机械设计单级圆柱齿轮减速器基础课程设计说明书

1、机械设计根底课程设计设计计算说明书学院：邯郸职业技术学院班级：数控技术姓名：_越日期：2022-12-30目录1、 设计任务书.32、传动方案拟定.33、电动机的选择 .44、各轴运动参数和动力参数的计算 . .75、齿轮传动的设计 .86、传动轴的设计 .127、滚动轴承设计 .198、键连接的设计 .219、联轴器的设计 . 2310、减速器箱体设计 . . .2411、减速器的润滑、密封 .26 12 、参考资料目录 . 27一、设计课题：设计一用于带式运输上的单级直齿圆柱齿轮减速器。运输机连续工作每日24小时，传动不逆转，载荷平稳，启动载荷为名义载荷的1.25倍。使用期限5年，运输带允

2、许速度误差为5%原始数据题号题号1第5组运输带拉力FKN2运输带速度Vm/s卷筒直径Dmm450设计要求:1. 零件工作图13张2. 绘制减速器部件装配图一张A1号图纸3. 编写设计计算说明书一分二、传动方案拟定：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，本钱低，使用维护方便。1 一带传动 2 电动机 3 圆柱齿轮减速器4联轴器 5 输送带 6 滚筒三、电动机选择：1、电动机类型和结构的选择：选择 Y系列三相异步电动机，此系 列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作 可靠，价格低廉

3、，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气 体和无特殊要求的机械。2、电动机容量选择：电动机所需工作功率为：式1： P d=PW/n a (kw)由式(2) : PW=F V/1000 (KW)因此 Pd二FV/1000 n a (KW)由电动机至运输带的传动总效率为：2叶总=n 1乂叶2 Xn 3 Xn 4 Xn 5 Xn 6式中：n 1、n 2、n 3、n 4、n 5、n 6分别为带传动、齿轮轴承、齿 轮传动、联轴器、联轴器轴承和卷筒的传动效率。取n1， n2 = ,n3，n4，n 5, n 6那么：n 总 x 92 xxxx所以：电机所需的工作功率：Pd = FV/1000 n 总=(

4、2000 X 1.8)/(1000 X 0.816)=4.39 (kw)3、确定电动机转速卷筒工作转速为：n 卷筒=60X 1000 V/n D=(60X 1000X 1.8)/4 50兀=76.4 r/mi n根据手册P 6表2.2推荐的传动比合理范围，取V带传动比1/ =24 ，取圆柱齿轮传动比范围I ' =35。贝卩总传动比理论范围为：I a'=62 0。故电动机转速的可选范为N ' d =I ' axn卷筒=(16 20) x=458.4 1528 r/min那么符合这一范围的同步转速有：750、1000和1500r/mi n根据容量和转速，由相关手册查

5、出三种适用的电动机型号： 如下表方电动额定电动机转速传动装置传动比机型功率(r/mi n)案号同步转速满载转速总传动比V带传动减速器1Y132S-4150014402Y132M2-6100096033Y160M2-87507208. 31综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器传 动比，可见第2方案比拟适合。此选定电动机型号为Y132M2-6其主要性能：电动机主要外形和安装尺寸：中心高外形尺寸底角安装尺地脚螺栓孔轴伸尺装键部H_x(AC/2+AD)寸A X B直径K寸DX E位尺寸X HDFX GD132520X 345X216X 1781228 X 8010X 41315四

6、、各轴运动参数和动力参数的计算计算步骤设计计算与内容设计结果1)0轴电 动机 轴21轴高 速轴32轴低速轴43轴滚筒轴P0KW n o=96Or/minTo=955OP/n o=955OX /96N.mR=RXn 1 =4.39 X 0.96=4.2144KWn1=no/i 1=960/3=320/mi nT1=9550R/n 1=9550X N.m2R?=R1Xn 2 Xn 3Xn 4=X 0.99 2 XX 0.97=KWn2=n1/i 2T2=9550R/n 2=9550XPW=R：Xn 5Xn 6= xx 0.96=KWnw=n2W=9550R/n w=9550XF0KW n0=960

