齒輪減速機課程設計報告

1、機械零件課程設計報告 一級圓柱齒輪減速器姓名：指導老師：王玉娟東南大學能源與環(huán)境學院 2014年8月 目 錄第一章 緒論 1.1 引言31.2 目的3第二章 設計項目2.1 設計任務42.2 傳動系統的簡圖4 2.3 電動機選擇5 2.4 傳動比的分配5 2.5 傳動系統的運動和動力參數 6 2.6 減速器傳動零件的設計計算6 2.7 減速器軸的設計計算11 2.8 減速器箱體及附件設計17 2.9 減速器潤滑方式及密封種類的選擇18第三章裝配圖設計18第四章零件圖設計20第五章 設計小結21參考文獻22第一章 緒論1.1 引言機械零件設計是高等工科院校類機械類本科學生第一次較全面的機械設計訓

2、練，也是機械設計基礎課程的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。通過運用我們在過去所學到的機械制圖、機械設計基礎等課程的知識，獨立完成指定工作裝置的全部設計。是對前面所學到的課本知識的靈活運用的過程。本次機械設計綜合訓練的任務主要是進行減速機的設計。設計的內容主要包括：設計資料的準備、減速器裝置的總體設計、各級傳動零件的主體設計 、裝配草圖的設計繪制、裝配工作圖的繪制和總成、零件工作圖的設計和繪制、編寫設計計算說明書、總結和答辯。1.2 目的1、 綜合運用先修課理論（如：機械制圖、機械設計基礎等），培養(yǎng)分析和解決工程實際問題的能力。2、學習簡單機械傳動裝置的設計原理和過程。3、進行機械設計基本技能訓練。（

3、計算、繪圖、使用技術資料） 第二章 設計項目2.1設計任務一、設計題目：一級圓柱齒輪減速器二、工作條件及設計要求： 每日工作班數：1，使用年限6年，在小型機械廠大批量生產。三、原始數據：數據組編號第3組輸出軸轉速 r/min55輸出軸功率 kw6.5 1、減速器裝配圖一張（A0）； 2、零件圖兩張（高速速軸及低速齒輪2*A3）； 3、設計說明書一份；2.2 傳動系統的簡圖2.3電動機選擇（1） 類型選擇：按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動機；封閉式結構，電壓380V，Y型。（2）定功率選擇： 由電動機至工作機之間的總效率為：式中，1、2、3、4、分別為帶傳動、滾子軸承、閉式齒輪傳動、開式齒

4、輪的效率。查指導書可取1=0.96，2=0.98，3=0.97，4=0.95。則因而，電動機功率為 （3） 確定電動機轉速：查表，取V帶傳動比=24，單級開式圓柱齒輪傳動比=37，單級閉式圓柱齒輪傳動比=36=××=18168即為總傳動比=n=(18168)×55=9909240r/min符合這一范圍的轉速有 1000、1500和3000 r/min，綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量和傳動比， 選擇電機Y160M-4電動機型號額定功率/KW滿載轉速 （r/min）YM160-4111460 2.4傳動比的分配（1） 計算總傳動比 （2） 分配傳動比 取V帶傳動

5、的傳動比 齒輪傳動比 ， 2.5傳動系統的運動和動力參數 軸名效率P/W轉矩T/N·m轉速nr/min輸入輸出輸入輸出電動機軸6.550.221460軸7.527.37120.5144.56584軸7.157.01457.13447.99179.14軸6.666.531387.411359.6654.95 2.6減速器傳動零件的設計計算一閉式齒輪的設計及計算1.齒輪的選擇（1）選擇材料及確定許用應力小齒輪用40Mnb調質，齒面硬度241286HBS ，取=730MPa，=,600MPa，大齒輪用ZG35SiMn調質，齒面硬度241269HBS取=620MPa，=510MPa，（表11

6、-1）由表11-5取 =1.1， =1.25。2.按齒面接觸強度設計 設齒輪按8級精度制造。（1） 計算小齒輪傳遞的轉矩=9.55×= 9.55×=12.05× Nmm（2） 初選齒寬系數齒寬系數=0.8（表11-6）。（3） 載荷系數 取載荷系數K=1.5（表11-3）。（4） 計算齒輪尺寸 取 齒數取=20則取=3.26×20=66，=6620=3.3， 傳動比誤差， 模數 齒寬b=0.8×74.3=59.4,取=60mm，=65mm 實際的取=80mm, 中心距 3.許用彎曲應力齒形系數 ；許用彎曲應力 安全。4. 齒輪的圓周速度 圓周速

