减速器机械设计 课程设计.doc

论文班级：机制3姓名：王小杰学号： 机械制造与自动化教研室2012年12月本组简介本 组： 机制3班 第 2 组组 长： 王小杰副组长： 曹俊岭成 员： 王文江 王红周 曹俊岭 潘增光设计任务分配：设计内容完成人齿轮的设计与校核（含零件图）王红周轴的设计与校核（含零件图）曹俊岭 潘增光键的选择与校核潘增光轴承的选择潘增光 曹俊岭箱体的设计王文江轴零件图的绘制潘增光 曹俊岭V型带轮王小杰排版王小杰目录第一章 绪论第二章 课题题目及主要技术参数说明2.1 课题题目 2.2 主要技术参数说明 2.3 传动系统工作条件2.4 传动系统方案的选择 第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算3.1 减速器结构3.2 电动机选择3.3 传动比分配3.4 动力运动参数计算第四章 齿轮的设计计算(包括小齿轮和大齿轮)4.1 齿轮材料和热处理的选择4.2 齿轮几何尺寸的设计计算 4.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸 4.2.2 齿轮弯曲强度校核 4.2.3 齿轮几何尺寸的确定4.3 齿轮的结构设计第五章 轴的设计计算(从动轴)5.1 轴的材料和热处理的选择5.2 轴几何尺寸的设计计算 5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径5.2.2 轴的结构设计5.2.3 轴的强度校核第六章 轴承、键和联轴器的选择6.1 轴承的选择及校核 6.2 键的选择计算及校核6.3 联轴器的选择第七章 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算7.1 润滑的选择确定 7.2 密封的选择确定 7.3减速器附件的选择确定7.4箱体主要结构尺寸计算 第八章 总结参考文献第一章 绪 论本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了机械设计基础、机械制图、公差与互换性等多门课程知识，并运用AUTOCAD软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践环节,也是一次全面的、 规范的实践训练。通过这次训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。主要体现在如下几个方面：（1）培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。（2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。（3）另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。（4）加强了我们对Office软件中Word功能的认识和运用。第二章 课题题目及主要技术参数说明2.1课题题目带式输送机传动系统中的减速器。要求传动系统中含有单级圆柱齿轮减速器及V带传动。2.2 主要技术参数说明 输送带的最大有效拉力F=1150N，输送带的工作速度V=1.6 m/s，输送机滚筒直径D=260 mm。2.3 传动系统工作条件 带式输送机在常温下连续工作、单向运转；空载起动，工作载荷较平稳；两班制（每班工作8小时），要求减速器设计寿命为8年，小批量生产，运输带速度允许误差±5。2.4 传动系统方案的选择图1 带式输送机传动系统简图第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算3.1 减速器结构本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。3.2 电动机选择（一）工作机的功率Pw =FV/1000=1150×1.6/1000=1.84kw（二）传动效率：查【机械设计基础】表2-3得V带传动效率：滚动轴承效率：8级精度一般齿轮传动效率：弹性联轴器传动效率：传动滚筒效率：（三）总效率 （三）所需电动机功率 查机械零件设计手册得 Ped = 3 kw电动机选用 Y100L2-4 n满 = 1420 r/min3.3 传动比分配 工作机的转速n=60×1000v/（D） =60×1000×1.6/(3.14×260) =117.451r/min 取 则3.4 动力运动参数计算（一）转速n=1420（r/min）=/=/=1420/3=473.333（r/min） =/=473.333/4.025=117.451（r/min） =117.451（r/min） （二） 功率P （三） 转矩T =14.419(Nm) = 162.295(Nm) = 152.502(Nm )将上述数据列表如下：轴号功率P/kW N /(r.min-1) /(Nm) i 02.144142014.419 30.96 12.058473.33341.522 21.996117.451162.2954.0250.97 31.877117.451152.50210.99第四章 齿轮的设计计算4.1传动零件的设计计算带传动1) 计算功率：已知传动载荷平稳，为两班制工作，工作机为轻载荷输送机。