一級圓柱直齒輪減速器課程設計

1、機械設計課程設計計算說明書校 名： 南京工業(yè)大學 設計題目； 一級圓柱齒輪減速器 專 業(yè)： 無機非金屬材料工程 班 級： 材 料 0701 設 計 者： 張 偉 學 號： 1101070125 指導老師： 孫厚環(huán) 完成日期： 2021年6月28日 目 錄一、機械設計課程設計任務的內(nèi)容和要求 3二、減速器的結(jié)構(gòu)與性能介紹結(jié)構(gòu)形式 4選擇電動機 4傳動裝置的總傳動比及其分配 5計算傳動裝置動力參數(shù) 5三、減速器的設計及結(jié)構(gòu)說明減速器外傳動零件V帶的設計計算 7減速器內(nèi)部零件齒輪的設計計算 8四、減速器的其他零件設計及其校核減速器軸的設計計算與校核 11滾動軸承的選擇與校核 16鍵的選擇與校核 17

2、聯(lián)軸器的設計計算 17減速器的潤滑方式、密封形式的簡要說明 17箱體及其附件設計 18五、設計小結(jié) 19參考書目：1 盧明玉主編,機械設計根底(第六版)M.北京：高等教育出版社,19982 吳澤宗,羅勝國主編,機械設計課程設計手冊第三版)M.北京：高等教育出版社,20063 龔溎義主編,機械設計課程設計圖冊(第三版)M.北京：高等教育出版社,19894 孫巖,陳曉羅,熊涌主編,機械設計課程設計M.北京：理工大學出版社,2007機械設計課程設計任務的內(nèi)容和要求一 、傳動方案的擬定1、原始數(shù)據(jù)：輸送帶軸所需扭T：1050 運輸帶工作速度v：0.8 卷筒直徑D：380 2、工作條件：室內(nèi)常溫下工作；

3、單班制，每班8小時；空載啟動，載荷較平穩(wěn)，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)3、使用期限及檢修年限：工作期限為8年，每年工作360天；檢修期限為4年4、動力來源：電力，三相交流電，電壓380/220V5、運輸帶速度允許誤差：5% 6、生產(chǎn)條件及生產(chǎn)批量：一般機械廠制造，小批量生產(chǎn)二、設計任務1、選出電動機的型號；2、確定帶傳動的主要參數(shù)及尺寸；3、設計減速器；4、選出連接減速器輸出軸與工作機軸的聯(lián)軸器。三、設計的工作量：1、裝配圖1張(1或0號圖紙)；2、零件工作圖12張(傳動零件、軸或機體等)；3、計算說明書一份。四、課程設計要求：1、研究分析設計題目和工作條件，明確設計要求和設計內(nèi)容；2、認真復習與設計有關的章

4、節(jié)內(nèi)容，提倡獨立思考、深入鉆研、主動地、創(chuàng)造性地進行設計；3、設計態(tài)度嚴肅認真,一絲不茍，反對照抄照搬，抄襲他人設計，容忍錯誤等問題；4、通過課程設計在設計思想、設計方法和設計技能等方面得到良好的訓練。五、設計傳動簡圖工程設計與計算過程的演示結(jié)果減速器的結(jié)構(gòu)與性能介紹一、結(jié)構(gòu)形式本減速器設計為水平剖分，封閉臥式結(jié)構(gòu)。二、選擇電動機一 電動機的類型與結(jié)構(gòu)對一般的機械運輸級，多用Y系列全封閉自扇式籠型三相異步電動機，具有防止灰塵、鐵屑或其他雜物侵入電動機內(nèi)部的特點。安裝方式為臥式，機座帶底腳，端蓋上無凸緣。二電動機的型號1、選擇電動機的功率對于帶式運輸機這類載荷平穩(wěn)的機械，所用的電動機只要滿足：P

5、d Ped式中：Pd所需電動機的功率 Ped電動機額定功率 計算： Pd = Ped/Pw工作機所需有效功率 Pw = /1000 ()從電動機到工作機的總傳動效率d電動機到工作軸之間的帶傳動效率g電動機到工作軸之間的齒輪傳動效率r電動機到工作軸之間的滾動軸承傳動效率c電動機到工作軸之間的聯(lián)軸器傳動效率代入數(shù)據(jù)：T = 1050 = 0.8 d = 0.96 g = 0.97 c = 0.99 r = 0.99 D = 380 F 輸送機的工作拉力 ND 滾筒直徑 那么所需電動機的輸出功率：Pd = Ped Pd查?機械設計課程設計手冊?表12-1 選擇 Ped = 5.5 ()Pw=4.42