7、度 對照表11-2可知選用8級精度是合適的。二開式齒輪的設計及計算1. 齒輪材料選擇及確定許用應力 開式齒輪需耐磨故采用硬齒面，小齒輪用材料為20CrMoTi，齒面滲碳淬火，齒面硬度為5662 HRC，大齒輪用20Cr滲碳淬火，齒面硬度為5662 HRC，取=1500MPa，=850MPa。取 =1， =1.25，取 =2.5， =189.8， 2.按輪齒彎曲強度設計與計算設齒輪按9級精度制造 (1) 計算小齒輪傳遞的轉矩=9.55×= 4.57× Nmmmm （2）確定齒數z 取=19則=3.26×29=62，=6629=3.263， 傳動比誤差，（3）初選齒寬

8、系數=0.8。 (4) 載荷系數 取K=1.3 (5) 齒形系數 和應力修正系數 齒形系數 ；，故應對小齒輪進行彎曲強度計算。 (6) 計算模數，由表4-1取m=3.5mm (7) 初算主要尺寸初算中心距 取。分度圓直徑 齒寬 ，取 ，。 (8) 驗算齒面接觸強度故安全。 (9) 齒輪圓周速度圓周速度 故選9級精度合宜3 V帶傳動設計及計算 電動機轉速 （1）計算功率 查表13-8得 （2）選V帶型號 用普通V帶，根據， 由圖13-15查出此坐標點位于A型邊界附近，故選用A型計算 （3）計算大小帶輪基準直徑 由表13-9由圖13-15知，取 由表13-9?。?） 驗算帶速V 帶速在525m/s

9、范圍內，合理。（5）計算V帶基準長度和中心距 初步取中心距 取 符合 帶長 查表13-2知A型帶選用 實際中心距（6）驗算小帶輪包角 （7） 計算V帶根數Z 傳動比 由 取5跟Z=5<10合適。（8）計算作用在帶輪軸上的壓力 查表13-1得q=0.1kg/m 單根V帶的初拉力 作用在軸上的壓力 2.7減速器軸的設計計算1. 軸的設計：（1）選材 軸的選材為45鋼，經調質處理后，硬度為217255HBS,由于該軸隨齒輪旋轉，所以為芯軸。（2）初步計算最小軸徑由表14-2選參數C=115，考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d=26.95×（1+5%）=28.3mm，所以取，即d1=30

10、mm。（3）軸的結構設計為方便軸承部件的裝拆，減速器的機體采用剖分式結構。該減速器發(fā)熱小、軸不長，故采用兩端固定方式。（4）軸結構的工藝性軸的鍵槽位于同一軸線上。各配合處的倒角均小于裝配與該處的零件的倒 角或圓角。（5）確定軸各段直徑和長度 I段：直徑d1=30mm ，帶輪輪轂寬度為（1.52.0）d1=4560mm，取為60mm，軸段I長度略小于輪轂孔寬度L1=47mm II段：考慮帶輪的軸向固定及密封圈尺寸，帶輪用軸肩定位，軸肩高度h=(0.070.1)×d1=2.13mm,軸段II軸徑d2=d1+2×(2.13.0)=34.236,直徑d2=35mm長度L2=59mm

11、 III段：此處安裝軸承考慮齒輪只受徑向力和圓周力，所以選用球軸承即可，根據使用壽命暫定選用7207型深溝球軸承，查的其寬度B=17mm采用脂潤滑，需要擋油環(huán)取擋油環(huán)端面到內壁距離B1=2mm，為補償箱體的鑄造誤差和安裝擋油環(huán)，靠近箱體內壁的軸承端面至箱體內壁的距離取=14mm則L3=B+B1=17+14+2=33mm，則直徑d3=40mm長度L3=33mm 段：該軸段間接為軸承定位取直徑d4=50mm長度L4=79mm 段：此處安裝7207AC型角接觸球軸承，直徑d5=40mm 長度L5=33mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=130mm（6）按照彎扭合成校核軸的強度 軸的受力分析支撐反

