单级直齿圆柱齿轮减速器机械零件课程设计说明书.doc

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1、目录1、 设计题目及方案图2、 选择电动机型号3、 计算减速器传动比4、 计算减速器、轴的运动参数及动力参数5、 V带传动设计6、 齿轮传动设计6-1、齿面接触疲劳强度设计6-2、齿根弯曲疲劳强度设计6-3、齿轮传动主要尺寸及其它参数表6-4、大齿轮结构尺寸表及结构图7、轴设计计算7-1、初步设计计算7-2、轴结构图（M1：2）7-3、强度计算（附受力简图及弯、扭矩图）8、轴设计计算8-1、初步设计计算（附联轴器选用）8-2、轴结构图（M1：2）8-3、强度计算（附受力简图及弯、扭矩图）8-4、轴精确校核计算（列表）9、轴轴承选择计算10、轴轴承选择计算11、轴键联接强度计算12、轴键联接强度

2、计算13、箱体箱盖的设计13-1、计算数据表13-2、箱体尺寸图（M1：4）13-3、箱盖尺寸图（M1：4）14、减速器附件尺寸图（7件）15、减速器的润滑16、主要零件的配合及精度表17、设计小结（1）设计题目及方案图：设计用于皮带运输机的单级直齿圆柱齿轮减速器。单向运转，负荷变动小，双班制，设计寿命15年（每年按300天计）。已知条件：运输机滚筒直径D=300mm 滚筒效率（包括轴承）w=0.98 运输带拉力：F=2.5KN 运输带速度：V=2 .3m/s运动方案简图如下：1、 六极三相交流异步电动机（满载转速nm=970 r/min）2、 V带传动（传动比id=2）3、 减速器4、 尼龙

3、柱销联轴器5、 运输带及滚筒广西工业职业技术学院课程设计用纸 （2） 选择电动机型号1、选择电动机选择电动机类型根据工作要求和条件，选用一般的Y系列六极三相异步电动机，型号为Y160M-6选择电动机功率电动机到滚筒的总效率为 由附表2-4选取V带传动效率=0.96，滚动轴承传动效率（一对）=0.99，闭式齿轮传动效率=0.97，尼龙柱销联轴器=0.99，单级圆柱齿轮减速器=0.98，滚筒效率=0.98，代入得 所需电动机功率为因载荷平稳，时机额定功率略大于即可。由附表3-1查出Y系列三相异步时机的技术参数，选电动机额定功率确定电动机转速 工作机滚筒转速为给定V带转动，单级圆柱齿轮传动3，则传动

4、比合理范围为6，故电动机的转速为考虑电动机的质量和价格，由附表3-1选取同步转速为1000r/min、型号为Y160M-6的Y系列三相异步电动机，其满载转速=970r/min。其主要外形和安装尺寸可查表附表3-2。(3)计算减速器传动比1、计算传动装置的总传动比并分配各级传动比总传动比分配各级传动比为使带传动的外廓尺寸不致过大，取其传动比=2，则齿轮减速器的传动比为(4)计算减速器、轴的运动参数及动力参数1、计算传动装置运动和动力参数0轴(电动机)因=6.7kW，=970r/min,故1轴（高速轴）2轴（低速轴）3轴（滚筒轴） 以上计算列表如下：轴名功率P/kW转矩T/(Nm)转速n/(r/m

5、in)传动比i效率0轴（电动机）5.9669701轴（高速轴）5.6612648520.962轴（低速轴）5.4420146.973.30.963轴（滚筒轴）5.3412146.9710.98(5)V带传动设计1、确定设计功率由表8-8取=1.3，代入得=1.37.5=9.8kw2、选择带型号 根据=9.8kw，=970r/min,由图8-8、8-9选B型V带3、确定带轮的基准直径和确定小带轮基准直径一般在工作集团允许的情况下，小带轮直径取得大些愉减小弯曲应力，提高承载能力和延长使用寿命，由表8-6可知，取=140mm确定大带轮基准直径，由式得4、验算带速V普通V带 5m/sv25m/s符合要

