一級直齒減速箱課程設(shè)計說明書

機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書設(shè)計題目單級直齒圓柱齒輪減速器機電工程學(xué)院能源與動力工程專業(yè)班級能動13-2班學(xué)計人蔡挺指導(dǎo)老師王美茹完成日期2016年01月16日廣東石油化工學(xué)院目錄TOC\o"1-2"\h\u1737目錄 211102機械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書 33039第一章傳動方案的確定 4126191.工作環(huán)境 459322.原始數(shù)據(jù) 48775第二章電動機選擇 4197572.電動機容量選擇 483283.選擇電動機的轉(zhuǎn)速 5164484.計算傳動裝置傳動比和分配各級傳動比 64588第三章計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 620448第四章齒輪的設(shè)計計算 7278521.選齒輪的材料和熱處理方法 76732.確定材料的許用接觸應(yīng)力 7267594.幾何尺寸計算 8146185.校核齒根彎曲疲勞強度 959506.齒輪其他尺寸計算 1018728第五章軸的設(shè)計計算 11231931.主動軸的設(shè)計 11194942.從動軸的設(shè)計 1529583第六章滾動軸承的選擇及校核計算 21181.低速軸軸承的校核 21116492.高速軸軸承的校核 2223226第七章鍵聯(lián)接的選擇及計算 23264161.聯(lián)軸器的選擇及校核 23100792.鍵的選擇及校核 234174第八章箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計及箱體附件設(shè)計 2526811.減速器箱體的設(shè)計 25104342.箱體附件的設(shè)計 2625721第九章減速器的潤滑與密封 27304181.潤滑 2750522.密封 275070課程設(shè)計小結(jié) 2922294參考文獻 30機械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書（一）姓名蔡挺專業(yè)能源與動力工程班級能動13-1班學(xué)號06設(shè)計題目：帶式運輸機的單級直齒圓柱齒輪減速器1、電動機；

2、三角帶傳動；

3、減速器；

4、聯(lián)軸器；

5、傳動滾筒；6、運輸平皮帶工作條件：連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動，使用期限10年，小批量生產(chǎn)，兩班制工作，運輸帶速度允許誤差為±5%。設(shè)計數(shù)據(jù)學(xué)號123456789運輸帶工作拉力F（N）80085090095011001150120012501300運輸帶速度V（m/s）3.13.23.33.43.53.63.13.23.3卷筒直徑D（mm）250260270240250240240240250學(xué)號101112運輸帶工作拉力F（N）1350600620運輸帶速度V（m/s）3.43.53.2卷筒直徑D（mm）300250260第一章傳動方案的確定1.工作環(huán)境連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動，使用期限10年，小批量生產(chǎn)，兩班制工作，運輸帶速度允許誤差為±5%。原始數(shù)據(jù)：運輸帶工作拉力F=1150N；帶速V=3.6m/s；卷筒直徑D=240mm；方案擬定：采用Ｖ帶傳動與齒輪傳動的組合，即可滿足傳動比要求，同時由于帶傳動具有良好的緩沖，吸振性能，適應(yīng)大起動轉(zhuǎn)矩工況要求，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，使用維護方便。