江蘇大學機械課程設計一二級直齒圓柱齒輪減速器的設計報告書

1、機械基礎課程設計說 明 書 設計題目： 一級直齒圓柱齒輪減速器 班級學號： 熱能1101班 學生姓名： 王文龍 指導老師： 王勁松 完成日期： 2014 年 1月 19日 所在單位： 設計任務書1、題目1. 設計用于帶式輸送機的機械傳動裝置一級直齒圓柱齒輪減速器，傳動裝置簡圖如圖所示。圖12、參考方案（1）V帶傳動和一級閉式齒輪傳動（2）一級閉式齒輪傳動和鏈傳動（3）兩級齒輪傳動3、原始數(shù)據(jù)運輸帶轉(zhuǎn)矩T=162 N·m運輸帶工作速度v= 1.7m/s運輸帶滾筒直徑D= 270mm傳動裝置總效率約為=82%4、其他原始條件（1）工作情況：一班制，輸送機連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷有輕微震動，室內(nèi)

2、工作，少粉塵。（2）使用期限：8年，大修期三年，每年工作300天。（3）生產(chǎn)批量：小批生產(chǎn)。（4）工廠能力：中等規(guī)模機械廠，可加工78級精度齒輪。（5）動力來源：三相交流（220V/380V）電源。（6）允許誤差：允許輸送帶速度誤差。5、設計任務（1）設計圖：一級直齒（或斜齒）圓柱齒輪減速器裝配圖一張，要求有主、俯、側(cè)三個視圖，圖幅A1，比例1：1（當齒輪副的嚙合中心距時）或1：1.5（當齒輪副的嚙合中心距時）。零件圖若干張。（2）設計計算說明書一份（16開論文紙，約20頁，8000字）。目錄一、傳動裝置的總體設計11.傳動方案的確定12.電動機的選擇13.計算傳動裝置傳動比和分配各級傳動比3

3、4.計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)3二、傳動零件的設計41.V帶設計42.高速級齒輪傳動設計63.軸的結(jié)構(gòu)設計94.滾動軸承的選擇及校核計算135.鍵聯(lián)接的選擇及校核計算136.聯(lián)軸器的選擇147.減速器附件的選擇14三、箱體尺寸及附件的設計161.箱體尺寸162.附件的設計17四、設計小結(jié)19五、參考資料目錄20一、 傳動裝置的總體設計1. 傳動方案的確定由已知條件計算驅(qū)動滾筒的轉(zhuǎn)速n,即r/min一般選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min或1500r/min 的電動機作為原動機，因此傳動裝置傳動比約為10或15。根據(jù)總傳動比數(shù)值，初步擬定出以二級傳動為主的多種傳動方案。2.電動機的選擇1）電動機類

4、型和結(jié)構(gòu)型式按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y（IP44）系列三相異步電動機。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2）電動機容量（1）滾筒輸出功率Pw （2）電動機輸出功率P 根據(jù)傳動裝置總效率及查表得：V帶傳動1=0.945；滾動軸承2 =0.98；圓柱齒輪傳動 3 =0.97；彈性聯(lián)軸器4 =0.99；滾筒軸滑動軸承5 =0.94。（3）電動機額定功率Ped 由表選取電動機額定功率Ped =3kw。比Pd大。3）電動機的轉(zhuǎn)速為了便于選擇電動機轉(zhuǎn)速，先推算電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍。由表查得V帶傳動常用傳動比范圍i1 =24,單級圓柱齒輪傳動比范圍i2 =36，則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為nd= n·i1&

5、#183;i2 =721.82887.2r/min方案電機型號額定功率kW電機轉(zhuǎn)速r/min電機質(zhì)量kg參考價格（元）總傳動比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y100L1-42.2150014203876012.1662Y90S -62.210009106310227.7973Y132S-82.2750710798006.083表一為降低電動機重量和價格，由表選取同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的Y系列電動機，型號為Y100L1-4。查機械基礎P500附錄51，得到電動機的主要參數(shù)以及安裝的有關(guān)尺寸(mm)，見以下兩表：電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)電動機型號額定功率（kw）同步轉(zhuǎn)速（r/min）滿載轉(zhuǎn)速（r/min）Y10

