1、機械設計基礎課程設計計算說明書設計題目: 一級圓柱齒輪減速器 院 系: 材料學院焊接系 專 業: 電子封裝技術專業班 級: 1429201班 學 號: 1142920102 設計者:胡佳偉 指導老師: 成 績: 2017年1月目錄一、初步設計11.設計任務書12.原始數據13.傳動系統方案的擬定1二、電動機的選擇11.電動機的容量選擇22.確定電動機轉速23.電動機型號的選定21.計算總傳動比32.合理分配各級傳動比33.各軸轉速、輸入功率、輸入轉矩的計算3三、傳動件設計計算41.帶傳動設計(普通V帶)42. 齒輪傳動設計7四、軸的設計與校核91.輸入軸最小直徑的設計和作用力計算92.輸出軸最

2、小直徑的設計和作用力計算9五、軸承、鍵、聯軸器的選擇與校核131.軸承的選擇與校核132.鍵的選擇計算與強度校核143.聯軸器的選擇14六、減速器的潤滑與密封151.潤滑的選擇與確定152.密封的選擇與確定15參考文獻：17一、 初步設計1. 設計任務書設計課題：帶式運輸機上的一級閉式圓柱齒輪減速器。設計說明：1) 運輸機連續單向運轉，工作負荷平穩，空載起動。2) 運輸機滾筒效率為0.96，滾動軸承（一對）效率。3) 工作壽命4年，工作環境為有塵環境，每日工作24小時。4) 電力驅動，三相交流電，電壓380/220V5) 運輸容許速度誤差為5%。2. 原始數據要求數據F2000Nd290mmv

3、1.15m/s3. 傳動系統方案的擬定Fv（一級展開式圓柱齒輪減速器帶式運輸機的傳動示意圖）二、 電動機的選擇電動機分為交流電動機和直流電動機兩種，由于生產的單位一般采用三相交流電源，因此無特殊要求時，均應選用三相交流電動機，其中以三相異步交流電動機應用最為廣泛。Y型三相籠型異步電動機是一般用途的全封閉自扇冷式電動機，由于其結構簡單、工作可靠、價格低廉、維護方便，因此廣泛應用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和特殊要求的機械上。按照工作要求和條件，選用三相鼠籠異步電動機，Y系列，額定電壓380V。1. 電動機的容量選擇電動機所需的工作功率為工作機所需工作功率為因此 由電動機至運輸帶的傳動總效率為式

4、中：分別為帶傳動、軸承、齒輪傳動、聯軸器和滾筒的傳動效率。帶傳動選V帶傳動，取；滾動軸承選球軸承，取；齒輪傳動選擇經過跑合的7級精度齒輪傳動（脂潤滑），；聯軸器選擇彈性聯軸器，；滾筒效率，則所以 2. 確定電動機轉速滾筒軸工作轉速為取V帶傳動的傳動比，一級圓柱齒輪減速器傳動比，則總傳動比合理范圍為，故電動機轉速的可選范圍為3. 電動機型號的選定符合這一范圍的同步轉速為750r/min，1000r/min，1500r/min三種。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸/質量及價格因素，為使傳動裝置結構緊湊，決定選用同步轉速為1000r/min的電動機。根據電動機的類型/容量和轉速，由電動機產品目錄或有關

5、手冊選定電動機型號為Y132S-6。其主要性能如下表一，主要安裝尺寸如表二：表一：電動機型號額定功率/kW滿載轉速/Y132S-639602.02.0表二：型號HABCDEGKbb1b2hAABBHAL1Y132S-613221614089388033122802101353156020018475計算傳動裝置的運動和動力參數由電動機的型號Y13S-6，滿載轉速1. 計算總傳動比總傳動比2. 合理分配各級傳動比由式取齒輪傳動比V帶傳動比3. 各軸轉速、輸入功率、輸入轉矩的計算各軸轉速軸 軸 卷筒軸 各軸輸入功率軸 軸 卷筒軸 電動機輸出轉矩軸 軸 卷筒軸 將上述計算結果匯總于下表以備查用：表三