6、 kw = Pd kwPed = 5.5 kw工程設計與計算過程的演示結(jié)果減速器的結(jié)構(gòu)與性能介紹滾筒轉(zhuǎn)速： ()2、選擇電動機的轉(zhuǎn)速及型號根據(jù)推薦的傳動比合理范圍，取V帶傳動比，一級圓柱齒輪減速器傳動比，那么總傳動比合理范圍為，故電動機滿載轉(zhuǎn)速可選范圍為： ()符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750 。根據(jù)根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，查?機械設計課程設計手冊?表12-1。綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，根據(jù)所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動機型號為Y160M28。其主要性能：額定功率：；額定電流：1 A；滿載轉(zhuǎn)速nd=720；效率：85；額定轉(zhuǎn)矩 ；外形尺寸長´寬

7、80;高：600 ´ 420 ´ 385；質(zhì)量：119 kg。三、傳動裝置的總傳動比及其分配1、總傳動比 代入： 2、分配總傳動比：i1 V帶的傳動比； 23i2 齒輪的傳動比； 46?。?i2 = 那么i1 = 9判斷： i = 818 i1 = 23 i2 = 46 i1 < i2 適宜四、計算傳動裝置動力參數(shù)一各軸的輸入功率1、減速器高速軸1軸 ()2、減速器低速軸2軸 ()3、傳動滾筒軸 ()二各軸轉(zhuǎn)速1、 ()2、 ()3、 ()機型：Y160M28i =i1 = 2.99i2 = 工程設計與計算過程的演示結(jié)果減速器的結(jié)構(gòu)與性能介紹三各軸的輸入扭矩1、 ()

8、2、 ()3、 ()4、 ()軸號功率P/()轉(zhuǎn)速n/()轉(zhuǎn)矩T/()傳動比i效率電動機軸7201軸24182軸滾筒軸2101二、減速器的設計及結(jié)構(gòu)說明一、減速器外傳動零件V帶的設計計算1、確定計算功率，選取V帶型號查表，根據(jù)每天運轉(zhuǎn)時間和載荷性質(zhì)選取工況系數(shù) kA 計算功率: Pc = kA Pd 4.89 = 5.38 ()由Pc及nd = 720，查?機械設計根底?圖8-10，可知工作點處于A型和B型區(qū)域之間，為減少帶的根數(shù)，現(xiàn)選取V帶B型。2、確定主動輪及從動輪的基準直徑dd1和dd2由?機械設計根底?表8-4并參考表8-2a，取dd1=140 ,選取彈性滑動率 = ，那么大帶輪的基準

9、直徑為：dd2 = 4 ()由表8-4取dd2 = 400。此時，從動輪實際轉(zhuǎn)速：n1 = 2 ()轉(zhuǎn)速誤差：= < 5，適宜3、驗算帶速 = 5.28 () 5 < 5.28 <25 ，適宜Pc = 5.38 kwdd1 =140 mmdd2= 400 mm工程設計與計算過程的演示結(jié)果二、減速器的設計及結(jié)構(gòu)說明4、驗算傳動比的變動i1 = 2.99 因為：= <5，適宜5、初定中心距 又： = 0.7(dd1+ dd2) = 378 ()H = 2(dd1+ dd2) = 1080 ()所以，初取 = 800 6、初算帶的基準長度= = 2469.36 ()由表8-1

10、，選取帶的基準長度Ld = 2500 7、實際中心距= 816 ()8、小帶輪包角 = 1°> 120°，故能滿足要求9、單根V帶所能傳遞的功率P0B型V帶，根據(jù)小帶輪轉(zhuǎn)速nd = 720、小帶輪直徑dd1 = 140和傳動比i1 查表8-2a，用插值法求得：P0 = 1.66 查表8-2b，用插值法求得：=0.24 10、計算V帶根數(shù) 由表8-5查得 6 ；由表8-6查得 3 ,故Ld=2500mm=816 mm=1°工程設計與計算過程的演示結(jié)果二、減速器的設計及結(jié)構(gòu)說明 =2.88取z = 3根，采用的V帶為B-2500311、計算作用在帶輪軸上的力單根