6、0L1-42.2150014202.22.2表二電動機的安裝及有關(guān)尺寸(mm)中心高H(mm)外形尺寸底腳安裝尺寸A×B地腳螺栓孔直徑K軸伸尺寸D×E鍵公稱尺寸F×H100160×140128×100表三4）電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸由表查出Y112M-6 型電動機的主要技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸，并列表記錄備用。3.計算傳動裝置傳動比和分配各級傳動比1）傳動裝置傳動比2）分配各級傳動比取V帶傳動的傳動比i1 =2.5，則單級圓柱齒輪減速器傳動比為i2值符合一般圓柱齒輪傳動和單級圓柱齒輪減速器傳動比的常用范圍。4.計算傳動裝置的運動和動力參

7、數(shù)1）各軸轉(zhuǎn)速電動機軸為0軸，減速器高速軸為I軸，低速軸為軸，各軸轉(zhuǎn)速為 n0=nm=960r/min nI=n0/i1=960/2.5384 nII=nI/i2=376/3.19120.4r/min2）各軸輸入功率按電動機額定功率Ped 計算各軸輸入功率，即P0=Ped=3kwPI=P01=2.3x0.9452.835kwPII=PI2 3 =2.835x0.98x0.972.695kw3）各軸轉(zhuǎn)矩 To=9550x P0/n0=9550x3/960=29.84N·mTI=9550x PI/nI=9550x2.835/384=70.51N·mTII=9550x PII/n

8、II=9550x1.976/95.5=213.8N·m二、 傳動零件的設計（一）、V帶設計1 選擇V帶的型號根據(jù)任務書說明，每天工作8小時，載荷平穩(wěn)，查得KA =1.0。則Pd=PI·KA =1.0×3=3.0kW根據(jù)Pd=2.2和n1=960r/min,查表確定選取A型普通V帶。2 確定帶輪直徑D1，D2。A型V帶推薦小帶輪直徑D1=90mm?？紤]到帶速不宜過低，否則帶的根數(shù)將要增多，對傳動不利。因此確定小帶輪直徑D1=90mm。大帶輪直徑，由公式D2=iD1（1-） (其中取0.02) 由查表，取 D2=224mm。3 檢驗帶速v v=1.7m/s<25

9、m/s4 確定帶的基準長度根據(jù)公式：0.7（D1+D2）<a<2（D1+D2）初定中心距500mm依據(jù)公式計算帶的近似長度L= 1502.0mm由表選取Ld=1800mm，KL=0.995 確定實際中心距a=548.9mm6 驗算小帶包角1 =16007 計算V帶的根數(shù)z。由表查得P01.40，由表查得Ka=0.95，由表查得P0=0.11，則V帶的根數(shù) =4根 取z=48 計算帶寬BB=（z-1）e+2f由表得：B=65mm (二)、高速級齒輪傳動設計1） 選擇材料、精度及參數(shù)小齒輪：45鋼，調(diào)質(zhì)，HB1 =240大齒輪：45鋼，正火，HB2 =190模數(shù)：m=3齒數(shù)：z1=24

10、 z2=96齒數(shù)比： u=z2/z1=96/24=4精度等級：選8級（GB10095-88）齒寬系數(shù)d: d =0.83 （推薦取值：0.81.4）齒輪直徑：d1=mz1=48mm d2=mz2=154mm壓力角：a=200齒頂高：ha=m=3mm齒根高：hf=1.25m2.5mm全齒高：h=(ha+hf)=4.5mm中心距：a=m(z1+z2)/2=120mm小齒輪寬：b1=d·d1=0.83×48=57.76mm大齒輪寬：為保證全齒寬接觸，通常使小齒輪較大齒輪寬，因此得：b2=40mm1 計算齒輪上的作用力設高速軸為1，低速軸為2圓周力：Ft1=2T1/d=2938.1

