1、一级直齿圆柱齿轮减速器的设计一级减速器设计说明书课题：一级直齿圆柱齿轮减速器的设计学院：班级：姓名:学号:指导老师：南通纺织职业技术学院南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）一、设计任务书 二、电动机的选择 三、传动装置运动和动力参数的计算 四、 V带的设计 五、 齿轮传动设计与校核 六、 轴的设计与校核 七、 滚动轴承的选择与校核计算 八、 键连接的选择与校核计算 九、 联轴器的选择与校核计算 十、润滑方式及密封件类型的选择 十一、设计小节 十二、参考资料 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）二设计任务说明书1、 减速器装配图1张；2、 主要零件工作图2张；3、 设计计算说明书原始数据：输送带
2、的工作拉力；F=1900输送带工作速度：V=1.8滚筒直径：D=4505年，小5%工作条件：连续单向运载，载荷平稳，空载起动，使用期限批量生产，两班制工作，运输带速度允许误差为 传动简图：1电动机2皮带轮3圆柱齿轮减速器4联轴器5输送带南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）二电动机的选择工作现场有三相交流电源，因无特殊要求，一般选用三相交流异步电动机。最常用 的电动机为丫系列鼠笼式三相异步交流电动机，其效率高，工作可靠，结构简单，维护 方便，价格低，适用于不易燃、不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的场合。本装置的 工作场合属一般情况，无特殊要求。故采用此系列电动机。2.电动机功率选择1FV1000
3、选择电动机所需的功率工作机所需输出功率Pw=故 Pw=1900 1.8 = 3.42 kw1000其中 12345查表得：1为联轴器的效率为0.982为直齿齿轮的传动效率为0.973为V带轮的传动效率为0.964.5为滚动轴承的效率为0.99故输入功率Pd= 342 =3.76KW0.98 0.97 0.96 0.99 0.99 0.983.选择电动机的转速 n卷60 V卷100 60 1.8 1000 76.43 r/minD 3.14 450按机械设计手册推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i减速器25，取V带传动比i带34，贝卩总传动比合理范围为I总=620。故电动机
4、转速的可选范围为 n电i总n滚筒（6-20）x76.43=到之间查表得符合这一范围的同步转速有 960和1420r/min。南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）方 案电动机型 号额定功 率(kW电动机转速(r/min )电动机 质量(kg)传动装置的传动比同步、卄 +、， 满载总传动比V带传动单级减速器1Y100L1-45150014203410.8734.962Y132M-1410009604012.462.55.94根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号，因此有三种 传动比方案，综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减 速器的传动比，可见第2方案比较适合所以选择Y
5、132M1-6额定功率4kw,满载转速960,功率因素0.774.传动比的计算与分配i总=啮 i 带 960/86=12所以i齿=4 i带=3四.传动装置的运动和动力参数的计算1.计算各轴转速电机轴 n=960 (r/min )主动轴 n 1=nm/i 带=960/2=480(r/min)输出轴 nll=nl/i 齿=480/6=80(r/min)滚筒转速 nll=80 (r/min )2.计算各轴的功率(KV)主动轴 PI=PdXn 带=3.9 X 0.96=3.744KW输出轴 PII=PI Xn 轴承Xn 齿轮=3.744 X 0.99 X 0.97=3.6KW3.计算各轴转矩TI=95
6、50pl/n1 =9550x3.74/480=74.41KN.mTII =9550pll/n2=9550x3.6/80=429KN.m五. 皮带轮的传动计算1. 皮带轮传动的设计计算 选择普通 V 带轮插机械设计手册得： kA=1.2Pd=KAP=1.2 X 4=4.8KW据 Pd=4.8KW和 n1=480r/min查表得：选用A型V带2.确定带轮基准直径以及中心距的确定取 d1=100 d2=i带 d1=3x100=300根据 0.7(d1 d2) a0 2(d1 d2)初选中心距为 ao=8003.确定皮带长度Ld=2a0+ n (dd1+dd2)/2+(dd2 -dd1)2/4a0=2
7、x800+3.14x(100+300) 2+ (300 - 1 00) 2 4x800=1450.5查机械技术基础得选取相近的 L=16004 确定中心距a ao ( L-Ld) 2=800+ (1600-1450) 2=8755.验算小带轮包角a 1=18057.30 Xd2-dd1)/a =180-57.30x200 875= 165.94 120所以包角符合要求6.计算皮带轮的根数P0=0.11Z= Pd/(P0+ P0)Ka KL 查表 P0=0.97 Ka=0.95 KL=1.03 =4.8 0.97+0.11)x0.95x1.03=4.45南通纺织职业技术学院毕业设计(论文)所以选
8、A型V带5根皮带轮六齿轮的设计与校核1.选择齿轮材料与热处理所设计齿轮传动属于闭式传动，通常齿轮采用软齿面。查阅表 1 表 6-8 ，选 用价格便宜便于制造的材料，小齿轮材料为 45钢，调质，齿面硬度260HBS大齿轮材 料也为 45 钢，正火处理，硬度为 215HBS； 精度等级：运输机是一般机器，速度不高，故选 8 级精度。2.按齿面接触疲劳强度设计由 d1 (6712 x kT1(u+1)/ du c H2)1/3确定有关参数如下：传动比 i 齿=4取小齿轮齿数Z1=20b则大齿轮齿数：Z2=iZ仁4 x 20=80 查表齿宽系数因为是对称分布 取 d=1.13.小齿轮的转矩 T1=9.
