单级直齿圆柱齿轮减速器课程设计

一级直齿圆柱齿轮减速

器课程设计报告

设计题目： 带式输送机传动系统设计 专业班级： 学 号： 设 计 人： 指导老师： 完成日期：

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课程设计任务书

设计题目：带式输送机传动系统设计（一级直齿圆柱齿轮减速器及带传动） 传动简图：

1.电动机 2.V带 3. 减速箱 4.联轴器 5滚筒 6.输送带

原始数据： （已知条件）

说明：

1.单向运转，有轻微振动；

2.每年按300个工作日计算，每日工作二班。

完成日期:________年____月_____日

设计指导教师：_________ ______年____月____日 任课教师:__________ __________年____月____日 评分与评语:________________________________

（二） 设计内容

1、电动机的选择及运动参数的计算

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2、V带的传动设计； 3、齿轮传动的设计； 4、轴的设计； 5、联轴器的选择；

6、润滑油及润滑方式的选择； 7、绘制零件的工作图和装配图 (1)、减速器的装配图 (2)、绘制零件的工作图

注：装配图包括：尺寸标注、技术要求及特性、零件编号、零件明细表、标题栏。

零件的工作图包括：尺寸的标注、公差、精度、技术要求。 10、编写设计说明书

(1)、目录； (2)、设计任务书；

(3)、设计计算：详细的设计步骤及演算过程； (4)、对设计后的评价； (5)、参考文献资料。

（三） 设计工作量

1.减速器总装图一张 2.零件图二张 3.设计说明一份。

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目 录

设计任务书…………………………………………………………… 传动方案说明………………………………………………………… 电动机的选择………………………………………………………… 传动装置的运动和动力参数………………………………………… 传动件的设计计算…………………………………………………… 轴的设计计算………………………………………………………… 联轴器、滚动轴承、键联接的选择………………………………… 减速器附件的选择…………………………………………………… 润滑与密封…………………………………………………………… 设计小结……………………………………………………………… 参考资料……………………………………………………………

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一 传动方案说明 第一组：用于胶带输送机转筒的传动装置 1、工作条件：室内、尘土较大、环境最高温度35℃； 2、原始数据： （1）输送拉力F=5500N； （2）输送带工作速度V=1.4m/s（允许输送带的工作速度误差为±4%）； （3）输送机滚筒直径D=450mm； （4）卷筒效率η=0.96（包括卷筒及轴承的效率）； （5）工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳 （6）使用折旧期：8年 （7）工作环境：室内，灰尘较大，环境最高温度38° (8)动力来源：电力，三相交流电源，电压为380/220伏； (9)检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修 (10)制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产 Pw 二 电动机的选择 1、选择电动机类型 1）电动机类型和结构型式 按工作要求和工条件，选用一般用途的Y(IP44)系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。 2）电动机容量 （1）卷筒轴的输出功率Pw PwFv55001.47.7 10001000（2）电动机输出功率Pd Pd 第 9 页 共 27 页

2传动装置的总效率 12345 式中，1,2为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由表2-4查得：V带传动10.96; 滚动轴承η2=0.99; 圆柱齿轮传动η3=0.97; 弹性联轴器η4=0.99; 卷筒轴滑动轴承η5=0.96, 则 η=0.96³0.992³0.97³0.99³0.96≈0.86 故 Pd(3)电动机额定功率Ped 由有关表格选取电动机额定功率Ped =11kW。 1） 电动机的转速 滚筒轴的转速是nm=601000v/3.14d=59.44r/min 为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由表2-1查得V带传动常用传动比范围=2~4，单级圆柱齿轮传动比范围=3~6，则电动机转速可选范围为 Pw Pd7.7kw 7.78.95kW 0.86 可见同步转速为750r/min、1000r/min的电动机均符合。这里初选同步 转速分别为750r/min和1000r/min的两种电动机进行比较，如下表： 方电动机 额定电动机转速电动传动装置的传动比 案 型 号 功率(r/min) 机 (KW) 质量同满载 总传动V带传单级减速 (kg) 比 步 动 器 1 Y180L-11 750 730 38 12.3 3 4 nw59.44r/min8 2 Y160L-11 1000 970 63 16.32 3 5.44 6 由表中数据可知两个方案均可行，但方案1的传动比较小，传动传动装 置结构尺寸较小。因此可采用方案1，选定电动机的型号为Y180L-8。 4）电动机的技术数据和外形、安装尺寸 nnwii356.64~1426.56r/min 'd'1'2 由表查出Y180L-8型电动机的主要技术数据和外形，安装尺寸，并列表 记录备用（略）。 3．计算传动装置总传动比和分配各级传动比 第 10 页 共 27 页

