1、機械設計課程設計課題名稱一級圓柱齒輪減速器的設計計算系別機械系專業機械設計與制造班級17 機制 17701 班姓名學號指導老師完成日期2018年 6 月 27日目錄第一章緒論第二章課題題目及主要技術參數說明課題題目主要技術參數說明傳動系統工作條件傳動系統方案的選擇第三章減速器結構選擇及相關性能參數計算減速器結構電動機選擇傳動比分配動力運動參數計算第四章齒輪的設計計算(包括小齒輪和大齒輪)齒輪材料和熱處理的選擇齒輪幾何尺寸的設計計算按照接觸強度初步設計齒輪主要尺寸齒輪彎曲強度校核齒輪幾何尺寸的確定齒輪的結構設計第五章軸的設計計算 (從動軸 )軸的材料和熱處理的選擇軸幾何尺寸的設計計算按照扭轉強度

2、初步設計軸的最小直徑軸的結構設計軸的強度校核第六章軸承、鍵和聯軸器的選擇軸承的選擇及校核鍵的選擇計算及校核聯軸器的選擇第七章減速器潤滑、密封及附件的選擇確定以及箱體主要結構尺寸的計算潤滑的選擇確定密封的選擇確定減速器附件的選擇確定箱體主要結構尺寸計算第八章總結參考文獻第一章緒論本論文主要內容是進行一級圓柱直齒輪的設計計算，在設計計算中運用到了機械設計基礎、機械制圖、工程力學、公差與互換性等多門課程知識，并運用 AUTOCAD軟件進行繪圖，因此是一個非常重要的綜合實踐環節,也是一次全面的、 規范的實踐訓練。通過這次訓練，使我們在眾多方面得到了鍛煉和培養。主要體現在如下幾個方面：（1）培養了我們理

3、論聯系實際的設計思想，訓練了綜合運用機械設計課程和其他相關課程的基礎理論并結合生產實際進行分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、深化和擴展了相關機械設計方面的知識。（2）通過對通用機械零件、常用機械傳動或簡單機械的設計，使我們掌握了一般機械設計的程序和方法，樹立正確的工程設計思想，培養獨立、全面、科學的工程設計能力和創新能力。（3）另外培養了我們查閱和使用標準、規范、手冊、圖冊及相關技術資料的能力以及計算、繪圖數據處理、計算機輔助設計方面的能力。（4）加強了我們對 Office軟件中 Word功能的認識和運用。第二章課題題目及主要技術參數說明課題題目帶式輸送機傳動系統中的減速器。要求傳動系統中含

4、有單級圓柱齒輪減速器及 V帶傳動。主要技術參數說明輸送帶的最大有效拉力 F=1150N，輸送帶的工作速度 V= m/s，輸送機滾筒直徑 D=260 mm。傳動系統工作條件帶式輸送機在常溫下連續工作、單向運轉；空載起動，工作載荷較平穩；兩班制（每班工作 8小時），要求減速器設計壽命為 8年，大修期為3年，中批量生產；三相交流電源的電壓為380/220V。傳動系統方案的選擇圖 1帶式輸送機傳動系統簡圖計算及說明結果第三章 減速器結構選擇及相關性能參數計算減速器結構本減速器設計為水平剖分，封閉臥式結構。電動機選擇（一）工作機的功率PwPw =FV/1000=11501000=（二）總效率總2總=帶齒

5、輪聯軸器滾筒軸承= 0.960.98 0.99 0.96 0.9920.876（三）所需電動機功率 Pd電動機Pd Pw / 總選用：1.84/0.876 2.100(KW )Y100L2-4查機械零件設計手冊得P= 3 kwed電動機選用 Y112M-4n 滿 = 1420 r/min傳動比分配工作機的轉速 n=60 1000v/（D）=60 1000 260)=mini總 n滿 / n1420 /117.58912.076(r / min)取 i 帶 3則 i 齒 i總 / i帶12.076/3 4.025i帶 3動力運動參數計算i齒 =（一）轉速 n計算及說明結果n0 = n滿 =142

6、0（r/min ）n I = n 0 / i 帶 = n 滿 / i 帶 =1420/3=（ r/min ）nII = nI / i 齒 =（ r/min ）nIII = nII =（r/min ）（二）功率 PP0Pd1.612(kw)P1P0帶2.1000.941.974(kw)P2P1齒輪軸承1.9740.98 0.99 1.916( kw)P3P2 聯軸器軸承1.9160.990.991.875(kw)（三）轉矩 TT09550P0 / n095502.100/1420=(N m)T1T0帶 i帶14.1260.963 40.684(Nm)T2T1齒輪軸承 i 齒40.6840.98