11、N Ft2=2T/d=2776.6N徑向力：Fr1=F1t·tana=1069.4N Fr2=F2t·tana=1010.6N軸向力為幾乎為零 2）齒輪許用應力H F 及校驗ZH節(jié)點齒合系數(shù)。對于標準直齒輪，an=20º,=0,ZH=1.76ZE彈性系數(shù)，。當兩輪皆為鋼制齒輪（=0.3，E1=E2=2.10x10N/mm2）時，ZE=271；Z重合系數(shù)，。對于直齒輪，Z=1。.K載荷集中系數(shù)，查圖選取，k =1.08Kv動載荷系數(shù)，查圖，kv=1.02計算得 H=465.00 N·mm-2對應于NHO的齒面接觸極限應力其值決定于齒輪齒輪材料及熱處理條件，

12、查表=2HBS+69=240x2+69=549N·mm-2。SH安全系數(shù)。對于正火、調(diào)質(zhì)、整體淬火的齒輪，去SH=1.1；KHL壽命系數(shù)。式中NHO：循環(huán)基數(shù)，查圖，NHO=1.5x107；NH：齒輪的應力循環(huán)次數(shù)，NH=60nt=60x376x60x8=1.08288x107；取KHL =1.06=529.04 N·mm-2H=465.00 N·mm-2=529.04 N·mm-2因此接觸強度足夠B齒寬，=0.83x48=39.84；許用彎曲應力；查表得=1.8x240=432 N·mm-2，=1.8，=1 （齒輪雙面受載時的影響系數(shù)，單面取

13、1，雙面區(qū)0.70.8），（壽命系數(shù)）循環(huán)基數(shù)取4x106 ,循環(huán)次數(shù)=60nt=60x376x60x8=1.08288x107 KFL =0.8471YF齒形系數(shù)。查圖，YF=3.73計算得=240 N·mm-2F=113.45 N·mm-2F因此彎曲強度足夠（三）、軸的結(jié)構(gòu)設計1 軸的材料選用45鋼2 估算軸的直徑軸的最小直徑取C=110或=30計算得d1min25mmd2min32mm取 d1=20mm，d2=32mm3 軸的各段軸徑當軸肩用于軸上零件定位和承受內(nèi)力時，應具有一定高度，軸肩差一般可取610mm。用作滾動軸承內(nèi)圈定位時，軸肩的直徑應按軸承的安裝尺寸取。如

14、果兩相鄰軸段直徑的變化僅是為了軸上零件裝拆方便或區(qū)分加工表面時兩直徑略有差值即可，例如取15mm也可以采用相同公稱直徑而不同的公差數(shù)值。按照這些原則高速軸的軸徑由小到大分別為：20mm,22mm,25mm,48mm,25mm；低速軸的軸徑由小到大分別為：30mm,32mm,35mm,40mm,48mm，35mm。4 軸的各段長度設計圖11) 根據(jù)有關(guān)圖表得取8mm, 1取8mm, 齒輪頂圓至箱體內(nèi)壁的距離：1=10mm 齒輪端面至箱體內(nèi)壁的距離：2=10mm 軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離（軸承用油潤滑時）：3=5mm 箱體外壁至軸承座孔端面的距離：L1=+C1+C2+(510)=45mm 軸承端蓋

