机械设计一级圆柱齿轮减速器设计说明书

1、机械设计课程设计计算说明书设计题目：带式传输机的传动装置班级：姓名：学号：指导教师：二O年 月 日德州学院机电工程系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传动系统工作条件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421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4.3齿轮的结构设计第五章轴的设计计算（从动轴）

2、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5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径轴的结构设计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皮带轮的设计计算7.1确定带型中心距及基准长度7.2验算小带轮的包角7.3计算V带的根数第八章 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8.1 润滑的选择确定8.2 密封的选择确定8.3 减速器附件的选择确定8.4 箱体主要结构尺寸计算第九章 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

3、图、工程力学、公差和互换性等多门课程 知识，并运用 AUTOCAD 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，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

4、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。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=1150N,输送带的工作速度V=1.6 m/s,输送机滚筒直径D=260mm。2.3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

5、的电压为 380/220V。2.4传动系统方案的选择i 耳 dr带祐 為图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算电动机 选用：Y100L2-4-ri带=33.1减速器结构i 齿=3.905本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。3.2电动机选择（一）工作机的功率PwPw =FV/1000=1500X 1.65/1000=2.475kw（二）总效率"总耳总=口带耳齿轮耳联轴器口滚筒"轴承= 0.96 汉 0.98 汉 0.99 汉 0.96 汇 0.993=0.868（三）所需电动机功率PdPd =Pw/口 总=2.475/0.86 8 =

6、 2.855(KW)查机械零件设计手册得 Ped = 3 kW电动机选用 YI00L2-4n 满=1420 r/min3.3传动比分配工作机的转速n=60X 1000v/ （兀D）=60X 1000X 1.65/(3.14 X 260)=121.212r/mi n唁、=n 满/n = 1420/121.212 =11.716(r/mi n)取i带=3则i齿门总/i带=11.716/3=3.9053.4动力运动参数计算（一）转速n计算及说明结果no = n 满=1420 (r/min )n I = n0 / i带=门满 / i带=1420/3=473.333( r/min )nH = ni /i

7、 齿=473.333/3.905=121.212 (r/min )nIII =n =121.212 (r/min )（二） 功率PP0 = Pi =2.855(kw)R = F0>i带=2.855 汉 0.96 = 2.741(kw)P2 二只11 齿轮 H轴承=2.741 x 0.98 x 0.99 =2.659(kw)P3 = P211 联轴器 口 轴承=2.659 汇 0.99 汉 0.99 = 2.606(kw)（三）转矩TT0 =9550P0/ n0 = 9550 疋 2.855/1420 =19.201(N m)=9550R/m =9550 決 2.741/473.333=5

8、5.299(N m)T2 =9550P2/n2 =9550汉2.659/121.212=209.496(N m)T3 =9550P3/ n3 =9550 汉 2.606/121.212=205.32(N m)计算及说明结果轴号功率P/kWN/(r.min 1)T/(N - m)in02.855142019.20130.9612.741473.33355.29922.659121.212209.4963.9050.9732.606121.212205.3210.98将上述数据列表如下: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40Cr,调质处理，齿面硬度280HBS大齿轮选用45

9、号钢，齿面硬度240HBS4.2齿轮几何尺寸的设计计算按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸接触疲劳强度极限：H lim 1=600MPa,；H Iim2 = 550MPa ,SHlim = 1弯曲疲劳强度极限：CT-F lim 1 '=500MPaF lim2 = 380MPa , SF lim =4J 二 n1/n 2 =473.333/121.212 =3.905接触疲劳寿命系数：K HN !=:0.95, K HN 2 = 1.0弯曲疲劳寿命系数：K-FN1 -=0.85, K FN2 = 0.9由''H lim 1 K H N1- H1 亠一 =0.95 =570M

10、PaSH lim打2Hlim2KHN2 ,50 1 "50MPa- 1SH lim计算及说明结果1 F lim1K FN1500汇0.85bF1一-303.571MPaSFlim1 .4r F lim 2K F N2 380 汉 0. 9HF2一-244.286MPaSF lim1 .4（一）小齿轮的转矩T i554=95.5>d0 R/n, =95.5 汉10 汉 2.741/473.377 = 5.53 汉 10 （N mm（二）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。查机械原理和机械零件教材中表得，取 K = 1.3（三）计算尺

11、数比卜卜=3.905（四）选择齿宽系数屮d根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查机械原理和机械零件教材中表得，取 屮d = 1（五）计算小齿轮分度圆直径d1d1 >计算及说明结果Z1 = 26Z2 = 102d1 =52mmd2 =204mm|kT u + 1 ZE 21.3沃5.53"d 49051898 22 323 1( E )22 32 3,x_()2W u kJ13905 550=51. 213确疋齿轮模数md1,51.213a= 气“忙(1 +3.905 )=125.6(mm)m =(0.0070.02)a = (0.0070.02) X 125.6取m=2(六)

