《一級直齒圓柱齒輪減速器 課程設計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《一級直齒圓柱齒輪減速器 課程設計（32頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、第一章 緒論 本論文主要內容是進行一級圓柱直齒輪的設計計算，在設計計算中運用到 了《機械設計基礎》、《機械制圖》、《工程力學》、《公差與互換性》等多門課程 知識，并運用《AUTOCAD》軟件進行繪圖，因此是一個非常重要的綜合實踐 環(huán)節(jié),也是一次全面的、 規(guī)范的實踐訓練。通過這次訓練，使我們在眾多方面 得到了鍛煉和培養(yǎng)。主要體現在如下幾個方面： （1） 培養(yǎng)了我們理論聯系實際的設計思想，訓練了綜合運用機械設計課程和 其他相關課程的基礎理論并結合生產實際進行分析和解決工程實際問題的能力， 鞏固、深化和擴展了相關機械設計方面的知識。 （2） 通過對通用機械零件、常用機械傳動或簡單機械的設計，使

2、我們掌握了 一般機械設計的程序和方法，樹立正確的工程設計思想，培養(yǎng)獨立、全面、科 學的工程設計能力和創(chuàng)新能力。 （3） 另外培養(yǎng)了我們查閱和使用標準、規(guī)范、手冊、圖冊及相關技術資料的 能力以及計算、繪圖數據處理、計算機輔助設計方面的能力。 （4 ）加強了我們對0ffice軟件中Word功能的認識和運用。 第二章 課題題目及主要參數說明 2.1 課題題目：單級圓柱齒輪減速器 2.2 傳動方案分析及原始數據 設計要求： 帶式運輸機連續(xù)單向運轉，載荷較平穩(wěn)，空載啟動，兩班制工作（每班 工作8 小時），室內環(huán)境。減速器設計壽命為8 年，大修期為3 年，小批量 生產，生產條件為中等規(guī)模機械

3、廠，可加工7-8 級精度的齒輪；動力來源為 三相交流電源的電壓為380/220V ;運輸帶速允許誤差為+5%。 ＞原始數據：A11 運輸帶工作拉力 F（N）： 2500; 運輸帶卷筒工作轉速 n （r/min）： 89; 卷筒直徑 D （mm）： 280; ＞設計任務： 1） 減速器裝配圖1張（A0或A1圖紙）； 2） 零件工作圖2 ~ 3張（傳動零件、軸、箱體等，A3圖紙）； 3） 設計計算說明書1份,6000 ~ 8000字。說明書內容應包括：擬定機械 系統(tǒng)方案，進行機構運動和動力分析，選擇電動機，進行傳動裝置運 動動力學參數計算，傳動零件設計，軸承壽命計算、軸（許用應

4、力法 和安全系數法）、鍵的強度校核，聯軸器的選擇、設計總結、參考文獻、 設計小結等內容。 ＞結構設計簡圖： 圖 1 帶式輸送機傳動系統(tǒng)簡圖 ＞設計計算說明書 第三章 減速器結構選擇及相關性能參數計算 減速器的結構與 性能介紹 3.1結構形式 按照設計任務要求，本減速器采用水平剖分、封閉結構 (1) 運輸帶工作拉力 F=2500N (2) 從電動機到卷筒間各個運動副的總機械效率n總 □總=口』2口3比口52 6= 0.96一V帶傳動效率； n2=0.97—齒輪

5、傳動效率； n3=0.99—聯軸器效率； n4=0.96—卷筒傳動效率； n5=0.99—軸承傳動效率； 所以：n總=口』2口3比口52 2 2 =0.867 (3) 電動機所需的功率：P 二Fv/1000kw; v=nnD/60 m/s; w Pd=Pw/n總=3 ?23kw 7 1總、 查《機械零件設計手冊》附錄表F1-7 丫系列電動機的技術數據 取P電動機=4kw 《機械 零件設 計手冊》 P1378 表4.2 3.2 電動 機的 選擇 可見有三種丫系列三相異步電動機可用，分別為：丫112M-4、丫132M1-6、 Y160M1-8、Y112

6、M-2四3者參數比較如下： 型號 額定功 率（kw） 同步轉速 （r/min） 滿載轉速 （r/min） 堵轉轉矩 額定功率 最大轉矩 額定轉矩 尺 寸 Y112M-4 4kw 1500 1440 2.2 2.2 中 Y132M1-6 1000 960 2.0 2.0 中 Y160M1-8 750 720 2.0 2.0 中 Y112M-2 3000 2890 2.2 2.2 中 綜合考慮總傳動比及尺寸大小，選取丫132M1-6型 3.3 傳動 比分 配 運輸帶卷筒的轉速為： n=89（ r/min）

