机械设计课程设计设计单级圆柱齿轮减速器

1、论文题目 设计单级圆柱齿轮减速器 学院名称 机电与汽车工程学院 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 完成时间： 2012年 4 月 23 日 机械设计基础课程设计任务书一.设计题目：设计一用于带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器给定数据及要求.1-电动机 2-带传动 3-减速器 4-联轴器 5-滚筒 6-传送带工作条件：运输带拉力f=2500n;运输工作速度v=1.2m/s(允许运输带速度误差为±5%);滚筒直径d=400mm;两班制，连续单向运动，载荷轻微冲击；工作年限10年；中批量生产。二设计任务1. 减速器装配图1张a3图纸（电脑绘图，交电子版和纸制版）；2. 减速器零件工作图2张

2、a3（高速轴、齿轮）；3. 设计说明书1份，30004000字。 机械设计课程设计提纲一. 选择电动机型号1. 确定电动机功率2. 选择电动机的型号3 . 分配传动装置各级传动比二. 确定v带的型号及根数1. 确定计算功率pc2 . 选择a型带的型号及带轮的基准直径dd1和dd2 3. 验算带的速度v4 . 计算带的基准长度ld和实际中心距a5. 验算主动轮上的包角16. 确定带的根数z 7.求初拉力f0及带轮轴上的压力f三 .圆柱齿轮转动的设计计算1.选择材料及精度等级2 .确定计算准则3.按齿面接触疲劳强度设计4. 计算主要尺寸5.计算齿轮圆周速度v.6.校核齿根疲劳强度.四. 从动轴的设

3、计及计算1.选择轴的材料和热处理方法2.按扭转强度估算轴径3.设计轴的结构并绘制结构草图4.按弯扭合成强度校核轴径五. 轴承及联轴器的选择六. 键的选用与确定七. 机体的结构设计设计内容计算及说明结果一选择电动机型号 1确定电动机功率    2.电机型号选择      3 . 分配传动装置各级传动比                

4、; 确定v带的型号及根数三 .圆柱齿轮转动的设计计算           齿轮传动设计计算（1）选择齿轮材料与热处理     (2)按齿面接触疲劳强度设计              （3）验算轮齿弯曲强度    (4)计算齿轮的圆周速度 &

5、#160;（5）齿轮几何尺寸计算四. 从动轴的设计及计算                                             &#

6、160;                  五. 轴承及联轴器的选择                     六. 键的选用与确定七. 机体的结构设计     

7、八.设计小结设计一用于带式运输机的单级圆柱齿轮减速器（1） 工作条件：使用时间10年，工作为两班工作制，连续单向运转，环境最高温度350c，载荷轻微撞击。（2） 原始数据：滚筒圆周力f=2500n；带速v=1.2m/s；滚筒直径d=400mm。因为本传动的工作状况是：载荷轻微撞击、单向旋转。按照已知的工作要求和条件，选用y系列的三相异步电动机。1） 工作机所需功率pwpwfv/1000=(2500×1.2/(1000×0.96)=3.13kw2）传动装置的总效率：总=带×联×齿×轴承2 =0.94×0. 99×0.98

8、15;0.992=0.894输出功率：p。= pw /总=3.13/0.894=3.503）确定电机额定功率pm=（11.3）p。 =3.504.55kw因载荷有轻微撞击，电动机额定功率略大于p，由机械课程设计手车表16-1.y系列电动机技术数据，选电动机的额定功率为4kw。选择电动机型号为y132m1-6y132m1-6额定功率4kw，同步转速1000960.电动机质量119kg，总传动比10.77确定电动机同步转速：1）滚筒轴所需转速：nw=60×1000v/d=（60×1000×1.2）/（×400）=57.32r/min2）传动机的总传动比范围i

9、总=i带·i齿=（24）·（35） =6203）电机输出轴所需转速范围nm=i总·nw =（620）×57.32=（343.92至1146.4）r/min4）确定电机同步转速nd (常用1500 r/min，1000 r/min） 取nd=1000 r/min对y132m1-6 其满载转速nm =960 r/min1）计算总传动比i总= nm / nw =960/57.32=17.00 2）合理分配各级传动比由i总=i带×i齿,为避免大齿轮与机座相碰取i带< i齿 初选i带=3则齿轮传动比i齿=i总/ i带=17.00/3=6.

