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 機械工程系 專 業 機械制造與自動化/模具設計與制造 班 級 模具111 姓 名 洪訓潤 學 號 3111041001 指導老師 崔世軍 完成日期 2012年12月15日 目錄第一章 緒論第二章 課題題目及主要技術參數說明2.1 課題題目 2.2 主要技術參數說明 2.3 傳動系統工作條件2.4 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3.1 減速器結構3.2 電動機選擇3.3 傳動比分配3.4 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)4.1 齒輪材料和熱處理的選擇4.2 齒輪幾何尺寸的設計

2、計算 4.2.1 按照接觸強度初步設計齒輪主要尺寸 4.2.2 齒輪彎曲強度校核 4.2.3 齒輪幾何尺寸的確定4.3 齒輪的結構設計第五章 軸的設計計算(從動軸)5.1 軸的材料和熱處理的選擇5.2 軸幾何尺寸的設計計算 5.2.1 按照扭轉強度初步設計軸的最小直徑5.2.2 軸的結構設計5.2.3 軸的強度校核第六章 軸承、鍵和聯軸器的選擇6.1 軸承的選擇及校核 6.2 鍵的選擇計算及校核6.3 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7.1 潤滑的選擇確定 7.2 密封的選擇確定 7.3減速器附件的選擇確定7.4箱體主要結構尺寸計算 第八章 總結參

3、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

4、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2.1課題題目帶式輸送機傳動系統中的減速器。要求傳動系統中含有單級圓柱齒輪減速器及V帶傳動。2.2 主要技術參數說明 輸送帶的最大有效拉力F=1900N，輸送帶的工作速度V=1.5 m/s，輸送機滾筒直徑D=260 mm。2.3 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

5、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。2.4 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3.1 減速器結構本減速器設計為水平剖分，封閉臥式結構。3.2 電動機選擇（一）工作機的功率Pw =FV/1000=1900×1.5/1000=2.85kw（二）總效率 = =（三）所需電動機功率 查機械零件設計手冊得 Ped = 3 kw電動機選用 Y112M-4 n滿 = 1420 r/min3.3 傳動比分配 工作機的轉速n=60×1000v/

6、（D） =60×1000×1.5/(3.14×260) =110.240r/min 取 則3.4 動力運動參數計算（一）轉速n電動機選用：Y100L2-4=4.293計 算 及 說 明結果=1420（r/min）=/=/=1420/3=473.333（r/min） =/=473.333/4.293=110.256（r/min） =110.256（r/min） （二） 功率P （三） 轉矩T =21.877x103(Nmm) = 262.423x103(Nmm) = 257.201x103(Nmm) 計 算 及 說 明結果將上述數據列表如下：軸號功率P/kW N /

7、(r.min-1) /(Nm) i 03.253142021.877 30.96 13.122473.33363.005 23.029110.256262.4234.2930.97 32.968110.256257.20110.98第四章 齒輪的設計計算4.1 齒輪材料和熱處理的選擇 小齒輪選用45號鋼，調質處理，硬度設取HBS230 大齒輪選用45號鋼，正火處理，硬度設取HBS1904.2 齒輪幾何尺寸的設計計算4.2.1 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 ,SHlim = 1 由機械零件設計手冊查得 ZN1 = ZN2 = 1 YN1 = YN2 = 1.1 由 計

8、 算 及 說 明結果 （一）小齒輪的轉矩 （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得，取K1.1（三） 計算齒數比 =4.293（四） 選擇齒寬系數 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1（五） 計算小齒輪分度圓直徑 76.43=76.43= 51.402( mm)計 算 及 說 明結果 （六） 確定齒輪模數m m =(0.0070.02)a = (0.0070.02)×185.871 取m=2.5（按照教材P188中10.25公式計算）（七） 確定齒輪的齒數和 取

9、Z1 = 20 取 Z2 = 86（八）實際齒數比 齒數比相對誤差 <±2.5% 允許（九） 計算齒輪的主要尺寸 Z1 = 20Z2 =86=48mm=192mm計 算 及 說 明結果 中心距 齒輪寬度 B1 = B2 + (510) = 5560(mm) 取B1 =60 (mm) （十）計算圓周轉速v（以分度圓為基礎）并選擇齒輪精度 查表應取齒輪等級為9級，但根據設計要求齒輪的精度等級為7級。4.2.2 齒輪彎曲強度校核（一） 由421中的式子知兩齒輪的許用彎曲應力 （二） 計算兩齒輪齒根的彎曲應力（只要計算齒輪1即可） 由機械零件設計手冊得 =2.63 =2.19比較的值