7、r/mi nT) N.mRKWn1=320r/mi nT1=1n2T2=5R6KWnwTw=45参数轴号0轴1轴2轴W轴功 R(KW)4.394.21446转速n(r/mi n)96032076. 4理论转矩TN.m43.9514传动比i31效率汇总结果五、齿轮传动设计设计一单级直齿圆柱齿轮减速器中齿轮传动，：传递功P°=4.85KW电动机驱动，小齿轮转速ni=320r/min ,大齿轮转速 压=76.4r/min ,传递比i二，单向运转，载荷变化不大，使用期限五年，两周工作。设计步骤计算方法和内容设计结果1、选择齿轮材料及精度等级2、按齿轮面接触疲劳强度设计小齿轮选用45调质钢，硬

8、度为230HBS 大齿轮选用45钢正火，硬度为200HBS 因为是普通减速器，由表?机械设计根底? 第二版中表选8级精度，要求齿面粗糙度Ra< 3.2 6.3um。因两齿轮均为钢质齿轮，可应用式10.22丨求出di值。确定有关参数与系数：1转矩T1T1X 106p/n6X 10 X /320=1257732载荷系数KT1 =3齿轮乙和齿宽系数® d小齿轮的齿数zi取为25，那么大齿轮齿数乙=25乙X 25=104.7。故取乙乙=105d=1。4 许用接触应力H(T Hiim1 =580MPa(T Him2=550Mpax Hlim1 =580MPaH=1X Hlim2 =550

9、MpaN=60njLh=60X 320X 1 X 365X 5X24NX 108X 108NfNX 108/4.188=2 X 108N=2X 108查图 10.27 得：Znti=1.02, Z nt2ZnT1=1.02 Z NT2由式10.13丨可得【b h1= ZnT1 (X Hlim1 /S H【X h【C h 2=ZnT2 X Hlim2/S H=6051=580MPa故d1>76.43 X【X h 21051.1 125.77 (1)10003 |125 56.081051 591.6591.625m=m=3、主要尺寸计算4、按齿根弯曲疲劳强度校核di二mzx 25mm二d2

10、二mzx 105=b2=书 dX d1=1 x =经圆整后取b2=65mmb 1=b2+5mm=70mma=m/2 Z1+Z2XX 25+105=由式10.24丨得出c f,如c fW【c f】那么 校核合格确定有关系与参数：1齿形系数Yff1=2.65 , YF22应力修正系数YsS1=1.59 , YS23许用弯曲应力【c f】C Flim1=210MPa C Flim2=190MPaFNT1=1.04 Y NT2由式10.14丨可得c F1=168MPaC F2故 C F1=2kTJ(b 1R1Z 1)YfYs2=2 xxxxx 1000/(70 xxv c F1=168MPad1mmd

11、2=b仁 70mm b2=65mm a=SfYnT1YnT25、验算齿轮的圆周速度v。6、验算带的带速误差。(T F2=2kT2/(b 2H1Z2)YfYs2=2 xxxxx 1000/(65 x x< t f2齿根弯曲强度校核合格圆周速度：V2 = V 1=n dm 1/(60 x由表可知，选8级精度是适宜的。nw= 960/3/ 105 x 25丫 2=(76.4-76.19)/76.19=0.275%<5%输送带允许带速误差为士 5%合格。V=/s齿轮的根本d1=62.5da 1=67.5df 1参数d2=262.5da 2=267.5df 2大齿轮轮廓外形如以下图所示:六、

12、轴的设计1、齿轮轴的设计(1)确定输入轴上各部位的尺寸如图(2)按扭转强度估算轴的直径选用45并经调质处理，硬度217255HBS轴的输入功率为PI KW转速为 m =320 r/minC=10& 118.又由式14.2丨得：d> C3 P (107118) 3 4.32(26.1228.81)mm 342.86(3)确定轴各段直径和长度O从大带轮开始右起第一段，由于带轮与轴通过键联接， 那么轴应该增加3%- 5%,取 D=30mm又带轮的宽度 B=Z-1 e+2 f=3-1x 18+2x 8=52 mm那么第一段长度L1=60mm右起第二段直径取D2=® 38mm其余

13、的数据手册得到Di=O 30mmL1=60mmD2=O 38mmL2=70mmD3=O 40mmL3=20mm根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为30mm那么取第C4=0 48mm二段的长度 L2=70mmL4=10mm右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，那么轴承有径向力，而轴向力为零，选用6208型轴承，其尺寸为 dD5=OX DX B=40X 80X 18，那么该段的直径为D3=40mm长度为L5=70mmL3=20m因为轴承是标准件，所以米用基孔制，轴与轴承间为过盈配合P7/h6Ds=0 48mm右起第四段，为滚动轴承

