机械设计基础课程设计__单级圆柱齿轮减速器(中南大学).doc

1、1机 械 设 计 基 础课 程 设 计学生姓名： 中南大学 学 号： 年 级： 2012 级 专 业：材料科学与工程专业院 （系）：材料科学与工程学院指导教师： 时 间：2015.1.15-2015.1.23目录2设计任务书1一前言1.1 设计目的21.2 传动方案的分析与拟定2二 减速器结构选择及相关性能参数计算2.1 电动机类型及结构的选择32.2 电动机选择32.3 确定电动机转速32.4 确定传动装置的总传动比和分配级传动比42.5 动力运动参数计算4三传动零件的设计计算3.1 减速器外部零件的设计计算-普通 V 形带传动6四 齿轮的设计计算4.1 直齿圆柱齿轮84.2 齿轮几何尺寸的

2、设计计算4.2.1 按照接触疲劳强度计算84.2.2 按齿根弯曲接触强度校核计算94.2.3 齿轮几何尺寸的确定104.3 齿轮的结构设计10五 轴的设计计算5.1 输入轴的设计115.2 输出轴的设计16六减速器箱体基本尺寸设计6.1 箱体壁厚、凸缘、螺钉及螺栓196.2 螺钉螺栓到箱体外避距离、箱体内部尺寸1936.3 视孔盖、其中吊耳和吊钩206.4 细节事项20七 轴承、键和联轴器的选择7.1 轴承的选择227.2 键的选择计算及校核 227.3 联轴器的选择23八 减速器润滑、密封8.1 润滑的选择确定248.2 密封的选择确定24 九 减速器绘制与结构分析9.1 拆卸减速器259.

3、2 分析装配方案259.3 分析各零件作用、结构及类型259.4 减速器装配草图设计259.5 完成减速器装配草图269.6 减速器装配图绘制过程269.7 完成装配图279.8 零件图设计27十一.设计总结28参考文献294设计任务书设计一用于带式运输上的单级直齿圆柱齿轮减速器。运输机连续单向工作，一班工作制，载荷平稳，室内工作，有粉尘（运输带与滚筒摩擦阻力影响已经在 F 中考虑） 。生产条件：中等规模机械厂，可加工 78 级齿轮与蜗轮。动力来源：电力，三相交流 380/220V题目数据：组号 5运输带工作拉力 F/（KN ） 4.0运输带速度 V/（m/s） 1.5卷筒直径 D/(mm）

4、350运输带允许速度误差为 5%设计任务要求：1. 减速器装配图纸一张（号图纸） 一张2. 轴、齿轮零件图纸各一张（号图纸） 两张3. 设计说明书一分 一份5一 、 前言1.1 设计目的（1）培养我们理论联系实际的设计思想，训练综合运用机械设计课程和其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

5、及计算、绘图数据处理等设计方面的能力。1.2 传动方案拟定1、传动系统的作用及传动方案的特点：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

6、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一。本设计采用的是单级直齿轮传动。减速器的箱体采用水平剖分式结构，用 HT200 灰铸铁铸造而成。2、传动方案的分析与拟定1、工作条件：使用年限 10 年，工作为一班工作制，载荷平稳，室内工作。2、原始数据：滚筒圆周力 F=4000N；带速 V=1.5m/s；滚筒直径 D=350mm；3、方案拟定：采用带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用

7、维护方便。图 1 带式输送机传动系统简图6计 算 及 说 明 结果二 、减速器结构选择及相关性能参数计算2.1 电动机类型及结构的选择根据任务书要求可知：本次设计的机械属于恒功率负载特性机械，且其负载较小，故采用 Y 型三相异步电动机（全封闭结构）即可达到所需要求。另外，根据此处工况，采用卧式安装。2.2 电动机选择（一）工作机的功率 Pw=FV/1000=40001.5/1000=6kwwP（二）总效率 由任务书中的运动简图分析可知：V 带传动效率； 齿轮传动的轴承效率；12齿轮传动的效率； 联轴器的效率；34滚筒轴承的效率； 滚筒效率。5 6查【2】表 1-7 得：（初选齿轮为八级精度）1