由【机械设计基础】194页表14-7查的：KA=1.1故计算功率：2) 选用V带型号:选用普通V带 已知：PC=3.168 kW,n0=1420 r/min由【机械设计基础】195页图14-5得点位于A型区域，故选用A型 3) 大、小带轮直径：已知为A型带轮由【机械设计基础】192页表14-4得：，现选取d1=80mm取d2=238mm4) 验算带速V：在520m/s内，所以带轮直径是合适的。5) 求V带基准长度Ld和中心距a：初步选取中心距: a0=1.5(80+238)=477mm,取a0=470mm符合： 初步确定V带基准长度： 由【机械设计基础】189页表14-2得： Ld=1400mm再计算实际中心距：6) 验算小带轮包角：所以合适。7) 求V带根数：已知n1=940 r/min,d1=125mm,由【机械设计基础】193页表14-5,得：传动比： 已知i带3，且为A型带轮，小轮转速为1420 r/min由【机械设计基础】193页表14-5，查得： 已知=164.6°，由表13-7，并结合线性校正得：已知Ld=1400mm，【机械设计基础】189页表14-2得：KL=0.96取Z=3。 8) 求作用在带轮上的预紧力和压力已知为普通A型V带，由【机械设计基础】189页表14-1查得： q=0.1 kg/m单根V带的预紧力为：作用在轴上的压力FQ皮带轮名称结果名称结果名称结果带型A型传动比i带=3根数3基准直径dd1=80mm基准长度Ld=1400mm预紧力210.426Ndd2=238mm中心距a=493.31mm压轴力983N9) V带结构参数由【机械设计基础】191页 189页表14-3 14-1得：槽型Abd11mmhamin2.75mme15mmfmin9mmhmin8.7mmmin6mm34°第四章 齿轮的设计计算4.1 齿轮材料和热处理的选择 小齿轮选用45号钢，调质处理，HB236 大齿轮选用45号钢，正火处理，HB1904.2 齿轮几何尺寸的设计计算4.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸 由机械零件设计手册查得 ,SHlim = 1 由机械零件设计手册查得 ZN1 = ZN2 = 1 YN1 = YN2 = 1.1 由 （一）小齿轮的转矩 （二） 选载荷系数K 由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取K1.1（三） 计算尺数比 =4.025（四） 选择齿宽系数 根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取1（五） 计算小齿轮分度圆直径 76.43=76.43 = 49.96( mm)（六） 确定齿轮模数m m =(0.0070.02)a = (0.0070.02)×125.40 取m=2.5（七） 确定齿轮的齿数和 取 Z1 = 20 取 Z2 = 80（八）实际齿数比 齿数比相对误差 <±2.5% 允许（九） 计算齿轮的主要尺寸 中心距 齿轮宽度 B1 = B2 + (510) = 5560mm) 取B1 =55 (mm) （十）计算圆周转速v并选择齿轮精度 查表应取齿轮等级为9级，但根据设计要求齿轮的精度等级为7级。4.2.2 齿轮弯曲强度校核（一） 由421中的式子知两齿轮的许用弯曲应力 （二） 计算两齿轮齿根的弯曲应力 由机械零件设计手册得 =2.81 =2.25比较的值 /=2.81/244=0.01152>/=2.25/204=0.01103 计算大齿轮齿根弯曲应力为 齿轮的弯曲强度足够4.2.3 齿轮几何尺寸的确定齿顶圆直径 由机械零件设计手册得 h*a =1 c* = 0.25齿距 P = 2.5×3.14=7.85(mm)齿根高 齿顶高 齿根圆直径 4.3 齿轮的结构设计 小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的关尺寸计算如下：轴孔直径 d=58轮毂直径 =1.6d=1.6×58=92.8轮毂长度 轮缘厚度 0 = (34)m = 7.510(mm) 取 =10轮缘内径 =-2h-2=205-2×5.625-2×10= 173.75(mm)取D2 = 170(mm) 腹板厚度 c=0.3=0.3×50=15 (mm)腹板中心孔直径=0.5(+)=0.5(92.8+173.75)=133.275(mm)腹板孔直径=0.25（-）=0.25（173.75-92.8）=20.2375(mm) 取=20(mm)齿轮倒角n=0.5m=0.5×2.5=1.25齿轮工作如图2所示第五章 轴的设计计算5.1 轴的材料和热处理的选择由机械零件设计手册中的图表查得选45号钢，调质处理，HB217255=650MPa =360MPa =280MPa5.2 轴几何尺寸的设计计算 5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径从动轴=c=115=28.28mm考虑键槽=28.28×1.05=29.69mm选取标准直径=325.2.2 轴的结构设计根据轴上零件的定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则，主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。