6、求5、确定中心距a和带的基准长度初定中心距初步确定为=400确定带的基准长度 由表8-3可知，取=1400mm确定实际中心距a中心距变动调整范围6、 验算小带轮包角7、确定V带根数z由表8-7得=2.13;由表8-9得=0.30kW;由表8-10得0.95;由表8-2得=0.9故V带根数选4根8、 单根V带的初拉力9、 计算带对轴的压力10、小V带轮、大V带轮零件图(6) 齿轮传动设计设计用于带式输送机的单级减速中的直齿轮圆柱齿轮传动，由之前得输出功率为6.7kW,除去V带传动功率，得减速器输入功率=6.7kW，输入转速= 485r/min，传动比=3.31、材料选择带式输送机的工作载荷比较平

7、稳，对减速器的外廓尺寸没有限制，因此为了便于加工，采用软齿面齿轮传动。小齿轮选用45钢，调质处理，齿面平均硬度为230HBW；大齿轮选用45钢，正火处理，齿面平均硬度为190HBW。2、 参数选择齿数 由于采用软齿面闭式传动，故取=24，载荷系数 因为载荷比较平稳，支承对称布置，查表9-12，取K=1.4齿宽系数 由于是单级齿轮传动，两支承相对齿轮为对称布置，且两轮均为软齿面，查表9-13，取=1.0齿数比 对于单级齿轮传动，齿数比u=3.33、 确定许用应力小齿轮的齿面平均硬度为240HBW。许用应力可根据表9-8通过线性插值来计算，即大齿轮的齿面平均硬度为190HBW，由表9-8用线性插值

8、求得许用应力分别为=491，4、 计算小齿轮的转矩5、 按齿面接触疲劳强度设计取较小的许用接触应力代入式中，得小齿轮的分度圆直径为齿轮的模数为根据表9-2，取标准模数m = 3mm当计算所得模数与标准模数相差较大时，取标准模数后使得齿轮尺寸增大较多，这时应适当调整齿数或齿宽系数，全计算所得模数接近标准模数。6、 计算齿轮的主要几何尺寸 故取=72mm，=+（210)mm，取=767、按齿根弯曲疲劳强度验算由齿数=24，查表9-14，得复合齿形系数，。代入式得=306合格=291合格8、确定齿轮传动的精度等级齿轮传动圆周速度 根据表9-9，选用8级精度。9、大齿轮、小齿轮零件图。(7) 轴设计计

9、算（高速轴）轴为高速轴，转速为n=485r/min，轴所传递的功率P=6.7kW，轴上齿轮的参数为：z=24，模数m=3，齿轮宽B=76mm1、选择轴的材料确定许用应力选轴的材料为45钢，正火处理查表13-1得=600MPa =300MPa 2、 估算轴的最小直径按转矩估算轴的最小直径，输出端与V带轮相配合的轴段轴径最小，查表13-5得C=118，故轴端有一个键槽，直径增大3，取标准值=30mm3、 轴结构图，如确定轴的各段直径。从右向左，右段与V带轮配合，所以确定=30mm，=36mm，要符合轴承内径标准系列，选用深沟球轴承，代号6208轴承，d=40,其宽度为18 mm。右轴承用套定位，根

10、据轴承对尺寸的要求，轴肩高度取为3mm。轴与齿轮、轴与V带轮均选用平键联接。根据减速器内壁到齿轮和轴肩端面的距离以及轴承盖、V带轮装拆等需要，参考设计手册中有关经验数据，将轴的结构尺寸初步取定如图3-2所示，轴承跨距为4、 强度计算分度圆直径 d=72mm转矩 圆周力 径向力 5、 轴的强度校核绘制轴的受力图，如图计算轴承反力，如图由于两轴承关于齿轮对称，故=67mm垂直面弯矩图截面a-a在垂直面的弯矩为水面弯矩图截面a-a在水平面的弯矩为合成弯矩 扭矩图131927.5当量弯矩图符合强度要求校核危险截面的直径查表13-6的=55MPa 则增大3为d 31mm因结构设计的轴径为40mm，故满足