6、：帶式傳動裝置的運動和動力參數軸名功率P/kW轉矩T/(N·mm)轉速n/(r/min)傳動比i效率電機軸2.73960軸2.54251.313.320.93軸2.4475.693.820.96卷筒軸2.3975.6910.98三、 傳動件設計計算1. 帶傳動設計(普通V帶)確定計算功率2.式中，Pd為傳遞的額定功率，KA為工作情況系數，查表5.2取KA=1.2。選擇V帶型號根據，由教材P99，圖5.10選取A型帶。確定帶輪基準直徑初選小帶輪直徑：根據V帶型號，參考表5.4，選取dd1=100mm驗算帶的速度帶速在范圍內，合適。計算從動輪直徑由表，取dd2=375mm。驗算傳動比誤差

7、理論傳動比實際傳動比故滿足。確定中心距和V帶基準長度初選中心距得則初取中心距初算V帶的基準長度查教材P100，表5-3，對A型帶選用再計算實際中心距，取驗算小帶輪上包角 合適。確定V帶根數查教材P101，表5-4，A型單根V帶所能傳遞的基本額定功率,；查教材P102，表5-5，功率增量；查表5-6，包角修正系數；查5-3，帶長修正系數 取根確定初拉力由表5-1，得確定作用在軸上的壓軸力帶輪結構和尺寸由Y132S-6電動機知，其軸伸直徑d=38mm，長度L=80mm。故小帶輪軸孔直徑，轂長應小于80mm。由機械設計手冊，表14.1-24查得，小帶輪結構為實心輪。大帶輪直徑，選用腹板式2. 齒輪傳

8、動設計選擇齒輪材料及確定許用應力小齒輪選用號鋼(調質），齒面硬度為；,（表11-1）。大齒輪選用號鋼（正火），齒面硬度為,，（表11-1）由教材P171，表11-5，取，則許用接觸應力許用彎曲應力按齒面接觸疲勞強度設計查教材P169,表11-3，取載荷系數；查教材P175，表11-6，寬度系數。小齒輪上的轉矩許用接觸應力參數選擇齒數z1，z2：取z1=37。，取z2=123。齒寬系數：齒數比：小齒輪分度圓直徑確定模數和中心距按表6.1取，m=2中心距確定分度圓直徑及齒寬取b2=75mm，b1=80mm。驗算輪齒彎曲強度齒形系數按表6.7查得，YF1=2.51，YF2=2.17。，因為較大，故需

9、校核齒輪2的齒根彎曲疲勞強度安全。齒頂高齒根高小齒輪齒頂圓直徑齒根圓直徑大齒輪齒頂圓直徑 齒根圓直徑四、 軸的設計與校核1. 輸入軸最小直徑的設計和作用力計算按扭轉強度初步設計軸的最小直徑因傳遞功率不大，并對重量及結構尺寸無特殊要求，故選用常用材料45鋼，調質處理。查表6.4得，。對于轉軸，按扭轉強度初算軸徑，查表11.4 得C=106118；考慮軸端彎矩較大，故取C=118，考慮鍵槽的影響選取標準直徑 以上計算的軸徑作為輸入軸外伸端最小直徑。軸的結構設計，軸上零件的定位、固定和裝配一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、右面均有軸肩軸向固定，聯接以平鍵作過渡配合固定

10、，兩軸承分別和軸承端蓋定位，采用過渡配合固定。2. 輸出軸最小直徑的設計和作用力計算按扭轉強度初步設計軸的最小直徑因傳遞功率不大，并對重量及結構尺寸無特殊要求，故選用常用材料45鋼，調質處理。查表6.4得，。對于轉軸，按扭轉強度初算軸徑，查表11.4 得C=106118；考慮軸端彎矩較小，故取C=106。考慮鍵槽的影響選取標準直徑大齒輪軸的初步結構設計，初定各個軸段直徑位置軸徑/mm說明聯軸器處38按傳遞轉矩估算的基本直徑油封處45該段軸徑應滿足油封標準軸承處50選用6210深溝球軸承，為便于軸承從右端裝拆，軸承內徑應稍大于油封處軸徑，并符合滾動軸承內徑標準，故取軸徑為50mm，初定軸承型號為

