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1、机械设计课程设计课题名称一级圆柱齿轮减速器的设计计算系别专业班级姓名学号指导老师完成日期2014年 04月 24 日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 23 页目录第一章绪论第二章课题题目及主要技术参数说明2.1 课题题目2.2 主要技术参数说明2.3 传动系统工作条件2.4 传动系统方案的选择第三章减速器结构选择及相关性能参数计算3.1 减速器结构3.2 电动机选择3.3 传动比分配3.4 动力运动参数计算第四章齿轮的设计计算 (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
2、 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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 23 页4.3 齿轮的结构设计第五章轴的设计计算 ( 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 轴的强度校核第六章轴承、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7.1 润滑的选择
3、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第八章总结参考文献精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 23 页第一章 绪论本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了机械设计基础、机械制图、工程力学、公差与互换性等多门课程知识，并运用AUTOCAD 软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践环节 ,也是一次全面的、规范的实践训练。通过这次训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。主要体现在如下几个方面：（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
4、他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，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、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。（3）另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。（4）加强了我们对 Office软件中 Word功能的认识和运用。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 23 页第二章 课题题目及主要技
5、术参数说明2.1 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。2.2 主要技术参数说明输送带的最大有效拉力 F=1500N，输送带的工作速度 V=1.65 m/s，输送机滚筒直径 D=260 mm。2.3 传动系统工作条件带式输送机在常温下连续工作、单向运转；空载起动，工作载荷较平稳；两班制（每班工作8小时），要求减速器设计寿命为10年，大修期为3年，小批量生产；三相交流电源的电压为380/220V。2.4 传动系统方案的选择图 1 带式输送机传动系统简图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5
6、 页，共 23 页计 算 及 说 明结果精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 23 页第三章减速器结构选择及相关性能参数计算3.1 减速器结构本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。3.2 电动机选择（一）工作机的功率Pw wP =FV/1000=1500 1.65/1000=2.475kw （二）总效率总总=带齿轮联轴器滚筒2轴承 =20.960.98 0.990.960.990.876（三）所需电动机功率dP)(2.82562.475/0.87/KWPPwd总查机械零件设计手册得 Ped = 3 kw 电动机选用 Y112M
7、-4 n满= 1420 r/min 3.3 传动比分配工作机的转速 n=601000v/ （D）=6010001.65/(3.14260) =121.264r/min min)/(710.11264.121/1420/rnni满总取3带i则3.90311.710/3/带总齿iii3.4 动力运动参数计算（一）转速 n电动机选用：Y100L2-4 3带i齿i=3.903 计 算 及 说 明结果精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 23 页0n=满n=1420（r/min ）In=0n/带i=满n/带i=1420/3=473.33
8、3 （ r/min）IIn=In/齿i=473.333/3.903=121.264 （r/min ）IIIn=IIn=121.264（r/min ）（二） 功率 P )(612.10kwPPd)(655.20.942.82501kwPP带)(2.5760.990.982.65512kwPP轴承齿轮)(552.20.990.99576.223kwPP轴承联轴器（三）转矩 T 2.825/14209550/9550000nPT =18.999( Nm)(54.71730.9618.99901mNiTT带带903. 30.990.98717.5412齿轴承齿轮iTT =207.188(N m)10.
9、990.99196.20723齿带轴承联轴器iTT = 203.073( Nm ) 计 算 及 说 明结果精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 23 页将上述数据列表如下：轴号功率P/kW N /(r.min-1)T/ (Nm) i 0 2.825 1420 18.999 3 0.96 1 2.655 473.333 54.717 2 2.576 121.264 207.188 3.903 0.97 3 2.525 121.264 203.073 1 0.98 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 4
10、5号钢，调质处理， HB236 大齿轮选用 45号钢，正火处理， HB190 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aHaHMPMP530,5802lim1lim,SHlim = 1 1,200,215lim2lim1limFaFaFSMPMP903.3264.121/333.473/21nn由机械零件设计手册查得 ZN1 = ZN2 = 1 YN1 = YN2 = 1.1 由aHNHHMPSZ58011580lim11lim1aHNHHMPSZ53011530lim22lim2计 算 及 说 明结果精选学习资料 - - - - - -
11、 - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 23 页aFNFFMPSY24411 .1215lim11lim1aFNFFMPSY20411 . 1200lim22lim2（一）小齿轮的转矩IT)(567.353332.655/473.9550/9550111mNnPT（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K1.1 （三）计算尺数比=3.903（四）选择齿宽系数d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d1 （五）计算小齿轮分度圆直径1d1d计 算
12、 及 说 明结果精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 23 页1d766uuKTHdI223)1(=766903.35301) 1903.3(717.541. 123 = 48.392( mm) （六）确定齿轮模数m mmda652.118903.31248.4121m =(0.0070.02)a = (0.0070.02) 185.871 取 m=2 （七）确定齿轮的齿数1Z和2z2 .242392.4811mdZ取 Z1 = 24 67.9324903.312ZZ取 Z2 = 94 （八）实际齿数比92.3249412Z
13、Z齿数比相对误差004. 02FY/2F=2.19/204=0.0107 计算大齿轮齿根弯曲应力为a=118mm B1=57mm B2=48mm V=1.1890 (m/s) 定为 IT7 计 算 及 说 明结果精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 23 页2236663.2741.101200020002222111ZmBYKTFF1)(952.40FMPa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ad由机械零件设计手册得 h*a =1 c* = 0.25 )(542) 1224(221111mmmhZhd