第二章電動機選擇1.電動機類型和結(jié)構(gòu)的選擇選擇Y系列三相異步電動機，此系列電動機屬于一般用途的全封閉自扇冷電動機，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價格低廉，維護方便，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機械。2.電動機容量選擇：電動機所需工作功率為：其中，帶式輸送機的效率電動機的輸出功率則電動機至運輸帶的傳動總效率為：－帶傳動效率：0.96－每對軸承傳動效率：0.99－圓柱齒輪的傳動效率：0.97－聯(lián)軸器的傳動效率：0.99－電機至工作機之間的傳動裝置的總效率：==0.96×0.97×0.99×0.99×0.99=0.90計算得=4.87kW根據(jù)選取電動機的額定功率，使=（1~1.3）查表10-78可選取額定功率=5.5kW3.選擇電動機的轉(zhuǎn)速先計算工作裝置主軸的轉(zhuǎn)速，也就是滾筒的轉(zhuǎn)速，即=286.4由表3-2查得V帶傳動常用傳動比范圍i1=2~4,單級圓柱齒輪傳動比范圍i2=3~5，則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為nd=nω·i1i2=1718.4~6873.6r/min電動機型號額定功率/kW同步轉(zhuǎn)速r/min滿載轉(zhuǎn)速r/min電動機總重/kg外伸軸徑/cm軸中心高/cmY132S1-25.5300029007338132在范圍內(nèi)電動機的同步轉(zhuǎn)速只有1500r/min，根據(jù)表10-78確定電動機型號為Y132S1-24.計算傳動裝置傳動比和分配各級傳動比1）傳動裝置傳動比分配各級傳動比為使帶傳動的尺寸不至于過大，滿足i1<i2取V帶傳動的傳動比i1=2.8，則單級圓柱齒輪減速器傳動比為所得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。第三章計算傳動裝置的運動和動力參數(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Ⅱ軸，各軸轉(zhuǎn)速為n0=nm=2900r/min nI=n0/i1=2900/3.62≈1036nw=nII=nI/i2=1036/2.8≈286.1r/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=5.5kw PI=P0=5.12kwPwPII=PI=5.02kw3）各軸轉(zhuǎn)矩 To=9550×P0/n0=18.11N·mTI=9550×PI/nI=48.68N·mTII=9550×PII/nII=170.9N·mTw=9550×Pw/nw=167.57N·m第四章齒輪的設(shè)計計算1.選齒輪的材料和熱處理方法，并確定材料的許用應(yīng)力根據(jù)工作條件，一般用途的減速器可采用閉視軟齒面?zhèn)鲃?。查?2-1小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)處理齒面硬度取大齒輪45鋼正火處理齒面硬度取兩齒輪齒面硬度差為40HBS，符合軟齒面?zhèn)鲃拥脑O(shè)計要求2.確定材料的許用接觸應(yīng)力《機械設(shè)計基礎(chǔ)》圖8.38，兩試驗齒輪材料接觸疲勞極限應(yīng)力分別為由表8.9按一般重要性考慮，取接觸疲勞強度的最小安全系數(shù)兩齒輪材料的需用接觸應(yīng)力分別為：[]=[]=3.