第頁機(jī)械課程設(shè)計說明書單級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計設(shè)計題目

單級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計

學(xué)

院

___________________________專業(yè)班級___________________________

設(shè)計人___________________________學(xué)

號

___________________________指導(dǎo)教師

_________________________

完成日期

_________________________目

錄一、前言…………….…………2二、設(shè)計任務(wù)…………….……2三、計算過程及計算說明…….3（一）電動機(jī)選擇……………3（二）計算總傳動比及分配各級的傳動比…4(三)

運動參數(shù)及動力參數(shù)計算……………4(四）傳動零件的設(shè)計計算…………………5（五）軸的設(shè)計計算及軸承的選擇計算……9(六)鍵聯(lián)接的選擇及校核計算……13四、減速器的潤滑與密封……………14五減速器箱體及其附件……………15六、設(shè)計小結(jié)……………………17七、參考資料……………………19一、前言（一)設(shè)計目的：

通過本課程設(shè)計將學(xué)過的基礎(chǔ)理論知識進(jìn)行綜合應(yīng)用，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算能力，熟悉一般的機(jī)械裝置設(shè)計過程。(二)傳動方案的分析：機(jī)器一般是由原動機(jī)、傳動裝置和工作裝置組成。傳動裝置是用來傳遞原動機(jī)的運動和動力、變換其運動形式以滿足工作裝置的需要，是機(jī)器的重要組成部分。傳動裝置是否合理將直接影響機(jī)器的工作性能、重量和成本。合理的傳動方案除滿足工作裝置的功能外，還要求結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護(hù)方便。本設(shè)計中原動機(jī)為電動機(jī)，工作機(jī)為皮帶輸送機(jī)。傳動方案采用了一級傳動，傳動為單級直齒圓柱齒輪減速器。齒輪傳動的傳動效率高，適用的功率和速度范圍廣，使用壽命較長，是現(xiàn)代機(jī)器中應(yīng)用最為廣泛的機(jī)構(gòu)之一。本設(shè)計采用的是單級直齒輪傳動。二、設(shè)計任務(wù)設(shè)計一臺用帶式運輸?shù)闹饼X圓柱齒輪減速器運輸機(jī)運送沙子單向連續(xù)運轉(zhuǎn)載荷，有輕微沖擊，環(huán)境有輕度粉塵，使用期限八年，兩班制工作（每班8小時，每年按300天計算）。原始數(shù)據(jù)：運輸帶工作拉力F=1800N；帶速V=1m/s；滾筒直徑D=200mm，帶速允許誤差＜5%。具體要求：1、電動機(jī)類型確定2、單機(jī)減速器的齒輪、軸、軸承、箱體等的設(shè)計及強(qiáng)度計算3、A1裝配圖一張

4、編寫一份設(shè)計說明書三、計算過程及計算說明（一）電動機(jī)選擇1、電動機(jī)類型的選擇：Y系列三相異步電動機(jī)2、電動機(jī)功率選擇（1）傳動裝置的總功率：η總=0.96×0.99×0.99×0.97×0.99×0.96=0.86(2)電機(jī)所需的工作功率：P工作=FV/1000η總=1800×1/1000×0.86=2.09KW3、確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速：計算滾筒工作轉(zhuǎn)速：n筒=60×1000V/πD=60×1000×1/π×200=95.49r/min按手冊推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍I‘1=3～6。取V帶傳動比I’2=2～4，則總傳動比理時范圍為I‘a(chǎn)=6～24。故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為n’d=I‘a(chǎn)×n筒=573～2291r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500r/min等。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出有三種適用的電動機(jī)型號，綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見第2方案比較適合，則選n=1000r/min。4、確定電動機(jī)型號根據(jù)以上選用的電動機(jī)類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動機(jī)型號為Y112M-6。其主要性能：額定功率：2.2KW，滿載轉(zhuǎn)速940r/min，質(zhì)量45kg（二）計算總傳動比及分配各級的傳動比總傳動比：i總=n電動/n筒=940/95.49=10

i2=i/2.5=4(三)、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算1、計算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）V帶高速軸

nI=n電機(jī)=940r/min減速器高速軸nII=nI/iV帶=940/2.5=376(r/min)減速器低速軸nIII=nII/i減速器=376/4=94(r/min)2、計算各軸的輸入功率（KW）V帶低速軸