12、确定齿轮的齿数 乙和z2乙=五=51.213 =25.6取 Z1 = 26m2Z2 =忆=3.90526 =101.53 取 Z2 = 102(八) 实际齿数比4,'Z2102= =3.923 Z1264 L齿数比相对误差- - -0.0046 4 <± 2.5% 允许(九) 计算齿轮的主要尺寸dr mZ1 = 2 況 26 = 52(mm)d2 =mZ2 =2勺02 =204(mm)计算及说明结果1 1中心距a =(d, +d2 )=(52 +204 )=128(mm)a=120mmB1=60mm齿轮宽度 B2 uWdd, =1 x52 =52(mm)B2=52mmV

13、=1.289Bi = B2 + (5 10) = 57 62(mm)(m/s)定为IT7取 B1 =60 (mm)（十）计算圆周转速v并选择齿轮精度叱n3.14x52x473.333 彳/ .v = 1.289( m/ s)60X00060 如000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。齿轮弯曲强度校核（一）由4 2 1中的式子知两齿轮的许用弯曲应力屛1 】=303.571MPa丘尸2 】=244.286MPa（二）计算两齿轮齿根的弯曲应力由机械零件设计手册得Yf1 =2.65YF2 =2.192比较Yf / b f 的值Yf 1 /bF1=2.65/303.571=0

14、.00873vYF2/bF2=2.192/244.286=0.00897计算大齿轮齿根弯曲应力为计算及说明结果2000KYf i2000 x 1.3x 55.303 x 2.65强度足够F 12 2B1m2Z152x22 x26da1=56mm= 70.485(MPa) £ 屛1 】da2 =208m齿轮的弯曲强度足够mh=4.5mm齿轮几何尺寸的确定S=3.14mmP=6.28mm齿顶圆直径da由机械零件设计手册得 h a =1 c = 0.25hf=2.5mm ha=2mmda1 =dr +2ha1 =(Zr +218*打=(26 + 2><1)><2=5

15、6(口口)df1 =47mm df2=199mmda2 =d2 +2ha2 =(Z2 +21%讯 m = (102 + 2 x 1) x 2 = 208(mm)齿距P = 2X 3.14=6.28(mm)齿根高hf =(h*a +疋 m = 2.5(mm)齿顶咼ha = h*am =1 x 2 = 2(mm)齿根圆直径d fd f =d2h = 5 2. 43(mm)df2 = d2 2hf = 204 2 汇 2.5 = 199(mm)4.3齿轮的结构设计小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的关尺寸计算如下：轴孔直径 d=© 54(mm)轮毂直径D1=1.6d

16、=1.6X 54=88(mm)轮毂长度 L-B2-52(mm)轮缘厚度 8 o = (34)m = 68(mm)取 6=8轮缘内径D 2 =da2-2h-2 6° =208-2X 4.5-2X 8计算及说明结果=183(mm)取 D2 = 180(mm)腹板厚度 c=0.3 B2 =0.3X 52=15.6取 c=16(mm)腹板中心孔直径 D o =0.5( D,+ D2)=0.5(88+180)=134(mm)腹板孔直径 d 0 =0.25 ( D2- D!) =0.25 (180-88)=23(mm)取 d°=22(mm)齿轮倒角 n=0.5m=0.5X 2=1齿轮工

17、作如图2所示：结果计算及说明D2=40mm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，HB217255cb =650MPa二 s=360MPa 二=280MPa5.2轴几何尺寸的设计计算按照扭转强度初步设计轴的最小直径3从动轴d2 =cP2=1153 n2一2.695；121.212=32.193考虑键槽 d2=32.193X 1.05=33.803选取标准直径d2 =40 mm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。轴的强度校核从动轴的强度校核圆周力戸管=2沁 g2。

18、4;88径向力Fr = Ft tan： =2053.88X tan20° =747.552由于为直齿轮，轴向力Fa=0 作从动轴受力简图：（如图3所示）RHBRHA丄水平面弯矩1 丄T 百Ft-p B1垂直面弯矩合力弯矩扭矩危险截面当量弯矩113.4/Nr从动轴受力简图计算及说明结果L=126mm从动轴L承2个Rha = Rhb =0.5 Ft =0.5X 2053.882=1026.941( N)Mhc =0.5 Rha L=0.5 X 1026.94X 126/1000=64.69(N m)Rva = Rvb =0.5 Fr =0.5 X 747.552 =373.776(N m

19、)MVC =0.5RvaL=0.5X 373.776X 126/1000=23.55(N m)转矩 T=209.496(N m)校核M C = M HC 2 + M VC2 =琴'64.6972 + 23.5482 =68.849( N m)Me = Jmc2 +(aT f =J68.8492 十(0.6 709.496 f =143.318( N m)由图表查得，9 J=60MPad> 10 1 Me I =10 J143.318 =28.8(mm)t0.1Gl0.1*60考虑键槽 d=28.8mm < 40mm则强度足够第六章轴承、键和联轴器的选择6.1轴承的选择及校核

