单级级圆柱齿轮减速器的设计计算

目录

第一章 绪论

第二章 课题题目及主要技术参数说明

2.1 课题题目 2.2 主要技术参数说明 2.3 传动系统工作条件 2.4 传动系统方案的选择

第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算

3.1 减速器结构 3.2 电动机选择 3.3 传动比分配 3.4 动力运动参数计算

第四章 齿轮的设计计算(包括小齿轮和大齿轮)

4.1 齿轮材料和热处理的选择 4.2 齿轮几何尺寸的设计计算

4.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸 4.2.2 齿轮弯曲强度校核 4.2.3 齿轮几何尺寸的确定 4.3 齿轮的结构设计

第五章 轴的设计计算(从动轴)

5.1 轴的材料和热处理的选择

5.2 轴几何尺寸的设计计算

5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径

5.2.2 轴的结构设计 5.2.3 轴的强度校核

第六章 轴承、键和联轴器的选择

6.1 轴承的选择及校核 6.2 键的选择计算及校核 6.3 联轴器的选择

第七章 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构

尺寸的计算

7.1 润滑的选择确定 7.2 密封的选择确定 7.3减速器附件的选择确定

7.4箱体主要结构尺寸计算

第八章 总结 参考文献

第一章 绪 论

本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了《机械设计基础》、《机械制图》、等多门课程知识，并运用《AUTOCAD》软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践环节,也是一次全面的、 规范的实践训练。通过这次训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。主要体现在如下几个方面：

（1）培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。

（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、规范、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）加强了我们对Office软件中Word功能的认识和运用。

第二章 课题题目及主要技术参数说明

2.1课题题目

带式输送机传动系统中的减速器。要求传动系统中含有单级圆柱齿轮减速器及V带传动。

2.2 主要技术参数说明

输送带的最大有效拉力F=5000N，输送带的工作速度V=1.3 m/s，输送机滚筒直径D=280 mm。

2.3 传动系统工作条件

带式输送机在常温下连续工作、单向运转；空载起动，工作载荷较

平稳；两班制（每班工作8小时），要求减速器设计寿命为8年，大修期为3年，中批量生产；三相交流电源的电压为380/220V。

2.4 传动系统方案的选择

图1 带式输送机传动系统简图

计 算 及 说 明 结果

第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算 3.1 减速器结构 本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。 3.2 电动机选择 （一）工作机的功率Pw Pw=FwVw5000?1.3?=6.91kw1000?w1000?0.94 （二）总效率?总 2?总=?带?齿轮?联轴器?滚筒?轴承 =0.98x0,97x0.99x0.99x0.98=0.885 （三）所需电动机功率Pd Pd=Pw/?=6.91/0.85=7.8kw 查《机械零件设计手册》得 Ped = 11 kw 电动机选用 Y180M-4 n满 = 1460 r/min 3.3 传动比分配 工作机的转速n=60×1000v/（?D） =60×1000×1.4/(3.14×280) =88.72 I总=N满/n=1460/88.72=16.45 取 i带?3 则I齿=I总/i带=5.48 电动机 选用： Y180m-4 i带?3 i齿=5.48 3.4 动力运动参数计算 （一）转速n 计 算 及 说 明 结果

n0=n满=1460（r/min） nI= n0/i带=n满/i带=1460/3=486.6（r/min） nII=nI/i齿 =486.6/5.48=88.79（r/min） nIII=nII=88.79（r/min） （二） 功率P P1=pd. ?b=11x0.95=10.45 P2=p1x?rx?g=10.45x0.99x0.97=10.03kw Pw=p2x?rx?c=10.03x0.99x0.98=9/73 （三）转矩T To=9550x11/1460=71.95(n/m) T1=9550X10.45/486.6=205(N/M) T2=955010.45/88.97=1123.97(N/M) Tw=9550x9.73/88.79=1046.53(n/m) 计 算 及 说 明 结果

将上述数据列表如下： 轴号 功率 P/kW 11 10.45 10.03 9.73 T/ -1/(r.min) ( N﹒m) N 1460 486.6 88.79 88.79 71.95 205 1123.97 1 4 1046.53 0.98 i 3 5.23 ? 1 2 3 0.95 0.97 第四章 齿轮的设计计算 4.1 齿轮材料和热处理的选择 小齿轮选用45号钢，调质处理，HB＝236 大齿轮选用45号钢，正火处理，HB＝190 4.2 齿轮几何尺寸的设计计算 4.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸 由《机械零件设计手册》查得 ?Hlim1?580MPa,?Hlim2?530MPa,SHlim = 1 ?Flim1?215MPa,?Flim2?200MPa,SFlim?1 ??n1/n2?486.6/88.79?5.48 由《机械零件设计手册》查得 ZN1 = ZN2 = 1 YN1 = YN2 = 1.1 由??H1?? ??H2???Hlim1ZN1SHlim?580?1?580MPa 1530?1?530MPa 1?Hlim2ZN2SHlim?计 算 及 说 明 结果

??F1?? ??F2?? ?Flim1YN1SFlim215?1.1??244MPa 1?200?1.1?204MPa 1 ?Flim2YN2SFlim（一）小齿轮的转矩TI T1?9550P1/n1?9550?10.45/486.6?205.4(N?m) （二） 选载荷系数K 由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查《机械原理与机械零件》教材中表得，取K＝1.1 （三）计算尺数比? ?=5.48 （四）选择齿宽系数?d 根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查《机械原理与机械零件》教材中表得，取?d＝1 （五）计算小齿轮分度圆直径d1 d≥ 3671231.2?7195235.48?1()???57.46 5001.15.48计 算 及 说 明 结果