8、234560.96.0.9778、 、 、 、 。则有： 2 2134560.90.97.8096.3（减速器内部有 2 对轴承，其机械效率相同，均为 ）2（三）所需电动机功率 dP由 PedP d=kw23.7806查机械零件设计手册得 Ped = 7.5 kw2.3 确定电动机转速卷筒工作转速为：nw=601000V/（D ）=81.85 r/min根据机械设计课程设计表 2-3 推荐的传动比合电动机额定功率Ped = 7.5 kw7理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比 =36 范围。齿i取带传动比 c。则总传动比理论范围为： =624。总故电动机转速的可选范为= =491.111964

9、.4 r/mindn总iw则符合这一范围的同步转速有：750、1000 和1500r/min，由标准查出三种适用的电动机型号：电动机转速(r/min)方案 电 动 机型 号额 定 功 率 同 步 满 载1 Y160L-8 7.5kw 750 7202 Y160M-6 7.5kw 1000 9703 Y132M-4 7.5kw 1500 1440综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和带传动、减速器传动比,可见第 2 方案比较适合。因此选定电动机型号为 Y160M-6， =970 满nr/min。2.4 确定传动装置的总传动比和分配级传动比1、确定传动装置的总传动比由选定的电动机满载转速和工作机主

10、动轴转速 可得传动装置总传动比为：满nIn= / =970/81.85=11.85总i满 In2、分配各级传动装置传动比： 总传动比等于各传动比的乘积 = 总i带 齿由工程经验知顶分配传动比除了 、 =36 满足42带i齿外，还应满足 带i齿取 =2.5（普通 V 带 i=24）带因为： =总i带 齿所以： 11.85/2.5 4.74齿 总 带i2.5 动力运动参数计算选定电动机型号为Y160M-65.2带i=4.74齿8（一）转速 n= =970 （r/min）0满= / = / =970/2.5=388（r/min） =I带i满 带i In/ =388/4.74=81.85（r/min）

11、In齿（二）各轴功率 P)(5.70kwed轴： )(2.709611 kw轴： 12322P（三）各轴转矩 T (Nm)84.73/9500nPT轴 )(2111 mN轴 (Nm)0622将上述数据列表如下：轴号 功率P/kW N /(r.min-1) T/(Nm)i0 7.5 970 73.841 7.2 388 177.222.52 6.91 81.85 806.24 4.74=388（r/min）I=81.85（r/minI） kwP5.702196T0=73.84(N m)T1=177.22(N m)T2=806.24(N m)计 算 及 说 明 结果9三、 传动零件的设计计算3.1

12、 减速器外部零件的设计计算-普通 V形带传动设计普通 V 形带传动须确定的内容是：带的型号、长度、根数，带轮的直径、宽度和轴孔直径中心距、初拉力及作用在轴上之力的大小和方向1、选择带的型号：取 , 则计算功率为.0AKPC=KAP=17.5= 7.5KW,n0=970r/min由图【1】13-15，选取 B 型带。2、确定带轮基准直径、验算带速由图【1】13-15，B 型带 d1=125140mm,选取d1=125mm带速带速验算： V=n0d1/（100060）=3.14125970/100060=6.35m/s 介于 525m/s 范围内，故合适大带轮基准直径 d2=n0/n1d1=2.5

13、125=312.5mm 3、确定带长和中心距 a：0.7（d1+d2）a02（d1+d2）0.7（ 125+312.5） a02（125+312.5）306.2mma0875mm初定中心距 a0=500 ，则带长为L0=2a0+（d1+d2）+（d2-d1） 2/(4a0)=2500+（112+280）/2+（280-112） 2/(4500)=1629.55 mm按标准选带的基准长度 Ld=1600mm 的实际中心距a=a0+(Ld-L0)/2=500+(1600-1629.55)/2=485.23 mm4、验算小带轮上的包角 1 1=180-(d2-d1)57.3/a=160.160120

14、0 小轮包角合适5、确定带的根数选 B 型带d1=125mmd2=312.5mm带中心距a =485.23mm小轮包角合适10由式 确定 V 带根数，1cLPzK查【1】133 表得 1.72kW，查 135 表得10.46kW1P由 1=160.160 查【1】132 和 137 表得 1，LK0.95K则 Z=PC/（(P0+P0) =7.5/（1.72+0.46 ）LK10.95= 3.62 故要取 4 根 B 型 V 带6、确定从动轮上压力 FQExp(f2)=2.32F=1134.7NF1=1991.2NF2=859.6NF0=1425.4N故 FQ=2808.2N选 4 根 V 带FQ=2808.2N计 算 及 说 明 结果