環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)《一級(jí)圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算》

1、環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)課題名稱(chēng)一級(jí)圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算學(xué) 校專(zhuān) 業(yè)班 級(jí)姓 名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)老師完成日期目錄第一章緒論第二章課題題目及主要技術(shù)參數(shù)說(shuō)明2.1課題題目2.2主要技術(shù)參數(shù)說(shuō)明2.3傳動(dòng)系統(tǒng)工作條件2.4傳動(dòng)系統(tǒng)方案的選擇第三章減速器結(jié)構(gòu)選擇及相關(guān)性能參數(shù)計(jì)算3.1減速器結(jié)構(gòu)3.2電動(dòng)機(jī)選擇3.3傳動(dòng)比分配3.4動(dòng)力運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算第四章齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)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(shè)計(jì)計(jì)算4.2.1 按照接觸強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)齒輪主要尺寸4.2.2 齒輪彎曲強(qiáng)度校核4.2.3 齒輪幾何尺寸的確定4.3齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第五章軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（從動(dòng)軸）5.1軸

2、的材料和熱處理的選擇5.2軸幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算521按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)軸的最小直徑軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的強(qiáng)度校核第六章軸承、鍵和聯(lián)軸器的選擇6.1軸承的選擇及校核6.2鍵的選擇計(jì)算及校核6.3聯(lián)軸器的選擇第七章 減速器潤(rùn)滑、密封及附件的選擇確定以及箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算7.1潤(rùn)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(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算第八章總結(jié)參考文獻(xiàn)第一章 緒 論本文主要內(nèi)容是進(jìn)行一級(jí)圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算， 在設(shè)計(jì)計(jì)算中運(yùn)用到了 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械制圖、工程力學(xué)、公差配合與技術(shù)測(cè)量 、金屬 材料與熱處理等多門(mén)課程知識(shí)，并運(yùn)用 AUTOCAD 軟件進(jìn)行繪圖，因此 是一個(gè)非

3、常重要的綜合實(shí)踐環(huán)節(jié) ,也是一次全面的、 規(guī)范的實(shí)踐訓(xùn)練。通過(guò)這 次訓(xùn)練，使我們?cè)诒姸喾矫娴玫搅隋憻捄团囵B(yǎng)。主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：（1）培養(yǎng)了我們理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練了綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和 其他相關(guān)課程的基礎(chǔ)理論并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能 力，鞏固、深化和擴(kuò)展了相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。（2）通過(guò)對(duì)通用機(jī)械零件、常用機(jī)械傳動(dòng)或簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)，使我們掌握了 一般機(jī)械設(shè)計(jì)的程序和方法，樹(shù)立正確的工程設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)獨(dú)立、全面、科 學(xué)的工程設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。（3）另外培養(yǎng)了我們查閱和使用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)及相關(guān)技術(shù)資料的 能力以及計(jì)算、繪圖數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面

4、的能力。（4）加強(qiáng)了我們對(duì)Office軟件中Word功能的認(rèn)識(shí)和運(yùn)用。第二章 課題題目及主要技術(shù)參數(shù)說(shuō)明2.1課題題目帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的減速器。要求傳動(dòng)系統(tǒng)中含有單級(jí)圓柱齒輪減速器及v帶傳動(dòng)。2.2主要技術(shù)參數(shù)說(shuō)明輸送帶的最大有效拉力F=2KN，輸送帶的工作速度V=0.9 m/s,輸送機(jī)滾 筒直徑D=300mm。2.3傳動(dòng)系統(tǒng)工作條件帶式輸送機(jī)在常溫下連續(xù)工作、單向運(yùn)轉(zhuǎn)；空載起動(dòng)，工作載荷較平穩(wěn)； 兩班制（每班工作8小時(shí)），要求減速器設(shè)計(jì)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(dòng)系統(tǒng)方案的選擇”K 一X 滾簡(jiǎn)圖1帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖計(jì)算及說(shuō)