14、的定位轴肩，其直径应小于滚L6= 10mm动轴承的内圈外径，取 。二48mm长度取L4= 10mm右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径C7=O 40mm为d5=,分度圆直径为，齿轮的宽度为70mm贝V,此段的直径L7=18mm为住二，长度为L5=70mm右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩，其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取 D5=O48mn长度取L6= 10mm因为轴承是标准件，所以米用基孔制，轴与轴承间为过盈配合P7/h6Fr=N右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D7= 40mm 长度 L7=18mm(4) 求齿轮上作用力的大小、方向：小齿轮分度圆直径：d1=RA=RB=

15、Nm X 106 P/n=N mm求圆周力：FtFt=2T2/d 2=2X /62.5=NRA =RB NMC= N- mMC1 = MC2N mMC1=MC2N mT=N - maMsC2= mc -1 =60Mpa求径向力FrFr=Ft tan a =xtan200NFt，Fr的方向如以下图所示5轴上支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。水平面的支反力：RA=FB=Ft/2 = N垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承那么Fa=0那么 FA =FB' =Fr/2=N6画弯矩图右起第四段剖面C处的弯矩：水平面的弯矩：MC=PAX N - m垂直面的弯矩

16、：MCi' = Mc2' =RA'x N m合成弯矩：M C1 MC2 . M C2 M C12.53352219200251.6N m7画转矩图：T1 =1 Nm8画当量弯矩图因为是单向回转，转矩为脉动循环，a可得右起第四段剖面 C处的当量弯矩：M eC2 M C22(a T)291.41N m9判断危险截面并验算强度右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相M=75464 N m m差不大，所以剖面 C为危险截面。Mec2N - m ,由课本表:CT e Nm彷-1: =60Mpa 贝V：3(T e= MeC2/W= MbC2 D4 )3=91411X 48

17、 Mpa < 彷-i 右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危 险截面：M D(a T)2 0.6 125773.5 75.464N m3(T e= Md/W= MD - Di )3=X 40 Nm< 彷-1 所以确定的尺寸是平安的。受力图如下:1、i1 kimfllflrtlltolgr -f；V-mTfl'TliTl iTfffrrilTTTh-nr*水平聯晋护旨起吏力网葩砌, IIifILapilliJI 丄 Qjllni2、输出轴的设计计算(1)确定轴上零件的定位和固定方式如图(2)按扭转强度估算轴的直径由前面计算得，传动功率 P2=4.207kw, n

18、2=76.19r/min工作单 向，采用深沟球轴承支撑。由条件知减速器传递的功率属于中 小功率应选用45刚并经调质处理，硬度217255HBS根据课本14.2丨式，并查表14.1，得1p* 3 89d> C3(107118) 3(39.6943.78)mm(3)确定轴各段直径和长度0从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，那么轴应该增加5% 取X 106 P/n= N mD1= 45mmL1=84mmD2=O 50mmTc=FAXX 48759=N - m查标准 GB/T 5014 2003，选用 HL3型弹 性柱销联轴器，半联轴器长度为I仁82mm轴段长L1=60mm0右起第

19、二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取52mm根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取 端盖的外端面与半联轴器左端面的距离为30mm故取该段长为L2=52mmL2=52mm右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，那么轴承有径向力，而轴向力为零，选用6011型轴承，其尺寸为 dx DX B=55X 90X 18,那么该段的直径为 55mm长度为La=32右起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直Db=O 55mm径要增加5%那么第四段的直径取60mm齿轮宽为b-65mm为L3=32mm了保证定位的可靠性，取轴段长度为L4=62mm右起第五段，考虑齿轮的轴向定位，定位

20、轴肩，取轴肩D4=0 60mm的直径为D5=O 66mm，长度取L5=L4=62mm右起第六段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为Db=O 55mm长度 L6=18mmD5=0 66mm(4)按弯扭合成强度校核轴径L5 =按设计结果画出轴的结构草图图 aDs=0 55mmL6=18mm1) 画出轴的受力图图b2) 作水平面内的弯矩图图c支点反力为I I截面处的弯矩为 MHi X 97/2=97160N mm n n截面处的弯矩为 MHii X 23=46076N mm3) 作垂直面内的弯矩图图d支点反力为FvB=FvA=Fr 2II截面处的弯矩为M 左二Fa X mmnn截面处的弯矩为Ml =F

