一级齿轮减速器

机械设计根底课程设计说明书设计题目：一级圆柱齿轮减速器院系:机械与材料工程学院专业:汽车效劳工程班级:A1561 学号：15 设计者:盅指导教师：海洲成绩:2017年12月目录绪论6一、初步设计71.1设计任务书7.专业1.3 传动系统方案的拟定792.1 电动机类型和构造的选择 92.2 电动机功率的选择 92.3 确定电动机转速102.4 确定电动机构造尺寸11123.1 计算总传动比 123.2 合理分配各级传动装置传动比 123.3 计算传动装置各级传动功率、转速与转矩123.3.1 计算各轴的转速133.3.2 计算各轴的输入功率133.3.3 计算各轴的输入转矩133.3.4 计算各轴的输出功率143.3.5 计算各轴的输出转矩14164.1 V 带传动设计164.1.3 验算带速164.1.4 确定中心距a和普通V带基准长度Ld174.1.5 包角及其验算174.1.6 带根数174.1.7 预紧力计算184.1.8 压轴力计算184.2 齿轮传动设计184.2.3 选择齿轮类型、材料、精度及参数184.2.4 按齿面接触疲劳强度进展设计194.2.5 确定几何尺寸204.2.6 校核齿根弯曲疲劳强度204.2.7 齿轮的圆周速度214.2.8 齿轮传动的几何尺寸计算21五、轴的设计与计算235.1 高速轴I轴的设计235.1.1 选择轴的材料235.1.3 轴的构造设计，初定轴径及轴向尺寸235.2 低速轴设计245.2.1 选择轴的材料245.2.2 初步估算轴的最小直径245.2.3 轴的构造设计，初定轴径及轴向尺寸245.3 校核轴的强度255.3.1 按弯扭合成校核高速轴的强度255.3.2 按弯扭合成校核低速轴的强度27六、滚动轴承的选择和计算306.1 高速轴上的滚动轴承设计306.2 低速轴上的滚动轴承设计31七、键连接的选择和计算337.1 高速轴 V 带轮用键连接337.1.1 选用键类型337.1.2 键的强度校核337.2 低速轴齿轮用键连接337.2.1 选用键类型337.2.2 键的强度校核347.3 低速轴联轴器用键连接347.3.1 选用键类型347.3.2 键的强度校核 34八、联轴器的选择358.1 联轴器的转矩计算358.2 许用转速358.3 配合轴径358.4 配合长度35九、润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择369.1 润滑方式369.2 润滑油牌号及用量369.3 密封装置 -37-十、铸造减速器箱体的主要构造尺寸 错误!未定义书签。总结 错误!未定义书签。参考文献： - 40 -绪论本论文主要容是进展一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了 7a械设计根底?、淅械制图? ?工程力学? ?公差与互换性建多门课程知识，并运用 7AUTOCAD?软件 进展绘图，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。主要表达在如下几个方面：1培养机械设计的能力，通过传动方案的拟定，设计计算，构造设计，查阅有关标准和规及编写设计计算说明书等各个环节，要求学生掌握一般机械传动装置的设计容、步骤和方法，并在设计构思、设计技能等方面得到相应的锻炼。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、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Office软件中Word功能的认识和运用。计算及说明结果一、初步设计1.1设计任务书设计课题：带式输送机上的一级圆柱齿轮减速器。设计说明：1）运输机连续单向运转，载荷平稳，空载起动。2）起动载荷为名义载荷的 1.25倍。3）传开工彳年限5年，每日工作24小时。4）输送带速度允许误差为土 5%。1.2原始数据1.3一一一参数编号1传动输送带工作拉力FN2300系统输送带工作速度V m/s1.5方案滚筒直径D/mm400的每日工作时数T/h24拟传开工作年限/a5士根据本课程设计要求，采用单级圆柱齿轮（斜齿）减速器传动方案，其传动简图如下：图1 一级直齿圆柱齿轮减速器带式输送机的传动示意图1.V带传动2.电动机3.圆柱齿轮减速器4.联轴器5.输送带6滚筒二、电动机的选择2.1电动机类型和构造的选择选才i Y型全封闭笼型三相异步电机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自选择Y型全 封闭笼型三扇冷电动机，其构造简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不 易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。