11、强度要求。 （8） 轴的设计计算（低速轴）轴为高速轴，转速为n=146.97r/min，轴所传递的功率P=6.7kW，轴上齿轮的参数为：z=80，模数m=3，齿轮宽B=72mm1、选择轴的材料确定许用应力选轴的材料为45钢，正火处理查表13-1得=600MPa =300MPa 6、 估算轴的最小直径按转矩估算轴的最小直径，输出端与联轴器相配合的轴段轴径最小，查表13-5得C=118，故轴端有一个键槽，直径增大3，取标准值=45mm7、 轴结构图，如确定轴的各段直径。从左向右，第一段与联轴器配合，选择弹性套柱销联轴器的规格为TL7，联轴器J型轴孔的孔径为45mm，孔长84mm，所以确定=45mm

12、，=48mm，要符合轴承内径标准系列，选用深沟球轴承，代号6010轴承，d=50mm其宽度为16mm。左轴承用套筒定位，根据轴承对尺寸的要求，轴肩高度取为3mm。轴与齿轮、轴与联轴器均选用平键联接。根据减速器内壁到齿轮和轴肩端面的距离以及轴承盖、联轴器装拆等需要，参考设计手册中有关经验数据，将轴的结构尺寸初步取定如图3-2所示，轴承跨距为8、 强度计算分度圆直径 d=240mm转矩 圆周力 径向力 9、 轴的强度校核绘制轴的受力图，如图计算轴承反力，如图由于两轴承关于齿轮对称，故=64mm垂直面弯矩图截面a-a在垂直面的弯矩为水面弯矩图截面a-a在水平面的弯矩为合成弯矩 扭矩图435360.6

13、当量弯矩图符合强度要求校核危险截面的直径查表13-6的=55MPa 则增大3为d 38.2mm，因结构设计的轴径为50mm，故满足强度要求。轴、轴零件图(9)轴轴承选择计算1、轴轴承初步选定6208，轴承内径d=40mm，宽度b=18mm，外径D=80mm，基本额定动载荷C=29.5kN。减速器的寿命15年。2、轴轴承寿命的校核由于轴不受轴向力，所以轴承当量动载荷等于径向力，即轴承的寿命： 年 故轴承寿命足够，标记为6208的轴承符合要求(10)轴轴承选择计算1）、轴轴承初步选定位6010，轴承内径d=50mm，宽度B=16，外径D=80，基本额定动载荷C=22.0kN。减速器的寿命L=15。

14、2）、轴轴承寿命的校核由于轴不受轴向力，所以轴承当量动载荷等于径向力，即轴轴承的寿命：年 故轴承寿命足够，标记为6010的轴承符合要求（11）轴键联接强度计算据机械设计基础表12-1得1、轴与V带轮连接键：C型键12838轴与V带轮连接键：键8x7 键长L=38mm 键的工作长度：强度计数根据机械设计基础表12-2中，挤压应力足够2、轴与齿轮连接键：A型键12838键的工作长度强度计数根据机械设计基础表12-2中，挤压应力足够(12)轴键联接强度计算据机械设计基础表12-1中得1、轴与联轴器连接键： C型键14950键的工作长度：强度计数根据机械设计基础表12-2中，挤压应力足够2、 轴与齿轮

15、连接键A型键 149503、 键的工作长度强度计数根据机械设计基础表12-2中，挤压应力足够（13）箱体箱盖的设计减速器附件的选择通气器：由于在室内使用，使用通气器（一次过滤），采用M181.5油面指向器：选用游标尺M12起吊装置：孔220放油螺塞：选用六角油塞及垫片M102根据选择适当型号：高速轴轴承盖上的螺钉：GB5872-86 M1030，材料Q235 低速轴轴承盖上的螺钉：GB5872-86 M1030，材料Q235螺栓：GB5782-86M1060，材料Q235箱体的主要尺寸：(1)座壁厚取=25mm(2)箱盖壁厚=8mm(3)箱盖凸缘厚度b1=10mm(4)箱座凸缘厚度b=10mm

