机械设计基础课程设计68013

1、机械设计基础课程设计计算说明书设计题目: 一级圆柱齿轮减速器 院 系: 材料学院焊接系 专 业: 电子封装技术专业班 级: 1429201班 学 号: 1142920102 设计者:胡佳伟 指导老师: 成 绩: 2017年1月目录一、初步设计11.设计任务书12.原始数据13.传动系统方案的拟定1二、电动机的选择11.电动机的容量选择22.确定电动机转速23.电动机型号的选定21.计算总传动比32.合理分配各级传动比33.各轴转速、输入功率、输入转矩的计算3三、传动件设计计算41.带传动设计(普通V带)42. 齿轮传动设计7四、轴的设计与校核91.输入轴最小直径的设计和作用力计算92.输出轴最

2、小直径的设计和作用力计算9五、轴承、键、联轴器的选择与校核131.轴承的选择与校核132.键的选择计算与强度校核143.联轴器的选择14六、减速器的润滑与密封151.润滑的选择与确定152.密封的选择与确定15参考文献：17一、 初步设计1. 设计任务书设计课题：带式运输机上的一级闭式圆柱齿轮减速器。设计说明：1) 运输机连续单向运转，工作负荷平稳，空载起动。2) 运输机滚筒效率为0.96，滚动轴承（一对）效率。3) 工作寿命4年，工作环境为有尘环境，每日工作24小时。4) 电力驱动，三相交流电，电压380/220V5) 运输容许速度误差为5%。2. 原始数据要求数据F2000Nd290mmv

3、1.15m/s3. 传动系统方案的拟定Fv（一级展开式圆柱齿轮减速器带式运输机的传动示意图）二、 电动机的选择电动机分为交流电动机和直流电动机两种，由于生产的单位一般采用三相交流电源，因此无特殊要求时，均应选用三相交流电动机，其中以三相异步交流电动机应用最为广泛。Y型三相笼型异步电动机是一般用途的全封闭自扇冷式电动机，由于其结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便，因此广泛应用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和特殊要求的机械上。按照工作要求和条件，选用三相鼠笼异步电动机，Y系列，额定电压380V。1. 电动机的容量选择电动机所需的工作功率为工作机所需工作功率为因此 由电动机至运输带的传动总效率为式

4、中：分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和滚筒的传动效率。带传动选V带传动，取；滚动轴承选球轴承，取；齿轮传动选择经过跑合的7级精度齿轮传动（脂润滑），；联轴器选择弹性联轴器，；滚筒效率，则所以 2. 确定电动机转速滚筒轴工作转速为取V带传动的传动比，一级圆柱齿轮减速器传动比，则总传动比合理范围为，故电动机转速的可选范围为3. 电动机型号的选定符合这一范围的同步转速为750r/min，1000r/min，1500r/min三种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸/质量及价格因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000r/min的电动机。根据电动机的类型/容量和转速，由电动机产品目录或有关

5、手册选定电动机型号为Y132S-6。其主要性能如下表一，主要安装尺寸如表二：表一：电动机型号额定功率/kW满载转速/Y132S-639602.02.0表二：型号HABCDEGKbb1b2hAABBHAL1Y132S-613221614089388033122802101353156020018475计算传动装置的运动和动力参数由电动机的型号Y13S-6，满载转速1. 计算总传动比总传动比2. 合理分配各级传动比由式取齿轮传动比V带传动比3. 各轴转速、输入功率、输入转矩的计算各轴转速轴 轴 卷筒轴 各轴输入功率轴 轴 卷筒轴 电动机输出转矩轴 轴 卷筒轴 将上述计算结果汇总于下表以备查用：表三