2.2电动机功率的选择电动机所需的工作功率为Pd -PwkW a工作机所需工作功率为Fv Pw kW1000因此Fv Pd kW1000 a由电动机至运输带的传动总效率为式中：1、2、3、 4、5分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和滚筒的传动效率。取中=0.96,乎=0.99藤子轴承），3 0.97（齿轮精度8级，不包括轴承效率），4 0.99（齿轮联轴器），5 0.96,那么相异步电机计算及说明结果侬,=0.96X 0.992X 0.97X 0.99X 0.96=0.87所以电机所需的工作功率：R 二斤-3(100。.甲彳)二(2300 X 1.5)/(1000 X 0.87)=3.97(kw)2.3确定电动机转速滚筒轴工作转速为口君崎=60x1000 v/(7T U)二(60X 1000X 1.5)/400 兀=71.62 r/min根据推荐的传动比合理围：取圆柱齿轮一级减速器传动比为36。取V带的传动比为24。那么总传动比理论围为62 4。故电动机转速的可选为：二(6 24)X 71.62r/min =429.72 1718.87 r/min那么符合这一围的同步转速有：75R 1000和1500r/min一 . . _ _取V带传动的传动比i1 2 4, 一级圆柱齿轮减速器传动比i2 3 6 ,那么总传动比合理围为ia 624 ,故电动机转速的可选围为nd ia n (6 20) 111.41 668.46 2228.2r / minPd=3.97 kwn 卷筒=71.62 (r/min)计算及说明结果方案电机型号额定功率电动机转速（r/min）XKg传动装置传动比同步转速满载转速总传动比V带传动减速 器1Y132S-45.5150014406820.113.366.002Y132M2-65.510009608413.403.354.003Y160M2-85.575072011910.052.234.50表1.电动机选择方案及参数选用Y160M2-8 型号的电 机，额定功 率 5.5KW, 满载转速 720r/min表2.电动机主要参数型号额定功率同步转速满载转速堵转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y160M2-85.57507202.22.32.4确定电动机构造尺寸图2电动机形状及尺寸寸一表3电动机安装及有关尺寸主要参数中心高外形尺寸LAC/2+ADHD底脚安装尺寸AB地脚螺栓直径K轴伸尺寸D E键公称尺寸Fh132520 X 345X 315216X 1781228 X 8010X41三、传动装置运动及动力参数计算3.1 计算总传动比由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速 n可得传动装置总传动比为：%二算，片二5靛=720/71.62=10.05总传动比等于各传动比的乘积01口 h式中小ii分别为带传动和减速器的传动比3.2 合理分配各级传动装置传动比齿轮的传动比围约为36,取ii=4.5114因为：11所以：L。= 1 ii=10.05/4.5=2.233.3 计算传动装置各级传动功率、转速与转矩将传动装置各轴由高速至低速依次定为I轴，n轴，以及i0 ,9.为相邻两轴间的传动比701 , Y12,为相邻两轴的传动效率P, Pn,为各轴的输入功率kwia=10.05i0=2.23计算及说明结果Ti , Tn,.为各轴的输入转矩N mn：, nn,.为各轴的输入转速r/min可按电动机轴至工作运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力#数3.3.1 计算各轴的转速1 轴：n I =n m/ i 0=720/ 2.23=322.29r/minn轴：nn = n i/ i i=322.29/4.5=71.62 (r/min)卷筒轴：nm = n n3.3.2 计算各轴的输入功率I 轴：Pi=PdX 中1=PdX 邛=3.97 X 0.96=3.81kwII 轴：P n = PiXyi2= P 1*42X坨=3.81 X 0.99X 0.97=3.66kw卷筒轴：Pm= Pn 咋3 = Pn 刀2 中=3.66 X0.99X 0.97=3.58kw3.3.3计算各轴的输入转矩n1=332.29r/minnn =71.62r/minPi =3.81(kw)Pn=3.66(kw)Prn =3.58(kw)计算及说明结果电动机：Td=9550 - Pd/nm=9550 X 3.97/720=52.60N - mI 轴：Ti = Td - i0 - r01=T d , i0 , q=52.60X 2.23X 0.96=112.81N - mn 轴：Tn= T i - i1 中2=T I , i1 , 22 , Y4=112.81 X4.5X 0.99X 0.97=497.52N - m3.3.4 计算各轴的输出功率由于in轴的输出功率分别为输入功举乘以轴承效率，故：I轴：PkPiXr1轴承=3.81 X 0.99=3.77kwII轴：P= Px邛由承=3.66X 0.99=3.62kw3.3.5 