5、明結(jié)果第二章減速器結(jié)構(gòu)選擇及相關(guān)性能參數(shù)計(jì)算-r3.1減速器結(jié)構(gòu)本減速器設(shè)計(jì)為水平剖分，封閉臥式結(jié)構(gòu)。3.2電動(dòng)機(jī)選擇（一）工作機(jī)的功率PwPw =FV/1000=2000X 0.9/1000=1.8kw（二）總效率 總 2總一帶齒輪聯(lián)軸器 滾筒軸承2= 0.96 0.98 0.99 0.96 0.99 = 0.876（三）所需電動(dòng)機(jī)功率Pd電動(dòng)機(jī)選用：PdPw/ 總 1.8/0.8762.054 (KW)Y112M-4查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)得 Ped = 3 kW電動(dòng)機(jī)選用 丫112M-4n滿(mǎn)=1420 r/min3.3傳動(dòng)比分配工作機(jī)的轉(zhuǎn)速n=60X 1000v/ （ D=60X 1000X

6、0.9/(3.14 X 260)=66.144r/mi ni總 n滿(mǎn) /n 1420/64.14422.14(r / min)取i帶3則i齒i總/i帶22.14/3 7.379i帶33.4動(dòng)力運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算i 齒=7.379（一）轉(zhuǎn)速n計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果n0 =n 滿(mǎn)=1420 (r/min )ni=n°/ i 帶=n滿(mǎn)/ i帶=1420/3=473.333( r/min )nii =ni /i 齒=473.333/7.379=64.15 (r/mi n )nm=nII =64.15 (r/min )（二） 功率PPoPd2.054(kw)RP0 帶 2.1000.962.016( kw)

7、F2P齒輪軸承2.016 0.98 0.991.956(kw)巳B聯(lián)軸器軸承1.956 0.99 0.99 1.917(kw)（三）轉(zhuǎn)矩TTo9550P。/ n°9550 2.100/1420=14.126(N.m)TiT0 帶i帶14.126 0.96 3 40.684(N m)T2T1齒輪軸承i齒 40.684 0.98 0.99 4.025=158.872(N m)T3T2聯(lián)軸器軸承i齒帶158.872 0.99 0.991=155.710(N.m)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果將上述數(shù)據(jù)列表如下:軸號(hào)功率P/kWN/(r.min 1)T/(N - m)i02.100142014.12630.

8、9611.974473.33340.68421.916117.589158.8724.0250.9731.875117.589155.71010.98第四章齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1齒輪材料和熱處理的選擇小齒輪選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB = 236大齒輪選用45號(hào)鋼，正火處理，HB = 1904.2齒輪幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算按照接觸強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)齒輪主要尺寸由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)查得H liml 580MPa , H lim 2 53°MPa ,SHIim = 1Fliml215MP a , f lim 2 2°°MP a , SF lim 1n1 / n2473.333/11

9、7.589 4.025由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)查得ZN1 = ZN2 = 1YN1 = YN2 = 1.1H lim1Z N1由H 1Sh limH lim 2ZN2H 2SH lim580 11580MPa530 1530MPa1F1FimiYNl2151.1244MPaSF lim1F2卩小22001.1204MPaSF lim1（一）小齒輪的轉(zhuǎn)矩T IT19550R/ n19550 1.974/473377 42.379(N m)（二）選載荷系數(shù)K由原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，工作機(jī)為帶式輸送機(jī)，載何平穩(wěn)，齒輪在兩軸承間對(duì)稱(chēng)布置。查機(jī)械原理與機(jī)械零件教材中表得，取 K = 1.1（三）計(jì)算尺數(shù)比=4.02

10、5（四）選擇齒寬系數(shù) d根據(jù)齒輪為軟齒輪在兩軸承間為對(duì)稱(chēng)布置。查機(jī)械原理與機(jī)械零件教材中表得，取d二1（五）計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1d1 >計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果KT i (u 1)3 1.1 40.684 (4.025 1)d H22u =7661 5302 4.025=44.714( mm)(六) 確定齒輪模數(shù)md144.7a 1 114.025112.343 mm2 2m =(0.0070.02)a = (0.0070.02) X 185.871取m=2(七) 確定齒輪的齒數(shù) 乙和z2d 44 714Z1144.714 22.36 取 Z1 = 24Z1 = 24Z2 = 96m 3Z2Z

11、1 4.025 24 96.6 取 Z2 = 96（八）實(shí)際齒數(shù)比'Z2乙964240.006齒數(shù)比相對(duì)誤差<± 2.5% 允許(九) 計(jì)算齒輪的主要尺寸d1 =48mmd1 mZ1 2 24 48(mm)d2 mZ2 2 96 192(mm)d2 =192m11中心距a _d, d 2- 48192120 mm22a=120mm齒輪寬度 B2dd1 1 48 48(mm)B1 = B2 + (5 10) = 53 58(mm)取 B1 =57 (mm)B1=57m（十）計(jì)算圓周轉(zhuǎn)速v并選擇齒輪精度mB2=48md"3.14 48 473.333 d/v118

