课程设计一级圆柱齿轮减速器的设计计算.doc

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1、河北工程大学机械设计课程设计课题名称 一级圆柱齿轮减速器的设计计算 学 院 机电工程学院 专 业 测控技术与仪器 班 级 姓 名 学 号 指导老师 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 v带的设计4.1 v带的选择4.2 有关v带的计算第五章 齿轮的设计计算(包括小齿轮和大齿轮)5.1 齿轮材料和热处理的选择5.2 齿轮几何尺寸的设计计算 5.2.1 按照接触强度

2、初步设计齿轮主要尺寸 5.2.2 齿轮弯曲强度校核 5.2.3 齿轮几何尺寸的确定5.3 齿轮的结构设计第六章 轴的设计计算(从动轴)6.1 轴的材料和热处理的选择6.2 轴几何尺寸的设计计算 6.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径6.2.2 轴的结构设计6.2.3 轴的强度校核第七章 轴承、键和联轴器的选择7.1 轴承的选择及校核 7.2 键的选择计算及校核7.3 联轴器的选择第八章 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

3、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、公差与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、

4、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=2200N，输送带的工作速度V=1.2 m/s，输送机滚筒直径D=240 mm。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

5、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图1 带式输送机传动系统简图第三章 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Pw =FV/1000=22001.2/1000=2.64kw（二）总效率 = =（三）所需电动机功率 查机械零件设计手册得 Ped = 4 kw电动机选用 Y112M-2 n满 =2890 r/min3.3 传动比分配 工作机的转速n=601000v/（D） =6010001.2/(3.14240) =95.541r/min 取

6、 则3.4 动力运动参数计算（一）转速n电动机选用：Y112M-2 =10.083=2890（r/min）=/=/=2890/3=963.33（r/min） =/=963.33/10.083=95.54（r/min） =95.54（r/min） （二） 功率P （三） 转矩T =9.96(Nm) = 280.56(Nm) = 274.98(Nm ) 将上述数据列表如下：轴号功率P/kW n /(r.min-1) /(Nm) i 03.013428909.96 30.96 12.893963.3328.68 22.80795.54280.5610.0830.97 32.75195.54274.9

7、810.98第四章 v带的设计4.1 v带的选择 由PC=KAP=1.14=4.4kw 根据课本P122表 取Z型带4.2 v带的有关计算 确定带轮的基准直径，并验算带速： 则取小带轮d1=80mm d2=n1d1(1-)/n2=id1(1-) = 3800.98 由表 取d2= 235.2 带速验算： V=n1d1/（100060）=2890803.14/（100060）=12.1m/s 介于525m/s范围内，故合适 确定带长和中心距a： 0.7（d1+d2）a02（d1+d2） 220.64a0315.2 初定中心距a0=300mm，则带长为 L0=2a0+（d1+d2）+（d2-d1）

8、2/(4a0) =1589.8mm 由表 选用Ld= 1600mm的实际中心距 a=a0+(Ld-L0)/2=305.1 验算小带轮上的包角1 1=180-(d2-d1)57.3/a =150.85 合适 确定带的根数 Z=PC/（(P0+P0)KLK）= 4.4/（0.61+0.05）1.160.92）=6.25 故要取7根Z型带 计算轴上的压力 由书 的初拉力公式有 F0=500PC（2.5/K-1）/（zv）+qv2 = 53.39N 由课本9-19得作用在轴上的压力FQ=2zF0sin(/2) =723.4N 第五章 齿轮的设计计算(包括小齿轮和大齿轮)5.1 齿轮材料和热处理的选择

9、小齿轮选用45号钢，调质处理，HB236 大齿轮选用45号钢，正火处理，HB1905.2 齿轮几何尺寸的设计计算5.2.1 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 ,SHlim = 1 由机械零件设计手册查得 ZN1 = ZN2 = 1 YN1 = YN2 = 1.1 由 由表查得KA=1.1 由表得，推荐的 B型小带轮基准直径为160mm由机械设计书表查得P0=0.61kw 由表查得P0=0.05kw 由表查得K=0.92 由表查得KL=1.16 （一）小齿轮的转矩 （二） 选载荷系数K 由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查机械原理与机

10、械零件教材中表得，取K1.1（三） 计算尺数比 =10.083（四） 选择齿宽系数 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1（五） 计算小齿轮分度圆直径 766=766 = 38.141( mm)（六） 确定齿轮模数m m =(0.0070.02)a = (0.0070.02)211.358 取m=3（七） 确定齿轮的齿数和 取 Z1 = 13 取 Z2 = 131（八）实际齿数比 齿数比相对误差 /=2.19/204=0.0107 计算大齿轮齿根弯曲应力为a=120mmB1=46mmB2=39mm V=1.966(m/s)定为IT7 齿轮的弯曲强度足够5.2