16、(5)地胶螺钉直径=0.036a+12=21.36（取DF=22mm）(6)地脚螺钉数n=4(7)盖与座连接螺栓直径d2=10mm(8)连接螺栓d2的间距L=150200(9)轴承端盖螺钉直径d3=6mm(10)检查孔盖螺钉直径d4=6mm(11)凸台高度：根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准(12)外箱壁至轴承座断面的距离C1+C2+（510）(13)齿轮顶圆与内箱壁间的距离：9.6mm，取10mm(14)齿轮顶圆与内箱壁间的距离：取10mm(15)箱盖，箱座肋厚：m1=10mm，m2=10mm(16)高速轴轴承端盖外径:D= 36mm(17)低速轴轴承端盖外径：D=50 mm(18

17、)轴承旁边连接螺栓距离：尽可能靠以md1和md3互不干涉为准，一般取S=D2（15）减速器的润滑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V=2.312m/s，m=320，浸油深度h约为一个齿高，但不小于10mm，所以浸油高度约为13mm。润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑带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。滚动轴承的润滑考虑到滚动轴承采取与齿轮同种润滑油，故宜开设油沟、飞溅润滑。密封方法的选取选用凸圆式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴承型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配的直径确定为GB894.1-86-25轴承盖结构尺

18、寸按用其定位的轴承外径决定。（16）主要零件的配合及精度表轴的配合除与齿轮啮合处的公差一律为H8/k7过渡配合的基孔制(非农用减速箱),如是农用则改为H8/h8与齿轮啮合处的公差一律为H7/h6间隙配合的基孔制用顶尖加工没有同轴度误差端面的平面度误差为0.1圆柱度误差为0.3表面粗糙度为用去除材料的方法获得的表面粗糙度为3.2(除与齿轮啮合处)与齿轮啮合处为表面粗糙度为用去除材料的方法获得的表面粗糙度为1.6圆跳动公差为0.1(非与轴承相接处),与轴承相接处圆跳动公差为0.05单键槽无对称度误差箱体:公差全用未注公差齿轮:键槽与齿轮面的垂直度公差为0.1 齿轮面的平面度公差为0.1(16) 箱

19、体尺寸图(17) 小结 经过了两个星期的艰苦努力，我们的机械设计课程设计终于告一段落了。我们刚开始设计时，感觉很迷茫，不知从何下手，心里真的是没一点谱，感觉挺难受的。但当我们投入进去时，一切也并不是像想象的那么可怕。通过这次课程设计，我学到了许多在平时学不到的知识。在设计的过程中，姚老师很耐心的给我们讲解，同学们也互相帮助互相学习，碰到比较棘手的问题时，就在一起讨论讨论，各抒己见。增进了互相之间的团结和互助，更提高了同学们解决问题的能力。 我们设计的是一个减速器，设计中我们必须考虑它的经济性、实用性、工艺性等等，使自己的设计尽可能的合理，在原先的基础上尽可能的发挥自己的创新能力，设计一个具有特

20、色的减速器。首先，我们需要考虑总的设计方案，比较它们的优、缺点，选择最佳的方案。其次，再根据总结出方案设计具体的零件，其中同样考虑各个零件的优越性，在比较中选择最好的。这也是任何一个设计所必须遵循的步骤。 从我们不知该怎样下手，到经过老师的指点终于弄明白了设计顺序和应注意的事项，这时的我们终于有了得心应手的感觉。这次课程设计对我们这些总是眼高手低的同学来说是一次非常大的考验，因为它要求设计的机器能用到实际的工作中去，而这也是我们平时练习时最大的缺陷，所遇到的最大问题是学的理论不能与实践完全的结合。再者就是机械设计中有许多需要运用工作经验去解决的问题和选择参数的时候，让我们不敢下手，对此老师教我

21、们要敢于选择敢于实验。 在设计的过程中我们有遇到了许多的困难和挫折，比如当有多个数据我们不知设计所需表如下：附表2-4种类效率种类效率带传动V带传动0.96联轴器尼龙柱销联轴器0.99滚动轴承滚动轴承0.99（一对）减速器单级圆柱齿轮减速器0.98齿轮传动闭式齿轮传动效率0.97滚筒滚筒0.98附表3-1电动机型号额定功率/kW满载转速/（r）同步转速1000r/min，6极Y160M-67.59702.02.0Y160L-6119702.02.0Y180L-6159701.82.0表8-3 V带轮的长度系数基准长度普通V带YZABC12501.110.930.8814000.960.960.