9、55x 106x P1/n1=9.55x 106x3.744/480=74490N.mm4.载荷系数 k : 取 k=1.25.计算循环应力次数 许用接触应力 c H c H= c Hlim ZN/SHmin 查表： c Hlim1=610Mpa c Hlim2=500Mpa接触疲劳寿命系数Zn：按一年300个工作日，每天24h计算，由公式N=60njtnN1=60 x 480x 5x 300x 8=345600000N2=N/u=345600000/4=86400000根据机械设计手册，得 ZN1=1 ZN2=1.05 按一般可靠度要求选取安全系数 SHmin=1.0 cH1=cHlim1Z
10、N1/SHmin=610x1/1=610 Mpa c H2=c Hlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa故得：d1 (6712 x kT1(u+1)/ du c H2)1/3南通纺织职业技术学院毕业设计(论文)=49.04mm模数： m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm查书可得，取 m=2.56. 计算齿轮主要尺寸分度圆直径：d仁mZ1=2.5 20mm=50mmd2=mZ2=2.5 x 80mm=200mm齿宽：b= dd1=1.1 x 50mm=55mm取 b2=55mm b1=60mm7 计算齿轮的圆周速度 VV= n n1d1/60 x 1000=3.
11、14 x 480 x 50/60 x 1000=1.25 m/s 因为Vv6m/s,故取8级精度合适.8.计算齿轮传动的中心矩 aa=(d1+d2)/2= (50+200)/2=125mm9.验算齿轮的弯曲强度(1)复合齿形因数 YFs 查表得： YFS1=4.35,YFS2=3.95(2)许用弯曲应力 (T bb= (T bblim YN/SFmin(3)查表得弯曲疲劳极限(T bblim 应为：c bblim仁490Mpa c bblim2=410Mpa(4)查表得弯曲疲劳寿命系数 YN： YN1=1 YN2=1(5)弯曲疲劳的最小安全系数 SFmin ：按一般可靠性要求,取 SFmin
12、=1(6)计算得弯曲疲劳许用应力为 cbb1=cbblim1 YN1/SFmin=490x1/1=490Mpa cbb2= cbblim2 YN2/SFmin =410 x1/1=410Mpa(7) 校核计算c bb1=2kT1YFS1/ b1md1=71.86pa c bb1c bb2=2kT1YFS2/ b2md1=72.61Mpa cbb2 故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够七、轴的设计与校核南通纺织职业技术学院毕业设计(论文)1.选择轴的材料选轴的材料为45号钢，调质处理2.轴的最小直径 d 3 9.55 16p/n c?3P 取 C=110或t=30V 0.2 t n计算得d 37.73所以
13、取dmin =403.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。计算d2d2 di 2 （0.070.1）di =43.648因d2必须符合轴承密封元件的要求，经查表，取 d2=44mm计算d3d3=d2+ （ 15） mm=4549mm且 d3必须与轴承的内径一致，圆整d3=45mm初选轴承型号为6209计算d4d4=d3+（15）mm=4650, 为装配方便而加大直径，应圆整为标准直径，一般取0，2，5， 8尾数，取d4=50mrp计算d5d5 d4 2a4 d4 2 （0.07 0.1） d4 45.6 48mmd5=d4+2
14、（0.070.1）xd4=5760取 d5=58mm计算d6d6=d3=45 同一轴上的轴承选择同一型号，以便减少轴承座孔镗制和减少轴承类型。齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡 配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过 盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮 依次从右面装入。大带轮轮毂靠轴肩、平键和螺栓分别实现轴向定位 和周向固定。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，安装齿轮段长度为轮 毂宽度小2mmL1=60 L2=50 L3=55 L4=55 L=65 L5=10 L6=704.从动轴的校核计算按许用应
15、力校核轴的弯曲强度轴的受力简图（图A） （L =113mm（1）求支持反力水平面支反力RhaRhb0.5Ft0.51446723 N垂直面支反力 RvaRvb0.5Fr0.5526263N（2）作弯矩图水平弯矩（图B） Mhc0.5LRha0.511372340850N.mm垂直弯矩（图 C） MVC 0.5 LRa 0.5 113 263 14860N.mm（3） 求合成弯矩，作出合成弯矩图（图 E）MC , MHC2 MVC2 4860C2 仃68弓 43469N.mm（4） .作扭矩图（图D）=0.59C 点左 T ON.mmC点右 T匚 Ftd23361446 242928N.mm22
