机械设计课程设计一级圆柱齿轮减速器说明书.doc

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浙江农林大学天目学院机械设计课程设计设计说明书 课题名称 一级圆柱齿轮减速器 专 业 工程技术机械制造及其自动化083 姓 名 王仁源 学 号 200808310229 指导老师 严建敏 学期 2010学年第一学期 目录 一 课题题目及主要技术参数说明 1.1 课题题目 1.2 主要技术参数说明 1.3 传动系统工作条件 1.4 传动系统方案的选择 二 减速器结构选择及相关性能参数计算 2.1 减速器结构 2.2 电动机选择 2.3 传动比分配 2.4 动力运动参数计算 三 V带传动设计 3.1确定计算功率 3.2确定V带型号 3.3确定带轮直径 3.4确定带长及中心距 3.5验算包角 3.6确定V带根数Z 3.7 确定粗拉力F0 3.8计算带轮轴所受压力Q 四 齿轮的设计计算(包括小齿轮和大齿轮) 4.1 齿轮材料和热处理的选择 4.2 齿轮几何尺寸的设计计算 4.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸 4.2.2 齿轮弯曲强度校核 4.2.3 齿轮几何尺寸的确定 4.3 齿轮的结构设计 五 轴的设计计算(从动轴) 5.1 轴的材料和热处理的选择 5.2 轴几何尺寸的设计计算 5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径 5.2.2 轴的结构设计 5.2.3 轴的强度校核 六 轴承、键和联轴器的选择 6.1 轴承的选择及校核 6.2 键的选择计算及校核 6.3 联轴器的选择 七 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 7.1 润滑的选择确定 7.2 密封的选择确定 7.3减速器附件的选择确定 7.4箱体主要结构尺寸计算 参考文献 第一章 课题题目及主要技术参数说明 1.1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。 1.2 主要技术参数说明 输送带的最大有效拉力F=2KN，输送带的工作速度V=0.9 m/s，输送机滚筒直径D=300 mm。 1.3 传动系统工作条件 带式输动机工作时有轻微震动，经常满载。空载起订，单向运转，单班制工作（每班工作8小时），要求减速器设计寿命为5年(每年按300天计算)三相交流电源的电压为380/220V。 1.4 传动系统方案的选择 图1 带式输送机传动系统简图 第二章 减速器结构选择及相关性能参数计算 2.1 减速器结构 本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。 2.2 电动机选择 （一）工作机的功率Pw =FV/1000=20000.9/1000=1.8kw （二）总效率 = =0.960.980.990.960.990.990.99=0.868 （三）所需电动机功率 查《机械零件设计手册》得 Ped = 3 kw 电动机选用Y2-132S-8 n满 = 705 r/min 2.3 传动比分配 工作机的转速n=601000v/（D） =6010000.9/(3.14300) =57.325r/min 取 则 电动机 选用： Y2-132S-8 =4.099 计 算 及 说 明 结果 2.4 动力运动参数计算 （一）转速n ==705（r/min） =/=/=705/3=235（r/min） =/=235/4.099=57.331（r/min） ==57.331（r/min） （二） 功率P （三） 转矩T =13.942(N﹒m) = 161.182(N﹒m) = 157.974(N﹒m ) 计 算 及 说 明 结果 将上述数据列表如下： 轴号 功率 P/kW N /(r.min-1) / (N﹒m) i 0 2.073 705 13.942 3 0.96 1 1.990 235 90.153 2 1.931 57.331 161.182 4.099 0.97 3 1.893 57.3331 157.974 1 0.98 第三章V带传动设计 3.1确定计算功率 查表得KA=1.1，则 PC=KAP=1.13=3.3KW 3.2确定V带型号 按照任务书得要求，选择普通V带。 根据PC=3.3KW及n1=235r/min，查图确定选用B型普通V带。 3.3确定带轮直径 （1）确定小带轮基准直径 根据图推荐，小带轮选用直径范围为112—140mm，选择dd1=140mm。 （2）验算带速 v ===5.17m/s 5m/s＜v＜25m/s,带速合适。 （3）计算大带轮直径 dd2= i dd1（1-ε）=3140（1-0.02）=411.6mm 根据GB/T 13575.1-9规定，选取dd2=400mm 3.4确定带长及中心距 （1）初取中心距a0 得378≤a0≤1080， 根据总体布局，取ao=800 mm (2) 确定带长Ld： 根据几何关系计算带长得 ==2469.36mm 根据标准手册，取Ld =2500mm。 (3)计算实际中心距 ==815.32mm 3.5.验算包角 ==161.73＞120，包角合适。 3.6.确定V带根数Z Z≥ 根据dd1=140mm及n1=705r/min，查表得P0=1.64KW,ΔP0=0.22KW 中心距a=815.32mm 包角α=161.73 包角合适 Kα==0.956 KL=1+0.5(lg2500-lg2240)=1.024 则Z≥=1.737，取Z=2 3.7.确定粗拉力F0 F0=500 查表得q = 0.17㎏/m,则 F0=500=98.26N 3.8.计算带轮轴所受压力Q Q=2ZF0sin=2298.26sin=388N 第四章 齿轮的设计计算 4.1 齿轮材料和热处理的选择 小齿轮选用45号钢，调质处理，HB＝236 大齿轮选用45号钢，正火处理，HB＝190 4.2 齿轮几何尺寸的设计计算 4.2.1 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 PC=3.3KW 选用B型普通V带 dd1=140mm v =5.17m/s,带速合适 dd2=411.6mm 取ao=800 mm 取Ld =2500mm 中心距a=815.32mm 包角α=161.73 包角合适 计 算 及 说 明 结果 （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《机械原理与机械零件》教材中表得，取K＝1.1 （三） 计算尺数比 =4.099 （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 计 算 及 说 明 结果 ≥766=766 = 47.103( mm) （六） 确定齿轮模数m m =(0.007～0.02)a = (0.007～0.02)198.764 取m=2 （七） 确定齿轮的齿数和 取 Z1 = 24 取 Z2 = 100 （八）实际齿数比 齿数比相对误差 Δ<2.5% 允许 （九） 计算齿轮的主要尺寸 Z1 = 24 Z2 = 100 =48mm =200mm 计 算 及 说 明 结果 中心距 齿轮宽度 B1 = B2 + (5～10) = 53～58(mm) 取B1 =57 (mm) （十）计算圆周转速v并选择齿轮精度 根据设计要求齿轮的精度等级为7级。 