华农机械课程设计一级直齿圆柱齿轮减速器设计说明书.doc

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1、机械设计课程设计说 明 书 设计题目： 一级直齿圆柱齿轮减速器 班级学号： 2009机械设计制造及其自动化5班 学生姓名： DPH 指导老师： QYM 完成日期： 2011年 12 月 26 日 设计任务书1、题目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。2、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、原始数据输送带工作拉力F/N输送带工作速度v/ms-1卷筒直径D/mm40000.93504、其他原始条件（1）工作情况：两班制工作，常温下输送机连续单向运转，空载启动，载荷平稳，室内工作，环境中有轻度粉尘粉尘。（2）使用期限：设计寿

2、命10年，每年工作300天。（3）动力来源：三相交流（220V/380V）电源。（4）允许误差：允许输送带速度误差。5、设计任务（1）装配图（如减速箱或简单机械）一张（1号或0号图纸，为装订方便都采用A3号纸打印输出）设计图。（2）零件工作图2-3张（齿轮、轴等）。（3）设计计算说明书一份（16开1.5倍行距论文纸，约25页）。目录一 传动装置的总体设计1、传动方案的确定12、电动机的选择13、传动装置的总传动比的计算和分配34、传动装置的运动和动力参数的确定3二 传动零件的设计1、V带设计52、齿轮传动设计73、轴的设计114、滚动轴承的选择与校核计算185、键联接的选择及其校核计算196、

3、联轴器的扭矩校核207、减速器基本结构的设计与选择21三 箱体尺寸及附件的设计1、箱体的尺寸设计232、附件的设计25四 设计心得 27五 参考文献 29六 主要设计一览表 30设计内容：一、 传动装置的总体设计1、 确定传动方案本次设计选用的带式输送机的机械传动装置方案：V带传动和一级闭式齿轮（封闭卧式结构）传动，其传动装置见下图。2、 选择电动机（1）选择电动机的额定功率 带式输送机的性能参数选用表1的第 6组数据，即：输送带工作拉力F/N输送带工作速度v/ms-1卷筒直径D/mm40000.9350表一工作机所需功率为： 从电动机到工作机的传动总效率为：其中、分别为V带传动、齿轮传动、弹

4、性套柱销联轴器、滚筒、滚动轴承的效率，查取机械设计手册附录3 选取=0.96 、=0.98（8级精度）、=0.99、=0.96、=0.96（球轴承）故 电动机所需功率为又因为电动机的额定功率查简明机械设计手册附录50，选取电动机的额定功率为5.5kW，满足电动机的额定功率 。（1） 确定电动机的转速 传动滚筒轴工作转速： 查机械设计P154附表8-4b， V带常用传动比为i1=25，圆柱齿轮传动一级减速器常用传动比范围为i2=35（8级精度）。根据传动装置的总传动比i与各级传动比i1、i2、in之间的关系是i=i1i2in，可知总传动比合理范围为i=625。又 因为 ，故 电动机的转速可选择范

5、围相应为：。符合这一范围的同步转速有750r/min和1000r/min两种。 （3） 确定电动机的型号选上述不同转速的电动机进行比较，查简明机械设计手册附录50及相关资料得电动机数据：选取同步转速为1000r/min的M系列电动机，型号为Y132M2-6。查简明机械设计手册表19-5，得到电动机的主要参数：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）Y132M2-65.51000960 2.02.0 表二3、 传动装置的总传动比的计算和分配（1） 总传动比 （2） 分配各级传动比各级传动比与总传动比的关系为i=i1i2。根据V带的传动比范围i1=2

6、5 ，初选i14，则单级圆柱齿轮减速器的传动比为i2=4.885，符合圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i2=35（8级精度），且符合了在设计带传动和一级圆柱齿轮减速器组成的传动装置中，应使带传动比小于齿轮传动比，即i带 ddmin.（dd1根据P157表8-8查得）由机械设计P157表8-8查“V带轮的基准直径”，得=560mm 误差验算传动比： （为弹性滑动率）误差 符合要求 带速 满足5m/sv300mm，所以宜选用E型轮辐式带轮。总之，小带轮选H型孔板式结构，大带轮选择E型轮辐式结构。（7）确定带的张紧装置 选用结构简单，调整方便的定期调整中心距的张紧装置。（8）计算单根V带的初拉力的最

