一級斜齒圓柱齒輪減速器課程設計說明書

1、計算說明書設計題目：一級斜齒圓柱齒輪減速器 學 院：機械工程學院 班 級：機械（卓越） 姓 名： 學 號： 指導教師：朱長順 2017年 1月10日（江蘇大學）江蘇大學機械原理及設計（）課程設計任務書(兩周)設計題目：設計某一帶式運輸機用一級斜齒圓柱齒輪減速器。運輸機 兩 班制連續(xù)工作，單向運轉，載荷平穩(wěn)，室內工作，有粉塵。減速器小批量生產(chǎn)，使用期限 5 年，運輸帶速度允差5。已知工作條件：F：運輸帶拉力（kN）： V：運輸帶速度（m/s）：D：卷筒直徑（mm）： 400詳見設計參數(shù)表（學號與題號對應）設計任務：1減速器裝配圖一張；2零件工作圖若干張（齒輪、軸或箱體等，具體由教師指定）；3設計

2、計算說明書一份。評分標準：1圖紙占40%；2計算說明書占30；3課程設計答辯占30。班 級： 機械（卓越）1402 指導教師： 朱長順 時 間：2016 年 1 月 10日附：一級減速器設計參數(shù)表學號F（kN）V（m/s）D（mm)0130002350034000445005350064000740008450093501040011400124501330014350154001645017350184001940020450211. 13502235023400244002535026400274002845029300301. 13503135032400332003425035300前

3、言1、 設計背景計某一帶式運輸機用一級斜齒圓柱齒輪減速器。運輸機 兩 班制連續(xù)工作，單向運轉，載荷平穩(wěn)，室內工作，有粉塵。減速器小批量生產(chǎn)，使用期限 5 年，運輸帶速度允差5。 1、V帶傳動 2、一級斜齒圓柱齒輪減速器 3、運輸帶 4、聯(lián)軸器 5、電動機 6、卷筒 圖1 帶式運輸機構2、 設計目的和意義機械設計基礎課程設計是機械設計基礎課程設計的重要實踐環(huán)節(jié)，是第一次較全面的設計能力訓練，在實踐學生總體培養(yǎng)目標中占有重要地位。1.綜合運用機械設計基礎課程及有關先修課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行機械設計訓練，從而使這些知識得到進一步鞏固和擴張。2.學習和掌握設計機械傳動和和簡單機械的基本方法和步驟

4、，培養(yǎng)學生工程能力及分析問題解決問題的能力。3.提高學生在計算、制圖、計算機繪圖、運用設計資料、進行經(jīng)驗估算、機械設計方面的基本技能。目錄一、 總體方案設計8二、電動機選擇和運動、動力參數(shù)計算81.電動機的選擇81011三、 V帶的設計計算12121212和傳動中心距a121313131314四、 齒輪的設計141.選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù)141416171718五、 軸的設計計算191919204軸上零件的周向定位205.校核低速軸（輸出軸）的強度2023六、 滾動軸承壽命校核251.齒輪軸（高速軸）上軸承的校核2526七、 平鍵聯(lián)接的強度計算27272. 低速軸與半聯(lián)軸器聯(lián)接鍵的校核2

5、828八、減速器箱體設計29九、 潤滑和密封的設計31十、技術要求31設計小結32參考文獻33項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算結果1、 總體方案設計二、電動機選擇和運動、動力參數(shù)計算1.電動機的選擇電動機與V帶輪連接，通過V帶傳動將動力傳動到一級斜齒圓柱齒輪減速器的輸入軸，輸出到卷筒帶動運輸帶進行工作。其中聯(lián)軸器選用彈性聯(lián)軸器，軸承選用圓錐滾子軸承。一般機械裝置設計中，原動機多選用電動機。電動機輸出連續(xù)轉動，工作時經(jīng)傳動裝置調整轉速和轉矩，可滿足工作機的各種運動和動力要求。電動機為標準化、系列化本品，由專門廠家按國家標準生產(chǎn)，性能穩(wěn)定，價格較低。設計時可根據(jù)設計任務的具體要求，從標準產(chǎn)品目錄中