PI=P工作=2.2KW減速器高速軸

PII=PI×η帶=2.2×0.96=2.11KW減速器低速軸

PIII=PII×η軸承×η齒輪=2.03KW3、

計算各軸扭矩（N•m）電動機(jī)輸出軸

TI=9550×PI/nI=9550×202/940=22.35N•m減速器高速軸

TII=9550×PII/nII=9550×2.11/376=53.59N•m減速器低速軸

TIII=9550×PIII/nIII=9550×2.03/94=206.23N•m(四）傳動零件的設(shè)計計算1、齒輪傳動的設(shè)計計算（1）選擇齒輪材料及精度等級考慮減速器傳遞功率不大，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240~260HBS，取260HBS。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度220HBS；根據(jù)課本P74表6-5選8級精度。齒面精糙度Ra≤1.6~3.2μm(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計由d1≥76.43(kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動比i齒=4取小齒輪齒數(shù)Z1=24。則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1=4×24=96齒數(shù)比：u=i0=4由課本取φd=0.75(3)轉(zhuǎn)矩T1T1=22350N•mm(4)載荷系數(shù)k由課本取k=1.2(5)許用接觸應(yīng)力[σH][σH]=σHlimZNT/SH由課本查得：σHlimZ1=710Mpa

σHlimZ2=620Mpa由課本P133式6-52計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NLNL1=60n1rth=60×458.2×1×(16×365×8)=1.28×109NL2=NL1/i=1.28×109/6=2.14×108由課本P135圖6-34查得接觸疲勞的壽命系數(shù)：ZNT1=0.92

ZNT2=0.98通用齒輪和一般工業(yè)齒輪，按一般可靠度要求選取安全系數(shù)SH=1.0[σH]1=σHlim1ZNT1/SH=710×0.92/1.0Mpa=653.2Mpa[σH]2=σHlim2ZNT2/SH=620×0.98/1.0Mpa=607.6Mpa故得：d1≥76.43(kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3=76.43[1.2×22350×(6+1)/0.75×4×607]1/3mm=46.21mm模數(shù)：m=d1/Z1=46.21/24=1.93mm根據(jù)課本取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=2mm(6)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度根據(jù)課本式σF=(2kT1/bm2Z1)YFaYSa≤[σH]確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑：d1=mZ1=2×24mm=48mmd2=mZ2=2×96mm=192mm齒寬：b=φdd1=0.75×48mm=36mm取b=40mm

b1=45mm(7)齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)YSa根據(jù)齒數(shù)Z1=20,Z2=120由表6-9相得YFa1=2.80

YSa1=1.55YFa2=2.14

YSa2=1.83(8)許用彎曲應(yīng)力[σF]根據(jù)課本式：[σF]=σFlimYSTYNT/SF由課本圖查得：σFlim1=290Mpa

σFlim2=210Mpa由圖6-36查得：YNT1=0.88

YNT2=0.9試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)YST=2按一般可靠度選取安全系數(shù)SF=1.25計算兩輪的許用彎曲應(yīng)力[σF]1=σFlim1YSTYNT1/SF=290×2×0.88/1.25Mpa=408.32Mpa[σF]2=σFlim2YSTYNT2/SF=210×2×0.9/1.25Mpa=302.4Mpa將求得的各參數(shù)代入式（6-49）σF1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1=(2×1×50021.8/45×2.52×20)×2.80×1.55Mpa=77.2Mpa<[σF]1σF2=(2kT1/bm2Z2)YFa1YSa1=(2×1×50021.8/45×2.52×120)×2.14×1.83Mpa=11.6Mpa<[σF]2故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠(9)計算齒輪傳動的中心矩aa=m/2(Z1+Z2)=2/2(24+96)=100mm(10)計算齒輪的圓周速度VV=πd1n1/60×1000=3.14×48×940/60×1000=2.36m/s（五）軸的設(shè)計計算及軸承的選擇計算輸入軸的設(shè)計計算1、按扭矩初算軸徑選用40Cr調(diào)質(zhì)，硬度217~255HBS根據(jù)課本，取c=110d≥110(2.11/382.1)1/3mm=19.44mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d=19.7×(1+5%)mm=20.69∴選d=25mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）軸上零件的定位，固定和裝配單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，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過渡配合固定（2）確定軸各段直徑和長度工段：d1=25mm

長度取L1=50mm∵h(yuǎn)=2c

c=1.5mmII段:d2=d1+2h=25+2×2×1.5=31mm∴d2=31mm初選用6207型深溝球軸承，其內(nèi)徑為35mm,寬度為16mm.考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取該段長為55mm，安裝齒輪段長度應(yīng)比輪轂寬度小2mm,故II段長：L2=（2+20+16+55）=93mmIII段直徑d3=35mmL3=L1-L=50-2=48mmⅣ段直徑d4=45mm由手冊得：c=1.5

h=2c=2×1.5=3mmd4=d3+2h=35+2×3=41mm長度與右面的套筒相同，即L4=20mm但此段左面的滾動軸承的定位軸肩考慮，應(yīng)便于軸承的拆卸，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)查取由手冊得安裝尺寸h=3.該段直徑應(yīng)?。海?0+3×2）=36mm因此將Ⅳ段設(shè)計成階梯形，左段直徑為36mmⅤ段直徑d5=30mm.