根據(jù)設(shè)計準則，按齒面接觸疲勞強度計算公式(8.44)初步確定小齒輪的分度圓直徑小齒輪上的轉(zhuǎn)矩為原動機為電動機，載荷有中等沖擊，由表8.10查得載荷系數(shù)為K=1.4兩齒輪材料都選用鋼，則帶入故直齒輪減速器屬閉式軟齒面?zhèn)鲃樱也贾脤ΨQ，故取取其中較小值為4.幾何尺寸計算齒數(shù)：由于采取閉式軟齒面?zhèn)鲃?，小齒輪的推薦值是20~40取取整則為91中心距齒寬5.校核齒根彎曲疲勞強度由校核公式：由表8.12和8.13得查圖8.39，兩試驗的齒輪彎曲疲勞強度極限應(yīng)力分別為查表8.9兩齒輪材料的許用彎曲應(yīng)力分別為疲勞應(yīng)力分別為所以兩齒輪的齒根彎曲疲勞強度均足夠6.齒輪其他尺寸計算分度圓直徑：齒頂圓直徑：齒根圓直徑：齒頂高與齒根高名稱符號小齒輪大齒輪中心距a116mm傳動比i3.62模數(shù)m2齒數(shù)z2591分度圓直徑d150mm182mm材料及齒面硬度45鋼45鋼第五章軸的設(shè)計計算1.主動軸的設(shè)計（1）確定軸的零件的布局方案和固定方法參考一般的減速器結(jié)構(gòu)，將齒輪布置在軸的中部，對稱于兩端的軸承；齒輪用軸環(huán)和軸套做軸的軸向定位，用平鍵和過盈配合（H7/r6）作周向固定。右端軸承用軸肩和過渡配合（H7/k6）固定內(nèi)圈套；左端軸承用軸套和過渡配合（H7/k6）固定內(nèi)圈套。軸的定位則由兩端的軸承端蓋軸向固定軸承的外圈套實現(xiàn)。輸出端的聯(lián)軸器用軸肩和擋板軸向固定，用平鍵作周向定位。直齒輪在工作中不會產(chǎn)生軸向力，故兩端采用深溝球軸承，承采用脂潤滑，齒輪采用油浴潤滑。（2）確定軸的各段直徑軸的最小直徑取C=110或=30計算得d1min≈20mm，取d1=20mm，外伸端直徑；按工藝和強度要求把軸制成階梯型，，由于該處安裝墊圈，故取標準直徑；考慮到軸承的內(nèi)孔標準，去（兩軸承類型相同）初選深溝球軸承型號為6206；直徑為的軸段為軸頭，取；（圓柱齒輪的齒根圓至鍵槽底部的距離X≤(2-2.5)m，確定該軸為齒輪軸此段為齒輪軸段。由小齒輪分度圓直徑d=50mm可知，d4=50mm。）軸環(huán)直徑；根據(jù)軸承安裝直徑，查表10-37可取得。（3）確定軸的各段長度確定軸的各段長度L1該段是小齒輪的左軸端與帶輪連接，取該軸伸L1＝36mm根據(jù)減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，初步確定△2=10-15mm(取12mm)，（取8mm）；（根據(jù)減速器箱體結(jié)構(gòu)等尺寸初步確定為55-65mm）；△2++（1-3）mm=36mm；（為齒輪段）；；=△2+-=16mm；；兩軸承之間的跨距L=B+2△2+2+L4=108mm。（4）主動軸的受力分析①求分度圓直徑：已知②求轉(zhuǎn)矩：已知③求圓周力：④求徑向力Fr（5）按扭矩和彎曲組合變形強度條件進行校核計算=1\*GB3①繪制軸受力簡圖（如圖a）=2\*GB3②將齒輪所受力分解成水平面H和鉛垂面V內(nèi)的力（見下圖）=3\*GB3③求水平面H和鉛垂面V的支座反力水平面H內(nèi)的支座反力：=4\*GB3④繪制水平面彎矩圖,鉛垂面彎矩圖●水平面H的彎矩圖（見圖16-17）●鉛垂面彎矩圖=5\*GB3⑤繪制合成彎矩圖()繪制扭矩圖=6\*GB3⑥繪制當量彎矩圖單項轉(zhuǎn)動，故切應(yīng)力為脈動循環(huán)，取，c截面當量彎矩為根據(jù)總合成彎矩圖、扭矩圖和軸的結(jié)構(gòu)草圖的判斷，C截面為危險截面。下面進行校核考慮鍵槽后。由于，故截面c安全因為危險面均安全，所以該軸的強度是足夠的，無需修改原結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。2.