6、：带式传动装置的运动和动力参数轴名功率P/kW转矩T/(N·mm)转速n/(r/min)传动比i效率电机轴2.73960轴2.54251.313.320.93轴2.4475.693.820.96卷筒轴2.3975.6910.98三、 传动件设计计算1. 带传动设计(普通V带)确定计算功率2.式中，Pd为传递的额定功率，KA为工作情况系数，查表5.2取KA=1.2。选择V带型号根据，由教材P99，图5.10选取A型带。确定带轮基准直径初选小带轮直径：根据V带型号，参考表5.4，选取dd1=100mm验算带的速度带速在范围内，合适。计算从动轮直径由表，取dd2=375mm。验算传动比误差

7、理论传动比实际传动比故满足。确定中心距和V带基准长度初选中心距得则初取中心距初算V带的基准长度查教材P100，表5-3，对A型带选用再计算实际中心距，取验算小带轮上包角 合适。确定V带根数查教材P101，表5-4，A型单根V带所能传递的基本额定功率,；查教材P102，表5-5，功率增量；查表5-6，包角修正系数；查5-3，带长修正系数 取根确定初拉力由表5-1，得确定作用在轴上的压轴力带轮结构和尺寸由Y132S-6电动机知，其轴伸直径d=38mm，长度L=80mm。故小带轮轴孔直径，毂长应小于80mm。由机械设计手册，表14.1-24查得，小带轮结构为实心轮。大带轮直径，选用腹板式2. 齿轮传

8、动设计选择齿轮材料及确定许用应力小齿轮选用号钢(调质），齿面硬度为；,（表11-1）。大齿轮选用号钢（正火），齿面硬度为,，（表11-1）由教材P171，表11-5，取，则许用接触应力许用弯曲应力按齿面接触疲劳强度设计查教材P169,表11-3，取载荷系数；查教材P175，表11-6，宽度系数。小齿轮上的转矩许用接触应力参数选择齿数z1，z2：取z1=37。，取z2=123。齿宽系数：齿数比：小齿轮分度圆直径确定模数和中心距按表6.1取，m=2中心距确定分度圆直径及齿宽取b2=75mm，b1=80mm。验算轮齿弯曲强度齿形系数按表6.7查得，YF1=2.51，YF2=2.17。，因为较大，故需

9、校核齿轮2的齿根弯曲疲劳强度安全。齿顶高齿根高小齿轮齿顶圆直径齿根圆直径大齿轮齿顶圆直径 齿根圆直径四、 轴的设计与校核1. 输入轴最小直径的设计和作用力计算按扭转强度初步设计轴的最小直径因传递功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用材料45钢，调质处理。查表6.4得，。对于转轴，按扭转强度初算轴径，查表11.4 得C=106118；考虑轴端弯矩较大，故取C=118，考虑键槽的影响选取标准直径 以上计算的轴径作为输入轴外伸端最小直径。轴的结构设计，轴上零件的定位、固定和装配一级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面、右面均有轴肩轴向固定，联接以平键作过渡配合固定

10、，两轴承分别和轴承端盖定位，采用过渡配合固定。2. 输出轴最小直径的设计和作用力计算按扭转强度初步设计轴的最小直径因传递功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用材料45钢，调质处理。查表6.4得，。对于转轴，按扭转强度初算轴径，查表11.4 得C=106118；考虑轴端弯矩较小，故取C=106。考虑键槽的影响选取标准直径大齿轮轴的初步结构设计，初定各个轴段直径位置轴径/mm说明联轴器处38按传递转矩估算的基本直径油封处45该段轴径应满足油封标准轴承处50选用6210深沟球轴承，为便于轴承从右端装拆，轴承内径应稍大于油封处轴径，并符合滚动轴承内径标准，故取轴径为50mm，初定轴承型号为

