单级直齿圆柱齿轮减速器设计.doc

1、设 计 说 明 书 一、前 言 1()课程设计的目的( 参照第 1 页)机械零件课程设计是学生学习机械技术 （上、下）课程后进行的一项综合训练，其主要目的是通过课程设计使学生巩固、加深在机械技术课程中所学到的知识，提高学生综合运用这些知识去分析和解决问题的能力。同时学习机械设计的一般方法，了解和掌握常用机械零部件、机械传动装置或简单机械的设计方法与步骤，为今后学习专业技术知识打下必要的基础。(二 )传动方案的分析( 参照第 10 页) 机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直

2、接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之。本设计采用的是单级直齿轮传动(说明直齿轮传动的优缺点)。说明减速器的结构特点、材料选择和

3、应用场合(如本设计中减速器的箱体采用水平剖分式结构，用 HT200 灰铸铁铸造而成)。设计说明书 1 二、传动系统的参数设计已知输送带的有效拉力 Fw2350 ，输送带的速度 Vw=1.5,滚筒直径 D=300。连续工作，载荷平稳、单向运转。1)选择合适的电动机；2)计算传动装置的总传动比，分配各级传动比； 3)计算传动装置的运动参数和动力参数。解：1、选择电动机(1)选择电动机类型：按工作要求和条件选取 Y 系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。(2)选择电动机容量 工作机所需功率： ,其中带式输送机效率 w=0.94。75.3w10VFP电动机输出功率： 其中 为电动机至滚筒、主

4、动轴传动装置的总效率，包括 V2.4o带传动效率 b、一对齿轮传动效率 g、两对滚动轴承效率 r2、及联轴器效率 c，值计算如下： = b g r 2 c=0.90由表 101(134 页)查得各效率值，代入公式计算出效率及电机输出功率。使电动机的额定功率Pm(1 1.3)Po ，由表 10110(223 页)查得电动机的额定功率 Pm=5.5。(3)选择电动机的转速计算滚筒的转速： 95.49DVwn60根据表 31 确定传动比的范围：取 V 带传动比 ib24，单级齿轮传动比 ig35，则总传动比的范围：i(2X3)(4X5)620。电动机的转速范围为 n=inw(620)nw=592.9

5、41909.8在这个范围内电动机的同步转速有 1000rmin 和 1500rmin，综合考虑电动机和传动装置的情况，同时也要降低电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为 1000，根据同步转速确定电动机的型号为 Y132M2-6，满载转速 960。 （223 页）型号 额定功率 满载转速 同步转速 10002、计算总传动比并分配各级传动比(1)计算总传动比：i=n m nW=814(2)分配各级传动比：为使带传动尺寸不至过大，满足 ibig，可取 ib23，则齿轮传动比igii b(在 4 左右，取小数点后两位，不随意取整)。3、计算传动装置的运动和动力参数(1)各轴的转速：n 1=nm/i

6、b n11=n1/ig nw=n11(2)各轴的功率：P 1=Pm b P11=P1 r g Pw=P11 r c(3)各轴的转矩：T 0=9550Pm/nm T1=9550P1/n1 T11=9550P11/n11 Tw=9550Pw/nw最后将计算结果填入下表：轴名参数电机轴 I 轴 II 轴 滚筒轴转速 n(r/min) nm=960 n1=384 n11=96 nw=96功率 P(kW) Pm=5.5 P1=5.28 P11=5.08 Pw=4.99转矩 T(Nm) T0=54.71 T1=131.31 T11=505.67 Tw=496.5传动比 i ib=2.5 ig=4.02 1

7、效率 b=0.96 nb r=0.96 r c=0.98三、带传动的设计计算已知带传动选用 Y 系列异步电动机，其额定功率 Pm=5.5，主动轮转速 nw=960,从动轮的转速 n1=384,ib=2.5。单班制工作。有轻度冲击。计算项目 计算内容 计算结果 确定设计功率 选 V 带型号 确定带轮直径 验算带速 确定带的基准长度和 验算小带轮包角 计算带的根数 计算初拉力查表 343，取 KA：12，故Pd=KAP=12 11=6.05kW根据 Pd 和 nl 查图 349，选 B 型普通 V 带由表 344，取小带轮基准直径 ddl=125mm传动比 2.5ni大带轮基准直径 dd2=idd