21、vb x mm4) 合成弯矩图图 e2 2 1/2M+97160=103396 N mmM2+4607&1/2=49033 N mm5) x 106 x P/n= x 106x 536340N mm求当量弯矩6) 因减速器单向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数a2 2 1/2I I 截面：M 引=(60925 X 536340=315280 N mmn n 截面：Mii=( 49033 2X 53634021/2=313478 N mm7) 确定危险截面及校核强度由图可以看出，截面I I可能是危险截面。但轴径d3>d2，故也应对截面n n进行校核。I I截面：3"

22、;i=Me/W=315280X 60 Mpan n截面：3(T eII 二Me/W=313478X 55 Mpa查表得-1b: =60Mpa,满足彷-1b 的条件，故设计的轴 有足够强度，并有一定余量。其受力图如下呱0 1BlK1jl-rP |FHA F t2 水汙耐支 点的艮力F v AFVBI七、滚动轴承设计根据条件，轴承预计寿命Lh5x 365 x 24=43800 小时1初步计算当量动载荷 P因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，所以NP=fp F-= x2求轴承应有的径向根本额定载荷值C'P(60 nft ' 1061645.08160 320106143800

23、)15527.34N3选择轴承型号查课本得由课本式有10* * * * 6 (ftC)60n(7dP)10660 3201 29500. 31760245260 43800二预期寿命足够 二此轴承合格C' fdP/60n143800)其草图如下： I-Lh106 zftC)660 n(fdP10660 761 30200 )31.1 1458.29)1463343 43800二预期寿命足够二此轴承合格八、键的设计设计步骤设计计算与内容设计结果一、联轴器的键1、选择键的型号2、写出键的型号二、齿轮键的选择1、选择键的型 号2、写出键的型号3、输入端与带轮键选择C型键由轴径d1=45mm在

24、表14.8查 得键宽b=14mm键高h=9mmL=36 160mmL=54mm 1.6 1.8d=72 81mml 1=L-0.5b=54-7=47mmGy1=4T/(dhl 1)=4 xx 1000/ 45X 9X 47=1MPa:【cy =120MPa 轻微冲击，由表14.9查得)选键为 C14X 70GB/T1096-1979 选择A型键轴径 d4b=18mm h=11mm L=50 200mm取 L=56mml 2=L-18=56-18=38mm(T jy2 =4T/(dhl 2)=4x4x 1000/45x 11X38 = 1MPsr【c jy =120MPa轻微冲击，由表14.9查

25、得)选择C型键b=14mmh=9mmL=54mm型号：C14X70GB/T1096-1979选择A型键b=18mm取键 A18X 80GB/T1096-1979h=11mm选轴径d4X &即L=56mmb=10, h=8, L=50型号：A18X12=L-10=60-10=50mm80GB/T1096-19Gy2=4T/(dhl 2)79=4X 1X 1000/30X 8X 50=41.924 v【° jy】九、联轴器的选择设计步骤设计计算与内容设计结果一、计算联轴器的转矩二、确定联轴器的型 号主动端T C1二KTX =6N- m从动端Tc2=KTvXNmN mK Tm=12

26、50N- m由前面可知：d > CTc1=6N- mTc2=5N- m定距环又因为 d=C 1+0.05=1+0.05=mmn2=76. 4 r/min vn=4000r/minHL4 GB5014-2 0 0 3。由其结构取 L=11.5 d=55D=64标记为：HL4 GB5014-20 0 3十、减速器箱体设计设计步骤设计计算与内容设计结果轴中心距箱体壁厚8 1 > 8mm8 1=8mm箱盖壁厚8 1 > 8mm8 1=8mm机座凸缘厚度b=1.5 X8 =12mm b1 8 1=12mmb=12mm机盖凸缘厚度b2 8 X 8=20mmb2=20mm机盖底凸缘厚df=

27、0.036a+12df=20mm度=17.9mm 取整偶数20mm地脚螺栓直径a<250, n=4n=4地脚螺钉数目轴承旁联结螺dif=15mn查表 3-3 取 16mmd1=16mm栓直径d2= 0.5 0.6df盖与座连接螺=10 12mm 取 d2=12mmd2=12mm栓直径1=150 200mml=150 200mm联结螺栓d2的由表 3-17 得：da= 0.4 0.5dfd3=10mm间距=810mm轴承端盖的螺d4= 0.3 0.4df=68mm钉直径d3窥视孔盖螺钉d= 0.3 0.4d2d4=8mm直径d4d= 0.3 0.4d2定位销直径dq=10d=10起盖螺钉dqC1=24mmdq=10