11、6210，兩端相同齒輪處55考慮齒輪從右端裝入，故齒輪孔徑應大于軸承處軸徑，并為標準直徑。軸環處62齒輪左端用軸環定位，按齒輪處軸徑d=55mm，軸環高度a=（），取a=4mm初步確定各軸段長度位置軸段長度/mm說明齒輪處78已知齒輪輪轂寬度為80mm，為保證齒輪能被壓緊，此軸段長度應略小于齒輪輪轂寬度，故取78mm右端軸承處42此軸段包括4部分，軸承內圈寬度20mm；考慮到箱體的鑄造誤差，裝配時留有余地，軸承左端面與箱體內壁的間距取10mm，箱體內壁與齒輪右側端面間距取10mm，齒輪輪轂寬度與齒輪處軸段長度之差為2mm。最后該軸段長度為20+10+10+2=40mm油封處待定此段長度由軸承蓋

12、的總寬度加上軸承蓋外端面與聯軸器左端面的間距構成。由于間距需要根據其他零件位置確定，故長度待定聯軸器處80聯軸器輪轂寬度為82mm，為保證軸端擋圈能壓緊聯軸器，此軸段長度應略小于聯軸器輪轂寬度，故取80mm軸環處8軸環寬度b=1.4a=1.4x4=5.6mm，取b=8mm左端軸承處32此軸段包括2部分，軸承內圈寬度20mm和甩油環的寬度12mm，共32mm小齒輪軸的初步結構設計，初定各個軸段直徑位置軸徑/mm說明聯軸器處28按傳遞轉矩估算的基本直徑油封處32該段軸徑應滿足油封標準軸承處35選用6207深溝球軸承，為便于軸承從右端裝拆，軸承內徑應稍大于油封處軸徑，并符合滾動軸承內徑標準，故取軸徑

13、為35mm，初定軸承型號為6207，兩端相同齒輪處40考慮齒輪從右端裝入，故齒輪孔徑應大于軸承處軸徑，并為標準直徑。軸環處46齒輪左端用軸環定位，按齒輪處軸徑d=40mm，查表知軸環高度a=（）d=2.8-4mm，取a=3mm初步確定各軸段長度位置軸段長度/mm說明齒輪處78已知齒輪輪轂寬度為80mm，為保證齒輪能被壓緊，此軸段長度應略小于齒輪輪轂寬度，故取78mm右端軸承處29此軸段包括2部分，軸承內圈寬度17mm和甩油環寬度12mm，共29mm油封處待定此段長度由軸承蓋的總寬度加上軸承蓋外端面與聯軸器左端面的間距構成，待定。聯軸器處68所選聯軸器輪轂寬度為62mm，為保證軸端擋圈能壓緊聯軸

14、器，此軸段長度應略小于聯軸器輪轂寬度，故取68mm軸環處8軸環寬度b=1.4a=1.4x3=4.2mm，取b=8mm左端軸承處31此軸段包括3部分，軸承內圈寬度17mm和甩油環寬度12mm，再加上齒輪配合留出的2mm，一共是31mm軸上零件的定位、固定和裝配單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，因轉速較低，設計潤滑方式為脂潤滑，有甩油環，齒輪一面用軸肩定位，另一面用甩油環定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以甩油環定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階梯狀，左軸承從左面裝入，齒輪、右軸承和聯軸器依次從右面裝入。求齒輪上作用力的大小、方向取齒輪齒寬中間為力作用點

15、，則可得跨矩L1=90mm， L2=67.5mm，L3=67.5mm軸的空間受力圖如下垂直方向受力和彎矩如下水平方向受力和彎矩如下齒輪上的圓周力： 齒輪上的徑向力：齒輪上的軸向力： 根據軸的結構圖作出軸的計算簡圖，再作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結構圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出齒輪中心截面a-a面是軸的危險截面。水平面H上：垂直面V上： 水平面H上：a-a面彎矩： 垂直面彎矩： 總彎矩：由附表10.1，抗彎截面模量按彎矩合成應力校核軸的強度對于一般用途的轉軸，可按彎扭合成強度進行校核計算。對于單向傳動的轉軸，通常轉矩按脈動循壞處理，故取折合系數，則當量彎矩為由表11.5查得，對于調質處理的4