7、小值（F0）min由机械设计表8-3得B型带的单位长度质量q=0.18Kg/m.（9）计算压轴力已知B型带的初拉力F0277.62N, =150.80o，z=3，则（10）带轮的材料选用灰铸铁，HT200。2、 减速器内传动件的设计（齿轮传动设计）（1）选择齿轮材料、热处理方法及精度等级 齿轮材料、热处理方法及齿面硬度因为载荷中有轻微振动，传动速度不高，传动尺寸无特殊要求，属于一般的齿轮传动，故两齿轮均可用软齿面齿轮。查机械设计P191表10-1：小齿轮选用45号钢，调质处理，硬度236HBS；大齿轮选用45号钢，调质处理，硬度为190HBS。 精度等级初选减速器为一般齿轮传动，圆周速度不会太

8、大，根据机械设计P197表10-4，初选8级精度。（2）按齿面接触疲劳强度设计齿轮由于本设计中的减速器是软齿面的闭式齿轮传动，齿轮承载能力主要由齿轮接触疲劳强度决定，其设计公式为： 确定载荷系数K因为该齿轮传动是软齿面的齿轮，圆周速度也不大，精度也不高，而且齿轮相对轴承是对称布置，试选载荷系数Kt=1.3。 小齿轮的转矩 接触疲劳许用应力 ）接触疲劳极限应力由机械设计P209图10-21中的MQ取值线，根据两齿轮的齿面硬度，查得45钢的调质处理后的接触疲劳强度极限为=580MPa ， =530MPa ）接触疲劳寿命系数ZN 应力循环次数公式为： N=60 n jth 工作寿命每年按300天，每

9、天工作16小时，故 N1=602401(3001016) =6.912108 查机械设计P207图10-19，且允许齿轮表面有一定的点蚀 KHN1=0.90; KHN2=0.92。) 接触疲劳强度的最小安全系数SHmin查机械设计得安全系数：SHmin1 ）计算接触疲劳许用应力。将以上各数值代入许用接触应力计算公式得 ）齿数比因为 Z2=i2 Z1，所以）齿宽系数由于本设计的齿轮传动中的齿轮为对称布置，且为软齿面传动，查机械设计P205表10-7，得到齿宽系数的范围为0.91.4。取。 ）计算小齿轮直径d1 由于，故应将代入齿面接触疲劳设计公式，得 圆周速度v查机械设计P197表1022，v1

10、和N2=，查机械设计图10-18得， , )弯曲疲劳强度的最小安全系数SFmin 本传动要求一般的可靠性，查机械设计查得，取SFmin1.4。）弯曲疲劳许用应力 将以上各参数代入弯曲疲劳许用应力公式得 ）计算载荷系数KK=）查取应力校正系数由表10-5查得，, ）设计计算根据机械原理P180表10-1查圆柱齿轮模数系列表的：m=3。按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=87.204mm，算出小齿轮的模数；。（4） 几何尺寸计算 分度圆直径d 中心距a 齿轮宽度b大齿轮宽度 小齿轮宽度 其他几何尺寸的计算（，）齿顶高 由于正常齿轮， 所以齿根高 由于正常齿 所以全齿高 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿厚

11、 3、 轴的设计（1） 高速轴的设计 选择轴的材料和热处理采用45钢，并经调质处理，查机械设计P362表151，得其许用弯曲应力：，由表15-3查得：。 初步计算轴的直径 由前计算可知：P1=5.28KW,n1=240r/min 其中，A取112。 考虑到有一个键槽，将该轴径加大5%，则 查机械设计手册P458附录1，取d=35mm 轴的结构设计高速轴初步确定采用齿轮轴，即将齿轮与轴制为一体。根据轴上零件的安装和固定要求，初步确定轴的结构。设有7个轴段。1段：该段是小齿轮的左轴端与带轮连接，该轴段直径为d1=35mm，查机械设计手册（软件版），取该轴伸L180mm。 2段： 参考机械设计P36

12、5表15-2，取轴肩高度h为1.5mm，则d2=d1+2h=38mm。 此轴段一部分用于装轴承盖，一部分伸出箱体外。3段：此段装轴承，取轴肩高度h为1mm，则d3=d2+2h=40mm。选用深沟球轴承。查机械设计P310附录13-1，此处选用的轴承代号为6308，其内径为40mm，宽度为23 mm。为了起固定作用，此段的宽度比轴承宽度小12mm。取此段长L3=21mm。4段与6段：为了使齿轮与轴承不发生相互冲撞以及加工方便，齿轮与轴承之间要有一定距离，取轴肩高度为3.5mm，则d4=d6=d3+2h=47mm，长度取5mm，则L4= L65mm。5段：此段为齿轮轴段。由小齿轮分度圆直径d=87

