單級斜齒圓柱齒輪減速器題號14設計說明書

1、中北大學課 程 設 計 說 明 書學生姓名： 學 號： 學 院： 專 業(yè)： 題 目： 單級斜齒圓柱齒輪減速器 指導教師： 職稱: 年 月 日 中北大學課程設計任務書 2016 /2017 學年第 學期學 院： 專 業(yè)： 學 生 姓 名： 學 號： 課程設計題目： 單級斜齒圓柱齒輪減速器 起 迄 日 期： 課程設計地點： 指 導 教 師： 系 主 任： 下達任務書日期: 2016年 月 日課 程 設 計 任 務 書1設計目的：(1) 通過課程設計，培養(yǎng)學生綜合運用機械設計基礎和其他先修課程的理論知識來分析解決機械設計問題的能力。 (2) 學習機械設計的一般方法，掌握機械設計的一般規(guī)律。 (3)

2、進行機械設計基本技能的訓練：例如計算、繪圖、查閱資料和手冊、運用標準和規(guī)范等。2設計內容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術參數(shù)、條件、設計要求等）： 設計一臺單級斜齒圓柱齒輪減速器，該減速器用于帶式運輸機的傳動系統(tǒng)中。方案簡圖（題號14）： 原始數(shù)據(jù)：傳送帶卷筒轉速 125 rpm；減速器輸出軸功率 3.5 KW。技術條件：該傳動設備兩班制連續(xù)工作，單向回轉，有輕微振動，卷筒轉速允許誤差為±5%，使用期限10年。3設計工作任務及工作量的要求包括課程設計計算說明書(論文)、圖紙、實物樣品等：設計分段進行，在沒有原則錯誤時才能進行下一階段設計，以保證設計質量。1) 設計計算 選擇電動機，計算傳動

3、裝置的運動和動力參數(shù)，進行傳動件的設計計算，校核軸、軸承、鍵，選擇聯(lián)軸器等。2) 草圖繪制、審查和修改 根據(jù)上述設計計算，繪制裝配圖的主、俯視圖。3) 繪制裝配圖 除繪制草圖內容外，繪制裝配圖的側視圖，編寫技術要求，對零件編號，填寫明細表及標題欄等。4) 繪制零件圖 選擇所設計減速器中任一軸和齒輪進行繪制。鼓勵采用計算機繪圖。5) 編寫設計說明書 要求內容全面，條理清楚，書寫認真，圖示正確，符合規(guī)定要求。課 程 設 計 任 務 書4主要參考文獻：1. 喬峰麗,鄭江. 機械設計基礎.第一版.北京:電子工業(yè)出版社,20112. 吳宗澤,羅圣國. 機械設計課程設計手冊.第三版.北京:高等教育出版社,

4、2006 5設計成果形式及要求：1) 草圖 1張（A1坐標紙）2) 減速器裝配圖 1張（A0圖）3) 零件圖 2張（A3圖，傳動零件軸和齒輪各一張，鼓勵用計算機繪圖）4) 設計說明書一份6工作計劃及進度：2011年 6月12日 6月16日 設計計算 6月17日 6月18日 草圖繪制、審查和修改6月19日 6月21日 繪制裝配圖6月22日 繪制零件圖6月22日 編寫設計說明書6月23、24日 答辯系主任審查意見： 簽字： 年 月 日52目 錄頁 數(shù)一課題分析31.1題目31.2任務31.3時間31.4傳動方案31.5設計參數(shù)41.6其他條件4二傳動方案52.1電動機的選擇52.2傳動比的分配72

5、.3各軸轉速，傳遞功率及轉矩72.4聯(lián)軸器82.5傳動方案說明9三各級傳動103.1齒輪傳動103.2V帶傳動15四軸與軸轂連接214.1減速器各軸結構設計214.2減速器各強度驗算244.3鍵連接工作能力驗算29五軸承325.1減速器各軸所用軸承32目 錄頁 數(shù)5.2高速軸軸承壽命計算32六減速器的潤滑與密封356.1減速器中齒輪傳動及軸承潤滑方式的選擇356.2減速器潤滑油油面高度的確定以及油量計算366.3減速器的密封37七減速器箱體及其附件的設計387.1箱體設計387.2主要附件設計41八課程設計小結45附參考資料索引1楊可楨等主編.機械設計基礎.第四版.北京：高等教育出版社，199