12、9 m/sm60 1000 60 1000查表應(yīng)取齒輪等級(jí)為9級(jí)，V=1.1890但根據(jù)設(shè)計(jì)要求齒輪的精度等級(jí)為 7級(jí)。(m/s) 定為IT7齒輪彎曲強(qiáng)度校核（一）由4 2 1中的式子知兩齒輪的許用彎曲應(yīng)力F1 244MPaF2 204MPa（二）計(jì)算兩齒輪齒根的彎曲應(yīng)力由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)得Yf1 =2.63Yf2=2.19比較Yf / F的值Yf1 / F1=2.63/244=0.0108>YF2/ F21=2.19/204=0.0107計(jì)算大齒輪齒根彎曲應(yīng)力為計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果2000KYF1B2m2Z22000 101.741 2.6366 322240.952( MPa)F1齒輪的彎

13、曲強(qiáng)度足夠齒輪幾何尺寸的確定齒頂圓直徑da 由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)得 h*a =1 C = 0.25da1 d1 2ha1Z1 2ha m (24 2 1) 2 54(mm)da2 d2 2ha2Z2 2ha m (96 2 1) 2 196(mm)齒距P = 2X 3.14=6.28(mm)齒根高h(yuǎn)fh a c m 2.5(mm)齒頂高h(yuǎn)a h am 1 2 2(mm)齒根圓直徑d fd f1 d1 2hf 482 2.543(mm)d f2 d2 2hf1922 2.5187( mm)4.3齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)大齒輪的關(guān)尺寸計(jì)算如下:軸孔直徑d=5

14、0( mm)輪轂直徑D1=1.6d=1.6X 50=80(mm)輪轂長(zhǎng)度LB266(mm)輪緣厚度8 0:=(3 4)m = 6 8(mm)取 0=8輪緣內(nèi)徑D 2= da2 -2h-20 =196-2X 4.5-2X 8強(qiáng)度足 夠da1 =54m m da2 =196 mm h=4.5mm S=3.14m m P=6.28m m hf=2.5m m ha=2mm df1 =43m m df2=187m m=171(mm)取 D2 = 170(mm)腹板厚度 c=0.3 B2=0.3 X 48=14.4取 c=15(mm)腹板中心孔直徑 D 0 =0.5( D, + D2 )=0.5(170+

15、80)=125(mm)腹板孔直徑 d 0 =0.25 ( D2-D1) =0.25 (170-80)=22.5(mm)取 do=2O(mm)齒輪倒角 n=0.5m=0.5X 2=1齒輪工作如圖2所示：第五章軸的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1軸的材料和熱處理的選擇由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)中的圖表查得選45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB217255b=650MPas=360MPa1 =280MPa5.2軸幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)軸的最小直徑33D2=32mm從動(dòng)軸 d2=cP2 =1151.955 =29.351 n2V 117.587考慮鍵槽 d2 =29.35 X 1.05=30.82選取標(biāo)準(zhǔn)直徑d2 =32

16、mm軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)軸上零件的定位、裝拆方便的需要，同時(shí)考慮到強(qiáng)度的原則， 主動(dòng)軸和從動(dòng)軸均設(shè)計(jì)為階梯軸。軸的強(qiáng)度校核從動(dòng)軸的強(qiáng)度校核圓周力Ft = 2000T2 =2000X 158.872/192=1654.92d2徑向力 Fr= Ft tan=1654.92Xtan20° =602.34由于為直齒輪，軸向力Fa=0作從動(dòng)軸受力簡(jiǎn)圖：（如圖3所示）RA L丿RB 盲弓RHARHB水平面彎矩垂直面彎矩合力彎矩扭矩危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩l：8.4E?Nr從動(dòng)軸受力簡(jiǎn)圖計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果L=110mmRha = Rhb=0.5 Ft =0.5X 1654.92=827.46(N)M HC =0.

