴承与右边的轴承一致，即d7=40mm，L7=16mm，两轴承跨度L=16+82+90=122。4) 高速轴轴段示意图 图16.1.2 轴的受力分析及计算轴的受力模型简化及受力计算5) 按弯矩复合强度计算圆周力：径向力：轴承支反力： 由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂

12、直面弯矩：截面C在水平面弯矩： 截面C的合成弯矩：转矩产生的扭剪力按循环变化，取。由可计算截面C处的当量弯矩：校核危险截面C的强度：所以轴强度足够。低速轴的设计1) 选择轴的材料和热处理采用45号钢（调制），查表得其许用弯曲应力，取A=106。2) 初步计算轴的直径由之前的计算可知，则有轴直径：考虑到有一个键槽，此段轴径应加大5%，即，取。3) 轴的结构设计根据轴上零件的安装和固定要求，并考虑配合高速轴的结构，初步将轴的结构设定为6个轴段。1段：该段装联轴器。装联轴器处选用最小直径，根据简明机械零件设计实用手册（第二版）表7-9，选用弹性套柱销联轴器，其轴孔直径为，轴孔长度,根据联轴器的轴孔长

13、度，去轴伸段长度。2段：参考机械设计基础课程设计表5-1，取轴肩高度h=2.5mm，则d2=d1+2h=60mm,此轴段一部分用于装轴承盖，一部分伸出箱体外。3段：此段装轴承与套筒。取轴肩高h=2.5mm，则d3=d2+2h=65mm。根据简明机械零件设计实用手册（第二版）表8-8.选用深沟球轴承。轴承代号6213，内径d=65mm，外径D=120mm,宽度B=23mm。为了起固定作用，此段的宽度比轴承宽度小。取套筒长度为10mm，则此段长。4段：此段装齿轮，取轴肩h=2.5mm，则d4=d3+2h=70mm。因为大齿轮的宽度b=108mm,则。5段：取轴肩高h=2.5mm，则，长度与右面的套

14、筒相同，即。6段：此段装轴承，选用的轴承与右边的轴承一致，即d6=65mm，L7=22mm，两轴承跨度L=22+102+106=148mm。4) 低速轴的轴段示意简图5) 按弯矩复合强度计算圆周力：径向力：轴承支反力： 由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩：截面C在水平面弯矩： 转矩产生的扭剪力按循环变化，取。由可计算截面C处的当量弯矩：校核危险截面C的强度：故轴的强度足够。图3三、轴承的寿命校核鉴于调整间隙的方便,轴承均采用正装.预设轴承寿命为3年即12480h.校核步骤及计算结果见下表:表7 轴承寿命校核步骤及计算结果计算步骤及内容计算结果6208轴承A端B端由手册查出Cr

15、、C0r及e值Cr=13.2kNC0r=8.30kNe=0.68Fs=eFrFsA=239.42 FsB=658.40计算比值Fa/FrFaA /FrA>e FaB /FrB< e确定X、Y值XA= 1,YA = 0, XB =1 YB=0查载荷系数fP1.2（机械设计基础P279）计算当量载荷P=Fp(XFr+YFa)PA=573.468 PB=573.468计算轴承寿命9425.45h小于12480h 由计算结果可见轴承6208合格.6.2.1 低速轴的轴系结构设计一、 轴的结构尺寸设计根据结构及使用要求,把该轴设计成阶梯轴且为齿轮轴,共分七段,其中第5段为齿轮,图6考虑到低速

16、轴的载荷较大，材料选用优质碳素钢45,热处理调质处理,查机械设计基础P245（14-2得）高速轴材料的扭切应力所以,有该轴的最小轴径为: 考虑到该段开键槽的影响,轴径增大6%,于是有: 标准化取mm其他各段轴径、长度的设计计算依据和过程见下表:表10 低速轴结构尺寸设计阶梯轴段设计计算依据和过程计算结果第1段(由联轴器宽度尺寸确定)=11260112第2段(由唇形密封圈尺寸确定)6582.5第3段由轴承尺寸确定(轴承预选6014 )7024第4段6522.5第5段8050第6段 6522.5第7段70246.2.2 轴的受力分析及计算轴的受力模型简化(见图7)及受力计算图7L1=47 L2=1