11、V帶的拉力 ( N )式中：q 單位長度V帶的質(zhì)量，查表8-8知 q = 0.17 kg/m代入： Pc = 5.38 ； z = 3 ； 6 ； = 5.28 m/s得： F0 = 2 ( N )所以作用在軸上的力為 1641.89 ( N )二、減速器內(nèi)部零件齒輪的設計計算要求：傳遞功率：P1 = 4.69 ；傳 動 比：i2 = ；小齒輪的轉(zhuǎn)速：n1 = 24 ；工作時間：8小時/天；轉(zhuǎn) 矩：T1 = 18 ；齒輪傳動方式：閉式傳動。1、選擇齒輪材料此減速器無特別要求，按一般要求和速度定位，載荷平穩(wěn),采用軟齒面 (350HBS)。小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為230HBS；大齒輪選用

12、45鋼，正火處理，硬度為200HBS。查?機械設計根底?表9-5的公式，可確定許用應力：小齒輪230 = 541 MPa大齒輪 200 = 520 MPa由于 < ，計算時應以值代入2、齒面接觸強度計算1選擇齒寬系數(shù) 取 = 0.362確定載荷系數(shù)K 因齒輪相對于軸承對稱分布，且載荷較平穩(wěn)，3根V帶，型號：B-25003=1642 N= 0.36工程設計與計算過程的演示結(jié)果二、減速器的設計及結(jié)構(gòu)說明3計算中心距aa = 2 ()4選擇齒數(shù)并確定模數(shù)取Z1 = 20，那么Z2 = 20 = 1 ，那么取Z2 = 120 m= ()查表9-1，取標準模數(shù) m = 4 5齒輪幾何尺寸計算小齒輪

13、分度圓直徑及齒頂圓直徑：d1 = m Z1= 420 = 80 ()da1 = d1+2m = 80+24 = 88 ()大齒輪分度圓直徑及齒頂圓直徑：d2 = m Z2 = 4120 = 480 ()da2 = d2+2m = 430+24= 488 ()中心距： a = 280 ()大齒輪寬度： b2 =0.36280 100 ()小齒輪寬度 因為小齒輪的齒面硬度高，為補償裝配誤差，防止工作時在大齒輪面上造成壓痕，一般b1應比b2寬510，取b1= b2+5 = 100+5 = 105 ()6確定齒輪的精度等級、齒輪圓周速度 ()由表9-3應取齒輪等級為9級，但根據(jù)工作要求和圓周速度，選用

14、齒輪精度等級為8級。3、校核輪齒彎曲強度1確定許用彎曲應力 根據(jù)表9-7查得：230 = 186 Mpa200 = 180 Mpa2查齒形系數(shù) ,比擬/小齒輪Z1 = 20，由表9-6查得 = 2.79大齒輪Z2 = 120 ，由表9-6用插入法查得 9Z1 =20Z2 =120m =4d1 =80d2 =480 mm= 280 mmb2 = 100 mmb1 = 105 mm齒輪選用8級精度工程設計與計算過程的演示結(jié)果二、減速器的設計及結(jié)構(gòu)說明所以： =78=17因 >，所以應驗算小齒輪。3驗算彎曲應力計算時應以齒寬b2代入，那么= MPa < 192 MPa,平安4、齒輪幾何尺

15、寸計算?。?，= 1齒全高 h = (2+)m = (2) 4 = 9 ()齒厚 ()齒根高 ()齒頂高 ()齒根圓直徑 () ()小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)根據(jù)?機械設計課程設計手冊?表11-6，大齒輪計算如下：軸孔直徑 d = 78 輪轂直徑 D1 78 = 1 () 取D1 = 120 輪轂長度 L = b2 = 100 ()輪緣厚度 () 取輪緣內(nèi)徑 ()取D2 = 440 腹板厚度 100 = 30 ()腹板中心孔徑 = 280 ()腹板孔直徑 = 80 () 齒輪倒角 = 2 ()齒輪強度平安工程設計與計算過程的演示結(jié)果減速器的其他零件設計及其校核三、軸的