7、所以傳動裝置總傳動比： 滿 總 取帶傳動比 ，則減速器的總傳動比 總 3.4動力 運動參數 計算 (1) 轉速： 電動機的轉速n=960r/min 減速器高速軸I： n =n/ =960/3=320r/min 1 減速器 II： n =n / =320/3.633=88.08r/min 2 1 (2) 功率： 電動機所需功率P =3.23kw； d 減速器高速軸I: 帶 減速器低速軸II: 齒輪 軸 (3) 轉矩 電動機的轉矩： I軸的轉矩： II軸的轉矩： 設計計算 內容 計算及說明 結果及依據 軸號 功率 P/kW

8、 n/(r/min) T(N.m) ■ i n 0 3.23 960 32.13 3 0.96 I 3.10 320 92.52 II 2.98 88.08 323.10 3.63 0.99 第三章皮帶傳動的設計計算 皮帶傳 動的設 計計算 1、 確定計算功率P C 查表7-5得工作情況系數KA=1 P =P =3.23kw c d 2、 選擇V帶的型號 根據計算功率Pc=3.23kw，主動輪n=960r/min,由圖7-17 選擇A型V帶 3、 確定帶輪直徑dd「dd2 dl d2

9、由表 7-6 矢口 d =75mm min 取 d =100mm 則 d =d dl d2 dl 帶 則實際傳動比為 從動輪實際轉速為 一— 4、 驗算V帶速度V 帶速在5~25m/s范圍內設計合格 5、 確定帶的基準長度Ld和實際中心距a d 由 得 取 a =600mm 0 由 （ ）得 L =1844.67mm d 精密 機械 設計 P122 表7-5 精密 機械 設計 P122 圖 7-17 查表 7-3 得 L =2000mm d 則實際中心距a~ + Ld Lo =677.67mm 2 中心距變動范圍： a 二

10、a-0.016L =645.677mm； a =a+0.03L =737.67mm min d max d 6、 校驗小帶輪包角 7、 確定V帶的根數Z 根據 d =100mm, n=960r/min,查表 7-8 得 P =0.97kw, dl 0 表7-3得 =1.03，查表7-9得 ，查表7-10 得 則 取Z=4 （ ） 8、 求初拉力Fo及帶輪軸上的壓力F 0 z 查表得A型普通V帶單位長度質量q=0.10kg/m 精密機械設 計P116表 7-3 精密機械設 計 P124、 P116、 P125 P126 第四章 齒輪的設計計算 齒輪的

11、設計計 算及結 構說明 4.1直齒圓 柱齒輪傳動 設計 直齒 圓柱齒輪的 選材 直齒圓 柱齒輪的設 計計算與強 度校核 直齒圓柱齒輪 （1 ）選擇材料及確定需用應力 小齒輪選用45號鋼，調質處理，HB二236 大齒輪選用45號鋼，正火處理，HB二190 由《機械零件設計手冊》查得 Q = 580MPQ = 370MP, SHlim = 1.0 H liml a H lim2 a Q = 450MP Q = 320MP, S = 1.25 F liml a F lim2 a F lim （2）確定各種參數 由于原動機為電動機，工作機為帶式輸送機，載荷平穩(wěn)， 齒輪

12、在兩軸承間對成布置，一般按照中等沖擊載荷計算。 查《機械設計基礎》教材中表10—4得： 取載荷系數K=1.3 查《機械設計基礎》教材中表11—5?。? 區(qū)域系數Zh=2.5彈性系數Ze=189.8 查《機械設計基礎》教材中表10—11?。糊X寬系數 Q ]= —Hliml = = 580MP H1 S 1 a H lim Q ]= —Hlim2 =3" = 370MP H 2 S 1 a H lim 《機械設計基 礎》教材P175 圖 10.21 《機械設計基 礎》教材P173 表 10-4 《機械設計基 礎》教材P174 表 10—5 《機械設計基 礎》教材

13、P188 表 10—11 > 3 2KT u (3)按齒面接觸強度設計計算 小齒輪分度圓直徑為： =87.04 (mm) 模數 精密機械 齒寬 設計P141 由表8-2知標準模數m=4mm 表&2 經圓整后 中心距a= T = 9550P / n = 9550 x 3.10/320 = 92.52(N - m) i i i 取小齒輪齒數Z]=27,則大齒輪齒數為Z2=98 r ] ◎ IC 二一F liml F1 S F lim 二蘭0 二 360MP 1.25 a In ]= F lim 2 = = 256MP F 2 S 1.25

