一级直齿圆柱齿轮减速器.doc

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1、机械基础课程设计说 明 书 设计题目： 一级直齿圆柱齿轮减速器 班级学号： 热能1101班 学生姓名： 王文龙 指导老师： 王劲松 完成日期： 2014 年 1月 19日 所在单位： 设计任务书1、题目1. 设计用于带式输送机的机械传动装置一级直齿圆柱齿轮减速器，传动装置简图如图所示。图12、参考方案（1）V带传动和一级闭式齿轮传动（2）一级闭式齿轮传动和链传动（3）两级齿轮传动3、原始数据运输带转矩T=162 Nm运输带工作速度v= 1.7m/s运输带滚筒直径D= 270mm传动装置总效率约为=82%4、其他原始条件（1）工作情况：一班制，输送机连续单向运转，载荷有轻微震动，室内工作，少粉尘

2、。（2）使用期限：8年，大修期三年，每年工作300天。（3）生产批量：小批生产。（4）工厂能力：中等规模机械厂，可加工78级精度齿轮。（5）动力来源：三相交流（220V/380V）电源。（6）允许误差：允许输送带速度误差。5、设计任务（1）设计图：一级直齿（或斜齿）圆柱齿轮减速器装配图一张，要求有主、俯、侧三个视图，图幅A1，比例1：1（当齿轮副的啮合中心距时）或1：1.5（当齿轮副的啮合中心距时）。零件图若干张。（2）设计计算说明书一份（16开论文纸，约20页，8000字）。目录一、传动装置的总体设计11.传动方案的确定12.电动机的选择13.计算传动装置传动比和分配各级传动比34.计算传动

3、装置的运动和动力参数3二、传动零件的设计41.V带设计42.高速级齿轮传动设计63.轴的结构设计94.滚动轴承的选择及校核计算135.键联接的选择及校核计算136.联轴器的选择147.减速器附件的选择14三、箱体尺寸及附件的设计161.箱体尺寸162.附件的设计17四、设计小结19五、参考资料目录20一、 传动装置的总体设计1. 传动方案的确定由已知条件计算驱动滚筒的转速n,即r/min一般选用同步转速为1000r/min或1500r/min 的电动机作为原动机，因此传动装置传动比约为10或15。根据总传动比数值，初步拟定出以二级传动为主的多种传动方案。2.电动机的选择1）电动机类型和结构型式

4、按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y（IP44）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。2）电动机容量（1）滚筒输出功率Pw （2）电动机输出功率P 根据传动装置总效率及查表得：V带传动1=0.945；滚动轴承2 =0.98；圆柱齿轮传动 3 =0.97；弹性联轴器4 =0.99；滚筒轴滑动轴承5 =0.94。（3）电动机额定功率Ped 由表选取电动机额定功率Ped =3kw。比Pd大。3）电动机的转速为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由表查得V带传动常用传动比范围i1 =24,单级圆柱齿轮传动比范围i2 =36，则电动机转速可选范围为nd= ni1i2 =721.82887

5、.2r/min方案电机型号额定功率kW电机转速r/min电机质量kg参考价格（元）总传动比同步转速满载转速1Y100L1-42.2150014203876012.1662Y90S -62.210009106310227.7973Y132S-82.2750710798006.083表一为降低电动机重量和价格，由表选取同步转速为1500r/min的Y系列电动机，型号为Y100L1-4。查机械基础P500附录51，得到电动机的主要参数以及安装的有关尺寸(mm)，见以下两表：电动机的技术数据电动机型号额定功率（kw）同步转速（r/min）满载转速（r/min）Y100L1-42.2150014202.

6、22.2表二电动机的安装及有关尺寸(mm)中心高H(mm)外形尺寸底脚安装尺寸AB地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸DE键公称尺寸FH100160140128100表三4）电动机的技术数据和外形、安装尺寸由表查出Y112M-6 型电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸，并列表记录备用。3.计算传动装置传动比和分配各级传动比1）传动装置传动比2）分配各级传动比取V带传动的传动比i1 =2.5，则单级圆柱齿轮减速器传动比为i2值符合一般圆柱齿轮传动和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。4.计算传动装置的运动和动力参数1）各轴转速电动机轴为0轴，减速器高速轴为I轴，低速轴为轴，各轴转速为 n0=nm=960r/