1）传动装置总传动比 i2）分配各级传动比 取V带传动的传动比i13，则单级圆柱齿轮减速器的传动比为 i2i12.34 i13 nm73012.3 nw59.44 i=12.3 所得i2值符合一般齿轮传动和圆柱单级齿轮减速器传动比的常用范围。 4．计算传动装置的运动和动力参数 1）各轴转速 电动机轴为0轴，减速器高速轴为Ⅰ轴，低速轴为Ⅱ轴，各轴转速为 n0nm730r/minn n0730/3243.33r/mini1nn/i2243.33/460.8r/min2）各轴输入功率 按电动机额定功率Ped计算各轴输入功率，即 P0Ped11kW PP01110.9610.56kW P011KW PP12310.560.990.9710.14kW3）各轴转矩 P11 T0955009550144Nm n0730 P10.56T955019550414.45NM n1243.33P10.14 T955095501592.7Nm n60.8将计算结果汇总列表备用（略）。 三 皮带轮传动的设计计算 第 11 页 共 27 页

1、确定计算功率PC T0144Nm KA为工作情况系数，查课本表8.21可得，KA=1.2 即 PC=KAPed=1.2³11=13.2kw 2、选择V带的型号 PI10.56kwnI243.33r/minTI414.45Nm 根据计算功率PC=13.2kw，主动轮转速n1=730r/min,由课本图8.12选择 B型普通V带。 3、确定带轮基准直径dd1、dd2 由课本表8.6和图8.12得dmin=125mm 取dd1=150mm>dmin 大带轮的基准直径，因为i带PII10.14kwnII60.8r/minTII1592.7Nm n1=3 所以n2=243.33r/min n2 PC=13.2kw dd2n1dd13³150=450mm n2由课本表8.3选取标准值dd2450mm，则实际传动比i，从动轮的实际转速分别为 dmin=125mm idd2450n730243.33r/min 3 n21i3dd1150 4、验算带速V  Vdd1n1601000150730601000dd2450mm 5.73m/s 带速在5～25的范围内。 第 12 页 共 27 页

5、确定带的基准长度Ld和实际中心距a 根据课本（8.14）式得0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2) 得：420mm≤a0≤1200mm 按照结构设计要求初定中心距a0=1000mm.由课本式(8.15)得： i3n2243.33r/min(dd2dd1)2 L02a0+（dd1dd2)24a0(450150)2 =2³1000+(150+450)+ 241100 =2964.5mm 查课本表8.4可得：Ld=3150mm 由课本(8.16)式得实际中心距a为a≈a0+中心距a的变动范围为 LdL0=1092.75mm 2amin=a-0.015Ld amax=a+0.03Ld V=7.11m/s =(1092.75-0.015³3150)mm=1045.5 =(1092.75+0.03³ 3150)mm=1187.25mm 6、校验小带轮包角a1 dd2dd157.3 a45015057.3 1092.75 由课本式(8.17)得：a1=180 7、确定V带根数Z 由课本(8.18式)得 =180=164.3120 第 13 页 共 27 页

PC Z(P0P0)KaKl 根据dd1=150mm、n1=730r/min,查表8.10，用内插法得 2.131.82（730800） P01.82+ 980800 L0=2964.5mm =2.16kw 取P0=2.16kw 由课本式（8.11）得功率增量为P0为 P0=Kbn1(11) KiLd=3150mm 由课本表8.18查得Kb2.6494103 根据传动比i=3.21本表8.19得Ki=1.1373，则 1 P0=2.6494103730（1）kw 1.1373amin=1045.5mm、 amax=1187.25mm =0.23kw 由课本表8.4查得带长度修正系数KL=1.03,本图8.11查得包角系数 Ka=0.86，得普V a1164.312013.2 z根 (2.160.23)1.090.86 =5.89根 圆整得z =6根 8、求初拉力F0及带轮轴上的压力FQ 由课本表8.6查得B型普通V带的每米长质量q=0.17 kg/m,根据课本式（8.19）得单根V带的初拉力为 第 14 页 共 27 页

P02.16kw

500Pc2.5 F0(1)qv2 zvKa50013.22.5 =(1)0.17(5.73)2N 65.730.86 P02.16kw Z=6根 =371.6N 由课本式（8.20）可得作用在轴上的压力FQ为 FQ=2F0zsina1 2164.3N 2 =2³371.6³6sin =4417 9、 设计结果 P0=0.23kw 选用6根B型V带，中心距a=1092.75mm,带轮直径dd1=150mm,dd2=450mm，轴上压力FQ=4417N。 F0280.6N 四 齿轮传动的设计计算 1、选择齿轮材料及精度等级 根据课本表10.9可得，齿轮选用20CrMnMo钢，渗碳淬火，齿面硬度为58~62HRC，心部硬度≥32HRC。因为是普通减速器、由课本表10.21FQ=4417N 选8级精度，要求齿面粗糙度Ra3.2～6.3m。 2、按齿面接触疲劳强度设计 因两齿轮均为钢质齿轮，可应用课本式（10.22）求出d1值。确定有关 参数与系数： 第 15 页 共 27 页