14、a F lim 圓柱 直齒齒輪 的結構設 計數據： (4) 驗算齒輪彎曲強度 齒形系數 YFa1=2.65 , YFa2=2.21 修正系數 YSa1 = 1.63，YSa2=1.76 由公式 ，彎曲強度校核安全 (5) 計算齒輪圓周轉速v并選擇齒輪精度 ( ) 對照表16-4知可選8級精度 齒輪結構設計： 齒頂圓直徑：d a 齒全高：h (c*=0.25) 齒厚： 齒根高： 齒根圓直徑df 由于小齒輪d1=108mm，可采用齒輪軸結構；大齒輪因為分度 圓半徑較大采用鍛造毛坯的腹板式結構 精密機 械設計 P173 機械設 計基礎 P181

15、 機械零 件手冊 P217 表 16-4 第五章 軸的設計計算 軸的設 軸的設計計算與校核： 計計算 不論何種具體條件，軸的結構都應滿足：軸和裝在軸上的 與校核 零件要有準確的位置；軸上零件應便于裝拆和調整；軸應具 有良好的制造工藝性等。 按承載性質，減速器中的軸屬于轉軸。因此，一般在進行 軸的結構設計前先按純扭轉對軸的直徑進行估算，然后根據 5.1 I軸的 結構條件定出軸的形狀和幾何尺寸，最后校核軸的強度。這 尺寸設計 里因為從動軸為II軸，故只對II軸進行強度的校核，對兩 根軸進行尺寸的設計計算過程。

16、 5.1.1 I 軸 具體步驟如下： 的材料和 1、電動機軸的材料選擇、熱處理方式，許用應力的確定。 熱處理的 選擇45鋼正火。硬度達到170?217HBS,抗拉強度 選擇 5b =600MPa，屈服強度5e=355MPa。[5_1b]=55MPa 5.1.2 I軸 2、初步計算各軸段直徑 幾何尺寸 （1）計算，按下列公式初步計算出軸的直徑，輸出軸的 的設計計 功率P和扭矩T 算 P =3.10kw T = 1 1 最小直徑計算（查精密機械設計教材表10-2 ,c值107-118） （ ） P158 考慮到鍵槽

17、則估計值加大3%則d〔=23.49?25.90mm選擇標準值d1=25mm 軸的結構示意圖如下： 機械 設計 基礎 P225 表 14-3 機械 設計 課程 設計 P154 表 14-1 （2） 計算d2 d =d +2a =25+2 2 1 1 取標準值d2=30mm （3） 計算d3 d3=d2+（1~5）mm=31~35mm 且d3必須與軸承的內徑一致，圓 整d3=35mm,初選軸承型號為6207，查表的B=17mm, D=72mm, C=25.5kN, C =15.2kN； r a （4） 計算d4 d4二d3+(1~5)mm=36~

18、40m m,為裝配方便而加大直徑， 圓整后取d =40mm 4 ⑸計算d5 d =d +2a =40+2 5 4 4 取標準值d5=50 ⑹計算d6 6 d =d =35m m,同一軸上選擇同一型號，以便減少軸承 6 3 孔鏜制和減少軸承類型。 精密機 械設計 P118 名稱 d 1 d 2 d 3 d 4 d 5 d 6 直徑 (mm) 25 30 35 40 50 35 3、計算軸各段長度 (1) 計算L1 1 L1段部分為插入皮帶輪的長度查表7-4 小帶輪寬 B (Z-1) e+2f= (4-1)其 15+2

19、 1= 取 L1=70 (2) 計算L2 軸承端蓋采用凸緣式軸承端蓋，取 ， ，其中d3為螺釘直徑M8, 由軸承外徑D=72mm，查表得取d3=7mm m=L-^ -B 二6+c+c + （3 ） -▽ -B 3 軸承 1 2 3 軸承 式中，6為箱體壁厚，取6=8mm,取軸旁連接螺栓直徑 為 10mm，查得 c =16mm, c =14mm； 1 2 由于軸承的軸頸直徑與轉速的乘積V（ 1.5~2 ）x105,故 軸承采用脂潤滑，取▽3=9mm， 所以 m=8+16+14+8-9T7=20mm 所以 取 L =49mm； 2 （3）計算L 3

20、 軸承 式中， 為大齒輪端面至箱體內壁距離，應考慮兩齒 輪的寬度差，兩齒輪的寬度為5mm，取小齒輪至箱體 內壁距離為10mm，貝 小輪 大輪 小 取 L =39mm 3 5.2 II車由 的尺寸設 計和強度 校核 5.2.1 II軸 的材料和 熱處理選 擇 （4） 計算L4 4 大齒輪 取 L =85mm 4 （5） 計算L5 L5二b=1.4a4=1.4（0.07~0.1）d4=3.92~5.6mm 取 L =6mm 5 （6） 計算L6 6 軸承 取 L =34mm 6 名稱 L1 L2 L3 L4 L5 L6 長度