17、45.5 由中间轴的受力分析知： 三、轴承的寿命校核鉴于调整间隙的方便,轴承均采用正装.预设轴承寿命为3年即12480h.校核步骤及计算结果见下表:表11 轴承寿命校核步骤及计算结果计算步骤及内容计算结果6014A端B端由手册查出Cr、C0r及e、Y值Cr=40.2kNC0r=33.2kNe=0.68计算比值Fa/FrFaA /FrA<e FaB /FrB> e确定X、Y值XA=1 YA =0 查载荷系数fP1.2计算当量载荷P=Fp(XFr+YFa)PA=6543.372 PB=2113.668计算轴承寿命11580小于12480h由计算结果可见轴承6014合格。减速轴的参数表：

18、高速轴直径（mm）长度（mm）130？235183402044555550206452074018 低速轴直径（mm）长度（mm）160142270403752448222.55905068222.5775246.3.1、低速轴的联轴器：查机械设计P186表6-7可取KA=1.01.0×995.46=995.46N.m查机械设计课程设计P141(14-4)表，选用弹性套柱销联轴器:LT9(钢性)其许用转矩n=1000N.m,许用最大转速为2850r/min, 轴径为6071之间,由估算可选两边的轴径为60mm.联轴器合用.6.4.1各轴键、键槽的选择及其校核因减速器中的键联结均为静联

19、结,因此只需进行挤压应力的校核.一、 高速级键的选择及校核:（1）、轮180毂处键:按照联轴器处的轴径及轴长选 键B6X6,键长35,GB/T1096，联结处的材料分别为: 45钢(键) 、40Cr(轴)，此时, 键联结合格.6.5.1 低速级及键的选择及校核(1)联轴器处键: 按照联轴器处的轴径及轴长选 键16X10,键长100,GB/T1096，联结处的材料分别为: 45钢 (联轴器) 、45钢(键) 、45(轴)、其中键的强度最低,因此按其许用应力进行校核,查手册其该键联结合格.第七章减速器箱体及其附件的设计7.1箱体结构设计根据箱体的支撑强度和铸造、加工工艺要求及其内部传动零件、外部附

20、件的空间位置确定二级齿轮减速器箱体的相关尺寸如下：（表中a=231)表12 箱体结构尺寸名称符号设计依据设计结果箱座壁厚0.025a+3=8.99考虑铸造工艺，所有壁厚都不应小于8箱盖壁厚10.02a+388箱座凸缘厚度b1.513.5箱盖凸缘厚度b11.5112箱座底凸缘厚度b22.522.25地脚螺栓直径df0.036a+1224地脚螺栓数目na250时，n=44轴承旁联结螺栓直径d10.75df20箱盖与箱座联接螺栓直径d 2(0.50.6)df16轴承端盖螺钉直径和数目d3，n(0.40.5)df,n12,4窥视孔盖螺钉直径d4(0.30.4)df10定位销直径d(0.70.8) d

21、216、至外箱壁距离342622、至凸缘边缘距离2420轴承旁凸台半径R1c216凸台高度h根据位置及轴承座外径确定，以便于扳手操作为准34外箱壁至轴承座端面距离l1c1+c2+ (58)58大齿轮顶圆距内壁距离11.210齿轮端面与内壁距离210箱盖、箱座肋厚m1 、 mm10.851 =7.65 m0.85=6.88轴承端盖凸缘厚度t(11.2) d316轴承端盖外径D2D+(55.5) d396106141轴承旁联接螺栓距离96106141螺栓扳手空间与凸缘厚度安装螺栓直径dxM8M10M12M16M20M24至外箱壁距离c1min131618222634至凸缘边距离c2min11141

22、6202028沉头座直径Dmin202426324048表13 减速器零件的位置尺寸代号名称荐用值代号名称荐用值1大齿轮顶圆距内壁距离107箱底至箱底内壁得距离202齿轮端面与内壁距离10H减速器得中心高2253轴承端面与内壁距离5L1箱体内壁至轴承座孔端面得距离594旋转零件间轴向距离15e轴承端盖凸缘的厚度75齿轮顶圆至箱体内壁得距离106大齿轮齿顶圆至箱底内壁的距离50参 考 文 献1 杨可桢 程光藴 李仲生主编 机械设计基础 （第五版）2 向敬忠 宋欣 崔思海等编著 机械设计课程设计图册3 张锋 古乐主编 机械设计课程设计手册 哈尔滨工业大学4周开勤主编 机械零件手册（第五版）5 薛慎行 孙淑敏主编 机械设计课程设计引导 机械工