從動軸的設(shè)計（1）確定軸的零件的布局方案和固定方法在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪右面用軸肩定位，左面用套筒軸向定位，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，右軸承從右面裝入，齒輪套筒，左軸承和皮帶輪依次從左面裝入。直齒輪在工作中不會產(chǎn)生軸向力且載荷平穩(wěn)，可采用深溝球軸承，軸承采用脂潤滑，齒輪采用油浴潤滑4選取軸的材料和熱處理方法，并確定軸的許用應(yīng)力根據(jù)上述計算，普通用途，中小功率，選用45號鋼正火處理，查表16-1，，（2）確定軸的各段直徑查表16-2取A=110，根據(jù)公式16-1，考慮有鍵槽，將直徑增大3~5%，則d=28.77×(1+3~5%)mm=33.77mm由圖可知，該軸外端安裝聯(lián)軸器，補償軸的偏差，選用彈性柱銷聯(lián)軸器。查表10-45選用彈性柱銷聯(lián)軸器，其型號為HL2，∴選外伸端直徑；按工藝和強度要求把軸制成階梯型，取穿過軸承蓋軸段的直徑為，由于該處安裝墊圈，故取標準直徑；考慮到軸承的內(nèi)孔標準，?。▋奢S承類型相同）初選深溝球軸承型號為6008；直徑為的軸段為軸頭，?。惠S環(huán)直徑；根據(jù)軸承安裝直徑，表10-37得。（3）確定軸的各段長度根據(jù)減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，初步確定△2=10-15mm，；（根據(jù)減速器箱體結(jié)構(gòu)等尺寸初步確定為55-65mm）；+△2+（1-3）mm=36mm；（齒輪寬度為，；；=△2+-=16mm；；兩軸承之間的跨距L=+2△2+2+=105mm（近似認為支點在兩軸承寬度的中點）。（4）按從動齒輪的受力計算①求分度圓直徑：已知②求轉(zhuǎn)矩：已知③求圓周力：④求徑向力Fr（5）按扭矩和彎曲組合變形強度條件進行校核計算=1\*GB3①繪制軸受力簡圖（如圖a）=2\*GB3②將齒輪所受力分解成水平面H和鉛垂面V內(nèi)的力（見下圖）=3\*GB3③求水平面H和鉛垂面V的支座反力●水平面H內(nèi)的支座反力：=4\*GB3④繪制水平面彎矩圖●水平面H的彎矩圖（見圖16-17）●鉛垂面彎矩圖=5\*GB3⑤繪制合成彎矩圖()=5\*GB3⑤繪制扭矩圖=6\*GB3⑥繪制當量彎矩圖單項轉(zhuǎn)動，故切應(yīng)力為脈動循環(huán)，取，C截面當量彎矩為（6）校核軸的強度根據(jù)總合成彎矩圖、扭矩圖和軸的結(jié)構(gòu)草圖的判斷，C截面為危險截面。下面分別進行校核考慮鍵槽后。由于，故截面C安全因為危險面均安全，所以該軸的強度是足夠的，無需修改原設(shè)計。第六章滾動軸承的選擇及校核計算軸承的預(yù)期壽命為在軸的設(shè)計計算中已選用如下表所示的深溝球軸承。軸號裝軸承處的軸徑（mm）軸承型號Ⅲ30滾動軸承6006GB/T276-93Ⅱ40滾動軸承6008GB/T276-931.低速軸軸承的校核（1）軸承載荷的計算（2）計算當量動載荷Pr軸承不受軸向力，查表14-5得X=1，Y=0（3）驗算軸承的壽命球軸承的壽命指數(shù)，查機械設(shè)計基礎(chǔ)表14.9得溫度系數(shù)，查表14.10得載荷系數(shù)，查表10-37得軸承的基本額定負荷，代入公式（14.8）得所以滿足要求，選深溝球軸承62062.高速軸軸承的校核1.軸承載荷的計算2.計算當量動載荷Pr軸承不受軸向力，查表14-5得X=1，Y=03.驗算軸承的壽命球軸承的壽命指數(shù)，溫度系數(shù)，載荷系數(shù)，查表10-37得軸承的基本額定負荷，代入公式（14.8）得所以滿足要求，選深溝球軸承6008。第七章鍵聯(lián)接的選擇及計算1.聯(lián)軸器的選擇及校核在軸的設(shè)計中，根據(jù)載荷的大小，軸轉(zhuǎn)速的高低，被連接件的安裝精度等，參考各類聯(lián)軸器的特性，已初步選擇聯(lián)軸器型號。