7、0.994.025= (Nm)T3T2聯軸器軸承 i 齒帶158.8720.990.991= (Nm )計算及說明結果將上述數據列表如下：功率T /軸號N /iP/kW(N m)0142031231第四章齒輪的設計計算齒輪材料和熱處理的選擇小齒輪選用 45 號鋼，調質處理， HB236大齒輪選用 45 號鋼，正火處理， HB190齒輪幾何尺寸的設計計算按照接觸強度初步設計齒輪主要尺寸由機械零件設計手冊查得H lim 1580MPa ,H lim 2530MPa ,SHlim = 1F lim 1215MPa ,F lim 2200MPa , SF lim 1n1 / n2473.333 /11

8、7.5894.025由機械零件設計手冊查得ZN1= ZN2= 1YN1 = YN2 =由H lim 1 Z N15801H 11580MPaSH limH lim 2 Z N 25301H 21530MPaSH lim計算及 說明結果F lim 1YN12151.1244 MPaF 11SF limF lim 2YN 22001.1204MPaF 21SF lim（一）小齒輪的轉矩 T IT19550 P1 / n195501.974/473. 37742.379 (Nm)（二） 選載荷系數 K由原動機為電動機，工作機為帶式輸送機，載荷平穩，齒輪在兩軸承間對稱布置。查機械原理與機械零件教材中表

9、得，取K（三）計算尺數比=（四）選擇齒寬系數d根據齒輪為軟齒輪在兩軸承間為對稱布置。查機械原理與機械零件教材中表得，取d 1（五）計算小齒輪分度圓直徑d 1d1 計算及說明331.1 40.684 (4.025 1)d1 766KT I ( u 1)=766d H 2 2 u1 5302 4.025= ( mm)（六）確定齒輪模數mad1144.74.025112.343 mm212m =a = 取 m=2（七）確定齒輪的齒數Z1 和 z2d1 44.71422.36取1Z13Z=24mZ2Z1 4.0252496.6取 Z=962（八）實際齒數比Z 296Z1424齒數比相對誤差0.006Y

10、F 2 /F 2 =204=計算大齒輪齒根彎曲應力為計算及說明2000KT1YF 12000 101.741 2.63F 166 3222B2 m2 Z 240.952(MPa )F 1齒輪的彎曲強度足夠齒輪幾何尺寸的確定齒頂圓直徑 da由機械零件設計手冊得h* a =1 c* =d a1d12ha1Z12ham(242 1)254( mm)d a 2d 22ha 2Z 22ham(9621)2196(mm)齒距P = 2=(mm)齒根高hfh acm2.5( mm)齒頂高hah a m122(mm)齒根圓直徑 d fd f 1d12h f48 22.543(mm)d f 2d 22h f19

11、22 2.5187( mm)齒輪的結構設計小齒輪采用齒輪軸結構，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結構大齒輪的關尺寸計算如下：軸孔直徑d=50 (mm)輪轂直徑D1 =50=80(mm)輪轂長度LB266(mm)輪緣厚度 0取=8= (3 4)m = 6 8(mm)0輪緣內徑 D 2= d a 2 -2h-20 =196-2 8結果強度足夠da1=54mmda 2 =196mmh=S=P=hf=ha=2mmdf1=43mmdf2=187mm計算及說明結果= 171(mm)取 D2 = 170(mm)腹板厚度c=B2 = 48=取 c=15(mm)腹板中心孔直徑D 0 =( D1 + D 2 )=(17

12、0+80)=125(mm)腹板孔直徑 d0=（ D 2 - D1 ）=（170-80）=(mm)取 d0 =20(mm)齒輪倒角 n=2=1齒輪工作如圖 2 所示：計算及說明結果第五章軸的設計計算軸的材料和熱處理的選擇由機械零件設計手冊中的圖表查得選 45 號鋼，調質處理， HB217255b =650MPas =360MPa1 =280MPa軸幾何尺寸的設計計算按照扭轉強度初步設計軸的最小直徑33從動軸 d 2 =cP2=1151.9552n2=D =32mm117.587考慮鍵槽 d2 =選取標準直徑 d 2 =32 mm軸的結構設計根據軸上零件的定位、裝拆方便的需要，同時考慮到強度的原則

