机械设计课程设计说明书--圆柱齿轮一级减速器

燕山大学

机械设计课程设计说明书

题目： 圆柱齿轮一级减速器 学院（系）：建筑与力学学院 年级专业： 12级建环一班 学 号： 120107030026 学生姓名： 陈恒韬 指导教师：谷大鹏 教师职称： 讲师

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燕山大学课程设计说明书 第一章 传动方案的拟定 （1）主要技术参数说明 输送带的最大有效拉力F=2006N，输送带的速度V=2.55 m/s，输送机滚筒直径D=0.23m （2）传动系统工作条件 带式输动机工作时有中等冲击，一班制工作（每班工作8小时），要求减速器设计寿命为6年(每年按365天计算)，三相交流电源的电压为380/220V。 （3）传动系统方案的选择 第二章 电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算 （1）原始数据 ①运输链牵引力F=2006N ②运输链工作速度V=2.55m/s ③滚筒直径 D=0.23m 第 2 页 共 22 页 （2）电动机型号选择

燕山大学课程设计说明书 1.类型：选择Y系列电动机 2.容量：工作功率，取 FV12006?2.551P??＝??5.33kw1000?卷10000.96 取η1=0.99（连轴器）,η2=0.97（齿轮传动效率8 级） ,η3=0.99（轴承）, 则ηa=η12×η2× η33=0.92 电动机功率 Pd=Pw /ηa=5.33/0.92=5.79Kw 3.转速：卷筒轮转速 60?v60?2.55n?＝?211.7r/min?D3.14?0.23 一级圆柱齿轮减速器推荐传动比为i=3~5 故电动机转速可选范围 nd=i×n=(3~5)×211.7=635.2~1058.7 r/min 符合这一同步转速的有750r/min、1000r/min Pw=5.33kw ηa=0.92 Pd=5.79Kw 综合考虑选电动机型号为Y160M-6，主要性能如下表： n=211.7r/min 电动机型号 Y160M-6 额定功率 Kw 同步转速 r/min 满载转速 r/min 970 起动转矩额定转矩 2.0 最大转矩额定转矩 2.0 7.5 1000 电动机型号Y160M-6 第 3 页 共 22 页 （3）传动比确定 i总? n满载970r/min??4.58n工作211.7r/min （4）运动和动力参数的计算 1.各轴转速： n1=nm =970 r / min n2=nm / i= 970/4.58= 211.7 r / min n3= n2=211.7 r / min

燕山大学课程设计说明书 2.各轴输入功率： Pd=5.79kw P1=Pd×η1=5.79×0.99=5.73kw P2=P1×η3×η2=5.73×0.99×0.97=5.50kw P工作=P2×η1×η3=5.50×0.99×0.99=5.39kw 3.各轴输入转距： Td=9.55×103 ×Pd/n=57N·m T1=Td×i×η联=56.4N·m T2=T1×i×η齿×η轴承=243.9N·m T工作=T2×η联×η轴承=239N·m 运动和动力参数计算结果整理于下表： 轴号 功率P（Kw） 转矩T(N·m) 57 转速n（r/min) 970 传动比i 1.00 Ⅰ轴 5.73 56.4 970 4.58 Ⅱ轴 5.50 243.9 211.7 1.00 工作轴 5.39 239 211.7 0.97 0.95 nd=1000r/min nm=940r/min ia=4.58 效率 n1=970r / min 0.99 n2=211.7r/ min n3=211.7r/ min P1=5.73kw P2= 5.50kw P工作= 5.39kw 电机轴 5.79 Td=57N·m 第三章 传动零件的设计计算 已知条件：P1=5.90kw n1=970r/min i=4.58 T1=58.09N·m 工作寿命：六年一班 中等冲击 中批 煤场 T1=56.4N·m T2=243.9N·m m T工=239N· (1)选择材料、精度及参数 小齿轮：40MnB，调质，HB1=241~286HBS ，?Hlim1?730MPa?FE?600MPa

第 4 页 共 22 页 燕山大学课程设计说明书 大齿轮：ZG35SiMn，调质，HB2=241~269HBS， ?Hlim2?620MPa ?FE?510MPa 由表11—5，SF ?1.25 SH ?1.1 ??H2???Hlim ??FE1???FE1SFSH??360MPa ??FE2??FE2?248MPa SF?395MPa (2)按齿面接触疲劳强度设计 TI=56.4N?m ??H??395MPa K＝1.4 ?=4.58 A 试算小齿轮分度圆直径d1 B 确定齿轮模数m d2?160mm a?d1?2 取整a=160mm，所以m =2mm 又因为a=1/2×m（Z1+Z2），得Z1+Z2=160 又因为Z2=iZ1，得Z1=29 C 确定实际齿数比i'： i? 齿数比相对误差： ?i?131?4.52 29 i?i?0.0306?0.05 i' 处于允许范围，故所有齿轮合适。 D 计算齿轮的主要尺寸： d1?z?m?29?2?58mm d2?131?2?262mm E确定齿轮宽度 b??d?d1?0.8?56.8?45.4mm 取整为50mm 所以B1 = B2 + 10 = 60(mm) （3）齿轮弯曲强度校核 由《机械零件设计手册》图11—8 图11—9可得 YFa1=2.74 Ysa1=1.59 YFa2=2.24 Ysa2=1.80