16、設計與校核單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和套筒定位，那么采用過渡配合固定，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪等依次從右面裝入。為了保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不發(fā)生干預，計入間隙尺寸1015為了保證滾動軸承能順利放入軸承座，計入間隙尺寸351、選擇材料與熱處理查?機械設計根底?表12-1，選用45鋼，調(diào)質(zhì)，217255HBS，= 700MPa，= 500MPa 。2、減速器高速軸主動軸的設計1高速軸的結(jié)構(gòu)設計軸上小齒輪的齒頂圓直徑為da1 = 88 ，比擬小，所以采用齒輪軸結(jié)

17、構(gòu)。2按扭轉(zhuǎn)強度計算軸的最小直徑dmin由表12-2查得C = 107118工程設計與計算過程的演示結(jié)果減速器的其他零件設計及其校核 dmin = 95 ()考慮要開有一個鍵槽，故dmin =1+3= 532.70 ()取主動軸d1= 403初步結(jié)構(gòu)設計與滾動軸承配合的軸頸直徑d2 = 45兩端軸承同型號，初選32909軸承附：寬B = 15，內(nèi)定位尺寸da = 50，外徑D = 68,外定位尺寸為Da = 63，齒輪軸處直徑d4 = 88。軸的支撐跨距：L = 105+19+16+15 = 155軸的初步設計尺寸與形狀如下：d1= 40(4)、強度校核(a)圓周力: ()徑向力: ()由于為

18、直齒輪，那么軸向力:Fa = 0(b)計算支點反作用力及彎曲力矩易知 ： L = 155 水平面上： () ()垂直面上： ()65.59 ()工程設計與計算過程的演示結(jié)果減速器的其他零件設計及其校核合成彎矩：19 ()c畫主動軸受力簡圖d計算危險截面的當量彎矩并校核取 = ，那么 ()22 ()查?機械設計根底?表12-3， = 65 Mpa危險截面強度： Mpa < 65 MPa顯然強度足夠。高速軸設計合格工程設計與計算過程的演示結(jié)果減速器的其他零件設計及其校核3、減速器低速軸從動軸的設計1低速軸的結(jié)構(gòu)設計軸上小齒輪的齒頂圓直徑為da2 = 488，比擬大，為了減輕齒輪的重量，所以采

19、用腹板式結(jié)構(gòu)。2按扭轉(zhuǎn)強度計算軸的最小直徑dmin由表12-2查得C=107118 dmin = ()考慮要開有一個鍵槽，故dmin =1+3= ()取主動軸d1 = 653初步結(jié)構(gòu)設計初選與滾動軸承配合的軸頸直徑d3=75兩端軸承同型號，初選32915軸承附：寬B = 20，內(nèi)定位尺寸da = 81，外徑D = 105,外定位尺寸為Da = 99；齒輪輪轂與軸配合處直徑d4= 78；套筒厚度為6，長為21；考慮安裝間隙，取軸環(huán)寬18。軸的支撐跨距：L = 100+18+22+20 = 160軸的初步設計尺寸與形狀如下：d1 = 654主動軸強度校核(a)圓周力:4454.29 ()徑向力:1

20、621.36 ()工程設計與計算過程的演示結(jié)果減速器的其他零件設計及其校核由于為直齒輪，那么軸向力:Fa = 0 (b)計算支點反作用力及彎曲力矩易知 ： L = 160水平面上： ()17 ()垂直面上： ()6 ()合成彎矩：18 ()c畫主動軸受力簡圖工程設計與計算過程的演示結(jié)果減速器的其他零件設計及其校核d計算危險截面的當量彎矩并校核取 = ，那么 () ()查?機械設計根底?表12-3， = 65 Mpa危險截面強度：5 Mpa < 65 MPa 顯然強度足夠。四、軸承的選擇與校核考慮軸受力不太大且主要是徑向力，為減少應力集中，應選用單列圓錐滾子軸承。由于圓錐滾子軸承只能傳遞單

21、向軸向載荷，因此，為傳遞相反方向的軸向載荷就需要另一個與之對稱安裝的圓錐滾子軸承。兩軸承受純徑向載荷，查?機械設計根底?313317頁：徑向載荷系數(shù)X = 1 ；軸向載荷系數(shù)Y = 0 ；壽命指數(shù)= 10/3 ； 載荷系數(shù)fp =1.0 ；溫度系數(shù)ft1、主動軸軸承選擇與校核根據(jù)軸的直徑查?機械設計課程設計手冊?選擇2個圓錐滾子軸承32909 GB/T 2761994。當量動載荷為： N查?機械設計課程設計手冊?，軸承根本額定動載荷Cr = 32KN1.24 ( h )預期壽命：4年，單班制那么 ( h ) < ，顯然主動軸軸承符合要求。2、從動軸軸承選擇與校核選擇圓錐滾子軸承32915

