环保设备设计及应用课程设计《一级圆柱齿轮减速器的设计计算》

1、环保设备设计及应用课程设计课题名称一级圆柱齿轮减速器的设计计算学 校专 业班 级姓 名学 号指导老师完成日期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4.3齿轮的结构设计第五章轴的设计计算（从动轴）5.1轴

2、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 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、公差配合与技术测量 、金属 材料与热处理等多门课程知识，并运用 AUTOCAD 软件进行绘图，因此 是一个非

3、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、计算机辅助设计方面

4、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=2KN，输送带的工作速度V=0.9 m/s,输送机滚 筒直径D=300mm。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；三相交流电源的电压为 380/220V。2.4传动系统方案的选择”K 一X 滚简图1带式输送机传动系统简图计算及说

5、明结果第二章减速器结构选择及相关性能参数计算-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（一）工作机的功率PwPw =FV/1000=2000X 0.9/1000=1.8kw（二）总效率 总 2总一带齿轮联轴器 滚筒轴承2= 0.96 0.98 0.99 0.96 0.99 = 0.876（三）所需电动机功率Pd电动机选用：PdPw/ 总 1.8/0.8762.054 (KW)Y112M-4查机械零件设计手册得 Ped = 3 kW电动机选用 丫112M-4n满=1420 r/min3.3传动比分配工作机的转速n=60X 1000v/ （ D=60X 1000X

6、0.9/(3.14 X 260)=66.144r/mi ni总 n满 /n 1420/64.14422.14(r / min)取i带3则i齿i总/i带22.14/3 7.379i带33.4动力运动参数计算i 齿=7.379（一）转速n计算及说明结果n0 =n 满=1420 (r/min )ni=n°/ i 带=n满/ i带=1420/3=473.333( r/min )nii =ni /i 齿=473.333/7.379=64.15 (r/mi n )nm=nII =64.15 (r/min )（二） 功率PPoPd2.054(kw)RP0 带 2.1000.962.016( kw)

7、F2P齿轮轴承2.016 0.98 0.991.956(kw)巳B联轴器轴承1.956 0.99 0.99 1.917(kw)（三）转矩TTo9550P。/ n°9550 2.100/1420=14.126(N.m)TiT0 带i带14.126 0.96 3 40.684(N m)T2T1齿轮轴承i齿 40.684 0.98 0.99 4.025=158.872(N m)T3T2联轴器轴承i齿带158.872 0.99 0.991=155.710(N.m)计算及说明结果将上述数据列表如下:轴号功率P/kWN/(r.min 1)T/(N - m)i02.100142014.12630.

8、9611.974473.33340.68421.916117.589158.8724.0250.9731.875117.589155.71010.98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H liml 580MPa , H lim 2 53°MPa ,SHIim = 1Fliml215MP a , f lim 2 2°°MP a , SF lim 1n1 / n2473.333/11

9、7.589 4.025由机械零件设计手册查得ZN1 = ZN2 = 1YN1 = YN2 = 1.1H lim1Z N1由H 1Sh limH lim 2ZN2H 2SH lim580 11580MPa530 1530MPa1F1FimiYNl2151.1244MPaSF lim1F2卩小22001.1204MPaSF lim1（一）小齿轮的转矩T IT19550R/ n19550 1.974/473377 42.379(N m)（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。查机械原理与机械零件教材中表得，取 K = 1.1（三）计算尺数比=4.02

10、5（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二1（五）计算小齿轮分度圆直径d1d1 >计算及说明结果KT i (u 1)3 1.1 40.684 (4.025 1)d H22u =7661 5302 4.025=44.714( mm)(六) 确定齿轮模数md144.7a 1 114.025112.343 mm2 2m =(0.0070.02)a = (0.0070.02) X 185.871取m=2(七) 确定齿轮的齿数 乙和z2d 44 714Z1144.714 22.36 取 Z1 = 24Z1 = 24Z2 = 96m 3Z2Z

11、1 4.025 24 96.6 取 Z2 = 96（八）实际齿数比'Z2乙964240.006齿数比相对误差<± 2.5% 允许(九) 计算齿轮的主要尺寸d1 =48mmd1 mZ1 2 24 48(mm)d2 mZ2 2 96 192(mm)d2 =192m11中心距a _d, d 2- 48192120 mm22a=120mm齿轮宽度 B2dd1 1 48 48(mm)B1 = B2 + (5 10) = 53 58(mm)取 B1 =57 (mm)B1=57m（十）计算圆周转速v并选择齿轮精度mB2=48md"3.14 48 473.333 d/v118

12、9 m/sm60 1000 60 1000查表应取齿轮等级为9级，V=1.1890但根据设计要求齿轮的精度等级为 7级。(m/s) 定为IT7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F1 244MPaF2 204MPa（二）计算两齿轮齿根的弯曲应力由机械零件设计手册得Yf1 =2.63Yf2=2.19比较Yf / F的值Yf1 / F1=2.63/244=0.0108>YF2/ F21=2.19/204=0.0107计算大齿轮齿根弯曲应力为计算及说明结果2000KYF1B2m2Z22000 101.741 2.6366 322240.952( MPa)F1齿轮的弯