6、92王昆等主編.機械設計機械設計基礎課程設計.第一版.北京：高等教育出版社，1995設 計 計 算 及 說 明結 果一課題分析1.1題目：單級斜齒圓柱齒輪減速器1.2任務1.2.1減速器裝配圖（0號）一張1.2.2低速軸工作圖（3號）一張1.2.3大齒輪工作圖（3號）一張1.2.4設計計算說明書一份1.3時間：2011年1.4傳動方案1電動機 2V帶傳動 3減速器4聯(lián)軸器 5傳動帶鼓輪 6傳動帶 7底座設 計 計 算 及 說 明結 果1.51.6設計參數(shù)：傳動帶鼓輪轉速nw=125r/min，鼓輪輸入功率Pw=3.5KW，使用年限 10年其它條件雙班制工作，連續(xù)單向運轉，有輕微振動，室內工作，

7、有粉塵，小批量生產，底座（為傳動裝置的獨立底座）用型鋼焊接。設 計 計 算 及 說 明結 果二2.12.1.12.1.2（1）（2）傳動方案電動機的選擇電動機類型的選擇 按照工作要求和條件，選用Y系列三相異步電動機。其中選用的Y（IP44）小型三相異步電動機為一般用途籠型封閉自扇冷式電動機，具有防止灰塵或其它雜物侵入的特點，B極絕緣，可采用全壓或降壓起動。其工作條件為：環(huán)境溫度-15-40，相對濕度不超過95，海拔高度不超過1000米，電源額定電壓380V，頻率50Hz，常用于對起動性能，調速性能以及轉差率均無特殊要求的機器或設備。其具有結構簡單，工作可靠，價格低廉，維護方便的特點。電動機容量

8、的選擇鼓輪輸入功率電機所需的功率由參考書2表1-7取V帶傳動，滾動軸承，齒輪傳動，聯(lián)軸器的效率分別為，則傳動裝置總效率為：則 設 計 計 算 及 說 明結 果（3）2.1.32.1.4電機額定功率（載荷系數(shù)K=1.01-1.3，取K=1.03）由參考書2表12-1確定電動機額定功率為：電動機轉速的選擇由參考書2式2-6 式中：為電動機轉速可選范圍，由參考書2表13-2查取V帶傳動的傳動比范圍，齒輪傳動的傳動比范圍，一般不希望大帶輪過大，故宜取。則已知則符合這一范圍的同步轉速有1000r/min.1500r/min,綜合考慮電動機的傳動裝置的尺寸，重量，價格和帶傳動，減速器的傳動比，宜選同步轉速

9、為1000r/min。電動機安裝型號以及安裝尺寸的確定根據(jù)以上計算所得結果查參考書2表12-1選定電動機型號為Y132M1-6。該電動機的技術數(shù)據(jù)如下表所示：型號額定功率（KW）滿載轉速（r/min）同步轉速（r/min）Y132M1-65.59601000設 計 計 算 及 說 明2.22.2.12.2.2傳動比分配總傳動比的確定已知電動機的額定轉速傳送帶的鼓輪轉速 則總傳動比為 各級傳動比的分配 由參考書2表13-2可知V帶傳動的傳動比推薦值為，在此先行估算帶傳動的傳動比，在后面帶傳動以及齒輪的設計計算中再確定帶傳動以及齒輪的真實傳動比。估算則齒輪的傳動比傳動比分配表：初估確定初估確定7.