22、9016001.160.990.92表8-6 V带轮的最小基准直径型号YZ SPZA SPAB SPBC SPCDE2050 6375 90125 140200 224355500表8-7型号小带轮直径小带轮转速8009801200B1251.441.671.931401.822.132.471602.322.723.17表8-8 工况系数载荷性质工作机原动机空、轻启动重载启动每天工作小时数/h1616载荷变动小带式输送机、通风机、旋转式水泵和压缩机、发电机、金属切削机床、旋转筛。1.11.21.31.21.31.4表8-9 单根V带的额定功率增量型号传动比小带轮转速8009801200B1.

23、351.510.200.230.3020.250.300.38表8-10 小带轮的包角修正系数包角180175170165160155150145140.10.990.980.960.950.930.920.910.89. 表9-2 标准模数系列表 （单位：mm)第一系列11.251.522.5345681012162025324050第二系列1.752.252.75（3.25）3.5（3.75）4.55.5（6.5）79（11）141822283645表9-8 齿轮常用材料及其力学性能材料热处理方法强度极限屈服点齿面硬度HBW许用接触应力施用弯曲应力ZG340-640调质7003802412

24、6946849024825945钢65036021725551354530131535SiMn75045021726958564838842040Cr700500241286612675399427表9-9 齿轮材料配对示例工作情况小齿轮大齿轮闭式齿轮软齿轮45钢，调质，220250HBW45钢，正火，170210HBW中硬齿面38SiMnMo,调质，332360HBW38SiMnMo,调质，298332HBW硬齿面45Cr，表面淬火，5055HRC45Cr，表面淬火，4050HRC20CrMnTi，渗碳淬火，5662HRC20CrMnTi，渗碳淬火，5662HRC表9-12 齿轮传动的载荷系

25、数工作机特性原动机电动机汔轮机多缸内燃机单缸内燃机均匀平稳11.21.21.41.41.61.61.8轻微冲击1.21.61.41.61.61.81.82.0中等冲击1.41.61.61.81.82.02.02.2严重冲击1.61.81.82.02.02.22.22.4表9-13 齿宽系数齿轮相对于轴承的位置齿面硬度软齿面大轮或大、小轮酸度350HBW硬齿面大、小轮硬度350HBW对称布置非对称布置悬臂布置0.81.40.61.20.30.40.40.90.30.60.20.25表9-14 复合齿形系数171819202122232425262728294.154.454.414.364.33

26、4.304.274.244.214.194.174.54.13303540455060708090100502004.124.064.044.024.014.003.993.983.973.964.004.034.06表12-1 普通平键和键槽的尺寸轴的直径d键的尺寸键槽的尺寸bhC或rLtt1半径r2230870.250.418194.03.30.160.2530381080.40.6221005.03.30.250.43844128281405.03.34450149361605.53.850581610451806.04.358651810502007.04.4表12-2 键联接的许用挤

27、压应力和许用压强许用项联接方式轮毂材料载荷性质静载荷轻微冲击冲击静联接钢1251501001206090铸铁708050603045P动联接钢504030表13-1 轴常用的材料及力学性能材料牌号热处理类型毛坯直径/mm硬度（HBW）抗拉强度屈服点应用说明45钢正火100170217600300用于强度高、磨损严重、冲击小的重要轴100300162217580290调质200217255650360表13-5 常用材料的值和C值轴的材料Q235、20钢35钢45钢40Cr、35SiMn 1220203030404052C13516011813510711898107共 33 页 第 页发 给 日 期： 年 月 日要求完成日期： 年 月 日指导教师对 专业 班级学 生 课程设计的评 语成 绩 评 定： 指导教师签名： 年 月 日