15、凸緣厚度：e=10mm 2) 帶輪寬：35mm 聯(lián)軸器端：60mm1) 軸承的厚度B01=15mm,B02=17mm根據(jù)上面數(shù)據(jù)，可以確定軸的軸向尺寸: 高速軸（單位：mm）：各軸段直徑D1D2D3D4D5D6D725262833663330各軸段長度L1L2L3L4L5L6L7656028550528低速軸（單位：mm）：各軸段直徑D1D2D3D4D5D6303740485040各軸段長度L1L2L3L4L5L65860283810175 軸的校核計算 對于高速軸校核：FrFtFzLc LaLb L垂直面內(nèi)支點反力：La:28.5帶輪中徑到軸承距離，Lb：67.5mm兩軸承間距離。·

16、;校核FrA= Fr+ FrB1437.3N=（1010.6+426.7）N類似方法求水平面內(nèi)支點反力：V帶在軸上的載荷可近似地由下式確定：=500.5 ； F0單根V帶的張緊力（N）=360.3Pd計算功率Pd=3.0Kw ;ZV帶的根數(shù)；=6.2 m·s-1（為帶速）Ka包角修正系數(shù)Ka=0.95qV帶單位長度質(zhì)量q=0.10（kg·m-1） 計算得F0=360.3NFz=500.5N（lc =Lc =67中軸到軸承距離）N,MA=Fr·La=28802.1N·mmMB=0同理求得： M=A=Ft·La=79133.1N·mmM=

17、B=Fz·Lc=19519.5 N·mmN·mmN·mm已知T=52800N·mm，選用軸的材料為45鋼，并經(jīng)正火處理。查 表，其強度極限=600N·mm-2 ，并查表與其對應的=55N· mm-2，=95 N·mm-2故可求出N·mm同理得MvB=31098.7 N·mmmm在結(jié)構(gòu)設計中定出的該處直徑dA=25mm,故強度足夠。同理對高速軸的校核中： d=33.2mm, 在結(jié)構(gòu)設計中定出的該處直徑d=35mm,故強度足夠。(四)、滾動軸承的選擇及校核計算根據(jù)任務書上表明的條件：載荷平穩(wěn)，以及軸

18、承主要受到軸向力，所以選擇圓錐滾子軸承。由軸徑的相應段根據(jù)表選擇輕窄（2）系列，其尺寸分別為：內(nèi)徑：d1=25mm,d2=35mm外徑：D1=52mm. D2=72mm寬度：B1=15mm，B2=17mm滾動軸承的當量載荷為：0，X=1；Y=0；C額定動載荷而題目要求的軸承壽命為<，故軸承的壽命完全符合要求（五）、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算1根據(jù)軸徑的尺寸，由表14-1高速軸與V帶輪聯(lián)接的鍵為：鍵C8X30 GB1096-79大齒輪與軸連接的鍵為：鍵 12X32 GB1096-79軸與聯(lián)軸器的鍵為：鍵C8X50 GB1096-792鍵的強度校核 齒輪與軸上的鍵 ：鍵C12×32 G

19、B1096-79b×h=12×8,L=32,則Ls=L-b=20mm圓周力：Fr=2TII/d=2×197600/40=9880N擠壓強度：=123.5<125150MPa=p因此擠壓強度足夠剪切強度：=82.3<120MPa=因此剪切強度足夠鍵C8×30 GB1096-79和鍵C8×56 GB1096-79根據(jù)上面的步驟校核，并且符合要求。（六）、 聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)軸徑 選擇聯(lián)軸器的型號：GB3852-83 J1一對組合軸孔直徑：d=30mm,長度：L=60mm （七）、減速器附件的選擇通氣器由于在室內(nèi)使用，選通氣器（一次過濾）

20、，采用M16×1.5油面指示器選用游標尺M16起吊裝置采用箱蓋吊耳、箱座吊耳，雙螺釘起吊螺釘放油螺塞選用外六角油塞及墊片M14×1.5選擇適當型號：起蓋螺釘型號：GB578386 M6×20,材料Q235高速軸軸承蓋上的螺釘：GB578386 M6×20,材料Q235低速軸軸承蓋上的螺釘：GB578386 M6×20,材料Q235螺栓：GB578286 M10×80，材料Q235九、潤滑與密封1.齒輪的潤滑采用浸油潤滑，由于為單級圓柱齒輪減速器，速度<12m/s，當m<20 時，浸油深度h約為1個齒高，但不小于10mm，所