6、選用。1.電動機的類型和結構形式電動機按電源分有直流和交流兩種。一般工程上常用三相異步交流電動機，其中Y系列為全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機，電源電壓380V,用于非易燃、易爆、腐蝕性工作環(huán)境，無特殊要求的機械設備，如機床、農用機械、運輸機等，也適用于某些起動轉矩有較高要求的機械，如壓縮機等。YZ系列和YZR系列分別為籠型轉子和繞線轉子三相異步電動機，具有較小轉動慣量和較大過載能力力，可適用于項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算結果可適用于頻繁起制動和正反轉工作狀況，如冶金、起重設備等。對有特殊要求的工作場合，應按特殊要求選擇，如井下設備對防爆要求嚴格，可選用防爆電動機等。電動機主要按照其容量和

7、轉速要求選取。電動機容量大，則體積大、重量重，價格高；轉速高，磁極對數(shù)少，則體積小、重量輕，價格低。所選電動機的容量應不小于工作要求容量，即電動機額定功率Ped一般要略大于設備工作機所需電動機功率Pd，此功率也是電動機的實際輸出功率，即 Ped Pd式中，Pd由工作機所需功率Pw和傳動裝置總效率決定，Pd=Pw/式中，等于傳動裝置各部分的連乘積，即=12n。 Pw=Fv/1000=Tnw/9550 kW 式中，F(xiàn)位工作機所需牽引力或工作阻力（N）；v位工作機受力方向上的速度（m/s）；T位工作機所需扭矩（Nm）；nw位工作機轉速（r/min）。本次設計中運輸帶拉力F=2.5kN，運輸帶速度v=

8、1.3m/s，卷筒直徑D=400mm本次設計按照工作要求選用Y系列全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機，電壓380V。（1）選擇電動機容量工作機所需功率為Pw按表2-5確定各部分的效率為：V帶傳動效率1=0.96，滾動軸承（一對）2閉式齒輪傳動3=0.98，彈性聯(lián)軸器4=0.992，傳動滾筒效率5傳動裝置的總效率為工作機所需電動機功率Pd=Pw/運輸帶拉力運輸帶速度卷筒直徑D=400mm選用Y系列全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機，電壓380V。工作機所需功率為Pw傳動裝置的總效率為工作機所需電動機功率Pd=項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算結果因為載荷平穩(wěn)，電動機的額定功率Ped略大于Pd即可。由Y

9、系列電動機技術數(shù)據(jù)，選電動機的額定功率Ped為4kW。（2） 確定電動機轉速，滾筒軸工作轉速通常，V帶傳動的傳動比常用范圍為24，一級圓柱齒輪減速器的傳動比為18，一般傳動比i5，則總傳動比的范圍為故電動機轉速的可選范圍為符合這一范圍的同步轉速有750、1000r/min。選取Y160M1-8，額定功率4KW，滿載轉速960r/min。傳動裝置的總傳動比根據(jù)電動機的滿載轉速nd，和工作機軸的轉速nw.計算確定。i=nd/nw當傳動裝置為多級組合時，總傳動比ia為各級傳動比的連乘積，即ia=i1i2in傳動裝置各級傳動比的分配結果對傳動裝置的外廓尺寸和重量均有影響。分配合理，可以使其結構緊湊、成

10、本降低，且較易獲得良好的潤滑條件。傳動比分配主要應考慮以下幾點1)對于不同的傳動形式、不同的工作條件下，傳動比常用值見表2-4。其傳動比一般應在推薦范圍內選取，不要超過最大值。2)各級傳動零件應做到尺寸協(xié)調，避免發(fā)生相互干涉，且要易于安裝。（1） 總傳動比（2） 分配傳動裝置各級傳動比取V帶傳動的傳動比電動機的額定功率Ped=4kW滾筒軸工作轉速電動機型號選取Y160M1-8總傳動比項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算結果取一級圓柱齒輪減速器的傳動比注意：以上傳動比的分配只是初步的。0軸（電動機軸）1軸（高速軸）2軸（低速軸）3軸（滾筒軸）見表1軸名功率P/kW轉矩T/Nm轉速n/(r/min)傳

11、動比i效率輸入輸出輸入輸出0軸96011軸2軸3軸表1 各軸運動和動力參數(shù)項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算結果3、 V帶的設計計算和傳動中心距a由表2-6-7查得工礦系數(shù)根據(jù)圖2-6-10選擇SPZ型帶小帶輪轉速由表2-6-4、表2-6-11及圖2-6-10取主動輪直徑根據(jù)式（2-16-19a），計算從動輪直徑按表2-6-12取按式（2-6-20）驗算帶速根據(jù)式（2-6-21）、0.7（）2（）初步定中心距根據(jù)式（2-6-22）SPZ帶的速度合格項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算結果計算帶所需的基準長度由表2-6-3選取帶的基準長度按式（2-6-23）計算實際中心距根據(jù)式（2-6-25）、式（2

