机械设计课程设计一级圆柱齿轮减速器 .doc

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1、机械设计课程设计计算说明书设计题目： 一级圆柱齿轮减速器班 级：学 号：设 计 者：指导教师：2011 年 9 月 9 日目 录绪 论 - 3第一章 电动机的选择- 4第二章 传动装置运动和动力参数计算-5第三章 V带的设计-5第四章 齿轮的设计-6第五章 轴的设计-10第六章 轴承寿命校核与建和联轴器的选择-15第七章 润滑和密封方式的选择与箱体的设计-15第八章 设计小结-17绪 论本论文主要内容是进行一级圆柱直齿齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了机械设计基础、机械制图、工程力学、机械精度设计与质量保证等多门课程知识。因此是一个非常重要的综合实践环节，也是一次全面的、规范的时间训练。通过

2、这次训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。主要体现在以下方面：(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知识与实际生产相结合进行分析和解决实际工程问题的能力，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、常用机械传动机构的设计，是我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立了正确的工程设计思想，培养了独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。（3）另外，陪养了我们使用国家技术标准和选用标准零件的能力及查阅相关技术手册和图册的能力以及数据处理、计算机辅助设计和绘图方面的能力。（4）加强了我们对Office软件中Word功能的认识和运

3、用第一章 电动机的选择1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机。2、电动机容量的选择（1）、传动装置的总功率：总=带3轴承齿轮联轴器滚筒 = 0.950.9830.960.990.95 =0.81 (2)、电机所需的工作功率：Pd=FV/（1000总）=32002.4/（10000.81）=8.93Kw（3）、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=601000V/D=6010002.4/（200）=229r/min按手册推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ic=3-6。取V带传动比Iv=2-4，则总传动比理时范围为I总=6-24。故电动机转速的可选范围为nd=I总n筒

4、nd=（6-24）229=1374-5496r/min符合这一范围的推荐同步转速有1460 r/min。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，电动机确定为Y160M-4性能如下表电动机型号额定功率满载转速满载电压满载电流功率因数质量/kWr/minVAKgY160M-411146038022.62.20.84123第二章 传动装置的运动和动力参数计算1、所选电机满载时的转速nm=1460r/min总传动比i总=nm/ n筒=6.42、分配传动比及计算各轴的转速 去V带的传动比i带=2 一级圆柱齿轮减速器传动比i齿=i总/i带=3.2 高速轴的转速n1= n电机/ i

5、带=730r/min 低速轴的转速n2 = n1 /i齿=229r/min3、各轴输入功率、输出功率 P输出=P输入 高速轴的输入功率P1=带轴承P电机=0.950.9811=10.2Kw 低速轴的输入功率P2 =轴承齿轮P1 =0.980.9610.45=9.8Kw4、各轴输入转矩高速轴T1= 9550P1/ n1=955010.45/730=136Nm低速轴T2= 9550P2/ n2=95509.8/229=408N.m第三章 V带的设计 1.确定计算功率PCkA=1.2Pc=KAPd=1.211=12.1Kw2.选择V带的带型根据Pca、n电机由课本图10-12得：选用B型3. 确定带

6、轮的基准直径dd并验算带速v。1）初选小带轮的基准直径：取小带轮的基准直径dd1=160mm。dd2 =idd1（1- ）=2160（1-0.02）=313.6mm2）验算带速v。验算带的速度：v=dd1n电机/（601000）=1401460/（601000）=10.7m/s在5-25m/s范围内，带速合适。4.确定带长和中心矩1）由公式0.7（dd1+dd2） a0 2（dd1 + dd2 ）得 331.5mm a0 947.2mm 初定中心距a0=500mm2）计算带所需的基准长度Ld02a0+(dd1+dd2) /2+(dd2-dd1) 2/（4a0）=2500+3.14（160+31

7、3.6）/2+（313.6-160）2/（4500）1755mm选带的基准长度Ld=1800mm确定中心距aa0+（Ld - Ld0）/2=500+(1800-1755)/2=522mm5.验算小带轮上的包角11=1800-（dd2-dd1）57.30/a=1800-（313.5-160）57.30/522=16301200（适用）6、确定带的根数z1） 计算单根V带的额定功率p0。由dd1=160mm和n电机=1460r/min根据课本表10-11得P0=3.5Kw根据i带=2和型带，查课本表10-5得P0=0.46Kw2) 计算V带的根数z。根据课本表10-6得Ka=0.96根据课本表10