13、曲强度足够齿轮几何尺寸的确定齿顶圆直径da 由机械零件设计手册得 h*a =1 C = 0.25da1 d1 2ha1Z1 2ha m (24 2 1) 2 54(mm)da2 d2 2ha2Z2 2ha m (96 2 1) 2 196(mm)齿距P = 2X 3.14=6.28(mm)齿根高hfh a c m 2.5(mm)齿顶高ha h am 1 2 2(mm)齿根圆直径d fd f1 d1 2hf 482 2.543(mm)d f2 d2 2hf1922 2.5187( 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=5

14、0( mm)轮毂直径D1=1.6d=1.6X 50=80(mm)轮毂长度LB266(mm)轮缘厚度8 0:=(3 4)m = 6 8(mm)取 0=8轮缘内径D 2= da2 -2h-20 =196-2X 4.5-2X 8强度足 够da1 =54m m da2 =196 mm h=4.5mm S=3.14m m P=6.28m m hf=2.5m m ha=2mm df1 =43m m df2=187m m=171(mm)取 D2 = 170(mm)腹板厚度 c=0.3 B2=0.3 X 48=14.4取 c=15(mm)腹板中心孔直径 D 0 =0.5( D, + D2 )=0.5(170+

15、80)=125(mm)腹板孔直径 d 0 =0.25 ( D2-D1) =0.25 (170-80)=22.5(mm)取 do=2O(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，HB217255b=650MPas=360MPa1 =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33D2=32mm从动轴 d2=cP2 =1151.955 =29.351 n2V 117.587考虑键槽 d2 =29.35 X 1.05=30.82选取标准直径d2 =32

16、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Ft = 2000T2 =2000X 158.872/192=1654.92d2径向力 Fr= Ft tan=1654.92Xtan20° =602.34由于为直齿轮，轴向力Fa=0作从动轴受力简图：（如图3所示）RA L丿RB 盲弓RHARHB水平面弯矩垂直面弯矩合力弯矩扭矩危险截面当量弯矩l：8.4E?Nr从动轴受力简图计算及说明结果L=110mmRha = Rhb=0.5 Ft =0.5X 1654.92=827.46(N)M HC =0.

17、5 Rha L=827.46X 110X 0.5/1000=51.72( N m)Rva = Rvb =0.5 Fr =0.5X 602.34 =301.17( N m)MVC =0.5RvaL=501.17X 110X 0.5/1000=36.4(N m)转矩 T=158.872(N m)校核Mc = JMhc2 Mvc2=51.722 18.822 =55.04(N m)Me = jMC2 aT2=j55.0420.6 158.872 2 =118.42(N m)由图表查得，1b=55MPac3d> 10 1 Me =10 /118.42 =29.21(mm)V0.11 bV 0.1

18、* 55考虑键槽 d=29.21mm < 45mm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/T276-1993)从动轴承 6209 2 个从动轴(GB/T276-1993)承2个寿命计划：计算及说明结果两轴承受纯径向载荷P= F r =602.34X= 1Y=0从动轴轴承寿命：深沟球轴承6209,基本额定功负荷Cr=25.6KNft=1=3.106fC6310625.6 1 1000L10h=108812060n2P60117.589602.341预期寿命为：

19、8年，两班制L=8 X 300X 16=38400<Li0h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=42，考虑键在轴中部安装故选键10 X 40GB/T1096 2003, b=16, L=50 , h=10,选 45 号钢，其许用挤压力p =100MPaFt =40阿=4000158872 =82.75<h l hld 8 30 32则强度足够，合格（二）与齿轮联接处 d=50m m,考虑键槽在轴中部安装，故同一方位母线上，选键 14X 52 GB/T1096 2003,b=10mm,L=45mm , h=8mm ,选45号钢，其许用挤压应力 p =100MPa

20、从动轴 外伸端 键10 X40GB/10962003与齿轮 联接处 键14 X52GB/T10962003Ft =4000Ti=4000ph l hld 8 35 50则强度足够，合格计算及说明结果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=1.3Tc=9550KP" =9550X 1.3 1.916 =202.290nii117.589选用TL8型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩Tn =250，TC<Tn。采用Y型轴孔，A型键轴孔直径d=3240,选d=35,轴孔长度L=82TL8型弹性套住联轴器有关参数选用TL8套

21、住联轴器型号公称转矩T/(N m)许用 转速n/(r - min 1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TL625033003582160HT200Y型A型第七章 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及装配图7.1润滑的选择确定润滑方式齿轮浸油 润滑轴承脂 润滑1. 齿轮V=1.2vv 12 m/s应用喷油润滑，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齿轮用150号机械油轴承用2L3 型润滑脂结果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2

22、L 3型润滑脂，用油量为轴承间隙的1/31/2为宜7.2密封形式1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2.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3. 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 V<3 (m/s),故选用半粗羊毛毡加 以密圭寸4. 轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部7.3减速器附件的选择确定列表说明如下：计算及说明名称功用数量材料规格螺栓安装端盖12Q235M6 X 16GB 5782 1986螺栓安装端盖24Q235M8 X 25GB 5782 1986销定位2