4.2.2 齿轮弯曲强度校核 （一） 由3.2.1中的式子知两齿轮的许用弯曲应力 （二） 计算两齿轮齿根的弯曲应力 由《机械零件设计手册》得 =2.65 =2.18 比较的值 /[]=2.65/244=0.0109>/[]=2.19/204=0.0107 计算大齿轮齿根弯曲应力为 a=128mm B1=57mm B2=48mm V=0.590 (m/s) 定为IT7 计 算 及 说 明 结果 齿轮的弯曲强度足够 4.2.3 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 4.3 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 δ0 = (3～4)m = 6～8(mm) 取 =8 轮缘内径 =-2h-2=204-24.5-28 强度足够 =54mm =204mm h=4.5mm S=3.14mm P=6.28mm hf=2.5mm ha=2mm df1=43mm df2=199mm 计 算 及 说 明 结果 = 179(mm) 取D2 = 180(mm) 腹板厚度 c=0.3=0.348=14.4 取c=15(mm) 腹板中心孔直径=0.5(+)=0.5(80+180)=130(mm) 腹板孔直径=0.25（-）=0.25（180-80） =25(mm) 取=25(mm) 齿轮倒角n=0.5m=0.52=1 计 算 及 说 明 结果 第五章 轴的设计计算 5.1 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，HB217～255 =650MPa =360MPa =280MPa 5.2 轴几何尺寸的设计计算 4.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径 主动轴=c=115=23.44 从动轴=c=115=37.14 考虑键槽=23.441.05=24.612 考虑键槽=37.141.05=38.996 选取标准直径=25 选取标准直径=39 5.2.2 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。 5.2.3 轴的强度校核 主动轴的强度校核 圆周力 ==2000158.872/204=1557.57 N 径向力 =tanα=1557.57tan20=566.909 N 由于为直齿轮，轴向力=0 作主动轴受力简图：（如下图所示） L=98mm ==0.5=0.53339=778.785 =0.5L=778.785980.5/1000=38.16 ==0.5=0.5566.909=283.455 =0.5L=283.455980.5/1000=13.89 转矩T=90.153 校核 ===38.2 ===66.22 由图表查得，=55MPa d≥10=10=10.64(mm) 考虑键槽d=10.64mm < 25mm 则强度足够 从动轴的强度校核 圆周力 ==2000158.872/204=1557.57 N 径向力 =tanα=1557.57tan20=566.909 N 由于为直齿轮，轴向力=0 受力简图：（如下图所示） L=98mm ==0.5=0.51557.57=778.785 =0.5L=778.785980.5/1000=38.16 ==0.5=0.5566.909 =283.455 =0.5L=283.455980.5/1000=14.134 转矩T=161.182 校核 ===40.697 ===104.923 由图表查得，=55MPa d≥10=10=26.72(mm) 考虑键槽d=26.72mm < 39mm 则强度足够 D1=25mm D2=39mm 计 算 及 说 明 结果 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： 两轴承受纯径向载荷 P==1557.57 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 ===10881201 预期寿命为：5年，单班制 L=53008=12000< 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/T1096—2003，b=16，L=50，h=10，选45号钢，其许用挤压力=100MPa ====25959.5< 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/T1096—2003，b=10mm，L=45mm，h=8mm，选45号钢，其许用挤压应力=100MPa ====222510< 则强度足够，合格 从动轴承 2个 从动轴外伸端键1040 GB/1096—2003 与齿轮联接处键1452 GB/T1096—2003 计 算 及 说 明 结果 6.3 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=418.374 选用LT7型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩=500，<。采用Y型轴孔，A型键轴孔直径选d=40，轴孔长度L=112 LT7型弹性套住联轴器有关参数 选用TL8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 LT7 250 3600 40 112 65 HT200 Y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=1.2＜＜12 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10～20mm， 需油量为1.5L左右 2.轴承润滑选用2L—3型润滑脂，用油量为轴承间 隙的1/3～1/2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V<3（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2L—3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 12 Q235 M616 GB 5782—1986 螺栓 安装端盖 24 Q235 M825 GB 5782—1986 销 定位 2 35 A640 GB 117—1986 垫圈 调整安装 3 65Mn 10 GB 93—1987 螺母 安装 3 M10 GB 6170—1986 油标尺 测量油 面高度 1 组合件 通气器 透气 1 7.4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 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》教材 5、 《工程力学》教材 6、 其它机械类专业课程教材