8、-7得KL=0.97 ，于是z=PC/（P0+P0）KaKL=12.1/(3.5+0.46)0.960.97=3.58 取Z=4根3) 作用在带轮上的压力FQ 查课本表10-1可知B型V带没米质量q=0.17kg/m 单根V带的拉力F0=241.85N 作用在轴上的力FQ=2zF0 sin（1/2）=1913.9N第四章 齿轮的设计1选定齿轮材料及精度等级及齿数1）机器为一般工作机器，速度不高，故选用8精度（GB 10095-88）。2）材料选择。由表课本表6-7齿轮材料为45号调质处理，硬度260HBW,大齿轮也为45号钢，正火处理，硬度215HBW.2 按齿面接触疲劳强度计算。本传动为闭式

9、传动，软齿面，因此，主要失效形式为疲劳点蚀，应根据齿面接触疲劳强的设计 ： 确定公式内的各计算数值圆周速度不大，精度不高，齿轮关于轴承对称布置，取k=1.2 计算小齿轮传递的转矩 68354.5N 解除疲劳许用应力 查课本图6-36得=610MPa, =500MPa解除疲劳寿命系数：按一年300工作日，双班每天16h，工作7年由公式 查图6-37曲线1，得按一般可靠性要求，取=1 则有 =610MPa =505MPa由表6-11，取=1.2 则有小齿轮分度圆直径=47.6mm取=50mm 计算圆周速度v 因v5m/s,故取8级精度合适。3 确定主要参数，计算主要尺寸。 1） 齿数。取小齿轮齿数

10、=20，则大齿轮 2） 模数m mm 正好是标准模数系列第一系列上的值 3） 分度圆直径 =50mm mm 4) 中心距 mm 5) 齿宽b mm 取大齿轮mm，小齿轮65mm4 校核弯曲疲劳强度。 1） 复合齿形因数。由图6-39得： 2） 弯曲疲劳许用应力 由图6-40得弯曲疲劳极限应力：=490MPa=410MPa 由图6-41得弯曲疲劳寿命系数：=1 =1 弯曲疲劳的最小安全系数：按一般可靠性要求，=1 计算的弯曲疲劳许用应力为 =490MPa =410MPa 3) 校核计算 79.68MPa =79.98MPaD2，且与轴承内径标准系列相符，取D3=35mm（其中选择轴承型号为600

11、7，其尺寸为：dDT=35mm62mm14mm，安装尺寸为41mm）；轴段4在小齿轮两侧对称设置的两轴肩处直径为D4=41mm轴段5安装轴承，应与段3同样的直径，故选D5=35mm 2） 确定个轴段的长度 轴段4考虑到给挡油环定位，根据草图，可设计L4=80mm；考虑箱体内壁到轴承端面的距离和轴承的型号，可设计轴段5长度：L5=23mm；则同理，轴段3安装轴承，故轴段3长度L3=23mm；考虑到轴承盖螺钉的装拆空间，取L2=30mm；根据安装的带轮的需要，取L1=36全轴长为L总=36+30+23+80+23=192mm3）齿轮上作用力的计算齿轮所受的转矩为T=9.55 P1 /n1 =9.5

12、5110.2/730Nmm=133.4Nmm齿轮作用力：圆周力Ft=2T/ d1 =2133.4/160=1667.5N 圆周切向力Fr= Fttan=tan20=606.9N 法向力Fn=Ft/cos =/cos20=1774.5N 5、校核轴的强度1)画出轴的计算简图，计算支座反力和弯矩水平支座反力1/2Ft=1/21667.5=833.75N水平面弯矩63=52526.25Nmm 垂直支座反力1/2Fr=1/2606.9=303.45N垂直面弯矩63=19117.35 Nmm合成弯矩=55897.1 Nmm2)计算当量弯矩Me 转矩按脉动循环考虑，应力折合系数为=/=60/1020.59