16、5鋼，軸的計算應力：故安全。五、 軸承、鍵、聯軸器的選擇與校核1. 軸承的選擇與校核初步選擇滾動軸承。因軸轉速較高，且只承受徑向載荷，故選取深溝球軸承。根據初算軸徑，考慮軸上零件軸向定位和固定，估計初裝軸承處的軸徑并假設選用輕系列，查機械設計手冊定出滾動軸承型號列表如下：軸號軸承型號基本尺寸mm基本額定載荷dDB1620735721725.72621050902035.1根據條件，軸承預計壽命軸的軸承使用壽命計算計算軸承的軸向力由于齒輪上沒有內部軸向力，故軸承軸向力為0.計算當量動載荷當量動載荷P=Fr=12642+4602=1345.1N校核軸承的壽命：顯然，故軸承壽命很充裕。2. 鍵的選擇

17、計算與強度校核軸上的鍵： 高速軸及齒輪與軸的周向聯接均采用A型普通平鍵聯接，分別為鍵 GB1096-2003及鍵 GB/T1096-2003根據式故鍵強度符合要求軸上的鍵：大帶輪與軸的連接采用A型普通平鍵聯接，為鍵 GB1096-2003根據式大齒輪與軸的連接采用A型普通平鍵聯接，為鍵 GB1096-2003根據式故鍵強度符合要求3. 聯軸器的選擇在減速器輸出軸與工作機之間聯接用的聯軸器因軸的轉速較低、傳遞轉矩較大，并考慮安裝誤差后選用彈性柱銷聯軸器。查手冊，得查機械設計課程設計p153，取LX3彈性柱銷聯軸器，公稱轉矩為，許用轉速為4750r/min，軸孔直徑范圍30mm48mm，合適。采用

18、Y型軸孔，軸孔長度L=82mm以下為LX3型彈性柱銷聯軸器有關參數：型號公稱轉矩許用轉速軸孔直徑軸孔長度外徑材料鍵槽類型LX3125047503860160HT200A型六、 減速器的潤滑與密封1. 潤滑的選擇與確定潤滑方式齒輪 ，選用浸油潤滑,因此機體內需要有足夠的潤滑油，用以潤滑和散熱。同時為了避免油攪動時泛起沉渣，齒頂到油池底面的距離不應小于。對于單級減速器，浸油深度約為一個齒高，這樣就可以決定所需油量，單級傳動，每傳遞需油量。對于滾動軸承來說，由于齒輪圓周速度,傳動件的速度不高，濺油效果不大，選用脂潤滑。這樣結構簡單，易于密封，維護方便，使潤滑可靠。為防止軸承室中的潤滑脂流入箱內而造成

19、油脂混合，在箱體軸承座箱內一側裝設甩油環。潤滑油牌號與用量齒輪潤滑選用全系統損耗油，最低最高油面距，需油量為左右軸承潤滑選用潤滑脂，填充量為軸承室的，每隔半年左右補充或更換一次。2. 密封的選擇與確定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。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。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，由于選用的電動機為低速、常溫、常壓的電動機且工作在有塵環境中，所以應該選用唇形密封圈進行防塵。七、減速器附件的選擇與設計1. 軸承端蓋材料為：HT150 根據下列的公式對軸承端蓋進行計算

20、：d0=d3+1mm；D0=D +2.5d3； D2=D0 +2.5d3；e=1.2d3； e1e；m 由結構確定；D4=D -(1015)mm；D5=D0 -3d3；D6=D -(24)mm；d1、b1 由密封尺寸確定；b=510，h=(0.81)b小軸軸承端蓋：由d3=8mm，D=72mm可知：D0=92mm，D4=60mm，D2=112mm，e=12mm，D5=68；大軸軸承端蓋：由 d3=8mm，D=90mm可知：d0=9mm，D0=110mm，D2=130mm，e=12mm，e1>12mm，D4=76mm，D5=86mm。2. 視孔和視孔蓋窺視孔用于檢查傳動零件的嚙合、潤滑及輪齒損壞情況，并兼作注油孔，可向減速器箱體內注入潤滑油。查手冊，則A=60mm，B=40mm，A1=90mm，B1=70mm，C=75mm，C1=50mm，C2=55mm，d4=8mm， R=5mm，螺釘數目6。3. 油標用來指示箱內油面的高度，應設置在便于檢查和油面較穩定處。查機械設計課程設計油尺在減速器上安裝，采用螺紋連接。油尺上兩條刻線的位置，分別對應最高和最低