22、GB/T 2761994，根本額定動載荷Cr = 72.8 KN當量動載荷為： N1.33 ( h )預期壽命：4年，單班制那么 ( h ) < ，顯然從動軸軸承符合要求。高速軸設計合格軸承選擇符合要求工程設計與計算過程的演示結(jié)果減速器的其他零件設計及其校核五、鍵的選擇與校核1、主動軸外伸端d = 40，考慮到建在軸中部安裝，查?機械設計根底?7-2選GB/T 10962003鍵12845。選擇45鋼，查表7-3其許用擠壓應力 = 100 MPa70.45 Mpa < 顯然強度足夠，所選擇的鍵合格2、從動軸外伸端d = 65，考慮到建在軸中部安裝，查?機械設計根底?7-2選GB/T

23、 10962003鍵181180。選擇45鋼，查表7-3其許用擠壓應力 = 100 MPa 96.46 Mpa < 顯然強度足夠，所選擇的鍵合格3、從動軸與齒輪連接處d = 78，考慮到建在軸中部安裝，故取位于同一母線上，查?機械設計根底?7-2選GB/T 10962003鍵221470。選擇45鋼，查表7-3其許用擠壓應力= 100 MPa Mpa < 顯然強度足夠，所選擇的鍵合格六、聯(lián)軸器的設計計算由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求，考慮拆裝方便及經(jīng)濟問題，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。計算轉(zhuǎn)矩Tc = KT2 = = ()根據(jù)Tc < Tn ，查?機械設計課程設計手冊?表

24、8-5，選用TL10型 GB/T 43232002彈性套柱銷聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩Tn=2000 ()。采用Y型孔，A型鍵，軸孔直徑6375，選65，軸孔長度100七、減速器的潤滑方式、密封形式的簡要說明1、潤滑方式齒輪速度v = 12，應采用噴油潤滑，但考慮本錢那么選用浸油潤滑，綜合考慮油的特性、價格，選用液壓油做潤滑油；軸承采用鋰基潤滑脂潤滑。為了潤滑散熱和防止油攪動時沉渣泛起，箱體內(nèi)應有足夠的潤滑油，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH應不小于3050mm。2、密封形式鍵12845鍵181180鍵221470選擇：TL10型彈性套柱銷聯(lián)軸器噴油潤滑工程設計與計算過程的演示結(jié)果減速器的其他零件設計及其校核選用

25、在箱座與箱蓋凸緣接合面涂密封漆或水玻璃密封；軸承蓋端用氈圈密封。八、箱體及其附件設計減速器的箱體采用鑄造制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)。在機體為加肋，外輪廓為長方形，增強了軸承座剛度。1、視孔蓋和窺視孔在機蓋頂部開有窺視孔，能看到傳動零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進行操作，窺視孔有蓋板，機體上開窺視孔與凸緣一塊，有便于機械加工出支承蓋板的外表并用墊片加強密封，蓋板用鑄鐵制成，用螺釘緊固。2、油塞：放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機體外壁應凸起一塊，由機械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。3、油標：油標位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。油尺安置的部位不能太低，以防油進入油尺座孔而溢出。4、通氣孔：由于減速器運轉(zhuǎn)時，機體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機蓋頂部的窺視孔蓋上安裝通氣器，以便到達體內(nèi)為壓力平衡。5、蓋螺釘：啟蓋螺釘上的螺紋長度要大于機蓋聯(lián)結(jié)凸緣的厚度。釘桿端部要做成圓柱形，以免破壞螺紋。6、定位銷：為保證剖分式機體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機體聯(lián)結(jié)凸緣的長度方向各安裝一圓錐定位銷，以提高定位精度。7、吊鉤：在機蓋上直接鑄出吊孔，用以起吊或搬運較重的物體。減速器機體結(jié)構(gòu)尺寸如下根據(jù)?機械設計課程設計手冊?表11-1：名稱符號計算公式