（六）确定齿轮模数m （七）M= （八）确定齿轮的齿数Z1和 取 Z1 = 22 Z1?Z2?U?22?5.48?120.56 取 Z2 = 120 d157.46??2.61取m=2.5 Z122z2 Z1 = 22 Z2 = 120 <±2.5% （八）实际齿数比?' ?'?Z2120??5.45 Z122???'????0.005 齿数比相对误差 Δ??允许 （九） 计算齿轮的主要尺寸 d1?mZ1?2.5?22?55(mm) d2?mZ2?2.5?120?300(mm) 计 算 及 说 明 d1=55 d2=300mm 结果

中心距 a?1?d1?d2??1?55?120??177.5?mm? 22 齿轮宽度 B2??dd1?1?55?55(mm) B1 = B2 + (5～10) = 60～70(mm) 取B1 =68 (mm) （十）计算圆周转速v并选择齿轮精度 v?a=120mm ?d1n160?1000?3.14?57.46?1460?4.39?m/s? 60?1000 查表应取齿轮等级为9级， 但根据设计要求齿轮的精度等级为7级。 4.2.2 齿轮弯曲强度校核 （一） 由4﹒2﹒1中的式子知两齿轮的许用弯曲应力 ??F1??244MPa ??F2??204MPa （二）计算两齿轮齿根的弯曲应力 由《机械零件设计手册》得 YF1=2.63 YF2=2.19 比较YF/??F?的值 B1=57mm B2=48mm V=1.1890 (m/s) 定为IT7 YF1/[?F1]=2.63/244=0.0108>YF2/[?F2]=2.19/204=0.0107 计算大齿轮齿根弯曲应力为 计 算 及 说 明 结果

?F12000KT1YF12000?101.741?2.63?? B2m2Z266?32?22 ?40.952(MPa)???F1? 齿轮的弯曲强度足够 4.2.3 齿轮几何尺寸的确定 齿顶圆直径da 由《机械零件设计手册》得 ha =1 c = 0.25 ** 强度足够 da1?d1?2ha1?Z1?2ham?(24?2?1)?2?54(mm) da2?d2?2ha2?Z2?2ham?(96?2?1)?2?196(mm) 齿距 P = 2×3.14=6.28(mm) 齿根高 hf?h?a?c?m?3.125(mm) 齿顶高 ha?h?am?1?2.5?2.5(mm) 齿根圆直径df df1?d1?2hf?55?2?3.125?48(mm) df2?d2?2hf?300?2?3.125?293(mm) ???da1=54mm da2=196mm h=4.5mm S=3.14mm P=6.28mm hf=2.5mm ha=2mm df1=43mm df2=187mm ?????4.3 齿轮的结构设计 小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的关尺寸计算如下： 轴孔直径 d=?50(mm) 轮毂直径 D1=1.6d=1.6×50=80(mm) 轮毂长度 L?B2?66(mm) 轮缘厚度 δ0 = (3～4)m = 6～8(mm) 取 ?0=8 轮缘内径 D2=da2-2h-2?0=196-2×4.5-2×8 计 算 及 说 明 结果

= 171(mm) 取D2 = 170(mm) 腹板厚度 c=0.3B2=0.3×48=14.4 取c=15(mm) 腹板中心孔直径D0=0.5(D1+D2)=0.5(170+80)=125(mm) 腹板孔直径d0=0.25（D2-D1）=0.25（170-80） =22.5(mm) 取d0=20(mm) 齿轮倒角n=0.5m=0.5×2=1 齿轮工作如图2所示：

计 算 及 说 明 结果

第五章 轴的设计计算 5.1 轴的材料和热处理的选择 由《机械零件设计手册》中的图表查得 选45号钢，调质处理，HB217～255 ?b=650MPa ?s=360MPa ??1=280MPa 5.2 轴几何尺寸的设计计算 5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径 3从动轴d2=cP2=115n231.955=29.35 117.587 D2=32mm 考虑键槽d2=29.35×1.05=30.82 选取标准直径d2=32?mm? 5.2.2 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。 5.2.3 轴的强度校核 从动轴的强度校核 圆周力 Ft=2000T2=2000×158.872/192=1654.92 d2径向力 Fr=Fttan=1654.92×tan20°=602.34 由于为直齿轮，轴向力Fa=0 作从动轴受力简图：（如图3所示）

从动轴RARBFtFrRHARHBFt水平面弯矩RvARvBFt垂直面弯矩合力弯矩扭矩危险截面当量弯矩从动轴受力简图

计 算 及 说 明 结果 L=110mm RHA=RHB=0.5Ft=0.5×1654.92=827.46(N) MHC=0.5RHAL=827.46×110×0.5/1000=51.72(N?m) RVA=RVB=0.5Fr=0.5×602.34 =301.17(N?m) MVC=0.5RVAL=501.17×110×0.5/1000=36.4(N?m) 转矩T=158.872(N?m) 校核 MC=MHC?MVC=51.722?18.822=55.04(N?m) 22 Me=MC??aT?=55.042??0.6?158.872?=118.42(N?m) 222 由图表查得，???1?b=55MPa 3 d≥10Me=100.1???1?b3118.42=29.21(mm) 0.1*55 考虑键槽d=29.21mm < 45mm 则强度足够 第六章 轴承、键和联轴器的选择 6.1 轴承的选择及校核 考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用单列深沟球轴承主动轴承根据轴颈值查《机械零件设计手册》选择6207 2个（GB/T276-1993）从动轴承6209 2个 （GB/T276-1993） 寿命计划： 从动轴承 2个

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