13、C剖面最大当量弯矩为96535.6Nmm 3)校核轴径 由当量弯矩图可知，C剖面上当量弯矩最大，校核该截面直径dc= = =25mm 考虑截面上键槽的影响，直径增加3%，则 dc=1.03=26m 结构设计的直径为43mm强度足够。轴的受力简图如下： 第六章 轴承寿命校核与键和联轴器的选择根据根据条件，轴承预计寿命730016=33600小时1、计算高速轴承1）已知n1=730r/min 2)计算当量载荷P1、P23）选择轴承型号为6007取f P=1.5由式得PI=fPFr1=fP FAY =1.5833.75=1250.6N2、轴承寿命计算深沟球轴承=3Lh=106(ftCr/P)/60n

14、根据手册得6207型的Cr=12500NLh1=106(ftCr/ PI)3/60n =1061.512500/1250.6 3/60730=4.11010h33600h预期寿命足够 3、键的选择 根据轴径的尺寸高速轴与V带轮联接的键为：平键bh=87，长度系列L=28mm GB1096-90大齿轮与轴连接的键为：键 bh=1610长度系列L=45mm GB1096-90轴与联轴器的键为：键bh=128长度系列L=100mm GB1096-90 4、联轴器的选择 联轴器可选择弹性圆柱销联轴器查设计手册可得联轴器的规格为 ：HL3 43112 GB5014-85.第七章 润滑和密封方式的选择与箱

15、体的设计一、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。2.润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，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，轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。 二、箱体的设计 名称符号尺寸（mm）机座壁厚8机盖壁厚18机座凸缘厚度b12机盖凸缘厚度b112机座底凸缘厚度b220地脚螺钉直径df20地脚螺钉数目n4轴承旁联

16、结螺栓直径d116机盖与机座联接螺栓直径d212连接螺栓d2的间距 l 150轴承端盖螺钉直径d38定位销直径d8df，d1, d2至外机壁距离C126, 22, 18df，d1 d2至凸缘边缘距离C224, 20，16轴承旁凸台半径R114箱座高度H 230外机壁至轴承座端面距离l1 60大齿轮顶圆与内机壁距离112齿轮端面与内机壁距离2 12机盖、机座肋厚m1 ,m8， 8轴承旁联接螺栓距离s尽量靠近，以Md1和Md2互不干涉为准，一般s=D2 总=0.81Pd=8.93Kwn筒229r/min电动机型号Y160M-4i总6.4i带=2i齿=3.2n1=730r/minn2=229r/mi

17、nP1=10.2KwP2 =9.8KwT1=136NmT2=408N.mPc=12.1KwB型dd1=160mmdd2=313.6mmv=10.7m/sLd=1800mma=522mm1=1630P0=3.5KwZ=4F0=241.85NFQ =1913.9N=20z2=64m=2.5mmd1 =50mmd2 =160mm中心距a=1.5mm齿宽b=60mmb1 =60mmb2 =65mmd1=42mmd2=50mmd3=55mmd4=57mmd5=64mm.d6=55mmL5=10mmL4=57mmL3=40mmL2=45mmL1=110mmL=292mm 强度足够D1=30mmD2=33m

18、mD3=35mm轴承型号为6007D4=41mmD5=35mmL5=23mmL4=80mmL3=23mmL2=30mmL1=36L总=192mm轴承预计寿命33600小时预期寿命足够高速轴与V带轮联接的键bh=87 L=28 GB1096-90大齿轮与轴键 bh=1610L=45mm轴与联轴器键bh=128L=100 GB1096-90联轴器HL3 43112 GB5014-85第八章 设计小结通过本次课程设计，是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。同时也深深地感到自己初步掌握的知识与实际需要还有很大的距离，在今后还要继续学习和时间。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还需要反复地考虑和探讨。但作为一次联系，确实给我们带来了很大的收获，涉及到机械、电气计算机等多方面的知识。通过设计计算、认证、画图提高了我对机械结果设计、控制系统设计及步进电动机的选择等方面的知识和应用能力。总之，本次设计让我受益匪浅，各方面的能力得到了一定的提高参考文献 1、机械设计基础2、机械制图3、工程力学4、机械精度设计与质量保证5、 其他机械类教材