20、考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用单列深沟球轴承主动轴承根据轴颈值查机械零件设计手册选择6207 2个(GB/T276-1994)从动轴承 6210 2 个 (GB/T276-1994)寿命计划：计算及说明结果两轴承受纯径向载荷从动轴P= F r =747.552X=1Y=0外伸端键 12X 8从动轴轴承寿命：深沟球轴承6210,基本额定功负荷GB/1096 2003Cr=27KNft=16=3和齿轮 联接处L106 (ftCr f106L dni 一if 一°7宀1000丫=6478436.4747.552 丿键16 X10GB/T10910h60n2 I P 丿 60x121.

21、212预期寿命为：10年，两班制62003L=10 X 300 X 16=48000<L10h轴承寿命合格6.2键的选择计算及校核（一）从动轴外伸端 d=40,考虑键在轴中部安装故选键12X 8GB/T10962003, b=12, L=70 , h=8,选45号钢，其许用挤压力bp =100MPa旦=400011=400"209.496=37.41<p h lhid8x7040则强度足够，合格（一）和齿轮联接处d=54mm,考虑键槽在轴中部安装，故同一方位母线上，选键 16X 10 GB/T10962003, b=16mm,L=45mm,h=10mm,选45号钢，其许用

22、挤压应力bp】=100MPaa = Ft =400吓=4003 209.496=45 392vp h lhid10 汉 45 汉 54k p则强度足够，合格结果选用TL8套住联轴器计算及说明6.3联轴器的选择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=1.3KP|1.3 2.659 ,TC =9550=9550X =272.345nn121.212选用TL7型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩Tn =500，TC<Tn。采用丫型轴孔，A型键轴孔直径d=4048,选d=40,轴孔长度L=84TL8型弹性套住联轴器有关参数型号公称 转矩T/(N -rm)

23、许用 转速n/(r - min轴孔 直径 d/mm轴孔 长度L/mm外 径D/mm材料轴孔类型键 槽 类 型TL650036004084190HT200Y型A型第七章皮带轮的设计计算1 确定计算功率由表8-7查得工作情况系数Ka =1.2故 PcKaP =1.2 3=3.6kw2.选择V带的带型根据Pca、n1，由图8-11选取B型带。3.确定带轮的基准直径并验算带速1）初选小带轮的基准直径。由表8-6和表8-8,取dd1 =90mm2）验算带速按式（8-13）验算带的速度ddl niv=6.69m/s601000因为5m/s<v<30m/s,故带速合适。3）计算大带轮的基准直径根

24、据式（8-15a） dd2 =idd1 =3x90 =270mm根据表 8-8，取 dd2=280mm4确定V带的中心距a和基准长度1）根据式（8-20），初定 a=555mm。2）由式（8-22），计算带所需要的基准长度2Ldo 常2a。+ = （dd1 +dd2）+（dd2 一dd1）=1697.4624ag由表8-2选带的基准长度Ld=1600mm。3）按式（8-23）计算实际中心距a.1一 Ia 巒 +=506.272中心距变化范围为506.27-555mm。符合。5. 验算小带轮上的包角a157 3印 180° （dd2 dd1） 158.590°a6. 计算带的

25、根数z1）计算单根V带的额定功率Pr查表 8-4a,得 P0 =1.029kw.查表 8-4b,得也Po=0.168kw.查表 8-5，得 K| =0.99.查表8-2，得Ka=0.942。于是，Pr =(F0 +AP0) K K =(1.029+0.168)x0.942x0.92=1.03742）计算V带的根数乙丁 _ Pca _3.6_3 47Pr1.0374取4跟7.计算单根V带的初拉力的最小值（F°）minlcc(2.5 Ka)FCa2()3.62(F°)min=500 +qv =500 汉+0.1 汉 6.69Kazv0.942沢 4 汉 6.69=115.726

26、应使带的实际初拉力F0A（F0）min8.计算压轴力Fp压轴力的最小值为a1158.5(Fp)min =2z(F0)min sin 二=2汉 4 汉 115.726汉 sinN =909.562 2第八章 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及装配图8.1润滑的选择确定润滑方式1.齿轮V=1.2vv 12 m/s使用喷油润滑，但考虑成本及需要，选用浸油润滑2.轴承采用润滑脂润滑润滑油牌号及用量计算及说明结果1齿轮润滑选用150号机械油，最低最高油面距 1020mm, 需油量为1.5L左右2. 轴承润滑选用2L 3型润滑脂，用油量为轴承间隙的1/31/2为宜8.2密封形式1箱座和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2.观察孔和油孔等处接合面的密封在观察孔或螺塞和机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封3. 轴承孔的密封闷盖和透盖用作密封和之对应的轴承外部轴的外伸端和透盖的间隙，由于 V<3 (m/s),故选