10、/=2.63/244=0.0108>/=2.19/204=0.0107 計算大齒輪齒根彎曲應力為a=132.5mmB1=60mmB2=50mm V=1.238(m/s)定為IT7 計 算 及 說 明結果 齒輪的彎曲強度足夠4.2.3 齒輪幾何尺寸的確定齒頂圓直徑 由機械零件設計手冊得 h*a =1 c* = 0.25齒距 P = 1.25x2.5=3.125(mm)齒根高 齒頂高 齒根圓直徑 4.3 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輪轂直徑 =1.6d=1.6×50=80輪轂長度 輪緣厚度 0 = (

11、34)m = 7.510(mm) 取 =10輪緣內徑 =-2h-2=220-2×4.5-2×10強度足夠=55mm=220mmh=4.5mmS=3.14mmP=6.28mmhf=3.125mmha=2.5mmdf1=43.75mmdf2=210mm計 算 及 說 明結果= 191(mm)取D2 = 190(mm) 腹板厚度 c=0.3=0.3×50=15 取c=15(mm)腹板中心孔直徑=0.5(+)=0.5(190+80)=135(mm)腹板孔直徑=0.25（-）=0.25（190-80）=27.5(mm) 取=30(mm)齒輪倒角n=0.5m=0.5×

12、;2.5=1.25齒輪工作如圖2所示：1.25x4521550135190220計 算 及 說 明結果第五章 軸的設計計算5.1 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，HB217255=650MPa =360MPa =300MPa5.2 軸幾何尺寸的設計計算 5.2.1 按照扭轉強度初步設計軸的最小直徑（P265公式14.2）從動軸=c=115=34.5考慮鍵槽=34.5×1.05=36.225選取標準直徑=365.2.2 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，主動軸和從動軸均設計為階梯軸。5.2.3 軸的強度校核從

13、動軸的強度校核 圓周力 =2000×524846/215=2441.4徑向力 =tan=2441.14×tan20°=887.99 由于為直齒輪，軸向力=0作從動軸受力簡圖：（如圖3所示）D2=36mm計 算 及 說 明結果L=110mm =0.5=0.5×2441.14=1220.57=0.5L=1220.57×110×0.5/1000=67.13=0.5=0.5×887.99 =443.995=0.5L=0.5×443.995×110/1000=24.41 轉矩T=262.423 校核=71.43 =

14、172.89 由圖表查得（P266表14.2），=55MPa d10=10=31.55(mm) 考慮鍵槽d=31.55mm < 45mm 則強度足夠第六章 軸承、鍵和聯軸器的選擇6.1 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（GB/T276-1993）壽命計劃：從動軸承 2個計 算 及 說 明結果兩軸承受純徑向載荷P=887.99 X=1 Y=0從動軸軸承壽命：深溝球軸承6209，基本額定功負荷=25.6KN =1 =3=10881201預期壽命為：8年，兩

15、班制L=8×300×16=38400<軸承壽命合格6.2 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/T10962003，b=16，L=50，h=10，選45號鋼，其許用擠壓力=100MPa=82.00<則強度足夠，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14×52 GB/T10962003，b=10mm，L=45mm，h=8mm，選45號鋼，其許用擠壓應力=100MPa=74.978<則強度足夠，合格從動軸外伸端鍵10×40 GB/10962

16、003與齒輪聯接處鍵14×52 GB/T10962003計 算 及 說 明結果6.3 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(指導手冊P149附表9.3)K=1.3=9550=9550×=319.799選用LT7型彈性套住聯軸器，公稱尺寸轉矩=500，<。采用Y型軸孔，A型鍵軸孔直徑d=4048，選d=45，軸孔長度L=112LT6型彈性套住聯軸器有關參數（如選用指導手冊P147-148中附表連接形式也要列出類似參數表格）選用TL8型彈性套住聯軸器型號公稱轉矩T/(N·m)許用轉速n/（r·

17、;軸孔直徑d/mm軸孔長度L/mm外徑D/mm材料軸孔類型鍵槽類型LT6500360045112190HT200Y型A型第七章 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7.1 潤滑的選擇確定 7.1.1潤滑方式 1.齒輪V=1.212 m/s 應用噴油潤滑，但考慮成本及需要，選用浸油潤滑2.軸承采用潤滑脂潤滑 7.1.2潤滑油牌號及用量齒輪浸油潤滑軸承脂潤滑計 算 及 說 明結果1.齒輪潤滑選用150號機械油，最低最高油面距1020mm，需油量為1.5L左右2.軸承潤滑選用2L3型潤滑脂，用油量為軸承間隙的1/31/2為宜7.2密封形式 1.箱座與箱蓋凸緣接合面的密封

18、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（指導手冊P131附表6.1）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V<3（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7.3減速器附件的選擇確定列表說明如下：齒輪用150號機械油軸承用2L3型潤滑脂計 算 及 說 明結果名稱功用數量材料規格螺栓安裝端蓋12Q235M6×16GB 57821986螺栓安裝端蓋24Q235M8×25GB 57821986銷定位235A6×40GB 1171986墊圈調整安裝365Mn10GB 931987 螺母安裝3M10GB 61701986油標尺測量油面高