计算各轴的输出转矩由于In轴的输出转矩分别为输入转矩乘以轴承效率，那么：I轴：丁产TiXy1轴承=112.81X0.99=111.68 N mTd=52.6 NmTi=112 .81NmTn=497 .52NmPi= 3.77kwP n = 3.62kw i = 111.68 N - m计算及说明结果n 轴：丁 n = TnXt轴承=497.52X0.99=492.55N - m表4各级传动功率、转速与转矩T n = 492.55N m参数输入功率kW转速 n r/min输入转矩T Nm传动比i效率电动机轴3.9772052.602.230.96轴I3.81322.29112.814.500.96轴II3.6671.62497.52计算及说明结果四、传动零件设计计算4.1 V带传动设计4.1.1 计算功率平稳载荷，查表8.4可得工况系数计算功率片=心产=L 1或5, 5 = 5, 0病4.1.2 带型选择根据匚1，由图8.6初选A型，由表8.1取小带轮基准直径4-15而加修的 (1 ).d2 -三？4 0 一 婷那么大带轮基准直径的=2.23乂 150x(1- 0 02) = 32840由表8.1取&=4。附用(虽使n2略有减少，但其误差小于5%,故允许)4.1.3 验算带速y _ 并 d17r带速：1000x60= 720xl50xjr/(1000x60)5.65/b介于525m/s围，故适宜Ka=1.1Pc=6.05Kwd1=150 mmd2=400 mmV=5.65 m/s计算及说明结果4.1.4确定中心距a和普通V带基准长度Ld确定带长和中心距 a0.7 di+d2& a)w 2 di+d20.7X 150+400 a02X 150+400385W1100初定中心距与二500的，那么带长为& =况 +孤心+%)+如厂丫4劭=2x500-k7T(l 50+ 400)/2 + 400-150尸 7(4 乂 50 0)= 18S4,75wam由表8.5选取A型V带的基准长度 Ld=1900mm实际中心距上=500 + (1900-189475)/2 = 502 63根制4.1.5包角及其验算,二国_ 57加由)验算小带轮上的包角a 1:a=180 - 57 3x(400 -150)/ 502 533 3适宜4.1.6带根数由 n1=720r/min,d 1=150mm,麻 8.3得 P0=3.08Kw;小 8.5得 Kl=1.00, 麻8.3 得 AP=0.5Kw;查表 8.7 得 K =0.95Ld=1900 mma=502.6 3mma1 =159o计算及说明结果z =b确定带的根数：飞4卜丹)工工=6.05/3.08+0.30X 1.00X 0.95=2.68故取3根A型V带4.1.7预紧力计算A型V带线密度q=0.11kg/m%=500.空,/-I + 口预紧力：WF=500 X6.05X2.5/0.95-1/ 3X 5.65+0.11X5.652=294.59 N4.1.8压轴力计算%=2右.耳.而(，压轴力：二=2 X 3X 294.59X sin(159/2)=1740.67NV带轮米用HT200制造，允许最大圆周速度为25m/s。4.2齿轮传动设计4.2.1 选择齿轮类型、材料、精度及参数Z=3Fo=294.9NFq=1740 .67N由于传递功率较小，转速较低，有轻微载荷，小齿轮选硬齿面，大齿轮选软齿面，小齿轮的材料为45号钢调质，齿面硬度为250HBS,大齿轮选用45号钢正火，齿面硬度为 200HBS,齿轮精度初选 8级。4.2.2按齿面接触疲劳强度进展设计1许用接触应力极限应力 ,：“一一:一=1一4戈250+350 = 70口贷ajrjizni ji广 572.7 3MPaTi=112.805Nm仃印讪?二 18x200+ 350= 6300口用 inns取平安系数口 - 许用接触应力L .一 11*=700/1 1 = 636.363=630/1.1 = 572 73A/Pa取两者中的较小者作为【b1/带入计算2计算小齿轮分度圆直径止补向馆方二9550工1000产51小齿轮转矩1看二9550 艾 lOOOX c - ,CCC CCCCCUCZ3.81/322.29=112805.24N.mm单级齿轮传动轴承相对齿轮对称分布，取齿宽系数()d=1取微小冲击取载荷系数K=1.1标准直齿圆柱齿轮传动，取节点区域系数Zh=2.4由表9.5,取弹Tt系数Ze=189.8计算及说明结果小齿轮计算直径1寸孔J 183 S x2.a 2 2 xl 1 x 112S05 .244 +13 f1 yv n1v m .73 ) 162/124=684.35N3画弯矩图右起第四段剖面C处的弯矩：水平面的弯矩： Mc=RaX 62/1000=116.57N.m垂直面的弯矩： Mei = Mc2 =Ra X 62/1000=42.43N.m合成甯矩：心 二 Mg 二岐;十M口; = 7116.572+42.43s =4画转矩图：T= FtXd1/2/1000=112.805Nm5回当量弯矩图因为是单向回转，转矩为脉动循环，a =0.6可得右起第四段剖面 C处的当量弯矩：减二十97y二1旬-3；1#,活6判断危险截面并验算强度右起第四段剖面 C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。