21、 /mm 70 41 39 85 6 34 （1軸圖） 尺寸設計部分具體步驟如下： 1、電動機軸的材料選擇、熱處理方式，許用應力的確定。 選擇45剛正火。硬度達到 170?217HBS，抗拉強度 5b=600MPa，屈服強度5e=355MPa。[5_w]=55MPa 5.2.1 II 軸幾何 尺寸的 設計計 2、初步計算各軸段直徑 軸的結構示意圖如下： （1） 計算di,按下列公式初步計算出軸的直徑，輸出軸的 功率P和扭矩T P =2.98kw T = 2 2 最小直徑計算（查精密機械設計教材表10-2 , c值107-118） — （ ）

22、 考慮到鍵槽則估計值加大3%則d[=35.65?39.30mm取d1=40mm （2） 計算d2 d =d +2a =40+2 2 1 1 取標準值d=48mm (3) 計算d3 d3二d2+(1~5)mm=49~53mm 且 d3必須與軸承 的內徑致，圓整d3=50m m,初選軸承型號為 6201，查表的 B=20mm, D=90mm, C=35kN, r C =23.2kN； a (4) 計算d4 4 d4=d3+(1~5)mm=51~55m m,為裝配方便而加大 直徑，圓整后取d =53mm 4 ⑸計算d5 d =d +2a =53+2 5 4 4

23、取標準值d5=63 ⑹計算d6 6 d =d =50m m,同一軸上選擇同一型號，以便減 6 3 少軸承孔鏜制和減少軸承類型。 機械設計 課程設計 P154 表 14-1 名稱 d 1 d 2 d 3 d 4 d 5 d 6 直徑 /mm 40 48 50 53 63 50 3、計算軸各段的長度 （1） 計算L1 1 半聯軸器的長度L=52mm,為保證軸端擋圈只壓 在半聯軸器上，而不是在軸的端面上，故第一段 的長度應比L略短一些 取L =50mm 1 （2） 計算L2 軸承端蓋采用凸緣式軸承端蓋，取 ， ，

24、其中d3為螺釘直 徑M8,由軸承外徑D=90mm，查表,取d3=7mm 軸承 軸承 式中，6為箱體厚度，取 ，取軸旁連接 螺栓的直徑為10m m，查得 ■ 由于軸承的軸頸直徑和轉速的乘積＜（1.5~2）X105 故軸承采用脂潤滑劑，取 9mm 所以 m=8+16+14+8-9-20=17mm 所以 取 L =46mm 2 (3) 計算L3 軸承 式中， 為大齒輪端面至箱體內壁距離，應考慮兩 齒輪的寬度差，兩齒輪的寬度為5mm，取小齒輪至箱 體內壁距離為10mm，貝 小輪 大輪 小 取=44mm (4) 計算L4 4 大齒輪 取 L =85m

25、m 4 (5) 計算 L5=1.4a4=1.4X(0.07~0.1)d4=8.33~11.9mm 取 L =10mm 5 (6)計算L6 6 軸承 取 L =40mm 6 各段軸長列表如下： 名稱 L 1 L 2 L 3 L 4 L 5 L 6 長度 /mm 50 46 44 85 10 40 強度校核具體步驟如下： （1） 輸出軸的功率P和T P2=2-98kW T2= （2） 最小直徑計算（查精密機械設計教材表10-2 , c值 107-118） （ ） 考慮到鍵槽則估計值加大3%則d[=35.65?

26、39.30mm取 d1=40mm （3） 計算齒輪受力（大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式） 圓周力： 徑向力： 軸向力： （4） 按許用應力校核軸的彎曲強度 1） 軸的受力簡圖（圖A） 2） 求支持反力 水平支持反力 垂直支持反力 3） 作彎矩圖 水平彎矩（圖B） 垂直彎矩（圖C） 4） 合成彎矩，做合成彎矩圖（圖E） 5） 作彎矩圖（圖D） C 點左 T=ON.mm C點右T= — 6） 作危險截面當量彎矩圖（圖E） 該軸單項工作，轉矩產生的彎曲應力按動循環(huán)應力考 慮，，取 （） 7） 校核危險截面軸徑 因為45號優(yōu)質碳素鋼調制處理，查表得