13、mm可知，d5=87mm。因为小齿轮的宽度为93mm，则L5=93mm。7段：此段装轴承，选用的轴承与右边的轴承一致，即d7=40mm，L721mm。由上可算出，两轴承的跨度mm 高速轴的轴段示意图如下： 按弯矩复合强度计算A、圆周力：B、径向力： ）绘制轴受力简图）绘制垂直面弯矩图轴承支反力： 由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为如图）绘制水平面弯矩图）绘制合弯矩图）绘制扭转图转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取=0.6，）绘制当量弯矩图 截面C处的当量弯矩：)校核危险截面C的强度 轴上合成弯矩最大的截面在位于齿轮轮缘的C处，W0.1d43所以 轴强度足够。（2）低速轴的设计

14、 选择轴的材料和热处理采用45钢，并经调质处理，查机械设计P362表151，得其许用弯曲应力，查表15-3得：。 初步计算轴的直径由前计算可知：P2=5.12KW,n2=49.130r/min计算轴径公式：即：其中，A取112。 考虑到有一个键槽，将该轴径加大5%，则 查机械设计手册（软件2008版）轴伸直径，取d=55mm 轴的结构设计根据轴上零件得安装和固定要求，并考虑配合高速轴的结构，初步确定低速轴的结构。设有6个轴段。1段： 此段装联轴器。装联轴器处选用最小直径d1=56mm，根据机械设计手册（软件2008版），选用弹性套柱销联轴器，其轴孔直径为56mm，轴孔长度为84mm。根据联轴器

15、的轴孔长度，又由机械设计手册（软件2008版），取轴伸段（即段）长度L182mm。2段：查机械设计，取轴肩高度h为2mm，则d2=d1+2h=mm此轴段一部分长度用于装轴承盖，一部分伸出箱体外。3段：取轴肩高度h为2.5mm，则d3=d2+2h=60+2mm。此段装轴承与套筒。选用深沟球轴承。查机械设计表13-1，此处选用的轴承代号为6213，其内径为65mm，宽度为23mm。为了起固定作用，此段的宽度比轴承宽度小12mm。取套筒长度为10mm，则此段长L3=（23-2）+10+2=33mm。4段：此段装齿轮，取轴肩高度h为2.5mm，则d4=d3+2h=mm。因为大齿轮的宽度为87mm，则L

16、4=87-2=85mm5段：取轴肩高度h为2.5mm，则d5=d4+2h=75mm，长度与右面的套筒相同，即L5=10mm。6段：此段装轴承，选用的轴承与右边的轴承一致，即d6=65mm，L621mm。由上可算出，两轴承的跨度L。 低速轴的轴段示意图如下： 按弯矩复合强度计算A、圆周力：B、径向力：）求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ)由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为受力图：）截面C在水平面上弯矩为：）合成弯矩为：）转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取=0.6，截面C处的当量弯矩：)校核危险截面C的强度 轴上合成弯矩最大的截面在位于齿轮轮缘的C处，W0.1d43所以轴强

17、度足够。（3）确定滚动轴承的润滑和密封由于轴承周向速度为1m/s (A-B)=35-23=12mm；低速轴：L2(A-B)=45-38=7mm由前设定高速轴的L=80mm，低速轴的可知，满足要求。 ( 8 ) 确定轴的轴向尺寸 高速轴（单位：mm）：各轴段直径D1D2D3D4D5D6D735384047874740各轴段长度L1L2L3L4L5L6L7808031593521低速轴（单位：mm）：各轴段直径D1D2D3D4D5D6566065707565各轴段长度L1L2L3L4L5L68210533851021 4、滚动轴承的选择与校核计算根据机械设计理论知识可知推荐的轴承寿命最好与减速器寿

18、命相同，取10年，一年按300天计算， T h=(3001082)= 48000h（1）高速轴承的校核选用的轴承是6308深沟型球轴承。轴承的当量动负荷为 由机械设计P321表136查得，fd1.21.8，取fd=1.2。因为Fa1=0N，Fr1= 1757.9N，则 查机械设计P321表135得，X= 1，Y= 0 。 查机械设计p320表13-3得：ft=1 查机械设计p319得：深沟球轴承的寿命指数为3 ；查机械设计手册（软件2008版）得：Cr= 40.8KN；则 所以预期寿命足够，轴承符合要求。（2）低速轴承的校核选用6213型深沟型球轴承。轴承的当量动负荷为由机械基础P407表18