56P610.56 T1=9.55³10N²mm=4.14³10 N²mm 9.5510 n1243.33 2）载荷系数K 查课本表10.11取K=1.1 3）齿数z1和齿宽系数d 小齿轮的齿数z1取为25，则大齿轮齿数z2=100。因单级齿轮传动为 对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由课本表10.20选取d=1。 4）许用的接触应力H 由课本图10.24查得Hlim1= Hlim2=1500 Mpa 由课本表10.10查得SH=1 N1=60njLh=60³243.33³1³（7³300³16）=4.9³108 N2=N1/i=4.9³108/4=1.225³108 查课本图10.27得ZNT1=0.95，ZNT2=1.06。 1）转矩T1 由课本式（10.13）可得 T1=4.14³105 N²mm K=1.1 H1=H2=ZNT1Hlim10.951500MPa1425MPa SH1ZE-材料弹性系数()，按表查取ZE=189.8 d=1 ZH-节点区域系数，考虑节点处轮廓曲率对接触应力的影响，由图查取。对于标准直齿轮，a=25°，ZH=2.5 Ze-重合度系数，考虑重合度对单位齿宽载荷的影响，其值可由图查取，Ze=0.76，故 Hlim1560MPa = Hlim2=530Mpa 第 16 页 共 27 页

d13 KT1(u1)(ZEZHZe)2N1=4.9³108 duH2521.14.14105（189.82.50.76）3mm29.81514252N2=1.23³108 m=d129.8mm1.2mm z125由课本表10.3取标准模数m=2.5mm 3、主要尺寸计算 d1mz12.525mm62.5mm d2mz22.5100mm250mm bdd1162.5mm62.5mm 经圆整后取b1=62.5mm b2=b1+2.5mm=65mm a11mz1z22.525100mm=156.25mm 22H1=532MPa H2=562MPa m=2.3mm 4、按齿根弯曲疲劳强度校核 由课本式（10.24）得出F，如FF则校核合格。 确定有关系数与参数： 1）、齿形系数YF 查课本表10.13得YF1=2.65，YF2=2.18 2）、应力修正系数YS 查课本表10.14得YS11.59，YS21.80 3）许用弯曲应力F 由课本图10.25查得 d1=62.5 d2=250mm b=62.5mm b1=65mm a=156.25mm 第 17 页 共 27 页

Flim1Flim2450MPa。 由课本表10.10查得 SF=1.13。 由课本图10.26查得 YNT1YNT21 由课本式（10.24）可得 YF1=2.65 YF2=2.18 Y450 F1F2NT1Flim1 =400MPa SF1.13 故 2KT1F1F2YFYS bm2z1 521.14.1410 2.651.59393MPaF1400MPa2652.525 齿根弯曲强度校核合格。 5、齿轮的圆周速度v d1n162.5243.33m/s0.8m/s v 601000601000 由课本表10.22可知，选8级精度是合适的。 6、几何尺寸计算及绘制齿轮零件工作图。（见零件图1） 五 轴的设计计算 1、选择轴的材料，确定许用应力 由已知条件知减速器传递的功率属小功率，对材料无特殊要求，故选 用45钢并经调质处理。由课本表14.7查得强度极限B=650MPa ,再 由课本表14.2得许用弯曲应力1b=60MPa 。 2、按扭转强度估算轴径 根据课本表14.1得C=107~118。又由课本式（14.2）得 第 18 页 共 27 页

P10.14 Ⅱ轴：dC3(107~118）3mm58.9~65mm n60.8 考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故将估算直 径加大3%~5%，取为38.7~43.6mm。由设计手册取标准直径 d1=40mm。Ⅱ轴取为60.7～68.3mm，由设计手册取标准直径 d1=65mm ⅠP10.56Ⅰ轴：dC3(107~118)3mm37.6~41.5mm n243.33轴：八 联轴器的选择 联轴器通常用来连接两轴并在其间传递运动和转矩，联轴器所连接的两d1=30mm Ⅱ轴：d1=48mm 轴，由于制造及安装误差、受载变形和温度变化等影响，往往存在着某种程 度的相对位移。因此，设计联轴器时要从结构上采取各种不同的措施，使联 轴器具有补偿上述偏移量的性能，否则就会在轴、联轴器、轴承中引起附加 载荷，导致工作情况恶化。综上所述，故选择挠性联轴器，这种联轴器具有 一定的补偿两轴偏移的能力，再根据联轴器补偿位移方法，选弹性柱销联轴 器，它仅用弹性柱销（通常用尼龙制成）将两半联轴器连接起来，它传递转 矩的能力大、结构更简单、耐用性好，故选择弹性柱销联轴器。 为了隔离震动、缓和冲击和安装方便，拟Ⅰ轴选用选弹性柱销联轴器， Ⅱ轴选用无弹性元件扰性联轴器 2）计算转矩 由设计手册查的K=1.3 10.56P Tc1=K³9550=1.3³9550³=538.8N²m n1243.33 第 19 页 共 27 页