11、.3 齿轮几何尺寸的确定齿顶圆直径 由机械零件设计手册得 h*a =1 c* = 0.25齿距 P = 23.14=6.28(mm)齿根高 齿顶高 齿根圆直径 5.3 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=50轮毂直径 =1.6d=1.650=80轮毂长度 轮缘厚度 0 = (34)m = 912(mm) 取 =10轮缘内径 =-2h-2=399-26.75-210强度足够=45mm=399mmh=6.75mmS=3.14mmP=6.28mmhf=3.75mmha=3mmdf1=31.5mmdf2=385.5mm= 365.5

12、(mm)取D2 = 365(mm) 腹板厚度 c=0.3=0.339=11.7 取c=12(mm)腹板中心孔直径=0.5(+)=0.5(365+80)=222.5(mm)腹板孔直径=0.25（-）=0.25（365-80）=71.25(mm) 取=70(mm)齿轮倒角n=0.5m=0.53=1.5第六章 轴的设计计算6.1 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，HB217255=650MPa =360MPa =280MPa6.2 轴几何尺寸的设计计算 6.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径从动轴=c=115=35.49考虑键槽=35.491.05=37

13、.26选取标准直径=406.2.2 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。6.2.3 轴的强度校核从动轴的强度校核 圆周力 =2000280.56/393=1427.79径向力 =tan=1427.79tan20=519.67 由于为直齿轮，轴向力=0作从动轴受力简图：（如图3所示）D2=40mm结果L=110mm =0.5=0.51427.79=713.9=0.5L=713.91100.5/1000=39.26=0.5=0.5519.67 =259.84=0.5L=259.841100.5/1000=14.29 转矩T=280.5

14、6 校核=41.78 =173.44 由图表查得，=55MPa d10=10=31.59(mm) 考虑键槽d=31.59mm 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（GB/T276-1993）寿命计划：从动轴承 2个计 算 及 说 明结果两轴承受纯径向载荷P=519.67 X=1 Y=0从动轴轴承寿命：深沟球轴承6209，基本额定功负荷=25.6KN =1 =3=20854533预期寿命为：8年，两班制L=

15、830016=38400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1040 GB/T10962003，b=16，L=50，h=10，选45号钢，其许用挤压力=100MPa=14.94则强度足够，合格（二）与齿轮联接处d=50mm，考虑键槽在轴中部安装，故同一方位母线上，选键1452 GB/T10962003，b=10mm，L=45mm，h=8mm，选45号钢，其许用挤压应力=100MPa=8.19则强度足够，合格从动轴外伸端键1040 GB/10962003与齿轮联接处键1452 GB/T10962003计 算 及 说 明结果6.3 联轴器的选择

16、 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=1.3=9550=9550=364.757选用TL7型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩=500，。采用Y型轴孔，A型键轴孔直径d=4048，选d=42，轴孔长度L=112TL8型弹性套住联轴器有关参数选用TL7型弹性套住联轴器型号公称转矩T/(Nm)许用转速n/（r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TL6500360042112190HT200Y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 7.1.1润滑方式 1.齿轮V=

17、1.212 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 7.1.2润滑油牌号及用量齿轮浸油润滑轴承脂润滑计 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2L3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V3（m/s），故选用半粗羊毛毡加以密封4.轴承靠近

18、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：齿轮用150号机械油轴承用2L3型润滑脂计 算 及 说 明结果名称功用数量材料规格螺栓安装端盖12Q235M616GB 57821986螺栓安装端盖24Q235M825GB 57821986销定位235A640GB 1171986垫圈调整安装365Mn10GB 931987 螺母安装3M10GB 61701986油标尺测量油面高度1组合件通气器透气17.4箱体主要结构尺寸计算 箱座壁厚=10mm 箱座凸缘厚度b=1.5 ,=15mm箱盖厚度=8mm 箱盖凸缘厚度=1.5 ,=12mm箱底座凸缘厚度=2.5

19、 ,=25mm ,轴承旁凸台高度h=45，凸台半径R=20mm齿轮轴端面与内机壁距离=18mm大齿轮顶与内机壁距离=12mm小齿端面到内机壁距离=15mm上下机体筋板厚度=6.8mm , =8.5mm主动轴承端盖外径=105mm从动轴承端盖外径=130mm地脚螺栓M16，数量6根第八章 总结通过本次毕业设计，使自己对所学的各门课程进一步加深了理解，对于各方面知识之间的联系有了实际的体会。同时也深深感到自己初步掌握的知识与实际需要还有很大的距离，在今后还需要继续学习和实践。本设计由于时间紧张，在设计中肯定会有许多欠缺，若想把它变成实际产品的话还需要反复的考虑和探讨。但作为一次练习，确实给我们带来