7、min nI=n0/i1=960/2.5384 nII=nI/i2=376/3.19120.4r/min2）各轴输入功率按电动机额定功率Ped 计算各轴输入功率，即P0=Ped=3kwPI=P01=2.3x0.9452.835kwPII=PI2 3 =2.835x0.98x0.972.695kw3）各轴转矩 To=9550x P0/n0=9550x3/960=29.84NmTI=9550x PI/nI=9550x2.835/384=70.51NmTII=9550x PII/nII=9550x1.976/95.5=213.8Nm二、 传动零件的设计（一）、V带设计1 选择V带的型号根据任务书说明

8、，每天工作8小时，载荷平稳，查得KA =1.0。则Pd=PIKA =1.03=3.0kW根据Pd=2.2和n1=960r/min,查表确定选取A型普通V带。2 确定带轮直径D1，D2。A型V带推荐小带轮直径D1=90mm。考虑到带速不宜过低，否则带的根数将要增多，对传动不利。因此确定小带轮直径D1=90mm。大带轮直径，由公式D2=iD1（1-） (其中取0.02) 由查表，取 D2=224mm。3 检验带速v v=1.7m/s25m/s4 确定带的基准长度根据公式：0.7（D1+D2）a2（D1+D2）初定中心距500mm依据公式计算带的近似长度L= 1502.0mm由表选取Ld=1800m

9、m，KL=0.995 确定实际中心距a=548.9mm6 验算小带包角1 =16007 计算V带的根数z。由表查得P01.40，由表查得Ka=0.95，由表查得P0=0.11，则V带的根数 =4根 取z=48 计算带宽BB=（z-1）e+2f由表得：B=65mm (二)、高速级齿轮传动设计1） 选择材料、精度及参数小齿轮：45钢，调质，HB1 =240大齿轮：45钢，正火，HB2 =190模数：m=3齿数：z1=24 z2=96齿数比： u=z2/z1=96/24=4精度等级：选8级（GB10095-88）齿宽系数d: d =0.83 （推荐取值：0.81.4）齿轮直径：d1=mz1=48mm

10、 d2=mz2=154mm压力角：a=200齿顶高：ha=m=3mm齿根高：hf=1.25m2.5mm全齿高：h=(ha+hf)=4.5mm中心距：a=m(z1+z2)/2=120mm小齿轮宽：b1=dd1=0.8348=57.76mm大齿轮宽：为保证全齿宽接触，通常使小齿轮较大齿轮宽，因此得：b2=40mm1 计算齿轮上的作用力设高速轴为1，低速轴为2圆周力：Ft1=2T1/d=2938.1N Ft2=2T/d=2776.6N径向力：Fr1=F1ttana=1069.4N Fr2=F2ttana=1010.6N轴向力为几乎为零 2）齿轮许用应力H F 及校验ZH节点齿合系数。对于标准直齿轮，

11、an=20,=0,ZH=1.76ZE弹性系数，。当两轮皆为钢制齿轮（=0.3，E1=E2=2.10x10N/mm2）时，ZE=271；Z重合系数，。对于直齿轮，Z=1。.K载荷集中系数，查图选取，k =1.08Kv动载荷系数，查图，kv=1.02计算得 H=465.00 Nmm-2对应于NHO的齿面接触极限应力其值决定于齿轮齿轮材料及热处理条件，查表=2HBS+69=240x2+69=549Nmm-2。SH安全系数。对于正火、调质、整体淬火的齿轮，去SH=1.1；KHL寿命系数。式中NHO：循环基数，查图，NHO=1.5x107；NH：齿轮的应力循环次数，NH=60nt=60x376x60x8

12、=1.08288x107；取KHL =1.06=529.04 Nmm-2H=465.00 Nmm-2=529.04 Nmm-2因此接触强度足够B齿宽，=0.83x48=39.84；许用弯曲应力；查表得=1.8x240=432 Nmm-2，=1.8，=1 （齿轮双面受载时的影响系数，单面取1，双面区0.70.8），（寿命系数）循环基数取4x106 ,循环次数=60nt=60x376x60x8=1.08288x107 KFL =0.8471YF齿形系数。查图，YF=3.73计算得=240 Nmm-2F=113.45 Nmm-2F因此弯曲强度足够（三）、轴的结构设计1 轴的材料选用45钢2 估算轴的

13、直径轴的最小直径取C=110或=30计算得d1min25mmd2min32mm取 d1=20mm，d2=32mm3 轴的各段轴径当轴肩用于轴上零件定位和承受内力时，应具有一定高度，轴肩差一般可取610mm。用作滚动轴承内圈定位时，轴肩的直径应按轴承的安装尺寸取。如果两相邻轴段直径的变化仅是为了轴上零件装拆方便或区分加工表面时两直径略有差值即可，例如取15mm也可以采用相同公称直径而不同的公差数值。按照这些原则高速轴的轴径由小到大分别为：20mm,22mm,25mm,48mm,25mm；低速轴的轴径由小到大分别为：30mm,32mm,35mm,40mm,48mm，35mm。4 轴的各段长度设计图