（1）選擇聯(lián)軸器的類型為了隔離振動與沖擊，選用彈性柱銷聯(lián)軸器。與Ⅲ軸連接的聯(lián)軸器選用HL5聯(lián)軸器GB/T5014-2003（2）聯(lián)軸器的校核=1\*GB3①.理論轉(zhuǎn)矩Ⅲ軸查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表15.2得K=1.5Ⅲ軸。=2\*GB3②軸徑Ⅲ軸的最小軸徑符合HL2的內(nèi)孔直徑。=3\*GB3③轉(zhuǎn)速Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速均符合要求。2.鍵的選擇及校核本設(shè)計中各處的鍵均采用有輕度沖擊的普通平鍵的連接方式，查表13-11可得鍵連接的許用應(yīng)力100～120MPa（1）從動軸與聯(lián)軸器相配合的鍵的選擇及校核（1）鍵的類型及尺寸的選擇選用普通平鍵A型，根據(jù)軸的直徑d1=30mm,長度L1=80mm,由表10-33查得b=10mm,h=8mm,標記為：鍵C10×80GB/T1096-2003（2）強度計算。鍵的工作長度則故此平鍵聯(lián)接滿足強度要求。（2）從動軸上鍵的選擇及校核（1）鍵的類型及尺寸的選擇齒輪傳動要求齒輪與軸對中性好，以避免嚙合不良，該聯(lián)接屬靜聯(lián)接，故選用普通平鍵A型。根據(jù)軸的直徑d4=45mm,長度L4=50mm,由表13-10查得b=14mm,h=9mm,標記為：鍵14×50GB/T1096-2003（2）強度計算。鍵的工作長度則故此平鍵聯(lián)接滿足強度要求。第八章箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計及箱體附件設(shè)計1.減速器箱體支承和固定軸系的零件，保證了傳動零件的正確嚙合及箱體內(nèi)零件的良好的潤滑和可靠的密封。名稱符號計算公式結(jié)果箱座厚度8箱蓋厚度8箱蓋凸緣厚度12箱座凸緣厚度12箱座底凸緣厚度20地腳螺釘直徑M12地腳螺釘數(shù)目N=（200~300）》44軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑M12蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑=（0.50.6）M10軸承端蓋螺釘直徑=（0.40.5）8視孔蓋螺釘直徑=（0.30.4）6定位銷直徑=（0.70.8）6，，至外箱壁的距離342218，至凸緣邊緣距離2816外箱壁至軸承端面距離=++（510）40大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離>1.210齒輪端面與內(nèi)箱壁距離>12箱蓋，箱座肋厚13軸承端蓋外徑+（55.5）100（1軸）110（2軸）2.箱體附件的設(shè)計為了檢查傳動件嚙合情況、注油、排氣、指示油面、通氣、加工及裝配時的定位、拆卸和吊運，需要在減速器上安裝以下附件。（1）窺視孔和窺視孔蓋窺視孔是為了觀察運動件的嚙合情況、潤滑狀態(tài)，潤滑油也可以由此注入。為了便于觀察和注油，一般將窺視孔開在嚙合區(qū)的箱蓋頂部。窺視孔平時用蓋板蓋住，稱為窺視孔蓋。窺視孔蓋底部墊有耐油橡膠板，防止漏油。通氣器由于傳動件工作時產(chǎn)生熱量，使箱體內(nèi)溫度升高、壓力增大，所以必須采用通氣器溝通箱體內(nèi)外的氣流，以平衡內(nèi)外壓力，保證減速器箱體的密封性。通氣器設(shè)置在箱蓋上。（3）起吊裝置起吊裝置用于減速器的拆卸和搬運。箱蓋用掉耳環(huán)，箱座用吊鉤。主要的尺寸如圖4-1。第九章減速器的潤滑與密封1.潤滑（1）齒輪的潤滑目前齒輪傳動中最常見的潤滑劑有潤滑油和潤滑脂