17、5 Rha L=827.46X 110X 0.5/1000=51.72( N m)Rva = Rvb =0.5 Fr =0.5X 602.34 =301.17( N m)MVC =0.5RvaL=501.17X 110X 0.5/1000=36.4(N m)轉(zhuǎn)矩 T=158.872(N m)校核Mc = JMhc2 Mvc2=51.722 18.822 =55.04(N m)Me = jMC2 aT2=j55.0420.6 158.872 2 =118.42(N m)由圖表查得，1b=55MPac3d> 10 1 Me =10 /118.42 =29.21(mm)V0.11 bV 0.1

18、* 55考慮鍵槽 d=29.21mm < 45mm則強(qiáng)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(dòng)軸承根據(jù)軸頸值查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇6207 2個(gè)(GB/T276-1993)從動(dòng)軸承 6209 2 個(gè)從動(dòng)軸(GB/T276-1993)承2個(gè)壽命計(jì)劃：計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果兩軸承受純徑向載荷P= F r =602.34X= 1Y=0從動(dòng)軸軸承壽命：深溝球軸承6209,基本額定功負(fù)荷Cr=25.6KNft=1=3.106fC6310625.6 1 1000L10h=108812060n2P60117.589602.341預(yù)期壽命為：

19、8年，兩班制L=8 X 300X 16=38400<Li0h軸承壽命合格6.2鍵的選擇計(jì)算及校核（一）從動(dòng)軸外伸端d=42，考慮鍵在軸中部安裝故選鍵10 X 40GB/T1096 2003, b=16, L=50 , h=10,選 45 號(hào)鋼，其許用擠壓力p =100MPaFt =40阿=4000158872 =82.75<h l hld 8 30 32則強(qiáng)度足夠，合格（二）與齒輪聯(lián)接處 d=50m m,考慮鍵槽在軸中部安裝，故同一方位母線上，選鍵 14X 52 GB/T1096 2003,b=10mm,L=45mm , h=8mm ,選45號(hào)鋼，其許用擠壓應(yīng)力 p =100MPa

20、從動(dòng)軸 外伸端 鍵10 X40GB/10962003與齒輪 聯(lián)接處 鍵14 X52GB/T10962003Ft =4000Ti=4000ph l hld 8 35 50則強(qiáng)度足夠，合格計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果6.3聯(lián)軸器的選擇由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無(wú)特殊要求，考慮拆 裝方便及經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，選用彈性套柱聯(lián)軸器K=1.3Tc=9550KP" =9550X 1.3 1.916 =202.290nii117.589選用TL8型彈性套住聯(lián)軸器，公稱(chēng)尺寸轉(zhuǎn)矩Tn =250，TC<Tn。采用Y型軸孔，A型鍵軸孔直徑d=3240,選d=35,軸孔長(zhǎng)度L=82TL8型彈性套住聯(lián)軸器有關(guān)參數(shù)選用TL8套

21、住聯(lián)軸器型號(hào)公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩T/(N m)許用 轉(zhuǎn)速n/(r - min 1軸孔 直徑 d/mm軸孔 長(zhǎng)度L/mm外 徑D/mm材料軸孔 類(lèi)型鍵 槽 類(lèi) 型TL625033003582160HT200Y型A型第七章 減速器潤(rùn)滑、密封及附件的選擇確定 以及箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算及裝配圖7.1潤(rùn)滑的選擇確定潤(rùn)滑方式齒輪浸油 潤(rùn)滑軸承脂 潤(rùn)滑1. 齒輪V=1.2vv 12 m/s應(yīng)用噴油潤(rùn)滑，但考慮成 本及需要，選用浸油潤(rùn)滑2. 軸承采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑潤(rùn)滑油牌號(hào)及用量齒輪用150號(hào)機(jī)械油軸承用2L3 型潤(rùn)滑脂結(jié)果1. 齒輪潤(rùn)滑選用150號(hào)機(jī)械油，最低最高油面距1020mm需油量為1.5L左右2. 軸承潤(rùn)滑選用2

22、L 3型潤(rùn)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(jī)體之間加石棉橡膠紙、墊片進(jìn)行密封3. 軸承孔的密封悶蓋和透蓋用作密封與之對(duì)應(yīng)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 以密圭寸4. 軸承靠近機(jī)體內(nèi)壁處用擋油環(huán)加以密封，防止?jié)櫥瓦M(jìn)入軸承內(nèi)部7.3減速器附件的選擇確定列表說(shuō)明如下：計(jì)算及說(shuō)明名稱(chēng)功用數(shù)量材料規(guī)格螺栓安裝端蓋12Q235M6 X 16GB 5782 1986螺栓安裝端蓋24Q235M8 X 25GB 5782 1986銷(xiāo)定位2