11、6210，两端相同齿轮处55考虑齿轮从右端装入，故齿轮孔径应大于轴承处轴径，并为标准直径。轴环处62齿轮左端用轴环定位，按齿轮处轴径d=55mm，轴环高度a=（），取a=4mm初步确定各轴段长度位置轴段长度/mm说明齿轮处78已知齿轮轮毂宽度为80mm，为保证齿轮能被压紧，此轴段长度应略小于齿轮轮毂宽度，故取78mm右端轴承处42此轴段包括4部分，轴承内圈宽度20mm；考虑到箱体的铸造误差，装配时留有余地，轴承左端面与箱体内壁的间距取10mm，箱体内壁与齿轮右侧端面间距取10mm，齿轮轮毂宽度与齿轮处轴段长度之差为2mm。最后该轴段长度为20+10+10+2=40mm油封处待定此段长度由轴承盖

12、的总宽度加上轴承盖外端面与联轴器左端面的间距构成。由于间距需要根据其他零件位置确定，故长度待定联轴器处80联轴器轮毂宽度为82mm，为保证轴端挡圈能压紧联轴器，此轴段长度应略小于联轴器轮毂宽度，故取80mm轴环处8轴环宽度b=1.4a=1.4x4=5.6mm，取b=8mm左端轴承处32此轴段包括2部分，轴承内圈宽度20mm和甩油环的宽度12mm，共32mm小齿轮轴的初步结构设计，初定各个轴段直径位置轴径/mm说明联轴器处28按传递转矩估算的基本直径油封处32该段轴径应满足油封标准轴承处35选用6207深沟球轴承，为便于轴承从右端装拆，轴承内径应稍大于油封处轴径，并符合滚动轴承内径标准，故取轴径

13、为35mm，初定轴承型号为6207，两端相同齿轮处40考虑齿轮从右端装入，故齿轮孔径应大于轴承处轴径，并为标准直径。轴环处46齿轮左端用轴环定位，按齿轮处轴径d=40mm，查表知轴环高度a=（）d=2.8-4mm，取a=3mm初步确定各轴段长度位置轴段长度/mm说明齿轮处78已知齿轮轮毂宽度为80mm，为保证齿轮能被压紧，此轴段长度应略小于齿轮轮毂宽度，故取78mm右端轴承处29此轴段包括2部分，轴承内圈宽度17mm和甩油环宽度12mm，共29mm油封处待定此段长度由轴承盖的总宽度加上轴承盖外端面与联轴器左端面的间距构成，待定。联轴器处68所选联轴器轮毂宽度为62mm，为保证轴端挡圈能压紧联轴

14、器，此轴段长度应略小于联轴器轮毂宽度，故取68mm轴环处8轴环宽度b=1.4a=1.4x3=4.2mm，取b=8mm左端轴承处31此轴段包括3部分，轴承内圈宽度17mm和甩油环宽度12mm，再加上齿轮配合留出的2mm，一共是31mm轴上零件的定位、固定和装配单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，因转速较低，设计润滑方式为脂润滑，有甩油环，齿轮一面用轴肩定位，另一面用甩油环定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以甩油环定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶梯状，左轴承从左面装入，齿轮、右轴承和联轴器依次从右面装入。求齿轮上作用力的大小、方向取齿轮齿宽中间为力作用点

15、，则可得跨矩L1=90mm， L2=67.5mm，L3=67.5mm轴的空间受力图如下垂直方向受力和弯矩如下水平方向受力和弯矩如下齿轮上的圆周力： 齿轮上的径向力：齿轮上的轴向力： 根据轴的结构图作出轴的计算简图，再作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出齿轮中心截面a-a面是轴的危险截面。水平面H上：垂直面V上： 水平面H上：a-a面弯矩： 垂直面弯矩： 总弯矩：由附表10.1，抗弯截面模量按弯矩合成应力校核轴的强度对于一般用途的转轴，可按弯扭合成强度进行校核计算。对于单向传动的转轴，通常转矩按脉动循坏处理，故取折合系数，则当量弯矩为由表11.5查得，对于调质处理的4