13、，主動軸和從動軸均設計為階梯軸。軸的強度校核從動軸的強度校核圓周力F t = 2000T2 =2000 192=d 2徑向力Fr = F t tan= tan20=由于為直齒輪，軸向力Fa =0作從動軸受力簡圖：（如圖 3 所示）從動軸RARBFtFrRHARHBFt水平面彎矩RvARvBFt垂直面彎矩合力彎矩扭矩危險截面當量彎矩從動軸受力簡圖計算及說明結果L=110mmRHA = RHB = F t =( N )M HC = RHA =110 1000=( N m)RVA = RVB = Fr = =( N m)M VC =RVA =1101000=( N m)轉矩 T=(N m)校核MC=

14、 MHC2M VC2 = 51.72218.822 =(N m)M e = M C2aT 2 = 55.0420.6 158.872 2= ( N m)由圖表查得，1 b =55MPa33118.42d10M e=10=(mm)0.1 1 b0.1 * 55考慮鍵槽 d= 45mm則強度足夠第六章軸承、鍵和聯軸器的選擇軸承的選擇及校核考慮軸受力較小且主要是徑向力，故選用單列深溝球軸承主動軸承根據軸頸值查機械零件設計手冊選擇6207 2個（GB/T276-1993）從動軸承 6209 2 個從 動 軸（GB/T276-1993）承2 個壽命計劃：計算及說明結果兩軸承受純徑向載荷P= F r=X=

15、1Y=0從動軸軸承壽命：深溝球軸承6209，基本額定功負荷C r =f t=1=3106f tCr1063=25.6 1 1000L10h =P60 117.589=60n2602.34預期壽命為： 8 年，兩班制L=830016=38400L10h軸承壽命合格鍵的選擇計算及校核（一）從動軸外伸端 d=42，考慮鍵在軸中部安裝故選鍵 10 40 GB/T1096 2003， b=16， L=50，h=10，選 45 號鋼，其許用擠壓力p =100MPa從 動 軸外 伸 端p = F t4000TI4000158.872鍵 10= p40h lhld830 32GB/10962003則強度足夠，

16、合格（二）與齒輪聯接處d=50mm，考慮鍵槽在軸中部安裝，故同一方位母線上，選鍵 1452 GB/T1096 2003，b=10mm，L=45mm， h=8mm ，選45 號鋼，其許用擠壓應力與 齒 輪聯 接 處p =100MPa鍵 1452GB/T109p = F t=4000TI= 4000158.872 = p62003h lhld835 50則強度足夠，合格計算及說明結果聯軸器的選擇由于減速器載荷平穩，速度不高，無特殊要求，考慮拆裝方便及經濟問題，選用彈性套柱聯軸器K=TC =9550 KPII=9550 1.3 1.916=nII117.589選用 TL8型彈性套住聯軸器，公稱尺寸轉

17、矩 T，Tn。選用 TL8n =250 TC 采用 Y 型軸孔， A 型鍵軸孔直徑 d=3240，選 d=35，軸孔長型 彈 性度 L=82套 住 聯軸器TL8 型彈性套住聯軸器有關參數公稱許用外鍵轉速軸孔軸孔轉矩徑軸孔槽n/直徑長度型號D/m材料類T/(N1d/mmL/mm類型m)（rm型minTL625033003582160HT20A 型Y 型0第七章 減速器潤滑、密封及附件的選擇確定以及箱體主要結構尺寸的計算及裝配圖潤滑的選擇確定潤滑方式1.齒輪 V= 12m/s 應用噴油潤滑，但考慮成本齒輪浸油及需要，選用浸油潤滑潤滑2.軸承采用潤滑脂潤滑軸 承 脂潤滑油牌號及用量潤滑計算及說明結果

18、1.齒輪潤滑選用 150 號機械油，最低最高油面距1020mm，齒 輪 用150 號機械油需油量為左右2.軸承潤滑選用 2L 3 型潤滑脂，用油量為軸承間軸 承 用2L3 型隙的 1/3 1/2 為宜潤滑脂密封形式1.箱座與箱蓋凸緣接合面的密封選用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法2.觀察孔和油孔等處接合面的密封在觀察孔或螺塞與機體之間加石棉橡膠紙、墊片進行密封3.軸承孔的密封悶蓋和透蓋用作密封與之對應的軸承外部軸的外伸端與透蓋的間隙，由于 V3（ m/s），故選用半粗羊毛氈加以密封4.軸承靠近機體內壁處用擋油環加以密封，防止潤滑油進入軸承內部減速器附件的選擇確定列表說明如下：計算及說明結果名稱功用數量材料規格螺栓安裝端蓋12Q235M6 16GB 5782 1986螺栓安裝端蓋24Q235M8 25GB 5782 1986銷定位235A640GB 117 1986墊圈調整安裝365Mn10GB 931987螺母安裝3A3M10GB 6170 1986油標尺測量油1組合件面高度通氣