???H1=590MPa????360MPaFE1第 5 页 共 22 页

燕山大学课程设计说明书 2?1.4?58.09?103?2.74?1.59?F1??53.35MPa????F 185?2.5?2.5?25???H2=395MPa=390MPa ?F22.24?1.8?53.35??49.38?[?F2] 2.74?1.59??? F2故设计合理。 （4）计算圆周转速v并选择齿轮精度 v??d1n160?1000?3.14?62.5?970?3.17?m/s? 60?1000 d =60.37mm 根据设计要求齿轮的精度等级为8级。 （5）齿轮几何尺寸的确定 由《机械零件设计手册》得 h*a =1 c* = 0.25 da1?d1?2ha?60.8mm da2?d2?2ha2?266mm 齿距 P = 2.5×3.14=7.85(mm) 齿根高 hf??h?a?c??m?3.125(mm) 齿顶高 ha?hm?1?2.5?2.5(mm) 齿根圆直径df df1?d1?2hf?65?2?3.5?58(mm) df2?d2?2hf?275?2?3.5?268(mm) ?a a =170mm Z1=29 Z2=131 i?4.52 ?i?0.0306 (6)齿轮的结构设计 大小齿轮均与轴分开制造，中批量使用自由锻 大齿轮的尺寸计算如下： 轴孔直径 d=?43(mm) 轮毂直径 D1=1.6d=1.6×43=68.8(mm) 轮毂长度 L?B2?50 轮缘厚度 δ0 = (2.5～4)m 取 ?0=8 腹板厚度 c=0.3B2=0.3×85=25.5mm 取 c=26 倒角 n=0.5m=0.5×2.5=1.25

d1?56.8mmd2?262mm第 6 页 共 22 页 燕山大学课程设计说明书 腹板中心孔直径D0=0.5(D1+d1)=164(mm) 腹板孔直径d0=0.25（D1-d1）=46(mm) B2?50mmB1= 60(mm) 第四章 轴的设计和计算 （1）初选材料 选用45钢,调质，?b?650MPa,?s?360MPa （2）初算轴径 3d2=cP=110n35.96=20.15 970?F?53.35MPa1?F?49.38MPa2（3）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。 （4）轴的强度校核 从动轴的强度校核 T2 圆周力Ft=2000=2000×252.91/275= 1839.3N d2v?3.17?m/s? 径向力Fr=Fttanα=1839.3×tan20°=669.5 N 由于为直齿轮，轴向力Fa=0 a求垂直面支反力 F1v?Fr669.5??334.75N 22da1=70mm da2=280mm F2v?Fr?F1v?334.75N b求水平面支反力 P=7.85mm hf=3.125mm ha=2.5mm df1=58mm df2=268mm 第 7 页 共 22 页

燕山大学课程设计说明书 F1H?F2H?Ft?919.65N 2 c垂直面弯矩M?v=0.5F2vL=21.93(N?m) 水平面弯矩M?H=0.5F2HL=60.24(N?m) 22 合成弯矩M?=M?v?M?H=64.11(N?m) d转矩 T=252.90 当量弯矩Me=M?2??aT?2=164.727(N?m) e计算危险截面处轴的直径：轴的材料选用45钢，调质处理,并查表得： ?B = 650 （查表14—1） ???1?b=60MPa（表14—3） 3 d≥10Me=100.1???1?b3164.727=30.17(mm) 0.1?60 考虑到键槽对轴的削弱，将d值加大5% 则 d=31.68mm < 43mm 则轴的强度足够。 f受力分析计算：L=131mm 受力分析如下图： 第五章 键的选择和计算 （1）从动轴外伸端d=28，考虑键在轴中部安装故选键 GB/T1096—2003，b=8，L=50，h=7，选45号钢，其许用挤压力?p=100MPa ???p=Ft4000TI4000?252.91===122.89

第 8 页 共 22 页 燕山大学课程设计说明书 F4000T24000?252.91?p=`t===56.55

第 9 页 共 22 页 燕山大学课程设计说明书 型号 公称 转矩T/(N·m) 许用 转速 n/（r·轴孔 轴孔 直径 长度 d/mL/mm m 外径 D/mm 轴孔 类型 键槽 类型 30 82 HT2160 00 AY型 型 d》30.17mm 材料 min ?1HL3 630 5000 第八章 润滑、密封的选择确定 （1）润滑的选择确定 1.齿轮V=2.55＜＜12 m/s 应用喷油润滑，但考虑成本及需要，选用浸油润滑 2.轴承采用稀油润滑 （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），故选用半粗毡加以密封 第九章 减速器附件的选择确定 附表如下：