3) 选择型号及尺寸 由Tc1=538.8N²m d1=40mm , Tc2=2070.5N²m d1=65mm ， 差GB4323—84，Ⅰ轴选用选弹性柱销联轴器,型号为TL8，其中Tn=710 N²m, [n]= 3000r/min; Ⅱ轴选用无弹性元件扰性联轴器，型号为HL5，其中 Tn=2000 N²m，[n]= 3550r/min 九 润滑、密封装置的选择 根据课本11～18页，再根据齿轮的圆周速度,轴承可以用脂润滑和油润 滑润滑,由于齿轮的转速是小于2m/s, 故轴承润滑采用脂润滑，为防止箱体 内的轴承与润滑脂的配合，防止润滑脂流失，应在箱体内侧装挡油环，润滑 脂的装填量不应超过轴承空隙体积的，在减速器中，齿轮的润滑方式根据齿 轮的圆周速度而定，由于V<12m/s，所以采用油池润滑，齿轮浸入油池1-2 个齿高深度，大齿轮的齿顶到油底面的距离为40mm，箱体内采用SH0357-92 中的50号润滑，装至规定高度。 轴承盖中采用毡圈油封密封。 十 减速器的设计 Tc1=316.8N²m Tc2=K³9550P10.14=1.3³9550³=2070.5N²m n260.8名称 箱座壁厚 箱盖壁厚 符号  减速器型式、尺寸关系/mm 齿轮减速器 0.025a+1≥8 0.025a+1≥8 1.51 结果 8 8 12 d1=35mm Tc2=1039N²m 1 d1=48mm 箱盖凸缘厚度 b 1 第 20 页 共 27 页

箱座凸缘厚度 b 箱座底凸缘厚度 地脚螺钉直径 df 地脚螺钉数目 n 轴承旁连接螺栓直径 盖与座连接螺栓直径 连接螺栓d2的间隔 轴承端盖螺钉直径 检查孔盖螺钉直径 定位销直径 d l 1.5 2.5 12 20 b2 0.036a+12 A≥250时，n=6 0.75df 22 6 16 d1 d2 （0.5～0.6）df 12 150～200 150 d3 （0.4～0.5）df 10 d4 （0.3～0.4）df 8 (0.7～0.8) d2 见课本表4.2 9 df、d1、d2至外箱壁距离 C1 df：C1=30 d1：C1=22 d2：C1=18 df、d2至凸缘边缘距离 轴承旁凸台半径 凸台高度 C2 见课本表4.2 df：C2=26 d2：C2=16 R1 h C2 16 根据低速级轴承座外径确 20 定，以便于扳手操作为准 外箱壁至轴承l1 C1+C2+（5+10） 36 第 21 页 共 27 页

座端面的距离 齿轮顶圆与内箱壁间的距离 齿轮端面与内箱间的距离 箱盖、箱座肋厚 轴承端盖外径 D 2D+（5～5.5）d3，D-轴承I轴：120 外径 轴承旁连接螺 S 栓距离 II轴：140 1 1.2 10 2  9 m1、m m10.851;m0.85 m16;m6.8 尽量靠近，以Md1和Md3互I轴：120 不干涉为准，一般取S=D2 II轴：140 设计总结 这次关于带式运输机上的一级圆柱直齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质起到了很大的帮助；使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础. 1、机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融《机械设计基础》、《工程力学》、《互换性与测量技术》、《Auto CAD》、《机械设计手册》等于一体。 2、这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。 3、在这次的课程设计过程中,综合运用先修课程中所学的有关知识与技能,结合各个教学实践环节进行机械课程的设计,一方面,逐步提高了我们的理 第 22 页 共 27 页

论水平、构思能力、工程洞察力和判断力,特别是提高了分析问题和解决问题的能力,为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。 4、本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持，衷心的感谢老师的指导和帮助. 参考资料 1、德主编. 《机械设计基础课程设计指导书》第二版—高等教育出版社，2004 2、刘力等主编. 《机械制图》（第二版）--高等教育出版社，2004 3、陈立德主编. 《机械设计基础》（第三版）--高等教育出版社，2007 4、陈于萍、高晓康 主编. 《互换性与测量技术》课本—高等教育出版社。 5.何庆.机械制造专业毕业设计指导与范例.北京：化学工业出版社，2007. 6.郭仁生，魏宣燕.机械设计基础（第2版）.北京：清华大学出版社，2005. 第 23 页 共 27 页

附件图纸

齿轮

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轴

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轴的装配

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装配图

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