8、1 2.94125=312.5mm圆整 da2=315mm验算 =106dV1069725由 0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)初定中心距a0700mm 带的基准长度为传动中心距 Ld0 2700+ (125+375)+(375-125)2=2208mm查表 342，取 Ld=2800mm由式(34 9)，实际中心距a=a0+ =647mmLdo2408a1 180-57.3 155a1由式(34 11)，z= KlPd)(由 ddl=125mm，n1=960rmin，查表 345，P1=0.8kW查表 346，B 型带，Kb=26710-3，查表 347，由 I=25，得Ki=

9、1 14P1=2.6710-3960 =0.32kW)14.(Ka=1.25(1-5-a1/180)=1.25(1-5-160/180)=0.937查表 342，由 Ld=2800mm，得 KL=1.03Pd=6.05kwB 型dd1=125mmdd2=375mmV=628m s合适2800mma=700mma1=155合适 计算对轴的压力带轮结构设计绘工作图则 Z= 6.705.1937.)126.08.(取 c7 根查表 341，B 型带，q=017kgm;由式(3413)得F0=500 0.176.35 2=249.1N53.679.02)2(由式(34-14)得=2zFosin 251

10、sin 3434。4Na0Z=3四、齿轮的设计计算已知传递的名义功率 P1 5.28，小齿轮转速 n436.36，传动比 ig4.05 连续单向运转，传动尺寸无严格限制；电动机驱动。计算项目 计算内容 计算结果1. 选精度等级、材料及齿数2. 按齿面接触强度设计1） 精度等级选用 8 级精度；2） 试选小齿轮齿数 z124，大齿轮齿数 z296 的；因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算按式（1021）试算，即 dt 3212HEdtZuTK 按式 vKa查表35-12得Ka=1初估速度=4 sm由图35-30b查得Kv=1.1取 =0由式 =1.88-3.2（ + ）

11、cos =1.7131Z2取 =1d由图35-31得,K =1.46由图35-32得,K =1.05所以K=1.364Z1=24Z2=963 传动尺寸计算d 61.4v= =3.08106nd因与初估圆周速度相差较大，故应修正载荷系数及小齿轮直径由图35-30b得Kv=1.03,K=1.276，d1=59.5,=147.6，取150mm21d=2.48,cosZm取m=2.5d1= =6012uad2=ud1=240b= =d取 b1=70,b2=603） 结构设计以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于 160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。五、轴的设计

12、计算(一)主动轴的设计计算已知传递的功率为 P1=5.28，主动轴的转速为 n1=384，小齿轮分度圆直径 d1=60，啮合角 d=20，轮毂宽度 B 小齿轮 700mm，工作时为单向转动。解：1、选择轴的材料、热处理方式，确定许用应力(按教材表 391、398)轴名 材料 热处理 硬度 抗拉强度 许用弯曲应力主动轴 45 号钢 调制 217255 650MPa 60MPa2、画出轴的结构示意图：3、 计 箅 轴 各 段 直 径计 算 项 目 计 算 内 容 计 算 结 果1、 计 算 d1 由 教 材 表 39-7得 ： A=118 106， 取 A=118(取 较 大 值 )d1=302、

13、 计 算 d23、 计 算 d：4、 计 算 山5、 计 算 d5d1“ 27.14, 轴 上 有 一 个 键 槽 ， 故 轴 径 增 大 3nPAd1=d1”（ 1+5%） 28.50 按 138页 圆 整 dl=30d2=d1+2a=d1+2(0 07-0 1)d1=34.2-36， 因 d2必 须符 合 轴 承 密 封 元 件 的 要 求 ， 取 d2=35。 (191页 )d3=d2 （ 1 5） mm 36-40， d3必 须 与 轴 承 的 内 径 一 致 ，圆 整 d3 40。 所 选 轴 承 型 号 为6208， B 18， D 80， G 22.8， C0r=15.8d4=d

14、3+(1-5)mm=41-45， 为 装 配 方 便 而 加 大 直 径 ， 应圆 整 为 标 准 直 径 ； 一 般 取 0,2,5,8为 尾 数 。 取 d4=45d5=d3=40， 同 一 轴 上 的 轴 承 选 用 同 一 型 号 ， 以 便 于轴 承 座 孔 镗 制 和 减 少 轴 承 类 型 。d2=35d3=40d4=45d5=404、 计 笪 轴 各 段 长 度计 算 项 目 计 算 内 容 计 算 结 果1、 计 算 Ll2、 计 算 L23、 计 算 L34、 计 算 L45、 计 算 L5B带 轮 =(Z一 1)e+2f=， e、 f值 查 教 材 表 34-8L1=(1