Me=141.31N.m ,俨1 =60Mpa 那么：oe= Me/W= Me/(0.1 - D43)=141.31 X 1000/(0.1 X 483)=12.78N.m f右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面：M0二=忒 0.6x112.幻尸二 67型# 加Ra= Rb=684.35NM C1= Mc2= 124.05NmT=112.805NmMe=141 .31Nm色= 12.78 Nm计算及说明结果e= Md/W= M d/(0.1 - D13)=67.68 X 1000/(0.1 X 303)=25.07Nm62/124= 670.73N(3)画学矩图右起第四段剖面C处的弯矩：水平面的弯矩： Mc=RaX 62/1000= 114.25Nm垂直面的弯矩： Mci = Mc2 =Ra X 62/1000=41.59Nm合成甯矩：二 乂门二十此，=7114 S53-f41二121一5卬丽(4)画转矩图：T= Ft X d2/2=497.522 Nm(5)回当量弯矩图因为是单向回转，转矩为脉动循环，a =0.6可得右起第四段剖面 C处的当量弯矩：旅二,叫二十尊疗=322.32加(6)判断危险截面并验算强度右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大， 所以剖面C为危险截面。Me=322.32Nm ,=60Mpa 那么：6 Me/W= Me/(0.1 - D43)=322.32X 1000/(0.1 X6C3)=14.92Nm v1Fr=1341 .47NRa=670 .3NMc1=121 .58NmT=497.522NmMe=322 .32Nm0e= 14.92Nm计算及说明结果右起第一段D处虽仅受转矩4M口二4ar)也 0.6X e= Md/W= MD/(0.1 - D13) =298.51X1000/(0 所以确定的尺寸是平安的。 (7脍制弯矩、扭矩图且其J497.1X4事径较小，故该面也为危险葡522 二 29&5%53)=32.76Nm9.32KN4轴承寿命校核6208轴承的寿命：2吗=_匚 so *60国力尸60x322.291 2x821 22P-821 .22NC-9323 .92Kn选择6208轴 承计算及说明结果=138721543800预期寿命足够，此轴承合格6.2低速轴上的滚动轴承设计1初步计算当量动载荷 p因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，必须求出当量动载荷P深沟球轴承查表16-13取静载荷系数 X0=0.6F 动载荷 P-Xo.Fr-0.6X 1341.47-804.88N2求轴承应有的径向根本额定载荷值轻微载荷查表16-9取载荷系数fp-1.2,因工作温度/、图查表 16-8取温度系数ft-1*狂工106= 12x3ME3x(60x71/2x4jgQ0)i110手-5535.18KN3轴承选型查课程设计手册，选择6211轴承 Cr=43.2KN4轴承寿命校核6211轴承寿命:咫 - 6鲍 力尸 -60x71.62 1 2x804.3 ；=663048446720P- 804.88NC-5535 .18kN选择6211轴 承计算及说明结果，预期寿命足够，此轴承合格表8滚动轴承参数参数轴承型号根本额定动载荷N高速轴轴承62089323.92低速轴轴承62115535.18七、键的选择和计算7.1 高速轴V带轮用键连接7.1.1 选用键类型此段轴径 di=30mm,L i=60mm根据轴径查7a械设计课程设计手册 ？或GB/T 1096-2003 ,选用A型平键，键规格为：GB/T 1096 键8X7X45 ,即键宽b=8mm;键深h=7mm;键长L=45mm,轴上转矩 T=112.81N - m7.1.2 键的强度校核cp=(p=4 - T/(d h L)卬23.87MPa=4 X 112.81X 1000/30X7X45=23.87Mpa 午(110Mpa)7.2 低速轴齿轮用键连接7.2.1 选用键类型输出轴与齿轮连接用平键连接轴径 d3=60mmL3=58mmTn =497.52Nm根据轴径查？M械设计课程设计手册 ？或GB/T 1096-2003 ,选用A型平键，键规格为：GB/T 1096 键18X11X50 ,即键宽 b=18mm;键深 h=11mm;键长 L=50mm7.2 .凝的强度校核旷4 Tn/d h 1=4 X497.52X 1000/60X 11X 50=30.15Mpa 卬(110Mpa)7.3 低速轴联轴器用键连接7.3.1 选用键类型轴径 d2=45mm L2=63mm T2=497.52N - m根据轴径查7a械设计课程设计手册 ？