10、00  3）各轴转速 n0= nm=960 r/min n= nm / i带=960/3 = 320r/min n=n/ i齿=320/6=53 r/minn= n/i=53/1=53 r/min 4) 各轴功率p0 =3.68kwp = p0·带=3.68×0.94=3.46kwp= p 齿轴承=3.46×0.98×0.99 =3.36 kwp= p轴承联=3.36×0.99×0.99 =3.29 kw5)各轴转矩t0=9550×p0/ n0

11、=9550×3.68/960 =36.61n.mt =9550×p/ n=9550×3.46/320 =103.26 n.mt=9550×p/ n=9550×3.36/53 =605.43n.mt=9550×p/ n=9550×3.29/53 =592.82 n.m皮带轮传动的设计计算1） 选择普通v带截型由课本机械设计基础例132设计。因为每天工作8小时，由表138得：ka=1.2pc=kap=1.2×4=4.8kw,n1=320r/min选用a型v带2）确定带轮基准直径，并验算带速由机械设计基础表10

12、-9中，查表： 取dd1=95mm>dmin=75dd2= n0/ n·dd1=960/320×75=225由机械设计基础表10-9中，取dd2=230mm实际从动轮转速n=n0dd1/dd2=960×95/230 = 285r/min转速误差为：n- n/ n=（320-316）/320 =0.0125<0.05(允许)带速v：v=dd1n0/60×1000=×95×960/（60×1000） =5.77m/s在525m/s范围内，带速合适。3)确定带长和中心矩根据课本公式得0.7(dd1+dd2)a02(dd

13、1+dd2)0.7(95+230)a02×(95+230) 所以有：227.5mma0650mm 初步取a0 =1.5（95+230）=487.5mm 取a0 =500mm 由课本公式得：l0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)/4a0=1510mm查表13-2，对b型带选用：ld=1500mm根据课式（13-16）得：aa0+ld-l0/2=500+(1500-1510)/2 =495mm(4)验算小带轮包角1=1800-（dd2-dd1）/a×57.30 =1800-（230-95）/500×57.30=1800-190 =1610>

14、1200（适用）（5）确定带的根数根据表（13-3）p0=2.08kw根据表（13-5）p0=0.30kw根据表（13-7）k=0.95根据课本表（13-2）kl=1.03 由课本式（13-15）得z =4.8/(2.08+0.30) ×0.95×1.03 =1.89取2根(6)计算轴上压力由课本表10-5查得q=0.1kg/m，单根v带的初拉力：f0=500pc/zv（2.5/k-1）+qv2=500×4.8/2×5.77×(2.5/0.95-1)+0.1×5.772n=11.3kn则作用在轴承的压力fq，fq=2zf0sin1/2

15、=2×3×134.3sin1610/2=791.9n齿轮传动设计计算1） 选择材料及确定许用应力小齿轮用40mnb调质，齿面硬度241286hbs，hlim1=730mpa, fe1=600mpa(表11-1)，大齿轮zg35simn调质，齿面硬度241269hbs，hlim2=620mpa, fe2=510mpa(表11-1)由表11-5，取sh =1.0 sf=1.25h1 = hlim1/sh=730/1.0mpa=730 mpah2 =hlim2/sh =620/1.0 mpa=620 mpaf1 =fe1/sf =600/1.25 mpa =480 mpaf1 =

16、 fe2/sf =510/1.25 mpa=408 mpa2)按齿面接触硬度设计设齿轮按8级精度制造。取载荷系数k=1.1（表11-3），齿宽系数d =1.0（表11-6），小齿轮上的转矩 t1=9.55×106×p /  n=9.55×106×3.30/320=9.85×104 n·mm取 ze =188(表11-4)d12kt1(u+1)/du(ze zh /h)21/3=53.79mm齿数取z1 =32,则z2 =4×32=128故实际传动比i=128/32=4模数 m=d1 /z1=53

17、.79/32=1.68mm齿宽b=dd1=1.0×53.79 =53.79mm取b2=55mm，b1 =60mm按表4-1取m=2，实际d1 =z×m=32×2=64mm d2=128×2=256mm中心距 a=（d1 +d2）/2=160mm3)验算轮齿弯曲强度 齿形系数yfa1 =2.56 ysa1=1.63 yfa2 =2.12 ysa2 =1.82f1 =2k t1 yfa1 ysa1/bm2z1=128mpaf1 =480mpaf2 =f1 yfa2 ysa2 / yfa1 ysa1 =118 mpa f

18、2 =408 mpa4)齿轮的圆周速度 v=d1n1/(60×1000)=3.14×64×320/60×1000=1.07m/s由表11-2，任务书中的生产条件为中等规模，只可加工7、8级精度，故只能选8级齿轮几何尺寸： d1 =64mm d2=256mm da1=d1 +2ha=68mm da2= d2+2ha =260mm df1 = d12hf =59mm df2 = d1 - 2hf =251mm a=160mm b1 =60mm b2 =55mm选轴的材料为45号钢，调质处理。硬度217255hbs选择轴的材料，确定许用应力：选用45号钢，正火