15、.5 2)d1， 按 138页 取 Ll=58L2=l1+e+m=50e=1.2d3， 其 中 d3为 螺 钉 直 径 ， 查 表 51(23页 )m=L-3-B轴 承 小=6+C1+C2+(3 8)-3小 一 B轴 承 小 =20式 中 6、 Cl、 C2查 表 51。 l1、 3小 查 表 68(75页 ，按 凸 缘 式 端 盖 查 l1),若 me取 m=e即 可 。L3=B轴 承 小 +2小 +3小 ， 2小 查 表 68(75页 )1015， 故 小 齿 轮 做 成 齿 轮 轴 ， L4 B小 齿 轮4dfL5=L3L1=58L2=50L3=40L4=70L5=405、 校 核 轴

16、的 强 度计 算 项 目 计 算 内 容 计 算 结 果1求轴上的载荷Mm=316767N.mmT=925200N.mm6. 弯扭校合 3332160.01. mdW2.51)(2 pmp MPaWT6、画出轴的工作图，标出具体尺寸和公差(二 )从 动 轴 的 设 计 计 算已 知 传 递 的 功 率 为 P11=5.08， 从 动 轴 的 转 速 为 n11=96， 大 齿 轮 分 度 圆 直 径d2=240啮 合 角 =20轮 毂 宽 度 B大 齿 轮 600mm， 工 作 时 为 单 向 转 动 。解 ： 1、 选 择 轴 的 材 料 、 热 处 理 方 式 ， 确 定 许 用 应 力

17、(按 教 材 表 391、 398)轴 名 材 料 热 处 理 硬 度 抗 拉 强 度 ob 许 用 弯 曲 应 力 o川 b从动轴 45号钢 正火 170-217 600MPa 55MPa画出轴的结构示意图计 算 轴 各 段 直 径计 算 项 目 计 算 内 容 计 算 结 果1、 计 算 d，2、 计 算 d23、 计 算 d34、 计 算 d45、 计 算 d56、 计 算 d6由 教 材 表 39-7得 ： A=118 106， 取 A=115 (取 较 大 值 )d1“ , 轴 上 有 一 个 键 槽 ， 故 轴 径 增 大 5nPd1=d1”（ 1+5%） 45， 为 使 所 选

18、轴 径 与 联 轴 器 的 孔 径相 适 应 ， 故 需 同 时 选 取 联 轴 器 。 查 184页 ， 相 配 合 的 联轴 器 选 HL4 型 弹 性 柱 销 联 轴 器 ， 轴 径 相 应 圆 整 为 dl，半 联 轴 器 长 l=112。d2=d1+2a1=d1十 2(0.07-0.1)dl=36.48-38.4， 因 d2必 须符合 轴 承 密 封 元 件 的 要 求 ， 取 d2=55。 (191页 )d3=d2+(1 5)mm=41-45， d3必 须 与 轴 承 的 内 径 一 致 ， 圆整 d3=。 所 选 轴 承 型 号 为6212， B=22， D=110， Cr=36

19、.8， Cor=27.8d4=d3+(1 5)mm=， 为 装 配 方 便 而 加 大 直 径 ， 应 圆整 为 标 准 直 径 ： 一 般 取 0,2,5,8为 尾 数 。 取 d4=62d5=d4+2a4=d4+2(0.07-0.1)d4， d5=75(取 整 )d6=d3=60， 同 一 轴 上 的 轴 承 选 用 同 一 型 号 ， 以 便 于 轴d1=45d2=55d3=60d4=62d5=75d6=60承 座 孔 镗 制 和 减 少 轴 承 类 犁 。计 算 项 目 计 算 内 容 计 算 结 果1、 计 算Ll2、 计 算 L23、 计 算 134、 计 算 L45、 计 算 L

20、56， 计 算L6半 联 轴 器 的 长 度 l=112， 为 保 证 轴 端 挡 圈 只 压 在 半联 轴 器 上 ， 而 不 压 在 轴 的 端 面 上 ， 故 第 1段 的 长 度 应比 l略 短 一 些 ， 按 138页 取 L1=82l2=l1+e+m=50e=1 2d3， 其 中 d3为 螺 钉 直 径 ， 查 表 51(23页 )m=L-3-B轴 承 小=6+C1+C2+(3 8)-3小 一 B轴 承 小 =20式 中 6、 Cl、 C2查 表 51。 l1、 3小 查 表 68(75页 ，按 凸 缘 式 端 盖 查 l1),若 me取 m=e即 可 。L3=B轴 承 大 +2大