21、以浸油高度約為36mm。2.滾動軸承的潤滑由于軸承周向速度為，所以宜開設油溝、飛濺潤滑。3.潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設備，選用GB443-89全損耗系統(tǒng)用油L-AN15潤滑油。4.密封方法的選取選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實現(xiàn)密封。密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為GB894.1-86-25軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。三、箱體尺寸及附件的設計1、箱體尺寸采用HT250鑄造而成，其主要結(jié)構(gòu)和尺寸如下：中心距a=151.5mm，取整160mm 總長度L：L=3a=450mm 總寬度B：B=2.7a=405mm 總高度

22、H：H=2.4a=360mm 箱座壁厚：，未滿足要求，直接取8 mm箱蓋壁厚：，未滿足要求，直接取8mm 箱座凸緣厚度b： =1.5*8=12 mm箱蓋凸緣厚度b1： =1.5*8=12mm箱座底凸緣厚度b2：=2.5*8=20 mm箱座肋厚m：=0.85*8=6.8 mm箱蓋肋厚m1：=0.85*8=6.8mm扳手空間： C118mm，C216mm軸承座端面外徑D2：高速軸上的軸承： 低速軸上的軸承： 軸承旁凸臺半徑R1： 箱體外壁至軸承座端面距離： 地腳螺釘直徑： 地腳螺釘數(shù)量n：因為a=160mm<250mm，所以n=4 軸承旁螺栓直徑： 凸緣聯(lián)接螺栓直徑： ,取10mm凸緣聯(lián)接螺

23、栓間距L：， 取L100mm軸承蓋螺釘直徑與數(shù)量n：高速軸上的軸承：d3=6, n4 低速軸上的軸承： d3=8，n4檢查孔蓋螺釘直徑：,取d46mm檢查孔蓋螺釘數(shù)量n：因為a=160mm<250mm,所以n=4啟蓋螺釘直徑d5（數(shù)量）：（2個）定位銷直徑d6（數(shù)量）： （2個）齒輪圓至箱體內(nèi)壁距離： ，取 10mm小齒輪端面至箱體內(nèi)壁距離： ，取 10mm 軸承端面至箱體內(nèi)壁距離：當軸承脂潤滑時，1015 ，取 10大齒輪齒頂圓至箱底內(nèi)壁距離：>3050 ，取 40mm 箱體內(nèi)壁至箱底距離： 20mm減速器中心高H： ，取H185mm。箱蓋外壁圓弧直徑R： 箱體內(nèi)壁至軸承座孔外端

24、面距離L1： 箱體內(nèi)壁軸向距離L2： 兩側(cè)軸承座孔外端面間距離L3： 2、附件的設計（1）檢查孔和蓋板查機械基礎P440表204，取檢查孔及其蓋板的尺寸為：A115，160，210，260，360,460，取A115mmA195mm，A275mm，B170mm，B90mmd4為M6，數(shù)目n4R10h3ABA1B1A2B2hRndL11590957075503104M615（2）通氣器選用結(jié)構(gòu)簡單的通氣螺塞，由機械基礎P441表205，取檢查孔及其蓋板的尺寸為（單位：mm）： dDD1SLlaD1M22 1.53225.422291547（3）油面指示器 由機械基礎P482附錄31，取油標的尺寸為：視孔 A形密封圈規(guī)格（4）放油螺塞螺塞的材料使用Q235，用帶有細牙螺紋的螺塞擰緊，并在端面接觸處增設用耐油橡膠制成的油封圈來保持密封。由機械基礎P442表206，取放油螺塞的尺寸如下（單位：mm）：dD0LlaDS