10、682.562.5633i=7.682.32.3.1各軸轉速，傳遞功率及轉矩各軸的轉速電機軸為1軸，高速軸為2軸，低速軸為3軸 設 計 計 算 及 說 明 結果2.3.22.3.3各軸輸入功率按電動機輸出功率計算各軸輸入功率，即：各軸的轉矩各軸轉速，轉矩，輸入功率分布表項目電機軸1高速軸2低速軸3轉速（r/min）960375125功率（KW）3.8593.7053.558轉矩（N·m）38.3994.35271.832.42.4.1聯(lián)軸器聯(lián)軸器的選擇 由于此軸系傳動屬于對緩沖要求不高的低速軸系傳動，切低速軸與鼓輪軸不在同一基座，無精確的定位基準，因而要求所選聯(lián)軸器具備一定的軸向和徑

11、向的補償量，現(xiàn)選用彈性柱銷連軸器。 設 計 計 算 及 說 明 結果2.2.4聯(lián)軸器型號的選擇由參考書2表8-7選擇KL6尼龍滑塊聯(lián)軸器LX2聯(lián)軸器 主動端，Z型軸孔，C型鍵槽；從動端，J型軸孔，B型鍵槽；2.5（1）（2）傳動方案說明 “傳動裝置平面布置簡圖”和“傳動裝置主要設計參數(shù)”已在第一部分課題分析中詳盡給出，在此就不再敘述，以下主要是針對電動機類型和傳動鏈的結構組成等方面對傳動方案的可行性和適用性作簡要論述。 本方案選用Y系列三相異步電動機，因為Y系列電動機高效，節(jié)能，起動轉矩高，噪聲低，振動小，運行安全可靠，并且安裝尺寸和功率等級符合國際標準，符合本方案的設計要求。 本方案采用V帶

12、傳動和一級齒輪傳動減速，其中V帶傳動設置在高速級，齒輪傳動設置在低速級。 將高速級設置在V帶傳動是因為：V帶具有良好的撓性，可緩和沖擊，吸收振動，將其設置在高速級（第一級減速）有利于發(fā)揮這一優(yōu)勢。帶傳動的承載能力較小，傳遞相同的轉矩對結構尺寸較其它傳動形式大，考慮到結構緊湊，應將V帶傳動設置在轉矩相對較 設 計 計 算 及 說 明 結果（3）小的高速級。過載時帶與帶輪間會出現(xiàn)打滑，打滑雖使傳動失效，但可防止損壞電動機等其它部件。三3.13.1.1各級傳動設計計算齒輪傳動的設計計算選擇材料，確定需用應力小齒輪：20CrMnTi，滲碳淬火,齒面硬度為大齒輪：20Cr，滲碳淬火，齒面硬度為由參考書1

13、圖19-10確定小齒輪的接觸疲勞強度極限與彎曲疲勞強度以及大齒輪的接觸疲勞強度與彎曲疲勞強度。取 取 由參考書1圖19-11確定最小安全系數(shù)，的值：則小齒輪的許用接觸應力和許用彎曲應力分別為： 設 計 及 計 算 過 程結 果3.1.2大齒輪的許用接觸應力和許用彎曲應力分別為：小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) 取 按齒面接觸強度設計設齒輪按8級精度制造。由參考書1表19-2確定載荷系數(shù)由參考書1表19-5確定齒寬系數(shù)小齒輪上的轉矩初選螺旋角當量系數(shù) 由參考書1圖19-9確定小齒輪和大齒輪的齒形系數(shù)，。故應對小齒輪進行接觸強度計算。設 計 及 計 算 過 程結 果由參考書1表19-3確定材料彈性系數(shù)節(jié)點區(qū)

14、域系數(shù)按照標準齒輪取螺旋角系數(shù) 則 法向模數(shù) 由參考書1表4-6確定法向模數(shù)取值為：中心距 取 確定螺旋角齒寬： 取 即實際螺旋角 實際分度圓直徑： 設 計 及 計 算 過 程結 果3.1.33.1.43.1.5校核齒輪彎曲強度小齒輪彎曲應力： 小齒輪安全。大齒輪彎曲應力： 大齒輪安全。齒輪圓周速度V的確定齒輪的幾何尺寸端面模數(shù) 螺旋角 分度圓直徑 齒頂高 齒根高 全齒高 設 計 及 計 算 過 程結 果頂隙 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 中心距 法面壓力角 3.1.6大齒輪結構設計已知由參考書2表10-2可得： 當時，齒輪結構采用腹板式，故大齒輪采用腹板式結構。已知 則 取 其中故取 設 計 及

