1、畢 業(yè) 論 文課題名稱一級圓柱齒輪減速器系/專 業(yè) 機械工程學院/機電一體化與國際貿(mào)易實務班 級機貿(mào)0614學 號06011141*學生姓名*指導教師：* 2010 年 6 月 1 日 一級圓柱齒輪減速器的設計計算摘要減速機利用齒輪的速度轉換器將電機的回轉數(shù)減速到所需要的回轉數(shù)，它主要是一種動力傳達的機構。在當前用于傳遞動力與運動的機構中，減速機的應用非常廣泛，可以說，幾乎在各式機械的傳動系統(tǒng)中都可以見到其蹤影。從大動力的傳輸工作到小負荷、精確的角度傳輸都可以見到減速機的身影，而且在工業(yè)的應用上，減速機具有減速及增加轉矩的功能，因此減速機廣泛用在速度與扭矩的轉換設備中。關鍵詞：傳動方案，齒輪的

2、設計，軸的設計，強度校核，裝配圖AbstractGear speed reducer converter using the motor rotational speed will slow down to the desired rotational speed, it is primarily a power to convey the body.In the current campaign for the transmission power and the institutions, the reducer is widely used, can be said that almos

3、t all the transmission systems of all kinds of machinery can see its trace.Transfer of work from the big power to small loads,one can see precisely the point of transmission gear figure,but also in industrial applications,the gear reduction and increased torque with the function, so widely used in t

4、he speed reducer and twisted moment of conversion devices. Key words: Transmission scheme,Gear design,Axis Design,Strength Check,Assembly drawing目錄第一章 緒 論1第二章 課題題目及主要技術參數(shù)說明22.1課題題目22.2 主要技術參數(shù)說明22.3 傳動系統(tǒng)工作條件22.4 傳動系統(tǒng)方案的選擇2第三章 減速器結構選擇及相關性能參數(shù)計算33.1 減速器結構33.2 電動機選擇33.3 傳動比分配43.4 動力運動參數(shù)計算4第四章 齒輪的設計計算64.1

5、 齒輪材料和熱處理的選擇64.2 齒輪幾何尺寸的設計計算64.2.1 按照接觸強度初步設計齒輪主要尺寸64.2.2 齒輪彎曲強度校核84.2.3 齒輪幾何尺寸的確定94.3 齒輪的結構設計9第五章 軸的設計計算115.1 軸的材料和熱處理的選擇115.2 軸幾何尺寸的設計計算115.2.1 按照扭轉強度初步設計軸的最小直徑115.2.2 軸的結構設計115.2.3 軸的強度校核12第六章 軸承、鍵和聯(lián)軸器的選擇166.1 軸承的選擇及校核166.2 鍵的選擇計算及校核166.3 聯(lián)軸器的選擇17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187.1 潤滑的選擇確定

6、187.1.1潤滑方式187.1.2潤滑油牌號及用量187.2 密封形式187.3 減速器附件的選擇確定197.4 箱體主要結構尺寸計算197.5 裝配圖21第八章 總結22第一章 緒 論減速機是一種動力傳達機構，利用齒輪的速度轉換器，將馬達的回轉數(shù)減速到所要的回轉數(shù)，并得到較大轉矩的機構。它也是傳動機械的一種。減速機的功用主要有兩個方面：一是降速同時提高輸出的扭矩，扭矩的輸出比例按電機的輸出乘以減速比，但不能超出減速機的額定扭矩；二是減速同時降低負載的慣量，慣量的減少是減速比的平方，一般情況下電機都有一個慣量值。減速機利用齒輪的速度轉換器將電機的回轉數(shù)減速到所需要的回轉數(shù)，它主要是一種動力傳

7、達的機構。在當前用于傳遞動力與運動的機構中，減速機的應用非常廣泛，幾乎在各式機械的傳動系統(tǒng)中都可以見到其蹤影。從大動力的傳輸工作到小負荷、精確的角度傳輸都可以見到減速機的身影，而且在工業(yè)的應用上，減速機具有減速及增加轉矩的功能，因此減速機廣泛用在速度與扭矩的轉換設備中。這次設計培養(yǎng)了我們理論聯(lián)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(chǎn)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。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(yǎng)獨立、全面、科學的工程設計能力和

8、創(chuàng)新能力。另外培養(yǎng)了我們查閱和使用標準、規(guī)范、手冊、圖冊及相關技術資料的能力以及計算、繪圖數(shù)據(jù)處理、計算機輔助設計方面的能力。加強了我們對Office軟件中Word功能的認識和運用。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。第二章 課題題目及主要技術參數(shù)說明2.1課題題目帶式輸送機傳動系統(tǒng)中的減速器。要求傳動系統(tǒng)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(shù)說明 輸送帶的最大有效拉力F=1150N，輸送帶的工作速度V=1.6 m/s，輸送機滾筒直徑D=260 mm。