21、 +3大 ， 2大 2小 =54（ 公 式 中 大小 B 为 齿 轮 宽 度 ）L4=B大 齿 轮 一 2 60L5=b=1.4a4=12取 整 )L6=Bz轴 承 大 2大 +3大 L5=31L1=82L2=50L3=54L4=58L5=22L6=455、 校 核 轴 的 强 度计 算 项 目 计 算 内 容 计 算 结 果2求轴上的载荷Mm=316767N.mmT=925200N.mm6. 弯扭校合 3332160.01. mdW.5)(22 pmp MPaT6、 画 出 轴 的 工 作 图 ， 标 出 具 体 尺 寸 和 公 差 (例 图 ) 略计 算 注 意 事 项 ： 1、 主 动

22、轴 与 从 动 轴 的 e应 相 等 ， 2、 主 、 从 动 轴 m+3+B螈 应 相 等(一 )主 动 轴 外 伸 端 处 键 的 校 核已 知 轴 与 带 轮 采 用 键 联 接 ， 传 递 的 转 矩 为 T1 131， 轴 径 为 d1=30， 轴 长 L1=58带 轮 材 料 为 铸 铁 ， 轴 和 键 的 材 料 为 45号 钢 ， 有 轻 微 冲 击六 、 键 的 选 择 与 验 算计 算 项 目 计 算 内 容 计 算 结 果1)键 的 类 型及 其 尺寸选 择2)验 算 挤 压强 度3)确 定 键 槽尺寸 及 相 应 的公差带 轮 传 动 要 求 带 轮 与 轴 的 对 中

23、 性 好 ， 故 选 择 A型平 键 联 接 。根 据 轴 径 d=30， 由 表 10-33(165页 )， 查 得 ： 键 宽b=8， 键 高 h=7， 因 轴 长 L1=58， 故 取 键 长 L=50将 I=Lb， k=0.4h代 入 公 式 得 挤 压 应 力 为53.82MpalTp2由 教 材 表 333查 得 ， 轻 微 冲 击 时 的 许 用 挤 压 应力 5060MPa， ap ， 故 挤 压 强 度 足 够 。(以 为 例 )由 附 表 10-33(165页 )得 ，7rH轴 槽 宽 为 20N9-0520， 轴 槽 深 t=7 5mm， r6对 应 的极 限 偏 差 为

24、 ： 。 毂 槽 宽 为 20Js90.026， 毂 槽 深4.6h=4.9 mm。 H7对 应 的 极 限 偏 差 为 0.030键 bh键 长 L=5053.58papOp强 度 足 够4)绘 制 键 槽 工 作 图(二 )从 动 轴 外 伸 端 处 键 的 校 核已 知 轴 与 联 轴 器 采 用 键 联 接 ， 传 递 的 转 矩 为 T11=505轴 径 为 d1=45， 宽 度L1=82。 联 轴 器 、 轴 和 键 的 材 料 皆 为 钢 ， 有 轻 微 冲 击计 算 项 目 计 算 内 容 计 算 结 果1)键 的 类 型及 其 尺寸选 择2)验 算 挤 压强 度3)确 定 键

25、 槽尺寸 及 相 应 的公差带 轮 传 动 要 求 带 轮 与 轴 的 对 中 性 好 ， 故 选 择 A型平 键 联 接 。根 据 轴 径 d=45， 由 表 10-33(165页 )， 查 得 ： 键 宽b=12， 键 高 h=8， 因 轴 长 L1=82， 故 取 键 长 L=70将 I=Lb， k=0.4h代 入 公 式 得 挤 压 应 力 为52.41MpalTp由 教 材 表 333查 得 ， 轻 微 冲 击 时 的 许 用 挤 压 应力 5060MPa， ap ， 故 挤 压 强 度 足 够 。(以 为 例 )由 附 表 10-33(165页 )得 ，7rH轴 槽 宽 为 20N

26、9-0520， 轴 槽 深 t=7 5mm， r6对 应 的极 限 偏 差 为 ： 。 毂 槽 宽 为 20Js90.026， 毂 槽 深4.6h=4.9 mm。 H7对 应 的 极 限 偏 差 为 0.030键 bh键 长 L=7052.41papOp强 度 足 够(三 )从 动 轴 齿 轮 处 键 的 校 核已 知 轴 与 齿 轮 采 用 键 联 接 ， 传 递 的 转 矩 为 T11=505， 轴 径 为 d1=52， 宽 度L4=58。齿 轮 、 轴 和 键 的 材 料 皆 为 钢 ， 有 轻 微 冲 击计 算 项 目 计 算 内 容 计 算 结 果1)键 的 类 型及 其 尺带 轮 传 动 要 求 带 轮 与 轴 的 对 中 性 好 ， 故 选 择 A型平 键 联 接 。 键 bh