15、計 算 過 程 結果 由參考書2表11-5查得：3.2V帶傳動3.2.1V帶傳動主要傳動參數(shù)的確定（1）計算功率查參考書1表17-7得工作狀況系數(shù)：由參考書1可知：則 （2）選擇V帶型號選用普通V帶，根據(jù)，由參考書1圖17-11查得坐標點位于A型區(qū)域，故選用A型帶。（3）求大,，小帶輪基準直徑，。根據(jù)參考書1表17-7，A型帶應不小于75，現(xiàn)取。又取則：由參考書1表17-7“普通V帶輪的基準直徑系列”中選取設 計 及 計 算 過 程結 果（4）驗算帶速帶速在5-25m/s范圍內，合適。（5）求V帶基準長度和中心距。初步選取中心距取則帶長為： 由參考書1表17-2，選取使得誤差最小。則實際中心距

16、（6）驗算小輪包角合適。設 計 及 計 算 過 程結 果（7）V帶根數(shù)的確定已知 A型V帶，則由參考書1表17-4查得：單根普通V帶的基本額定功率：V帶的實際傳動比為：由參考書1表17-5查得：單根普通V帶額定功率的增量由包角查參考書1表17-6并用插入法計算可得：包角修正系數(shù) 再由參考書1表17-2查得：帶長修正系數(shù) 由此可通過參考書1式13-15計算V帶根數(shù)：取（8）作用在帶輪軸上的壓力查參考書1表17-1得V帶每米質量，既而根據(jù)參考書1式17-13 計算單根V帶的初拉力： 設 計 及 計 算 過 程 結果作用在軸上的壓力：3.2.2V帶輪槽型尺寸的確定已知槽型為A型，則由參考書1表17-

17、3查得：值與值相對應，由于大小帶輪的不同，因此將在后面章節(jié)中分別給出。（2）小帶輪的機構尺寸的確定已知 由參考書1圖17-10得：取 結果 設 計 及 計 算 過 程因為且 所以小帶輪采用腹板式考慮到小帶輪與電機的裝配問題，應比電機軸略長一些，故取由參考書2表11-5查得：（3）大帶輪的結構尺寸的確定已知由書1表17-10得： 取又因為 且 故大帶輪采用孔板式 設 計 及 計 算 過 程 結果 取 由書2表11-5查得：設 計 及 計 算 過 程結 果四軸與軸轂連接4.1減速器各軸結構設計4.1.1低速軸的機構設計（1）低速軸的材料：45鋼 正火由參考書1表24-3查得：由參考書1表24-3查

18、得：（2）設計低速軸的最小直徑由參考書1式24-1 其中C是由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)，查參考書1 表24-2可知：則 考慮到鍵槽對軸強度的削弱，則：即 同時又要兼顧 設 計 及 計 算 過 程結 果則取 取 式中為軸的定位軸肩高度值。由滾動軸承的內徑?jīng)Q定，初選滾動軸承是型號為30210的圓錐滾子軸承.由參考書2表15-3可查得：該軸承內徑 則 （3）低速軸各段軸長的確定由參考書2表9-1計算得： 大帶輪的輪轂長度 為便于裝配，應略小于，則取 便于拆裝 由結構決定 由結構決定 由結構決定 設 計 及 計 算 過 程結 果4.1.2高速軸的結構確定（1）高速軸的材料：45鋼 正火由參考書1表

19、24-3查得：由參考書1表24-3查得：（2）設計高速軸的最小直徑由參考書1式24-1 其中C是由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)，查參考書1表24-2可知： 則 考慮到鍵槽對軸的削弱 考慮到本方案中設計的是輕型減速器，C值一般不會達到118，因此取 由滾動軸承內徑?jīng)Q定，初選滾動軸承為型號為30209的圓錐滾子軸承.由參考書2表15-3查得： 設 計 及 計 算 過 程 結果該型號軸承內徑 則 取 （3）高速軸各段軸長的確定 由聯(lián)軸器決定 4.2減速軸各軸強度驗算4.2.1低速軸的強度校核由參考書1式11-11得：求水平面的支撐反力 設 計 及 計 算 過 程 結果求垂直面的支撐反力在支點產生的反