19、6查得，fd1.21.8，取fd=1.2。因为Fa2=0N，Fr2=1700N，则 查机械基础P407表185得，X=1，Y=0。查机械设计P320表13-4得：ft=1 ；查机械设计P321得：深沟球轴承的寿命指数为3;查机械设计手册（软件2008版）得：Cr=57.2KN；则所以预期寿命足够,轴承符合要求。5、键联接的选择及其校核计算（1）选择键的类型和规格 轴上零件的周向固定选用A形普通平键，联轴器选用B形普通平键。 高速轴（参考机械设计手册（软件2008版）平键：根据带轮与轴连接处的轴径35mm，轴长为80mm，查得键的截面尺寸b10mm ，h8mm 根据轮毂宽取键长L60mm 高速齿

20、轮是与轴共同制造，属于齿轮轴。 低速轴：根据安装齿轮处轴径，查得键的截面尺寸，根据轮毂宽取键长。根据安装联轴器处轴径，查得键的截面尺寸，取键长L=72mm。（2）校核键的强度 高速轴轴端处的键的校核：键上所受作用力： ）键的剪切强度 键的剪切强度足够。）键联接的挤压强度 键联接的挤压强度足够。 低速轴两键的校核A、 低速轴装齿轮轴段的键的校核：键上所受作用力：）键的剪切强度 键的剪切强度足够。）键联接的挤压强度键联接的挤压强度足够。B、低速轴轴端处的键的校核：键上所受作用力 ：）键的剪切强度 键的剪切强度足够。）键联接的挤压强度键联接的挤压强度足够。6、联轴器的扭矩校核低速轴：选用弹性套柱销联

21、轴器，查机械设计手册（软件2008版）P484附录33，得许用转速n3800r/min则 n249.130r/minn所以符合要求。7、减速器基本结构的设计与选择（1）齿轮的结构设计 小齿轮：根据机械基础P335及前面设计的齿轮尺寸，可知小齿轮齿根圆直径为79.5mm，根据轴选择键的尺寸h为7 ，则可以算出齿根圆与轴孔键槽底部的距离x=mm，而2.5，则有x2.5，因此应采用齿轮轴结构。（2）滚动轴承的组合设计 高速轴的跨距LL1+L2+L3+L4+L5+L6+L7=80+80+21+5+93+5+21=305mm，采用分固式结构进行轴系的轴向固定。 低速轴的跨距LL1+L2+L3+L4+L5

22、+L6 =82+105+33+85+10+21=336mm，采用分固式结构进行轴系的轴向固定。（3）滚动轴承的配合高速轴的轴公差带选用j 6 ，孔公差带选用H 7 ；低速轴的轴公差带选用k 6 ，孔公差带选用H 7 。高速轴：轴颈圆柱度公差/ P 6 = 2.5，外壳孔/ P 6 = 4.0； 端面圆跳动轴肩/ P 6 = 6，外壳孔/ P 6 = 10。低速轴：轴颈圆柱度公差/ P 6 = 4.0，外壳孔/ P 6 = 6； 端面圆跳动轴肩/ P 6 = 10，外壳孔/ P 6 = 15。轴配合面Ra选用IT6磨0.8，端面选用IT6磨3.2；外壳配合面Ra选用IT7车3.2，端面选用IT7

23、车6.3。（4）滚动轴承的拆卸安装时，用手锤敲击装配套筒安装；为了方便拆卸，轴肩处露出足够的高度h，还要留有足够的轴向空间L，以便放置拆卸器的钩头。（5）轴承盖的选择与尺寸计算轴承盖的选择：选用凸缘式轴承盖，用灰铸铁HT150制造，用螺钉固定在箱体上。其中，轴伸端使用透盖，非轴伸端使用闷盖。尺寸计算）轴伸端处的轴承盖（透盖）尺寸计算 A、高速轴：选用的轴承是6308深沟型球轴承，其外径D90mm，采用的轴承盖结构为凸缘式轴承盖中a图结构。查简明机械设计手册P344表13-22计算公式可得：螺钉直径d38，螺钉数 n4 B、低速轴：选用的轴承是6213型深沟型球轴承，其外径D120mm。查简明机