12、力，在水平面上為：Rah=-1537.78NRbh=1160,89N在垂直平面上：Rav=Rbv=-1011.90N支撐A的總支撐反力為：支撐B的總支撐反力為：彎矩計算：Mah=102997.83NmmM1h=75457.45Nmm在垂直平面上為：M1v=-65773.5Nmm合成彎矩，有Ma=Mah=102997.83Nmm,轉矩T1=58690Nmm.BA （7）校核軸的強度 齒輪軸與A點處彎矩最大，且軸徑最小，故A剖面為危險剖面，其抗彎截面系數：其扭彎截面系數：其最大彎曲應力：扭剪應力為：，對于單向轉動的轉軸，轉矩按脈動循環(huán)處理，故=0.6，則當量應力為：<=60MPa。故安全。

13、（8）核鍵連接的選擇及強度校核 選擇8×45A型平鍵 鍵連接處擠壓應力： <安全。 （9）校核軸承壽命 當量動載荷，查表得6207軸承C=25500N，=15200N，軸承不受軸向力，軸承A,B的當量動載荷為： ，因為，故只需校核軸承A查表得，載荷系數， 故壽命足夠。2.軸的設計： （1）選材 軸的選材為45鋼，經調質處理后，硬度為217255HBS,由于該軸隨齒輪旋 轉，所以為芯軸。 （2）初步計算最小軸徑 由表14-2選參數C=115，取，即d1=40mm。 （3）軸的結構設計 為方便軸承部件的裝拆，減速器的機體采用剖分式結構。該減速器發(fā)熱小、 軸不長，故采用兩端固定方式。

14、 （4）軸結構的工藝性 軸的鍵槽位于同一軸線上。各配合處的倒角均小于裝配與該處的零件的倒 角或圓角。 （5）確定軸各段直徑和長度 I 段：取直徑d1=40mm ，L1=58mm II段：取直徑d2=45mm長度L2=45mm III段：此處安裝軸承考慮齒沒有軸向力的存在，所以選用深溝球軸承，為了便于安裝又符合軸承內徑系列選用6009深溝球軸承，取直徑d3=50mm長度L3=44mm 段：該軸段安裝齒輪為了便于齒輪的安裝，d4必須大于d3取直徑d4=55mm，齒輪2輪轂的寬度范圍為（1.21.5）d4=6682.5，取其輪轂寬度等于齒輪寬度，其左端采用軸肩定位，右端采用套筒定位。為使套筒端面能夠

15、頂到齒輪端面，軸段長度應比輪轂略短由于b2=66mm取長度L4=58mm. 段：該軸段為齒輪提供定位作用，定位軸間的高度h=(0.070.1)d4=3.855.5，取h=5，則直徑d5=65mm，齒輪端面距箱體內壁距離為3=1+（b2-b1）/2=12.5mm，取擋油環(huán)端面到內壁距離為4=2.5mm, 長度L5=3-4=10mm。 段：d6=45mm，L6=B+4=32.5mm，取L6=32mm。由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=130mm。 （6）按照彎扭合成校核軸的強度 支撐反力，在水平面上： Rah=Rbh=-368.30N 在垂直平面上： Rav=Rbv=1011.9N 軸承A,B的

16、總支撐反力為Ra=Rb=在水平平面上，齒輪所在軸截面彎矩為M2h=-23571.20N在垂直平面上，齒輪所在軸截面彎矩為M2v=64761.60N合成彎矩M2=T2=-195940Nmm。 （7）校核軸的強度齒輪所在軸截面彎矩大，同時還作用有轉矩，因此為危險截面，其抗彎截面系數，抗扭截面系數，彎曲應力：，扭剪應力：，對于單向轉動的轉軸，轉矩按脈動循環(huán)處理，故=0.6，則當量應力為：<=60MPa。故安全。（8）核鍵連接的選擇及強度校核 查表選擇A型普通平鍵連接型號為鍵14×50GB/T 1096-1990 （9）校核軸承壽命 當量動載荷： 查表得6009軸承C=21000N,

17、因軸承不受軸向力，所以有 軸承壽命： 查表得，載荷系數，則 故壽命足夠。 2.8 減速器箱體及附件設計一、減速器箱體設計： 箱殼是安裝軸系組件和所有附件的基座，它需具有足夠的強度、剛度和良好的工藝性。 箱殼多數用HT250灰鑄鐵鑄造而成，易得道美觀的外表，還易于切削。為了保證箱殼有足夠的剛度，常在軸承凸臺上下做出剛性加固筋。 當軸承采用油潤滑時，箱殼內壁應鑄出較大的倒角，箱殼接觸面上應開出油槽，一邊把運轉時飛濺在箱蓋內表面的油順列而充分的引進軸承。當軸承采用脂潤滑時，有時也在接合面上開出油槽，以防潤滑油從結合面流出箱外。 箱體底部應鑄出凹入部分，以減少加工面并使支撐凸緣與地面接觸良好。二、減速