9、2.3 傳動系統(tǒng)工作條件帶式輸送機在常溫下連續(xù)工作、單向運轉；空載起動，工作載荷較平穩(wěn)；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(chǎn)；三相交流電源的電壓為380/220V。2.4 傳動系統(tǒng)方案的選擇帶傳動承載能力較低，在傳遞相同轉矩時，結構尺寸較其他形式大，但有過載保護的優(yōu)點，還可以緩和沖擊和振動，故布置在傳動的高速級，以降低傳遞的轉矩，減小帶傳動的結構尺寸。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)代機器中應用最為廣泛的機構之一?，F(xiàn)采用單級直齒輪傳動，傳動方案如下圖：圖2-1 帶式輸送機傳動系統(tǒng)簡圖第三章 減速器結構選擇及相關性能參數(shù)計算

10、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 電動機選擇本系統(tǒng)選用Y系列自扇冷式籠型異步電動機 （一）工作機的功率Pw =FV/1000=11501.6/1000=1.84kw （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/min電動機主要外形及安裝尺寸如下：圖3-1 電動機主要外形及安裝尺寸3.3 傳動比分配 工作機的轉速n=601000v/（D） =6010001.6/(3.14260) =117.589r/min 取 則3.4 動力運動參數(shù)計算 （一）轉速n =1420（r/min

11、） =/=/=1420/3=473.333（r/min） =/=473.333/4.025=117.589（r/min） =117.589（r/min） （二） 功率P （二） 轉矩T =14.126(Nm) = 158.872(Nm) = 155.710(Nm ) 將上述數(shù)據(jù)列表如下：表3-1 動力運動參數(shù)軸號功率P/kW N /(r.min-1) /(Nm) i 02.100142014.126 30.96 11.974473.33340.684 21.916117.589158.8724.0250.97 31.875117.589155.71010.98第四章 齒輪的設計計算4.1 齒輪

12、材料和熱處理的選擇小齒輪選用45號鋼，調質處理，硬度為230HBS，大齒輪選用45號鋼，正火處理，硬度為170HBS4.2 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 (一)小齒輪的轉矩 (二) 選載荷系數(shù)K由原動機為電動機，工作機為帶式輸送機，載荷平穩(wěn)，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）計算尺數(shù)比 =4.025 （四）選擇齒寬系數(shù)根據(jù)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

13、得，取1 （五）計算小齒輪分度圓直徑 766=766 = 44.714( mm) （六）確定齒輪模數(shù)m m =(0.0070.02)a = (0.0070.02)185.871 取m=2 （七）確定齒輪的齒數(shù)和 取 Z1 = 24 取 Z2 = 96 （八）實際齒數(shù)比 齒數(shù)比相對誤差 /=2.19/204=0.0107 計算大齒輪齒根彎曲應力為 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 = 23.14=6.28(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

14、的腹板式結構，大齒輪的相關尺寸計算如下：軸孔直徑 d=50輪轂直徑 =1.6d=1.650=80輪轂長度 輪緣厚度 0 = (34)m = 68(mm) 取 =8輪緣內徑 =-2h-2=196-24.5-28 = 171(mm)取D2 = 170(mm) 腹板厚度 c=0.3=0.348=14.4 取c=15(mm)腹板中心孔直徑=0.5(+)=0.5(170+80)=125(mm)腹板孔直徑=0.25（-）=0.25（170-80）=22.5(mm) 取=20(mm)齒輪倒角n=0.5m=0.52=1齒輪工作如圖2所示： 圖4-1 大齒輪第五章 軸的設計計算5.1 軸的材料和熱處理的選擇由機

15、械零件設計手冊中的圖表查得選45號鋼，調質處理，HB217255=650MPa =360MPa =280MPa5.2 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從動軸=c=115=29.35考慮鍵槽=29.351.05=30.82選取標準直徑=32 5.2.2 軸的結構設計根據(jù)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。將從動軸估算直徑d=32mm作為外伸端直徑d1，與聯(lián)軸器相匹配。考慮聯(lián)軸器靠軸肩實現(xiàn)軸向定位，取第二段直徑d2=40mm，齒輪和右端軸承要在右側裝入，考慮裝拆方便及零件固定的要求，軸承處軸徑d3應大于d2，考慮滾動