24、械设计手册P344表13-22计算公式可得： 螺钉直径10，螺钉数6； 图示如下：）非轴段处的轴承盖（闷盖）尺寸计算：高速轴与低速轴的闷盖尺寸分别与它们的透盖尺寸相同。（6）润滑与密封 齿轮的润滑采用浸油润滑，浸油深度为一个齿高，但不小于10mm。 滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为1m/s 250mm，所以n=6轴承旁螺栓直径： 凸缘联接螺栓直径： ,取12mm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=8, n4 低速轴上的轴承： d3=10，n6检查孔盖螺钉直径：,取d48mm检查孔盖螺钉数量n：因为D=120mm100mm,所以n=6启盖螺钉直径d

25、5（数量）：（2个）定位销直径d6（数量）： （2个）齿轮圆至箱体内壁距离： ，取 10mm小齿轮端面至箱体内壁距离： ，取 10mm 轴承端面至箱体内壁距离：当轴承脂润滑时，1015 ，取 10大齿轮齿顶圆至箱底内壁距离：3050 ，取 40mm 箱体内壁至箱底距离： 20mm减速器中心高H：，取H280mm。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： 四、设计心得 作为机械专业的第一个设计单级圆柱直齿减速器的设计终于在经过数月的努后告于段落。 回顾整个设计过程，从刚开始的设计简单的齿轮的参数开始就遇到了重重困难，归结原因

26、还是因为上课时没有认真听讲 ，讲授的知识没有及时消化、理解，也应现了“万事开头难”的经典。不过，在自己的努力和同学的辅导下，我慢慢开始去解决问题，从内到外、从大到小、从简单到复杂、从无厘头到逻辑上的安排，就这样慢慢学习着解决问题。设计中对标准的查取过程从一开始的烦躁到后来的每查到一次标准后的喜悦，鼓励了我也同时培养了我做事细心的心态。此外，在软件的使用部分，此次的设计的出图采用AUTOCAD2008软件，长时间没练过手了，所以刚开始很盲目、简单的操作就要想很久或者还在翻资料查书。设计的过程多的是一种愧疚而不是自信。所以我决定此次设计过后一定会多用一些时间放在绘图上，作为机制的学生，我想无论如何

27、也不能把最基本的东西给丢了，所以发现的时候，及时的去弥补、强化还不晚。对于此次设计的总结，我认为让我门在设计的过程中复习大学中学过的知识，复习中又强化了知识、丰富了知识，最后提升了我对专业的理解和机械学习兴趣的开发，所以我认为这样的设计有很好的学习意义。五、参考文献1葛文杰等主编.机械原理.高等教育出版社，20082濮良贵等主编.机械设计.高等教育出版社，20053孙岩，罗小红等主编.机械设计课程设计.北京理工大学出版社，20074孔凌嘉主编.简明机械设计手册.北京理工大学出版社，20085 机械设计手册（软件2008版）6周静卿等主编机械制图与计算机绘图.中国农业大学出版社，2005六、主要

28、设计一览表名称尺寸（mm）零件名称材料规格及型号小齿轮分度圆直径87箱座HT200大齿轮分度圆直径426调整垫片08F小齿轮宽度93轴承盖HT200大齿轮宽度87毡圈半粗羊毛毡35 FJ/Z 92010两齿轮中心距256.5轴45钢小齿轮齿顶圆直径93套筒HT200大齿轮齿顶圆直径432深沟球轴承6205GB/T276-94小齿轮齿根圆直径79.5齿轮轴45钢m=3,z=29大齿轮齿根圆直径419.5大齿轮45钢m=3,z=142高速轴总长度305封油圈石棉橡胶纸低速轴总长度336油塞Q235高速轴轴承跨度126油标尺组合件低速轴轴承跨度130起吊勾HT200箱体总长度780弹簧垫圈65Mn10 GB/T 93箱体总宽度702圆锥销35钢B835 GB/T 117-1986箱体总高度624垫片软钢纸板减速器中心高280视孔盖Q235凸缘联接螺栓间距160通气器Q235箱盖外壁圆弧直径234箱盖HT200箱体内壁轴向距离32启盖螺钉Q235M1020两侧轴承座孔外端面间距离132键45钢箱体内壁至轴承座孔外端面距离50螺栓Q235M620GB/T 5782-1986