16、(5)作危险截面当量弯矩图(图E)该轴单项工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑， 取Meac ( T)2 Me2 43469 (0.59 242928) 149774N.mm(6)校核危险截面轴径Q 45号优质碳素钢调质处理时，查机械设计基础C剖面的轴径d3 50mm 29.2mm 故：强度足够5.主动轴校核计算同理3 d1=c旦=115x0.3555=35d2=38 d3=40 d4=45 d5=50 d6=40 L1=45 L2=42 L3=46 L4=55 L5=10 L6=428.滚动轴承的选择与校核计算1.从动轴的滚动轴承选择与校核初步选择6209滚动轴承尺寸如表1轴承代号尺寸
17、/mmdDB6209458519寿命计划:要求轴承寿命：（5年，按每年工作365天，每班工作24个小时）L 5 365 24=43800h计算选用轴承寿命查机械零件设计手册基本额定动负荷Cr 25.6 KN动载荷系数X 1 Y 0当量动载荷 P XFr YFa 602.34温度系数ft 1载荷系数fp 1.5对球轴承寿命系数 36Lh= 10 ftCr =60 n2 fpP6 310 25.6 1 1000 =7254134h43800h60 117.589 1.5 602.34所以强度符合要求2.主动轴的滚动轴承的选择与校核根据之前设计的主动轴直径 初选6208滚动轴承要求轴承寿命：（5年，
18、按每年工作365天，每班工作24个小时）L 5 365 24=43800h计算选用轴承寿命查机械零件设计手册基本额定动负荷。18KN动载荷系数X 1 Y 0当量动载荷 P XFr YFa 602.34温度系数ft 1载荷系数fp 1.5 对球轴承寿命系数 3Lh=106 ftCr60n2 fpP106 18 1 100060 117.589 1.5 602.343=634987h43800h所以强度符合要求九、联轴器的选择由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装方便及经济问题，选用弹性套柱联轴器K=1.3TC =9550经=9550X 1336 558.67KN.Mnii 80选用T
19、L8型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩 Tn =600, TcTn。采用Y型轴孔，A型键轴孔直径d=40,轴孔长度L=112TL8型弹性套住联轴器有关参数型号公称 转矩T/(N -rm)许用 转速n/(r - min 1轴孔 直径 d/mm轴孔 长度L/mm外 径D/mm材料轴孔 类型LT1060036004011265HT200Y型十、键的选择与校核1.材料选择及其许用挤压应力选择45号优质碳素钢，查机械零件设计手册其许用挤压应力 jy lOOMPa2.主动轴外伸端，d=40考虑到键在轴中部安装，选择平键就可以了，且联 轴器轴长度=62mm故选择12x8x100 GB/T1096型键。b=12
20、h=8 L=100静连接工作面挤压应力jy 2T/0.5hdl 2 74410/0.5 8 35 1OO = 10.36MPa jy贝S：强度足够，合适3.从动轴外伸端，d=50考虑到键在轴中部安装，选择平键就可以了，故(r/min )选择。b=14 L=50 h=9静连接工作面的挤压应力:jyjy壬 2 242958 77.5MPa ,0.5hdl 0.5 8 32 492T2/0.5hdl 2 429000/0.5 8 35 50 61.28 jy卜一、润滑方式以及密圭寸方式的选择1.润滑方式、密封方式简要说明(1)齿轮的速度小于5m/s查机械零件设计手册P981表3 14-26 , 选用
21、浸油润滑方式并根据表3 14-27，选用150号机械油; 轴承采用润油脂润滑，并根据表 3 14-23选用ZL-3型润油脂2.密圭寸件的选择（1） 轴承内部与机体内部处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部（2） 轴承外部与端用半粗羊毛毡圈加以密封（3）箱座与箱盖凸缘结合面与观察孔、油孔之间都采用静密封方式十二、 课程设计小节课程设计过程中出现的问题几乎都是过去所学的知识不牢固，许多计 算方法、公式都忘光了，要不断的翻资料、看书，和同学们相互探讨。虽 然过程很辛苦，有时还会有放弃的念头，但始终坚持下来，完成了设计， 而且学到了，应该是补回了许多以前没学好的知识，同时巩固了这些知识， 提高了运
22、用所学知识的能力。此次减速器的设计，是我上大学以来的第一次简单的设计。这次设计只 是对减速器的基本尺寸和形状的设计的了解，并没有进行公差配合以及位 置度等技术要求。通过这次减速器的设计，我体会到了在机械加工与设计 中。参数选取的重要性，以及参数的合理性。每个参数的选取都是按照相 应的国家标准来进行选定的，而不是随意地乱取参数。机械是各个学科的 综合，不论是实践还是理论都有太多需要学习的。 本次设计我觉得有以下几个特点：1. 零件的结构多种多样，相当的复杂难选，对于如何选取和运用，我都还不是非常熟练。2. 几何参数的选用，要查阅大量的课外资料，才能达到选取最优化的几何参数，满足设计要求， 而我自己所选的参数还不能达到最优化几何参数。3.选取的参数之间的关联性太强，而我自己还不能较好的利用起来。尽可能的多用标准件能节省大量的设计时间，提高效率。 十二、参考资料1机械设计手册2 机械技术基础3工程制图4机械设计5机械设计基础课程设计指导书