16、軸承直徑系列，取d3=45mm，為便于齒輪拆裝，與齒輪配合處軸徑應大于d3，取d4=50mm，齒輪左端用軸環(huán)定位，軸環(huán)直徑d5，d5滿足齒輪定位的同時，還應滿足左側軸承的安裝要求，根據(jù)選定的軸承型號確定，左端軸承型號與右端相同，取d6=45mm。畫出簡圖如下：圖5-1 從動軸單級減速器中，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。軸上零件的定位和固定方式如下圖： 圖5-2 軸上零件的定位和固定方式

17、 5.2.3 軸的強度校核從動軸的強度校核圓周力 =2000158.872/192=1654.92徑向力 =tan=1654.92tan20=602.34由于為直齒輪，軸向力=0，作從動軸受力簡圖：圖5-3 從動軸受力簡圖L=110mm =0.5=0.51654.92=827.46=0.5L=827.461100.5/1000=51.72=0.5=0.5602.34 =301.17=0.5L=501.171100.5/1000=36.4 轉矩T=158.872 校核=55.04 =118.42 由圖表查得，=55MPa d10=10=29.21(mm) 考慮鍵槽d=29.21mm 45mm 則

18、強度足夠第六章 軸承、鍵和聯(lián)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(jù)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：兩軸承受純徑向載荷P=602.34 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，兩班制L=830016=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1040 GB/T10962003，b=16，L=50，h

19、=10，選45號鋼，其許用擠壓力=100MPa=82.75則強度足夠，合格（二）與齒輪聯(lián)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/T10962003，b=10mm，L=45mm，h=8mm，選45號鋼，其許用擠壓應力=100MPa=45.392則強度足夠，合格6.3 聯(lián)軸器的選擇由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求，考慮拆裝方便及經(jīng)濟問題，選用彈性套柱聯(lián)軸器K=1.3 =9550=9550=202.290選用TL8型彈性套住聯(lián)軸器，公稱尺寸轉矩=250，。采用Y型軸孔，A型鍵軸孔直徑d=3240，選d=35，軸孔長度L=82TL8型彈性套住聯(lián)軸器有關參數(shù)

20、如下表：表6-1 TL8型彈性套有關參數(shù)型號公稱轉矩T/(Nm)許用轉速n/（r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TL825033003582160HT200Y型A型第七章 減速器箱體及其密封、潤滑、附件及相關參數(shù)7.1 潤滑的選擇確定 7.1.1潤滑方式1.對于齒輪來說，由于傳動件的圓周速度v12m/s，采用浸油潤滑，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?shù)接统氐酌娴木嚯xH不應小于30-50mm。2.對于滾動軸承來說，由于傳動件的速度不高，且難以經(jīng)常供油，所以選用潤滑脂潤滑。這樣不僅密封簡單，不易流失，同時也能形成將滑動

21、表面完全分開的一層薄膜。 7.1.2潤滑油牌號及用量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：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：軸的外伸端與透蓋的間隙，由于V3（m/s），選用的電動機為低速，常溫，常壓的電動機則可以選用毛氈密封。毛氈密封是在殼體圈內填以毛氈圈以堵塞泄露間隙，達到密封的目的。毛氈具有天然彈性，呈松孔海綿狀，可儲存潤滑

22、油和遮擋灰塵。軸旋轉時，毛氈又可以將潤滑油自行刮下反復自行潤滑。4. 軸承靠近機體內壁處用擋油環(huán)加以密封，防止?jié)櫥瓦M入軸承內部。7.3 減速器附件的選擇確定列表說明如下：表7-1 減速器附件參數(shù)名稱功用數(shù)量材料規(guī)格螺栓安裝端蓋12Q235M616GB 57821986螺栓安裝端蓋24Q235M825GB 57821986銷定位235A640GB 1171986墊圈調整安裝365Mn10GB 931987螺母安裝3M10GB 61701986油標尺測量油面高度1組合件通氣器透氣17.4 箱體主要結構尺寸計算(一)減速器附件的選擇通氣器：由于在室內使用，選通氣器（一次過濾），采用M181.5油面指示器：選用游標尺M12起吊裝置：采用箱蓋吊耳、箱座吊耳. （二）箱體的主要尺寸： 箱座壁厚=10mm 箱座凸緣厚度b=1.5 ,=15mm箱蓋厚度=8mm 箱蓋凸緣厚度=1.5 ,=12mm箱底座凸緣厚度=2.5 ,=25mm ,軸承旁凸臺高度h=45，凸臺半徑R=20mm齒輪軸端面與內機壁距離=18mm大齒輪頂與內機壁距離=12mm小齒端面到內機壁距離=15mm上下機體筋板厚度=6.8mm , =8.5mm主動軸承端蓋外徑=105mm從動軸承端蓋外徑=130mm 地腳螺栓M16，數(shù)量6根 繪制箱體結構圖如下：圖7-1 箱體結構圖7.5 裝配圖圖7-2 裝