20、力繪制垂直面的彎矩圖（圖b） 繪制平面的彎矩圖（圖c）產生的彎矩圖（圖d）截面產生的彎矩求合成彎矩圖，考慮到最不利的情況，把與直接相加（圖e） 設 計 及 計 算 過 程 結果 球軸傳遞的轉矩（圖f）求危險截面的當量彎矩 因為合成彎矩雖在截面處最大，但此處為小齒輪，不可作為最危險的截面，故現(xiàn)在先校核截面的強度。由合成彎矩圖可知：即 則 其中，由于認為軸的扭切應力是脈動循環(huán)變應力，去折合系數(shù)，則： 又因為如前所述低速軸的， 許用彎曲應力則 計算可得： 設 計 及 計 算 過 程 結果而設計所用的超過所需的最小值33.49mm，因此該段軸的強度合格。又有彎矩圖可知，低速軸的其他各個軸段截面（不包括

21、小齒輪段）所受的合成彎矩均小于截面處所受的合成彎矩，即他們所受的當量彎矩也自然小于截面處所受的當量彎矩，根據(jù)公式，可知其他截面直徑所需的最小值均應小于33.49mm，現(xiàn)在整個低速軸的最小截面直徑為32mm，則由上式計算可得，軸徑最小值遠遠小于32mm，該段軸強度合格。而其他各截面則不用驗算可知整個低速軸均滿足強度要求。設 計 及 計 算 過 程結 果高速軸的力學模型，彎矩圖，扭矩圖。設 計 及 計 算 過 程結 果4.3鍵聯(lián)接的工作能力計算4.3.1高速軸與大帶輪聯(lián)接鍵（1）鍵的選擇軸的直徑為32mm，由參考書2表16-9查得： 應選用 鍵（2）鍵的強度校核 已知 ， 鍵的工作長度 則由參考書

22、1式16-56得： 由參考書1表16-10查得： 鍵為45號鋼，帶輪輪轂材料為鑄鐵，載荷性質為輕微沖擊，鍵聯(lián)接的許用擠壓應力 顯然 此鍵滿足強度要求。設 計 及 計 算 過 程結 果4.3.2低速軸與聯(lián)軸器聯(lián)接鍵（1）鍵的選材 軸的直徑為48mm，由參考書2，表16-9查得： 應選用 鍵（2）鍵的強度校核已知 ， 鍵的工作長度則由參考書1式16-56計算得：由參考書1表16-10查得： 鍵為45號鋼，帶輪輪轂材料為鋼，載荷性質為輕微沖擊，鍵聯(lián)接的許用擠壓應力 顯然此鍵滿足強度要求。設 計 及 計 算 過 程結 果4.3.3低速軸與大齒輪聯(lián)接鍵（1）鍵的選擇軸的直徑為57mm，由參考書2，表16

23、-9查得： 應選用 鍵（2）鍵的強度校核 ，鍵的工作長度則由參考書1式16-56計算得：由參考書1表16-10查得： 鍵為45號鋼，帶輪輪轂材料為鋼，載荷性質為輕微沖擊，鍵聯(lián)接的許用擠壓應力 顯然 此鍵滿足強度要求。設 計 及 計 算 過 程結 果五軸承5.1減速器各軸所用軸承由于高速軸和低速軸所用的軸承主要承受徑向載荷，同時也要承受一定的軸向載荷，且安裝時允許有少許的角偏差，故兩軸均選用圓錐滾子軸承。 由書2表15-3查得：所在軸軸承型號外形尺寸（mm）安裝尺寸（mm）dDBD1minD2maxramax高速軸3020945851952781.5低速軸3021050902057831.55.

24、2低速軸軸承壽命驗算5.2.1預期壽命已知低速軸的支撐反力則低速軸軸承的徑向力設 計 及 計 算 過 程結 果低速軸軸承的軸向力5.2.2求當量動載荷由書2表6-1可知： 30209號軸承的額定靜載荷又有：則由書1表22-11可得：由書2表22-2可得：設 計 及 計 算 過 程結 果由書1表22-9查得：溫度系數(shù)由書1表22-10查得：載荷系數(shù)由書1式22-4得：一年按300天計，雙班制每天16小時，則： 年而設計要求為10年，故兩個軸承壽命校驗都合格。設 計 及 計 算 過 程結 果六.減速器的潤滑與密封6.1減速器中齒輪傳動及軸承潤滑方式的選擇6.1.1齒輪傳動潤滑方式的選擇已知齒輪的圓