14、daaa)(1922) 1294(222222mmmhZhddaaa齿距 P = 23.14=6.28(mm)齿根高)(5. 2mmmchhaf齿顶高)(221mmmhhaa齿根圆直径fd)(435. 2248211mmhddff)(1835. 22188222mmhddff4.3 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)(mm轮毂直径1D=1.65d=1.6550=80)(mm轮毂长度)(482mmBL轮缘厚度0 = (34)m = 68(mm)取0=8 强度足够1ad=54mm 2ad=188mm h=4.5mm S=3
15、.14mm P=6.28mm hf=2.5mm ha=2mm df1=43mm df2=187mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 23 页轮缘内径2D=2ad-2h-20=188-24.5-28 计 算 及 说 明结果精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 23 页= 167(mm) 取 D2 = 170(mm) 腹板厚度 c=0.32B=0.348=14.4 取c=15(mm) 腹板中心孔直径0D=0.5(1D+2D)=0.5(170+80)=12
16、5(mm) 腹板孔直径0d=0.25（2D-1D）=0.25（170-80）=22.5(mm) 取0d=20(mm) 齿轮倒角 n=0.5m=0.52=1齿轮工作如图 2 所示：计 算 及 说 明结果精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 23 页第五章 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， HB217255b=650MPas=360MPa 1=280MPa5.2 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从动轴2d=c223nP=115587
17、.117955.13=29.35考虑键槽2d=29.351.05=30.82 选取标准直径2d=32 mm5.2.2 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 轴的强度校核从动轴的强度校核圆周力tF=222000dT=2000207.196/188=2204.21 径向力rF=tFtan=2204.21tan20=802.26由于为直齿轮，轴向力aF =0 作从动轴受力简图：（如图3 所示）D2=32mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 23 页从动
18、轴RARBRHARHBFtFtFrRvARvBFt水平面弯矩垂直面弯矩合力弯矩扭矩危险截面当量弯矩从动轴受力简图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 23 页计 算 及 说 明结果L=110mm HAR=HBR=0.5tF=0.52204.21=1102.10)(NHCM=0.5HARL=1102.101100.5/1000=60.61)(mNVAR=VBR=0.5rF=0.5802.26 =401.13)(mNVCM=0.5VAR L=501.171100.5/1000=36.4)(mN转矩 T=207.196)(mN校核
19、CM=22VCHCMM=2282.1861.60=63.46)(mNeM=22aTMC=22196.2076 .046.63=139.58)(mN由图表查得，b1=55MPa d10beM131.0=1055*1 .058.1393=25.38(mm) 考虑键槽 d=25.38mm 45mm则强度足够第六章 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：从 动 轴承 2个精选学习
20、资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 23 页计 算 及 说 明结果两轴承受纯径向载荷P=rF=802.26 X=1 Y=0 从动轴轴承寿命：深沟球轴承6209，基本额定功负荷rC=25.6KN tf =1 =3 hL10=PCfnrt266010=3626.802100016.25264.1216010=13994794 预期寿命为： 10年，两班制L=1030016=48000hL10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/T10962003，b=16，L=50，
21、h=10，选 45 号钢，其许用挤压力p=100MPa p=lhFt=hldTI4000=323010196.2074000=86.33p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 14 52 GB/T1096 2003，b=10mm，L=45mm，h=8mm，选 45 号钢，其许用挤压应力p=100MPa p=lhFt=hldTI4000=503510196.2074000=47.359p则强度足够，合格从 动 轴外 伸 端键1040 GB/10962003与 齿 轮联 接 处键1452 GB/T10962003精选学习资料 -
22、 - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 23 页计 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 CT =9550IIIInKP=9550264.121576.23.1=243.73 选用TL8 型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩nT=250，CTnT。采用 Y 型轴孔， A 型键轴孔直径d=3240，选d=35，轴孔长度 L=82 TL8 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/(N m)许用转速n/（r 1min轴孔直径d/
23、mm 轴孔长度L/mm 外径D/mm 材料轴孔类型键槽类型TL6 250 3300 35 82 160 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=1.212 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 脂润滑精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 23 页计 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1020m
24、m ，需油量为 1.5L 左右2.轴承润滑选用 2L3 型润滑脂，用油量为轴承间隙的 1/31/2 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V3（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2L3 型润滑脂精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归
25、纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 23 页计算及说明结果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1=8mm 箱盖凸缘厚度1b=1.5 ,1=12mm 箱底座凸缘厚度2b=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1l=18mm 大齿轮顶与内机壁距离1=12mm 小齿端面到内机壁距离2=15mm 上下机体筋板厚度1m=6.8mm , 2m=8.5mm 主动轴承端盖外径1D=105mm 从动轴承端盖外径2D=130mm 地脚螺栓 M16，数量 6根名称功用数量材料规格螺栓安
26、装端盖12 Q235 M616 GB 578 21986螺栓安装端盖24 Q235 M825 GB 578 21986销定位2 35 A640 GB 117 1986垫圈调整安装3 65Mn 10 GB 931987螺母安装3 3AM10 GB 617 01986油标尺测量油面高度1 组合件通气器透气1 3A第八章 总结通过本次毕业设计，使自己对所学的各门课程进一步加深了理解，对于各精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 23 页方面知识之间的联系有了实际的体会。同时也深深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
27、还需要继续学习和实践。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的话还需要反复的考虑和探讨。但作为一次练习，确实给我们带来了很大的收获，设计涉及到机械、电气等多方面的内容，通过设计计算、认证、画图，提高了我对机械结构设计、控制系统设计及步进电动机的选用等方面的认识和应用能力。总之，本次设计让我受益非浅，各方面的能力得到了一定的提高。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、机械设计基础教材5、工程力学教材6、其它机械类专业课程教材精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 23 页