27、b = 650Mp b = 360Mp b = 280Mp [b ] = 60MPa b s e -1 b C剖面的軸徑d3=50mm>32.1mm，故強度足夠 第六章 軸承、鍵和聯軸器的選擇 滾動軸承 的選擇與 校核 軸承的選 擇及校核 （一）從動軸承： 因為齒輪是直齒圓柱齒輪，考慮承受載荷和只 承受徑向力，主從動輪均選用深溝球軸承 從動軸承：根據《機械設計課程設計》P154 表，可選擇6201 （GB/T276-1994）型深溝球軸 承2個 軸承代號 尺寸 d D B 6201 50 90 20 壽命計劃 要求軸承壽命：（8年兩班制工作，按每

28、年工 作300天每班工作8小時） 計算選用軸承壽命查表得 基本額定動負荷C=35kN，C=23.2kN； r a 動載何系數X=1， Y=0 當量載荷 溫度系數ft=1 載荷系數f =1軸承壽命系數 p 軸承壽命合格 （二）主動軸承： 主動軸承根據軸徑查選擇6207 （GB/T276-1994）型 深溝球軸承2個 各部分尺寸如下： 軸承代號 尺寸/mm d D B 6207 35 72 17 壽命計劃 要求軸承壽命：（8年兩班制工作，按每年工作300 天每班工作8小時） 計算選用軸承壽命查表得 基本額定動負荷C=25.5kN，

29、C=15.2kN； r a 動載何系數X=1， Y=0 當量載荷 溫度系數ft=1 載荷系數f =1軸承壽命系數 p 鍵的選 擇與校 核 軸承壽命合格 材料選擇及其許用擠壓應力 選擇45號優(yōu)質碳素鋼，查《機械零件設計手 冊》P458表323 其許用擠壓應力& ] = 100MPa l jy」 （1）主動軸外伸端，d=25mm，考慮到鍵在軸 中部安裝，選擇平鍵就可以了，且聯軸器軸 長度L仁70mm故選擇普通平鍵。 b = 8mm l = 50mm h = 7 mm 靜連接工作面的擠壓應力： 則：強度足 夠，合適 （2）主動輪與齒輪連接處，d=40mm L=

30、85mm選擇鍵 B=12mm h=8mm 靜連接工作面的擠壓力： 3）從動輪與聯軸器連接處，d=40mm L=50mm 機械制圖 P440 聯軸器的 選擇 選擇鍵 b=12mm h=8mm 靜連接工作面的擠壓力： 4 ）從動輪與齒輪連接處d=53mm L=85mm 選擇鍵 b=16mm h=10mm 靜連接工作面的擠壓力： 由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求， 考慮裝拆方便及經濟問題，選用彈性套柱銷聯軸 器，取工作情況系數k 1.3 選用TL7根據從動軸連處d=50mm 各種參數如下： 型 號 公 稱 轉 矩T 許用 轉數 n 軸 孔

31、直 徑d 軸 孔 長 度L 外 徑D 材料 軸 孔 類 型 TL7 500 3600 40 112 190 HT200 Y型 聯軸器承受轉矩 機械設 計課程 設計 P165 故合格 減速器潤滑、密封及附件的選擇確定以及箱體主要結構尺寸的 計算及裝配 潤滑方式、 密封方式 簡要說明 潤滑方式及牌 號 密封方式 箱體主要結構尺 寸計算 (1 )齒輪 v=1.884m/s □ (5 ?10)m/s , 查《機械零件設計手冊》P981表3?14-26，選用浸 油潤滑方式 并根據表3?14-27，選用150號機械油； 軸承采用

32、潤油脂潤滑，并根據表3?14-23選用ZL-3型 潤油脂 (1 )軸承內部與機體內部處用擋油環(huán)加以密封，防 止?jié)櫥瓦M入軸承內部 (2)軸承外部與端用半粗羊毛氈圈加以密封 箱座與箱蓋凸緣結合面與觀察孔、油孔之間都采用靜密 封方式 箱座厚度6 0.025a+1 8 箱蓋厚度 8 箱蓋凸緣厚度 箱座凸緣厚度 箱座底凸緣厚度 地腳螺釘直徑 地腳螺釘數目 軸承旁聯結螺栓直 徑 蓋與座聯結螺栓直 徑 軸承端蓋螺釘直徑 視孔蓋螺釘直徑 定位銷直徑

33、 至外箱壁的距離 至凸緣邊緣距離 附件 選擇 及簡 要說 明 名稱 功用 數量 材料 規(guī)格 螺栓 安裝端 蓋 12 Q235 螺栓 安裝端 蓋 24 Q235 銷 定位 2 35 彈性墊 圈 調整安 裝 2 65Mn 氈圭寸圈 調整安 裝 2 半粗羊 毛