16、5钢，轴的计算应力：故安全。五、 轴承、键、联轴器的选择与校核1. 轴承的选择与校核初步选择滚动轴承。因轴转速较高，且只承受径向载荷，故选取深沟球轴承。根据初算轴径，考虑轴上零件轴向定位和固定，估计初装轴承处的轴径并假设选用轻系列，查机械设计手册定出滚动轴承型号列表如下：轴号轴承型号基本尺寸mm基本额定载荷dDB1620735721725.72621050902035.1根据条件，轴承预计寿命轴的轴承使用寿命计算计算轴承的轴向力由于齿轮上没有内部轴向力，故轴承轴向力为0.计算当量动载荷当量动载荷P=Fr=12642+4602=1345.1N校核轴承的寿命：显然，故轴承寿命很充裕。2. 键的选择

17、计算与强度校核轴上的键： 高速轴及齿轮与轴的周向联接均采用A型普通平键联接，分别为键 GB1096-2003及键 GB/T1096-2003根据式故键强度符合要求轴上的键：大带轮与轴的连接采用A型普通平键联接，为键 GB1096-2003根据式大齿轮与轴的连接采用A型普通平键联接，为键 GB1096-2003根据式故键强度符合要求3. 联轴器的选择在减速器输出轴与工作机之间联接用的联轴器因轴的转速较低、传递转矩较大，并考虑安装误差后选用弹性柱销联轴器。查手册，得查机械设计课程设计p153，取LX3弹性柱销联轴器，公称转矩为，许用转速为4750r/min，轴孔直径范围30mm48mm，合适。采用

18、Y型轴孔，轴孔长度L=82mm以下为LX3型弹性柱销联轴器有关参数：型号公称转矩许用转速轴孔直径轴孔长度外径材料键槽类型LX3125047503860160HT200A型六、 减速器的润滑与密封1. 润滑的选择与确定润滑方式齿轮 ，选用浸油润滑,因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离不应小于。对于单级减速器，浸油深度约为一个齿高，这样就可以决定所需油量，单级传动，每传递需油量。对于滚动轴承来说，由于齿轮圆周速度,传动件的速度不高，溅油效果不大，选用脂润滑。这样结构简单，易于密封，维护方便，使润滑可靠。为防止轴承室中的润滑脂流入箱内而造成

19、油脂混合，在箱体轴承座箱内一侧装设甩油环。润滑油牌号与用量齿轮润滑选用全系统损耗油，最低最高油面距，需油量为左右轴承润滑选用润滑脂，填充量为轴承室的，每隔半年左右补充或更换一次。2. 密封的选择与确定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。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。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的间隙，由于选用的电动机为低速、常温、常压的电动机且工作在有尘环境中，所以应该选用唇形密封圈进行防尘。七、减速器附件的选择与设计1. 轴承端盖材料为：HT150 根据下列的公式对轴承端盖进行计算

20、：d0=d3+1mm；D0=D +2.5d3； D2=D0 +2.5d3；e=1.2d3； e1e；m 由结构确定；D4=D -(1015)mm；D5=D0 -3d3；D6=D -(24)mm；d1、b1 由密封尺寸确定；b=510，h=(0.81)b小轴轴承端盖：由d3=8mm，D=72mm可知：D0=92mm，D4=60mm，D2=112mm，e=12mm，D5=68；大轴轴承端盖：由 d3=8mm，D=90mm可知：d0=9mm，D0=110mm，D2=130mm，e=12mm，e1>12mm，D4=76mm，D5=86mm。2. 视孔和视孔盖窥视孔用于检查传动零件的啮合、润滑及轮齿损坏情况，并兼作注油孔，可向减速器箱体内注入润滑油。查手册，则A=60mm，B=40mm，A1=90mm，B1=70mm，C=75mm，C1=50mm，C2=55mm，d4=8mm， R=5mm，螺钉数目6。3. 油标用来指示箱内油面的高度，应设置在便于检查和油面较稳定处。查机械设计课程设计油尺在减速器上安装，采用螺纹连接。油尺上两条刻线的位置，分别对应最高和最低