14、11) 根据有关图表得取8mm, 1取8mm, 齿轮顶圆至箱体内壁的距离：1=10mm 齿轮端面至箱体内壁的距离：2=10mm 轴承端面至箱体内壁的距离（轴承用油润滑时）：3=5mm 箱体外壁至轴承座孔端面的距离：L1=+C1+C2+(510)=45mm 轴承端盖凸缘厚度：e=10mm 2) 带轮宽：35mm 联轴器端：60mm1) 轴承的厚度B01=15mm,B02=17mm根据上面数据，可以确定轴的轴向尺寸: 高速轴（单位：mm）：各轴段直径D1D2D3D4D5D6D725262833663330各轴段长度L1L2L3L4L5L6L7656028550528低速轴（单位：mm）：各轴段直径

15、D1D2D3D4D5D6303740485040各轴段长度L1L2L3L4L5L65860283810175 轴的校核计算 对于高速轴校核：FrFtFzLc LaLb L垂直面内支点反力：La:28.5带轮中径到轴承距离，Lb：67.5mm两轴承间距离。校核FrA= Fr+ FrB1437.3N=（1010.6+426.7）N类似方法求水平面内支点反力：V带在轴上的载荷可近似地由下式确定：=500.5 ； F0单根V带的张紧力（N）=360.3Pd计算功率Pd=3.0Kw ;ZV带的根数；=6.2 ms-1（为带速）Ka包角修正系数Ka=0.95qV带单位长度质量q=0.10（kgm-1） 计

16、算得F0=360.3NFz=500.5N（lc =Lc =67中轴到轴承距离）N,MA=FrLa=28802.1NmmMB=0同理求得： M=A=FtLa=79133.1NmmM=B=FzLc=19519.5 NmmNmmNmm已知T=52800Nmm，选用轴的材料为45钢，并经正火处理。查 表，其强度极限=600Nmm-2 ，并查表与其对应的=55N mm-2，=95 Nmm-2故可求出Nmm同理得MvB=31098.7 Nmmmm在结构设计中定出的该处直径dA=25mm,故强度足够。同理对高速轴的校核中： d=33.2mm, 在结构设计中定出的该处直径d=35mm,故强度足够。(四)、滚动

17、轴承的选择及校核计算根据任务书上表明的条件：载荷平稳，以及轴承主要受到轴向力，所以选择圆锥滚子轴承。由轴径的相应段根据表选择轻窄（2）系列，其尺寸分别为：内径：d1=25mm,d2=35mm外径：D1=52mm. D2=72mm宽度：B1=15mm，B2=17mm滚动轴承的当量载荷为：0，X=1；Y=0；C额定动载荷而题目要求的轴承寿命为，故轴承的寿命完全符合要求（五）、键联接的选择及校核计算1根据轴径的尺寸，由表14-1高速轴与V带轮联接的键为：键C8X30 GB1096-79大齿轮与轴连接的键为：键 12X32 GB1096-79轴与联轴器的键为：键C8X50 GB1096-792键的强度

18、校核 齿轮与轴上的键 ：键C1232 GB1096-79bh=128,L=32,则Ls=L-b=20mm圆周力：Fr=2TII/d=2197600/40=9880N挤压强度：=123.5125150MPa=p因此挤压强度足够剪切强度：=82.3120MPa=因此剪切强度足够键C830 GB1096-79和键C856 GB1096-79根据上面的步骤校核，并且符合要求。（六）、 联轴器的选择 根据轴径 选择联轴器的型号：GB3852-83 J1一对组合轴孔直径：d=30mm,长度：L=60mm （七）、减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M161.5油面指示器选用游标

19、尺M16起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳，双螺钉起吊螺钉放油螺塞选用外六角油塞及垫片M141.5选择适当型号：起盖螺钉型号：GB578386 M620,材料Q235高速轴轴承盖上的螺钉：GB578386 M620,材料Q235低速轴轴承盖上的螺钉：GB578386 M620,材料Q235螺栓：GB578286 M1080，材料Q235九、润滑与密封1.齿轮的润滑采用浸油润滑，由于为单级圆柱齿轮减速器，速度12m/s，当m20 时，浸油深度h约为1个齿高，但不小于10mm，所以浸油高度约为36mm。2.滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。3.润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑

20、油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用GB443-89全损耗系统用油L-AN15润滑油。4.密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为GB894.1-86-25轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。三、箱体尺寸及附件的设计1、箱体尺寸采用HT250铸造而成，其主要结构和尺寸如下：中心距a=151.5mm，取整160mm 总长度L：L=3a=450mm 总宽度B：B=2.7a=405mm 总高度H：H=2.4a=360mm 箱座壁厚：，未满足要求，直接取8 mm箱盖壁厚：，未满足要求，直接取8mm 箱座凸缘厚度b：

21、=1.5*8=12 mm箱盖凸缘厚度b1： =1.5*8=12mm箱座底凸缘厚度b2：=2.5*8=20 mm箱座肋厚m：=0.85*8=6.8 mm箱盖肋厚m1：=0.85*8=6.8mm扳手空间： C118mm，C216mm轴承座端面外径D2：高速轴上的轴承： 低速轴上的轴承： 轴承旁凸台半径R1： 箱体外壁至轴承座端面距离： 地脚螺钉直径： 地脚螺钉数量n：因为a=160mm250mm，所以n=4 轴承旁螺栓直径： 凸缘联接螺栓直径： ,取10mm凸缘联接螺栓间距L：， 取L100mm轴承盖螺钉直径与数量n：高速轴上的轴承：d3=6, n4 低速轴上的轴承： d3=8，n4检查孔盖螺钉直

22、径：,取d46mm检查孔盖螺钉数量n：因为a=160mm3050 ，取 40mm 箱体内壁至箱底距离： 20mm减速器中心高H： ，取H185mm。箱盖外壁圆弧直径R： 箱体内壁至轴承座孔外端面距离L1： 箱体内壁轴向距离L2： 两侧轴承座孔外端面间距离L3： 2、附件的设计（1）检查孔和盖板查机械基础P440表204，取检查孔及其盖板的尺寸为：A115，160，210，260，360,460，取A115mmA195mm，A275mm，B170mm，B90mmd4为M6，数目n4R10h3ABA1B1A2B2hRndL11590957075503104M615（2）通气器选用结构简单的通气螺塞

23、，由机械基础P441表205，取检查孔及其盖板的尺寸为（单位：mm）： dDD1SLlaD1M22 1.53225.422291547（3）油面指示器 由机械基础P482附录31，取油标的尺寸为：视孔 A形密封圈规格（4）放油螺塞螺塞的材料使用Q235，用带有细牙螺纹的螺塞拧紧，并在端面接触处增设用耐油橡胶制成的油封圈来保持密封。由机械基础P442表206，取放油螺塞的尺寸如下（单位：mm）：dD0LlaDSd1M24 2343116425.42226（5）定位销 定位销直径 ，两个，分别装在箱体的长对角线上。12+1224，取L25mm。（6）起盖螺钉起盖螺钉10mm，两个，长度L箱盖凸缘厚

24、度b1=12mm，取L15mm ，端部制成小圆柱端，不带螺纹，用35钢制造，热处理。四、设计小结课程设计体会：这次课程设计真的从中学到了不少东西，平时课堂上学到的还都只是理论知识，光从老师口中讲的自己很难理解这些各种各样的数据都是用在哪里，而这次课程设计由内而外的扫清我们的疑惑，感慨万千：整个设计过程中，简简单单的一个减速器，只是简单的一级的齿轮减速，就已经繁复到这个地步。由外到内，由大到小，减速器的几乎每个部件都需要精心计算设计，精心校核，马虎不得，而且整个设计过程中，我们学过的知识只占一部分，在设计的时候时常常常会遇到难点会感到茫然无措、无处下手，经常需要和组员讨论得到结论，合力解决问题的

25、感觉是很舒畅的。团队理念也在这里印入了我们的脑海，个人的力量毕竟有限，一个团队在一起往往能取得一加一大于二的效果。平时计算时好多时候都不会太仔细，所以在这次课程设计中吃了大亏，一个数据算错了往往需要回头从这一环节的开头开始检查，把工作重做一遍，到了画图时候悔恨不已，严谨，是另一个难得的收获。可以说这次课程设计是一次难得的机会，给了我们每一个同学很大的锻炼，包括理论联系实际，包括团队合作，也包括处事严谨，很多很多。 五、参考资料目录1范思冲主编.机械基础（非机类专业适用）.北京：机械工业出版社，20052孙建东主编.机械设计学基础.北京：机械工业出版社，20043王昆，何小柏，汪信远主编.机械设计课程设计.北京：高等教育出版社，19964沈乐年，刘向锋主编.机械设计基础.北京：清华大学出版社，19965吴宗泽，肖丽英主编.机械设计学习指南.北京：机械工业出版社，20036 机械设计手册（软件版）V3.0（网上下载）20