25、周速度由書1p321頁可知當時多采用油池潤滑，即本方案減速器的齒輪傳動采用油池潤滑。 已知齒輪材料為45號鋼，圓周速度，則由書2表7-1查得： 潤滑油的運動粘度 再由書2表7-1查得： 應選用L-ccc220號中工業(yè)閉式齒輪油（GB5903-1995）6.1.2軸承潤滑方式的選擇 已知低速軸所用滾動軸承內徑,軸承套圈的轉速，則由書1P372可知：當時，滾動軸承一般采用潤滑脂潤滑。同理已知高速軸所用滾動軸承內徑，軸承套圈的轉速，則：高速軸也采用潤滑脂潤滑。綜上所述，本減速器中的軸承均采用潤滑脂潤滑。設 計 及 計 算 過 程結 果本減速器為鑄工車間自動運砂帶式運輸機的傳動裝置之一，其工作環(huán)境比較

26、潮濕，則由書2表7-2查得：應選用2號鈣基潤滑脂（GB491-87）。6.2減速器潤滑油油面高度的確定及油量計算單級圓柱齒輪減速器，當m<20時，浸油深度h約為一個齒高，但不小于10mm。則根據(jù)前面大齒輪的尺寸可得最低油面高度，最高油面為大齒輪分度圓半徑的左右，則最高油面。對于單級圓柱齒輪傳動，要求每傳遞1KW功率需用潤滑油，而設計要求的傳遞功率為5.5KW，即總體要求所需潤滑油為,而本減速器油池長,寬則根據(jù)上面計算所得的最低油面與最高油面高度可計算其所需的最低油量與最高油量，即： 顯然，目前的最高油量與最低油量完全滿足設計要求。設 計 及 計 算 過 程結 果6.3減速器的密封 為防止

27、潤滑脂流失，設有封油盤，其結構形式如下：設 計 及 計 算 過 程結 果七減速器箱體及其附件的設計7.1箱體設計箱體結構設計：剖分式箱體材料：鑄鐵箱體主要結構尺寸（根據(jù)書2表3-1）箱座壁厚 但必須滿足 所以取箱蓋壁厚 但又必須滿足 所以取箱體凸緣厚度 箱座 箱蓋 箱底座加強肋厚 地腳螺釘直徑 取地腳螺釘數(shù)目 當時，軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 取設 計 及 計 算 過 程結 果箱蓋，箱座聯(lián)接螺栓直徑 取軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目 由書2表9-9查得： 軸承蓋外徑 由書2表9-9查得：高速軸軸承蓋外徑 低速軸軸承蓋外徑 觀察孔蓋螺釘直徑 至箱外壁距離 至凸緣邊緣的距離至箱外壁距離 至箱外壁距離 至凸緣邊緣的距

28、離軸承旁凸臺高度和半徑 （為至凸緣邊緣的距離）設 計 及 計 算 過 程結 果箱體外壁至軸承座端面的距離 定位銷公稱直徑 大齒輪齒頂圓至箱體內壁的距離 取軸承蓋凸緣厚度 取 設 計 及 計 算 過 程結 果7.2主要附件設計（1）軸承端蓋: 低速軸軸承端蓋所選軸承型號為30210，內徑d=50mm，外徑D=90mm軸承蓋螺釘直徑，數(shù)目 取 取 取高速軸軸承端蓋所選軸承型號為30209，內徑d=45mm，外徑D=85mm軸承蓋螺釘直徑，數(shù)目設 計 及 計 算 過 程結 果 取 取 ?。?）窺視孔和視孔蓋為便于觀察齒輪嚙合情況及注入潤滑油，在箱體頂部設有窺視孔，為防止?jié)櫥蜑R出及起到密封作用，在窺視孔上加視孔蓋。 參閱書2表9-18窺視孔孔長 A=120mm選用螺釘M8 （其中126為箱體寬度） 取設 計 及 計 算 過 程結 果（3）通氣器 通氣器設計在箱蓋頂