5.2.3 轴的强度校核从动轴的强度校核 圆周力 =2000×162.295/192=1690.6N径向力 =tan=1690.6×tan20°=615.4N 由于为直齿轮，轴向力=0作从动轴受力简图：（如图所示）从动轴RARHARHBFtFtFrRvARvBFt水平面弯矩垂直面弯矩合力弯矩扭矩危险截面当量弯矩从动轴受力简图L=111mm =0.5=0.5×1690.6=845.3=0.5L=845.3×111×0.5/1000=46.91=0.5=0.5×615.4=307.7=0.5L=307.7×111×0.5/1000=17.1 转矩T=162.295 校核=49.93 =109.43 由图表查得，=55MPa d10=10=27.1 (mm) 考虑键槽d=27.1mm < 50mm 则强度足够第六章 轴承、键和联轴器的选择6.1 轴承的选择及校核考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用单列深沟球轴承主动轴承根据轴颈值查机械零件设计手册选择6008 2个（GB/T276-94）从动轴承6010 6011个（GB/T276-94）寿命计划：两轴承受纯径向载荷P=615.4 X=1 Y=0从动轴轴承寿命：深沟球轴承6010，基本额定功负荷=22.0KN =1 =3=6475564预期寿命为：8年，两班制L=8×300×16=38400<轴承寿命合格6.2 键的选择计算及校核（一）从动轴外伸端d=32，考虑键在轴中部安装故选键10×8 GB/T109579，b=10，L=63，h=8，选45号钢，其许用挤压力=100MPa=30.139<则强度足够，合格（二）与齿轮联接处d=58mm，考虑键槽在轴中部安装，故同一方位母线上，选键16×10 GB/T109579，b=16mm，L=36mm，h=10mm，选45号钢，其许用挤压应力=100MPa=31.1<则强度足够，合格6.3 联轴器的选择 由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装方便及经济问题，选用弹性销柱联轴器K=1.3=9550=9550×=210.98选用HL2型弹性销住联轴器，公称尺寸转矩=315，<。采用Y型轴孔，A型键轴孔直径d=3240，选d=32，轴孔长度L=82HL2型弹性销柱联轴器有关参数型号公称转矩T/(N·m)许用转速n/（r·轴孔直径d/mm轴孔长度L/mm外径D/mm材料轴孔类型键槽类型HL231556003282120HT200Y型C型第七章 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算及装配图7.1 润滑的选择确定 7.1.1润滑方式 1.齿轮V=1.23912 m/s 应用喷油润滑，但考虑成本及需要，选用浸油润滑2.轴承采用润滑脂润滑 7.1.2润滑油牌号及用量1.齿轮润滑选用150号机械油，最低最高油面距1020mm，需油量为1.5L左右2.轴承润滑选用2L3型润滑脂，用油量为轴承间隙的1/31/2为宜7.2密封形式 1.箱座与箱盖凸缘接合面的密封选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法2.观察孔和油孔等处接合面的密封在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封3.轴承孔的密封闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部 轴的外伸端与透盖的间隙，由于V<3（m/s），故选用半粗羊毛加以密封4.轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部7.3减速器附件的选择确定列表说明如下：列表说明如下：名称功用数量材料规格螺栓上下箱体连接6Q235M16×110GB 57821986螺钉安装端盖24Q235M8×25GB 57821986销定位235A6×40GB 1171986垫圈调整安装365Mn10GB 931987 螺母安装3M10GB 61701986油标尺测量油面高度1组合件通气器透气17.4箱体主要结构尺寸计算单位：mm名称符号尺寸机座厚度4机盖厚度13机座凸缘厚度b6机盖凸缘厚度b14.5及坐底凸缘厚度b27.5地脚螺钉直径df16.5地脚螺钉数目n6轴承旁连接螺栓直径d112.5机盖与机座连接螺栓直径d29连接螺栓d2的间距l160轴承端盖螺钉直径d37窥视孔盖螺钉直径d46定位销直径d7轴承旁凸缘半径R2C2凸台高度h3外机壁至轴承端面距离l1大齿轮顶圆与内机壁距离110齿轮端面与内机壁距离210机盖 机座肋板m1 mM1=6M=10轴承端盖外直径D236D2=93.75D21=100 D22=112.5轴承端盖凸缘厚度t6轴承旁连接螺栓距离s110第八章 总结通过本次毕业设计，使自己对所学的各门课程进一步加深了理解，对于各方面知识之间的联系有了实际的体会。同时也深深感到自己初步掌握的知识与实际需要还有很大的距离，在今后还需要继续学习和实践。本设计由于时间紧张，在设计中肯定会有许多欠缺，若想把它变成实际产品的话还需要反复的考虑和探讨。但作为一次练习，确实给我们带来了很大的收获，设计涉及到机械、电气等多方面的内容，通过设计计算、认证、画图，提高了我对机械结构设计、控制系统设计及步进电动机的选用等方面的认识和应用能力。总之，本次设计让我受益非浅，各方面的能力得到了一定的提高。参考文献1、 机械设计基础课程设计指导书，李斌燕 肖文福等主编，江西高校出版社。2、 机械设计基础，郭红星 宋敏等主编，西安电子科技大学出版社。3、 机械制图教材4、 机械设计基础教材5、 工程力学教材 6、其它机械类专业课程教材