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燕山大学课程设计说明书 名称 螺栓 功用 安装端盖 数量 24 材料 Q235 规格 M8×25 GB 5782—1986 A10×60 GB 117—1986 12 GB 93—1987 M12 GB 1741—2000 销 定位 2 35 垫圈 调整安装 6 65Mn 螺母 油标尺 通气器 安装 测量油 面高度 透气 6 A3 组合件 1 1 A3 箱体主要结构尺寸计算: 箱座壁厚?=8mm 箱座凸缘厚度b=1.5?=12mm 箱盖厚度?1=8mm 箱盖凸缘厚度b1=1.5?1=12mm 箱底座凸缘厚度b2=2.5?=20mm 轴承旁凸台高度h=45，凸台半径R=20mm 大齿轮顶与内机壁距离?1=10mm 小齿端面到内机壁距离?2=8mm 上下机体筋板厚度m1=6.8mm , m2=6.8mm 主动轴承端盖外径D1=109mm 从动轴承端盖外径D2=115mm 地脚螺栓M16，数量4根 第十章 装配、拆卸时的注意事项 （1）安装 1.减速机的组装、部装以及总装一定要按装配工艺顺序进行。?p=122.89 不能发生工艺干涉，如轴中间的齿轮还没装，便现把轴端的

第 11 页 共 22 页 燕山大学课程设计说明书 轴承装配。

2、未经技术检查科检查合格、验收、未打印和油漆未干的零件一概不准装配。

3、任何相互配合的表面尽量不要在装配时修正，要求配作零件、象键和键槽的修配除外。

4、滚动轴承在装到轴上之前应先在油中预热80-100摄氏度， 并要做热膨胀计算，力的传递应通过滚动轴承的内环，装配

强度足够 时将未打印的一面向支承面装靠。

5、减速机机盖、机座对合面尽量不要采用任何垫片进行密封

6、装配前零件要进行清洗，滚动轴承要用汽油或质量好的清

洗机清洗，绕后用压缩空气吹干。

7、减速机装配后进行试验车，试运转的转速应接近减速机额

定转速，严禁在试车时的润滑油内加入研磨剂和杂质，齿面 接触率要达到规定的等级要求。 8、减速机合格后，由技术检验部分打印并出鉴定书，未经过

检验合格的减速机不能进行机器装配和入库，成品包装好的

减速机要有合格证和安装保养须知。

（2）拆卸

1.整台减速器的拆卸如有整台同型号、同传动比的减速器备件

时，已损坏的减速器可整台更换。分别卸下减速器高速轴端、

从动轴端的连接螺栓，使减速器与传动系统脱开，卸下地脚

螺栓后，整台减速器即可卸下。

2.减速器零部件的拆卸

L=4453234

1〉把高速轴端和从动轴端的联轴器连接螺栓卸下，使减速器

脱开传动系统。

2〉卸下减速器上盖与底座间的连接螺栓，拧紧揭盖螺钉，将

减速器上盖掀开，使减速器剖分结合面出现空隙，便于撬动，寿命合格

取下减速器上盖。 3〉把减速器的主动轴总成和从动轴总成分别从减速器的底座

中取出。

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强度足够

燕山大学课程设计说明书 第十一章 设计小结 本学期我们所进行的机械课程设计是我们入学以来一次 比较系统全面的课程设计，在谷老师您的悉心指导下，我们选用HL3型自己设计，自己布图，自己绘图的课程设计。通过在课设的弹性柱销联两个星期的认真学习，我们对设计有了一次亲身的体验，课轴器 设的过程是辛苦的，但是结果却也让人感到欣慰。 这一个月的设计，总的来说，我们学到了很多东西，就 是总体的设计，一步接着一步都有它自己独特的道理，每一 步的设计也都有它们各自的依据。除了学到新的东西，也对 以往的东西做了一次巩固。经过这次实习我们真的学到了很 多东西，和宝贵的经验。 这次课程设计非常感谢谷大鹏老师您的的指导，由于是 第一次接触如此高强度的方案设计，绘图等工作，所以在设 计中出现了许多的问题，但是每次老师都会给我进行细心的 指导，单单轴向定位一个问题，谷老师就帮我纠正错误3次， 让我感受到了作为知识人那种严谨的态度，我相信这种严谨 的态度在我的工作或者生活中会有非常重要的指导意义。 谷老师在给我们进行思想动员的时候就说要对我们实行 军事化管理，经过两周的学习后，自己对自己的要求也在提 高，吃苦的能力有了提升，我将永远记得这次课设的经历！

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