或GB/T 1096-2003 ,选用A型平键,键规格为：GB/T 1096 键14X9X60 ,即键宽 b=14mm;键深 h=9mm;键长 L=60mm7.3.2 键的强度校核(p=4 - Ti / d - h l=4 X 497.52X 1000/45X 9X60p=30.15MPap= 40.95MPa=40.95Mpa p (110Mpa)表10各键参数参数型号键高高速轴带轮键A 键 8x7457低速轴齿轮键A 键 18x115011低速轴联轴器键B 键 14x9609八、联轴器的选择8.1 联轴器的转矩计算由于两轴相对位移很小，运转平稳，且构造简单，对缓冲要求不高，应选用弹性柱销联轴器。T c=计算转矩 Tc=K AXTn=1.1 X497.52=547.27N.m,547.27Nm其中Ka为工况系数，轻微载荷取Ka=1.18.2 许用转速根据Tc,轴径d,轴的转速n,查标准GB/T 5014 2003选用LX3型弹性柱销联，其额定转矩T=1250N.m,许用车t速n=4700r/min,故符合要求。8.3 配合轴径根据四章轴的设计及淅械设计课程设计手册裱8-7弹性柱销联轴器GB/T5014-2003中LX3型联轴器轴孔直径，选定配合轴径d=45mm。8.4 配合长度由选定联轴器的类型及型号查淅械设计课程设计手册？表8-7轴孔长度，选择Y型轴孔，那么轴孔长度L=82mm。联轴器相关参数如表 8所示表8联轴器参数联轴器型号许用转矩许用转速配合轴径配合长度LX3547.27Nm4700r/min45mm82mm九、润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择9.1 润滑方式1 .齿轮V 12m/ s ,选用浸油润滑，因此机体需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了防止油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离H不应小于30 50mm。对于单级减速器，浸油深度约为一个齿高， 这样就可以决定所需油 量，单级传动，每传递1kW需油量V0 0.35 0.7m3。2对于滚动轴承来说，由于齿轮圆周速度V 2m/s,传动件的速度不高，溅油效果不大，选用润滑脂。这样构造简单，易于密封，维护方便，使润滑可靠。为防 止轴承室中的润滑脂流入箱而造成油脂混合，在箱体轴承座箱一侧装设甩油盘。9.2 润滑油牌号及用量齿轮润滑选用150号机械油，最低最高油面距1020mm,需油量约为1.5L。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。9.3 密封装置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、垫片进展密封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，选用J型油封加以密封4 .轴承靠近机体壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承部十、铸造减速箱体的主要构造尺寸表7铸造减速器箱体主要构造尺寸计算结果d=8 d2=8ho=i2 hi=i2h2=8e=ii ei=ii d=2on=4d2=i6 d3=i2d4=io d5=8Di=io D2=32ci=ci =26C2=C2 =22Do=D o =i8D=i2Di=ioH=i7iHi=i9i H2=i54 li=44Li=59Ro=ri=2 =3名称代号尺寸mm底座壁厚d8箱盖壁厚di8座上部凸缘厚度hoi2底座下部凸缘厚度hii2轴承座连接螺栓凸缘厚度h28底座加强肋厚度eii箱底加强肋厚度eiii地脚螺栓直径d20地脚螺栓数目n4轴承座连接螺栓直径d2i6底座与箱盖连接螺栓直径d3i2轴承盖固定螺钉直径d4io视孔盖固定螺钉直径d58轴承盖螺钉分布直径Diio轴承座凸缘端囿直径D232螺栓孔凸缘的配置尺寸Ci、C2、D 026, 22, i8地脚螺栓孔凸缘的配置尺寸Ci、C2、D 026,22,i8箱体壁与齿顶圆的距离Di2箱体壁与齿轮端面的距离Diio底座深度Hi7i底座局度Hii9i箱盖高度H2i54外箱壁至轴承座端面距离li44箱底壁横向宽度Li59其他圆角Ro、i、23- word.zl-参考文献：1立德.机械设计课程设计指导书M.第四版.：高等教育，2013.7 2立德，罗卫平机械设计根底M 第四版 . ：高等教育， 2013.73龚淮义.机械设计课程设计图册第3版M.第一版.：高等教育，2004.14?机械设计手册?编委会机械设计手册 .齿轮传动 M 第 4 版. ： 机械工业， 2007.35 ?机械设计手册?编委会机械设计手册.带传动和链传动M 第 4 版. ：机械工业， 2007.26?机械设计手册?编委会机械设计手册 .滚动轴承 M 第 4 版 . ： 机械工业， 2007.37展.实用机械传动装置设计手册M.第一版.：机械工业，2012.10