長度L5=19mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=100mm(3)按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計算①求分度圓直徑：已知d1=48mm②求轉(zhuǎn)矩：已知T2=52780N•mm③求圓周力：Ft根據(jù)課本式得Ft=2T2/d2=52780/48=1099.583N④求徑向力Fr根據(jù)課本P127（6-35）式得Fr=Ft•tanα=1099.58×tan200=400.21N⑤因為該軸兩軸承對稱，所以：LA=LB=50mm(7)校核危險截面C的強(qiáng)度由式（6-3）σe=Mec/0.1d33=99.6/0.1×353=14.5MPa<[σ-1]b=60MPa∴該軸強(qiáng)度足夠。輸出軸的設(shè)計計算1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度（217~255HBS）根據(jù)課本取c=115d≥c(P3/n3)1/3=33.41mm取d=35mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）軸的零件定位，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，齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪依次從右面裝入。（2）確定軸的各段直徑和長度初選6209型深溝球軸承，其內(nèi)徑為45mm，寬度為19mm?？紤]齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離，則取套筒長為20mm，則該段長41mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。(3)按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計算①求分度圓直徑：已知d2=192mm②求轉(zhuǎn)矩：已知T3=20300N•mm③求圓周力Ft：根據(jù)課本P127（6-34）式得Ft=2T3/d2=2×271×103/300=1806.7N④求徑向力Fr根據(jù)課本P127（6-35）式得Fr=Ft•tanα=1806.7×0.36379=657.2N⑤∵兩軸承對稱∴LA=LB=49mm(六)鍵聯(lián)接的選擇及校核計算軸徑d1=25mm,L1=50mm查手冊得，選用C型平鍵，得：鍵A

8×7

GB1096-79

l=L1-b=50-8=42mmh=7mm根據(jù)課本得σp=4T2/dhl=4×48000/22×7×42=29.68Mpa<[σR](2、輸入軸與齒輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接軸徑d3=35mm

L3=48mm

T=271N•m查手冊P51

選A型平鍵鍵10×8

GB1096-79l=L3-b=48-10=38mm

h=8mmσp=4T/dhl=4×271000/35×8×38=101.87Mpa<[σp](110Mpa)3、輸出軸與齒輪2聯(lián)接用平鍵聯(lián)接軸徑d2=50mm