18、器附件設計：1)視孔和視孔蓋箱蓋上一般開有視孔，用來檢查嚙合，潤滑和齒輪損壞情況，并用來加注潤滑油。為了防止污物落入和油滴飛出，視孔須用視孔蓋、墊片和螺釘封死。視孔和視孔蓋的位置和尺寸由查表得到。2)油標 采用油池潤滑傳動件的減速器，不論是在加油還是在工作時，均續(xù)觀察箱內油面高度，以保證箱內油亮適當，為此，需在箱體上便于觀察和油面較穩(wěn)定的地方，裝上油標，油標已標準化。3)油塞 在箱體最底部開有放油孔，以排除油污和清洗減速器。放油孔平時用油塞和封油圈封死。油塞用細牙螺紋，材料為235鋼。封油圈可用工業(yè)用革、石棉橡膠紙或耐油橡膠制成。4)吊鉤、吊耳和吊環(huán)螺釘 為了便于搬運減速器，常在箱體上鑄出吊鉤

19、、吊耳或在箱蓋上安裝吊環(huán)螺釘。起調整個減速器時，一般應使用箱體上的吊鉤。對重量不大的中小型減速器，如箱蓋上的吊鉤、吊耳和吊環(huán)螺釘的尺寸根據減速器總重決定，才允許用來起調整個減速器，否則只用來起吊箱蓋。5)定位銷為了加工時精確地鏜制減速器的軸承座孔，安裝時保證箱蓋與箱體的相互位置，再分箱面凸緣兩端裝置兩個圓錐銷，以便定位。圓錐銷的位置不應該對稱并盡量遠離。直徑可大致取凸緣連接螺栓直徑的一半，長度應大于凸緣的總厚度，使銷釘兩端略伸凸緣以利裝拆。2.9 減速器潤滑方式及密封種類的選擇減速器軸承選用脂潤滑，為了防止外界灰塵，水分等進入軸承，并防止軸承潤滑脂的泄漏，在軸承兩端需加密封裝置，軸承的內側用擋

20、油環(huán)密封，外側用軸承端蓋密封，若該軸承端蓋有軸穿過，還需在端蓋軸孔處開槽安裝氈圈密封。 第三章 裝配圖設計（一）裝配圖的作用作用：裝配圖表明減速器各零件的結構及其裝配關系，表明減速器整體結構，所有零件的形狀和尺寸，相關零件間的聯接性質及減速器的工作原理，是減速器裝配、調試、維護等的技術依據，表明減速器各零件的裝配和拆卸的可能性、次序及減速器的調整和使用方法。（二）、減速器裝配圖的繪制1.裝備圖的總體規(guī)劃：（1）視圖布局：選擇3個基本視圖，結合必要的剖視、剖面和局部視圖加以補充。選擇俯視圖作為基本視圖，主視和右視圖表達減速器外形，將減速器的工作原理和主要裝配關系集中反映在一個基本視圖上。布置視圖

21、時應注意：a.整個圖面應勻稱美觀，并在右下方預留減速器技術特性表、技術要求、標題欄和零件明細表的位置。 b.各視圖之間應留適當的尺寸標注和零件序號標注的位置。（2）尺寸的標注：特性尺寸：用于表明減速器的性能、規(guī)格和特征。如傳動零件的中心距及其極限偏差等。配合尺寸：減速器中有配合要求的零件應標注配合尺寸。如：軸承與軸、軸承外圈與機座、軸與齒輪的配合、聯軸器與軸等應標注公稱尺寸、配合性質及精度等級。外形尺寸：減速器的最大長、寬、高外形尺寸表明裝配圖中整體所占空間。 安裝尺寸：減速器箱體底面的長與寬、地腳螺栓的位置、間距及其通孔直徑、外伸軸端的直徑、配合長度及中心高等。（3）標題欄、序號和明細表：說