19、处理，硬度为217255hbs，抗拉强度=600mpa，许用弯曲应力h -1=55mpa.按扭转强度估算最小直径：查机械设计基础教材中的表格，得：c=115 最小直径还是符合相配零件的孔径标准尺寸，故取d=38mm设计轴的结构并绘制草图：齿轮布置在箱体中央，轴承对称布置在两侧，轴的外伸端安装连轴器。确定轴的各段长度：外伸端取最小直径25mm联轴器定位轴肩高h=3mm,直径为30mm安装两滚动轴承的轴颈直径为30mm定位轴环直径为36mm确定轴的各段长度： 齿轮轴段长度为64mm轴承对称置于齿轮两侧，按轴承宽度取这两端轴的长度为16mm齿轮两端面于箱体内壁的距离各取24mm轴的伸出长度：35mm

20、为安装联轴器要求的空间位置，42mm为轴联器规定的轴头长度。从动轴的强度校核：直齿圆柱齿轮传动轮齿上的作用力：水平平面的弯矩图：做垂直平面内的弯矩图：合成弯矩图：作扭矩图：t=348.24n/m当量弯矩图：因单向转动，可认为扭矩为脉动循环变化，故折合系数0.6=23226n/m计算危险截面c处的抽经：因截面c处有键槽，故将直径放大百分之五，即34.82x1.05=36.56mm,结构设计图中，此处直径为50mm，强度足够。但也不必改小，因为尺寸主要由结构决定，按强度所得尺寸，仅是必须满足的最小尺寸。选择轴承类型及型号：考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用深沟球轴承。主动轴轴承根据轴颈值查机械零

21、件设计手册选择6206 2个（gb/t 276-1994）从动轴轴承选择6209 2个（gb/t 276-1994）寿命计算：当量动载荷p:两轴承承受纯径向载荷 p=fr=1043.2n温度系数f：无冲击或轻微冲击f=1.0。至1.2取f=1轴承寿命指数对于球轴承=3主动轴轴承寿命：深沟球轴承6206，基本额定动载荷c=15。2kn=188772h验算：预期寿命：15年，每年工作243天，两班制l=15x243x16=58320hl（h）所以轴承寿命合格。轴联器的选择：由于减速器载荷轻微冲击，速度不高，无特殊要求，考虑装拆方便，经济问题，选用弹性套柱销联轴器。主动轴联轴器型号为lt6型（gb/

22、t 4323-2002）从动轴联轴器型号为lt4型（gb/t 4323-2002）查表选用a型圆头普通平键。根据轴直径50mm，及轮廓长度66mm.由机械设计与制造教材中表查得：键的尺寸为：b=14mm,h=9mm,l=56mm其标记为：键14x56 gb1096-79强度校核：p=4t1/dhl=4×98500/28×7×（50-8） =73.86mpa<p故键合格相配的键槽尺寸：查得：轴槽深t=5.5mm.沟槽深t 1=3.8mm.从动轴与联轴器相配键槽设计：根据轴直径d=38mm，以轮毂长度58mm。查得：键的尺寸b=10mm.h=8mm.l=50mm

23、周槽深t=5mm，深t1=3。3mm。 主动轴与联轴器相配键槽的设计：根据轴的直径d=25mm.及轮毂长度42mm，查得键的尺寸为：b=8mm,h=7mm,l=36mm轴槽深t=4mm，彀槽深t1=3。3mm.减速器箱体主要结构尺寸的设计：箱座壁厚：=0.025a+3=8.9,考虑到铸造工艺，所有壁厚都小应于8，。箱盖壁厚：1=0.02a+38箱座凸缘厚度：b=1.5=12箱盖凸缘厚度：b1=1.51=12箱座底凸缘厚度：b2=2.52=20地脚螺栓直径:df=0.036a+12=16地脚螺栓数目：n=a250时，n=4计算结果为6轴承旁联接螺栓直径：d2=(0.50.6)df=8轴承端盖螺钉

24、直径和数目：d3,n=(0.40.5)df,n计算结果为8,4窥视孔盖螺钉直径：d4=(0.30.4)df=6定位销直径：d=(0.7 0.8)d2=30轴承旁凸台半径：r1=c2=16凸台高度：h=根据位置及轴承座外经确定，以便于扳手操作为准。为48、外箱壁至轴承座端面距离；l1=c1+c2+（510）=34大齿轮顶圆距内壁距离：11.2=10齿轮端面与内壁距离：2=10箱盖、箱座肋厚：m1=0.851=7.565 m2=0.85=6.8 计算结果为10.轴承端盖凸缘厚度：t=（11.2）d3=10轴承端盖外径d2=d+（55.5）d3=120螺栓扳手空间与凸缘厚度： 在开始的时候看着设计题目一头雾水，虽然老师给我们进行了一些讲解，可我还是不知从何开始。这样我就在半知半解中开始了我的设计过程。在这一个慢慢设计的过程中我才体会到机械设计的精彩之处。一切都有它的标准，就是一个螺母也要我去认真查表。看着一个个零件在自己的操作下逐渐成形，心里无比的喜悦，同时也让自己受益匪浅。 毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多。因为在这个过程中，我曾经因为实践经验的缺乏失落过，也曾经零件成功而热情高涨。这个世界就是这样，我们付出过总会有所收获。真