L2=50mm

T=61.5Nm查手冊P51選用A型平鍵鍵16×10

GB1096-79l=L2-b=50-16=34mm

h=10mm據(jù)課本P243式（10-5）得σp=4T/dhl=4×6100/51×10×34=60.3Mpa<[σp]四、減速器的潤滑與密封齒輪傳動的潤滑高速級齒輪圓周轉(zhuǎn)速為2.0m/s低速級齒輪圓周轉(zhuǎn)速為0.69m/s所以選擇脂潤滑的潤滑方式，可用旋蓋式、壓注式油杯向軸承室加注潤滑脂。潤滑油牌號的確定及油量計算減速器中傳動件通常用浸油（油?。櫥?選用牌號為L-AN32的全損耗系統(tǒng)用油，其主要用于一般機(jī)床齒輪減速箱、中小型機(jī)床導(dǎo)軌。油面高度為浸過高速級大齒輪一個全齒，油量計算：V=a×b×h=543×146×57=4.52×106mm3軸承的潤滑選用牌號為ZGN69-2的滾動軸承脂，該潤滑脂適用于各種機(jī)械設(shè)備的滾動軸承潤滑，適用工作溫度≤90°C脂潤滑結(jié)構(gòu)簡單、易于密封，但潤滑效果不如油潤滑，故常用于開式齒輪傳動、開式蝸桿傳動和低速滾動軸承的潤滑。滾動軸承采用脂潤滑時，潤滑脂的填充量不應(yīng)超過軸承空間的1/3~1/2。減速器的密封選用氈圈密封方式。其密封效果是靠矩形氈圈安裝于梯形槽中所產(chǎn)生的徑向壓力來實現(xiàn)的。其特點是結(jié)構(gòu)簡單、價廉，但磨損較快、壽命短。它主要用于軸承采用脂潤滑，且密封處軸的表面圓周速度較小的場合，對粗、半粗及航空用氈圈其最大圓周速度分別為3m/s、5m/s、7m/s，工作溫度t≤90°C五、減速器箱體及其附件（1）窺視孔和視孔蓋窺視孔應(yīng)設(shè)在箱蓋頂部能看見齒輪嚙合區(qū)的位置，大小以手能伸入箱體內(nèi)檢查操作為宜。窺視孔處應(yīng)設(shè)計凸臺以便于加工。視孔蓋可用螺釘緊固在凸臺上，并考慮密封。（2）通氣器通氣器設(shè)置在箱蓋頂部或視孔蓋上。較完善的通氣器內(nèi)部制成一定曲路，并設(shè)置金屬網(wǎng)。選擇通氣器類型的時候應(yīng)考慮其對環(huán)境的適應(yīng)性，其規(guī)格尺寸應(yīng)與減速器大小相適應(yīng)。（3）油面指示器油面指示器應(yīng)設(shè)置在便于觀察且油面較穩(wěn)定的部位，如低速軸附近。常用的油面指示器有圓形油標(biāo)、長形油標(biāo)、管狀油標(biāo)，油標(biāo)尺等形式。油標(biāo)尺的結(jié)構(gòu)簡單，在減速器中較常采用。油標(biāo)尺上有表示最高及最低油面的刻線。裝有隔離套的油尺可以減輕油攪動的影響。油標(biāo)尺安裝位置不能太低，以避免油溢出油標(biāo)尺座孔。（4）放油孔和螺塞放油孔應(yīng)設(shè)置在油池的最低處，平時用螺塞堵住。采用圓柱螺塞時，座箱上裝螺塞處應(yīng)設(shè)置凸臺，并加封油墊片。放油孔不能高于油池底面，以避免排油不凈。（5）起吊裝置吊環(huán)螺釘可按照起重量選擇。為保證起吊安全，吊環(huán)螺釘應(yīng)完全擰入螺孔。箱蓋安裝吊環(huán)螺釘處應(yīng)設(shè)置凸臺，以使吊環(huán)螺釘孔有足夠深度。箱蓋吊耳、吊鉤和箱座吊鉤的結(jié)構(gòu)尺寸在設(shè)計時可以進(jìn)行適當(dāng)修改。（6）定位銷常采用圓錐銷作定位銷。兩定位銷之間的距離越遠(yuǎn)越可靠，因此，通常將其設(shè)置在箱體聯(lián)接凸緣的對角處，并應(yīng)作非對稱布置。定位銷的長度應(yīng)大于箱蓋、箱座凸緣厚度之和。（7）起蓋螺釘起蓋螺釘設(shè)置在箱蓋聯(lián)接凸緣上，其螺紋有效長度應(yīng)大于箱蓋凸緣厚度。起蓋螺釘直徑可與箱蓋凸緣螺釘直徑相同，螺釘端部制成圓柱形并光滑導(dǎo)角或制成半球形。六、設(shè)計小結(jié)一個星期的課程設(shè)計結(jié)束了。這一個星期以來，我是感慨良多，有痛苦也有快樂，發(fā)過火，流過汗，學(xué)到的東西也很多。大家常掛在嘴邊的一句話：哥畫的不是圖，畫的是寂寞。但經(jīng)過了那么多天的奮戰(zhàn)，當(dāng)我們平生最大的一幅圖在我們自己的設(shè)計中成型時，我們才發(fā)現(xiàn)：我們畫的不是寂寞，而是成功的歷程。成就感在我們的心中蕩漾……首先,我要感謝頂著炎熱的天氣在教室里指導(dǎo)我們的陳老師,是他在我們幾乎絕望的時候給了我們鼓勵,給了我們信心,也是他在我們遇到困難的時候出現(xiàn)在我們的身邊。通過一個星期的學(xué)習(xí)與實踐，我知道了在設(shè)計的過程中必須嚴(yán)肅認(rèn)真，刻苦專研，一絲不茍，精益求精，才能在設(shè)計思想，方法和技能各方面獲得較好的鍛煉與提高。必須發(fā)揮設(shè)計的主動性，主動思考問題分析問題和解決問題設(shè)計中要正確處理參考已有資料和創(chuàng)新的關(guān)系。熟悉和利用已有的資料，既可避免許多重復(fù)的工作，加快設(shè)計進(jìn)程，同時也是提高設(shè)計質(zhì)量的重要保證。善于掌握和使用各種資料，如參考和分析已有的結(jié)構(gòu)方案，合理選用已有的經(jīng)驗設(shè)計數(shù)據(jù)，也是設(shè)計工作能力的重要方面。機(jī)械設(shè)計應(yīng)邊計算，邊繪圖，邊修改，設(shè)計計算與結(jié)構(gòu)設(shè)計繪圖交替進(jìn)行，這與按計劃完成設(shè)計任務(wù)并不矛盾，應(yīng)從第一次設(shè)計開始就注意逐步掌握正確的設(shè)計方法。安排課程設(shè)計的基本目的，在于通過理論與實際的結(jié)合、人與人的溝通，進(jìn)一步提高思想覺悟。尤其是