22、明機器或部件的名稱、數量、比例、材料、標準規(guī)格、標準代號、圖號以及設計者姓名等內容。裝備圖中每個零件都應編寫序號，并在標題欄的上方用明細表來說明。（4）技術特性表和技術要求：技術特性表說明減速器的主要性能參數、精度等級，表布置在裝配圖右下方空白處。技術要求包括減速器裝配前、滾動軸承游隙、傳動接觸斑點、嚙合側隙、箱體與箱蓋接合、減速器的潤滑、試驗、包裝運輸要求。2.繪制過程：（1）畫三視圖：繪制裝配圖時注意問題： a.先畫中心線，然后由中心向外依次畫出軸、傳動零件、軸承、箱體及其附件。b.先畫輪廓，后畫細節(jié)，先用淡線最后加深。c.3個視圖中以俯視圖作基本視圖。d.剖視圖的剖面線間距應與零件的大小

23、相協調，相鄰零件剖面線盡可能取不同。e.對零件剖面寬度的剖視圖，剖面允許涂黑表示。f.同一零件在各視圖上的剖面線方向和間距要一致。軸系的固定：a.軸向固定：滾動軸承采用軸肩和悶蓋或透蓋，軸套作軸向固定；齒輪同樣。b.周向固定：滾動軸承采用內圈與軸的過渡配合，齒輪與軸除采用過盈配合還采用圓頭普通平鍵。（2）潤滑與密封潤滑： 齒輪采用浸油潤滑。當齒輪圓周速度時，圓柱齒輪浸入油的深度約一個齒高，三分之一齒輪半徑，大齒輪的齒頂到油底面的距離大于等于30到60mm。密封：防止外界的灰塵、水分等侵入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┑穆┦А?、完成裝配圖：（1）標注尺寸：標注尺寸反映其的特性、配合、外形、安裝尺寸。（2）

24、零件編號（序號）：由重要零件，按順時針方向依次編號，并對齊。（3）技術要求：（4）審圖 第四章 零件圖設計（一）零件圖的作用：1.反映設計者的意圖，是設計、生產部門組織設計、生產的重要技術文件。 2.表達機器或部件運載零件的要求，是制造和檢驗零件的依據。（二）零件圖的內容及繪制：1.選擇和布置視圖：（1）軸：采用主視圖和剖視圖。主視圖按軸線水平布置，再在鍵槽處的剖面視圖。（2）齒輪：采用主視圖和側視圖。主視圖按軸線水平布置（全剖），反映基本形狀；側視圖反映輪廓、輻板、鍵槽等。2.合理標注尺寸及偏差：（1）軸：徑向尺寸以軸線為基準標注，有配合處徑向尺寸應標尺寸偏差；軸向尺寸以軸孔配合端面及軸端面

25、為基準，反映加工要求，不允許出現封閉尺寸鏈。（2）齒輪：徑向尺寸以軸線為基準，軸孔、齒頂圓應標相應的尺寸偏差；軸向尺寸以端面為基準，鍵槽尺寸應相應標出尺寸偏差。3.軸的加工工序：4. 工序 (a): 車兩端面，打中心孔 工序（b）：中心孔定位工序（c）：精車工序（d）：掉頭工序（e): 精車工序（f): 銑與齒輪配合的鍵槽工序（g): 銑與聯軸器配合的鍵槽5.合理標注形狀和位置公差：（1）軸：未注公差取公差等級為12級，形位公差推薦標注項目有圓柱度、圓跳動度、對稱度。（2）齒輪：未注公差取公差等級為14級，推薦標注項目有圓柱度、圓跳動度、對稱度。6.合理標注表面粗糙度：（1）軸：軸加工表面粗糙度Ra薦用值。與傳動件及聯軸器等輪轂相配合的表面取1.6。與滾動軸承相配合的表面，軸承內徑d80mm取0.8.與傳動件相配合的軸肩端面取1.6。平鍵鍵槽工作面取3.2，非工作面取6.3。與滾動軸承相配合的軸肩端面，d80mm的取1.6.（2）齒輪：齒輪表面粗糙度Ra薦用值0.8。 齒輪與軸肩配合的端面取3.2。 與軸配合處的孔取1.6。平鍵鍵槽取3.2（工作面）；6.3（非工作面）。齒頂圓取6.3.7.技術要求：（1）軸：調質處理220255HBS（2）齒輪：調質處理229286HBS 第五章