20、了很大的收获，设计涉及到机械、电气等多方面的内容，通过设计计算、认证、画图，提高了我对机械结构设计、控制系统设计及步进电动机的选用等方面的认识和应用能力。总之，本次设计让我受益非浅，各方面的能力得到了一定的提高。参考文献1、 机械设计课程设计，孙岩等主编，北京理工大学出版社。2、 机械设计课程设计，银金光等主编，中国林业出版社；北京希望电子出版社。3、 机械制图教材4、 机械设计基础教材5、 工程力学教材 6、其它机械类专业课程教材L=110mm =0.5=0.51427.79=713.9=0.5L=713.91100.5/1000=39.26=0.5=0.5519.67 =259.84=0.

21、5L=259.841100.5/1000=14.29 转矩T=280.56 校核=41.78 =173.44 由图表查得，=55MPa d10=10=31.59(mm) 考虑键槽d=31.59mm 45mm 则强度足够第七章 轴承、键和联轴器的选择7.1 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（GB/T276-1993）寿命计划：从动轴承 2个两轴承受纯径向载荷P=519.67 X=1 Y=0从动轴轴承寿命：深沟球轴承6209，基本额定功负荷=25.6KN =1

22、=3=20854533预期寿命为：8年，两班制L=830016=38400轴承寿命合格7.2 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1040 GB/T10962003，b=16，L=50，h=10，选45号钢，其许用挤压力=100MPa=14.94则强度足够，合格（二）与齿轮联接处d=50mm，考虑键槽在轴中部安装，故同一方位母线上，选键1452 GB/T10962003，b=10mm，L=45mm，h=8mm，选45号钢，其许用挤压应力=100MPa=8.19则强度足够，合格从动轴外伸端键1040 GB/10962003与齿轮联接处键1452 GB/T1096

23、20037.3 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=1.3=9550=9550=364.757选用TL7型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩=500，。采用Y型轴孔，A型键轴孔直径d=4048，选d=42，轴孔长度L=112TL8型弹性套住联轴器有关参数型号公称转矩T/(Nm)许用转速n/（r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TL6500360042112190HT200Y型A型选用TL7型弹性套住联轴器第八章 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 8.

24、1.1润滑方式 1.齿轮V=1.212 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 8.1.2润滑油牌号及用量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2L3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V3（m/s），故选用半粗羊毛毡加以密封4.轴承靠近机体内壁处用挡油

25、环加以密封，防止润滑油进入轴承内部8.3减速器附件的选择确定名称功用数量材料规格螺栓安装端盖12Q235M616GB 57821986螺栓安装端盖24Q235M825GB 57821986销定位235A640GB 1171986垫圈调整安装365Mn10GB 931987 螺母安装3M10GB 61701986油标尺测量油面高度1组合件通气器透气1齿轮浸油润滑轴承脂润滑齿轮用150号机械油轴承用2L3型润滑脂8.4箱体主要结构尺寸计算 箱座壁厚=10mm 箱座凸缘厚度b=1.5 ,=15mm箱盖厚度=8mm 箱盖凸缘厚度=1.5 ,=12mm箱底座凸缘厚度=2.5 ,=25mm ,轴承旁凸台高

26、度h=45，凸台半径R=20mm齿轮轴端面与内机壁距离=18mm大齿轮顶与内机壁距离=12mm小齿端面到内机壁距离=15mm上下机体筋板厚度=6.8mm , =8.5mm主动轴承端盖外径=105mm从动轴承端盖外径=130mm地脚螺栓M16，数量6根第九章 总结通过本次毕业设计，使自己对所学的各门课程进一步加深了理解，对于各方面知识之间的联系有了实际的体会。同时也深深感到自己初步掌握的知识与实际需要还有很大的距离，在今后还需要继续学习和实践。本设计由于时间紧张，在设计中肯定会有许多欠缺，若想把它变成实际产品的话还需要反复的考虑和探讨。但作为一次练习，确实给我们带来了很大的收获，设计涉及到机械、电气等多方面的内容，通过设计计算、认证、画图，提高了我对机械结构设计、控制系统设计及步进电动机的选用等方面的认识和应用能力。总之，本次设计让我受益非浅，各方面的能力得到了一定的提高。参考文献6、 机械设计课程设计，孙岩等主编，北京理工大学出版社。7、 机械设计课程设计，银金光等主编，中国林业出版社；北京希望电子出版社。8、 机械制图教材9、 机械设计基础教材10、 工程力学教材 6、其它机械类专业课程教材