12、-6-26）計算中心距變動范圍最小中心距按式（2-6-7）驗算包角由表2-6-5查得由表2-6-6查得由表2-6-3查得根據(jù)式（2-6-28）計算帶的根數(shù)取帶的根數(shù)根由表2-6-5查得根據(jù)式（2-6-29）計算預緊力根據(jù)式（2-6-30）計算壓軸力主動輪包角合格根項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算結果4、 齒輪的設計1.選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù)V帶輪的材料（v30m/s）選用HT200電動機軸徑d=42mm故主動輪為實心式結構從動輪選用輪輻式結構標準斜齒圓柱齒輪傳動1） 運輸機為一般機器，速度不高，故選用7級精度。2） 用硬齒面齒輪設計此傳動。大、小齒輪的材料為40Cr，并進行調質及表面淬火

13、，齒面硬度為4844HRC，3） 選用小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)齒輪減速器的傳動比齒數(shù)應為互質數(shù)，?。?） 確定公式內的各計算數(shù)值1） 由式（2-8-1）2） 試選初估由表2-8-7取3） 由圖2-8-18h查得，由表2-8-8查得。4） 由式（2-8-14），計算應力循環(huán)次數(shù)V帶路材料HT200主動輪為實心式結構從動輪為輪輻式結構項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算結果5） 由圖2-8-16查得6） 由式（2-8-13）計算齒根彎曲許用應力7）計算當量齒數(shù)8） 由表2-8-6插值計算的：9） 計算大、小齒輪的10) 由圖2-8-12查得11） 由式（1-5-39）得當項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算

14、結果12） 由是（1-5-35）及式（1-5-32）得13） 由式（2-8-21）得14） 由式（2-8-22）得1） 計算法向模數(shù)2）計算分度圓直徑3)計算圓周速度4）計算齒寬5） 計算載荷系數(shù)K一直使用系數(shù)；根據(jù)，7級精度，由圖2-8-7查得；假設由表2-8-3查得，由表2-8-4項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算結果中硬齒面齒輪查得小齒輪相對支撐對稱布置、6級精度、時考慮齒輪實際為7級精度，取,故實際載荷系數(shù)K與試選載荷系數(shù)基本接近，無需校正1） 計算中心距將中心距圓整為127mm2） 按圓整后的中心距修正螺旋角3）計算分度圓直徑4）計算齒輪寬度取1） 由圖2-8-17查得，由表2-8-8

15、查得2） 由圖2-8-15查得項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算結果3) 由式（2-8-13）計算齒面接觸許用應力4）查表2-8-5得5） 查圖2-8-13得6） 由式（2-8-17）計算,其中則7） 由式（2-8-18）計算8） 由式（2-8-16）校核齒面接觸疲勞強度小齒輪與軸做成一體式大齒輪采用輪輻式結構齒面接觸疲勞強度滿足要求項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算結果5、 軸的設計計算1）高速軸材料為45鋼，查表2-10-3，取加大7%所以2） 低速軸加大7%故根據(jù)聯(lián)軸器尺寸選高速軸低速軸聯(lián)軸器的計算扭矩轉矩變化小，取1） 低速軸 選用LT6型彈性銷柱套聯(lián)軸器，其公稱轉矩為孔徑選32mm，型L

16、=60mm與之配合的軸的轂孔長度2） 高速軸 選用LT8型彈性銷柱套聯(lián)軸器，其公稱轉矩為710Nm，孔徑選48mm，型L=84mm 與之配合的軸轂孔長度LT6型彈性銷柱套聯(lián)軸器型，孔徑32mmLT8型彈性銷柱套聯(lián)軸器孔徑48mm項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算結果4軸上零件的周向定位5.校核低速軸（輸出軸）的強度初步選這滾動軸承因齒輪選用斜齒圓柱齒輪軸受有徑向力和軸向力的共同作用，故選用圓錐滾子軸承高速軸上選用30208型圓錐滾子軸承低速軸上選用30211型圓錐滾子軸承齒輪、聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。大齒輪與軸的平鍵選用：d=60mm選鍵寬b=18mm鍵高h=11mm鍵長L=28mm

17、，平頭平鍵，雙鍵連接低速軸上半聯(lián)軸器上鍵的選用：d=48mm選鍵寬b=14mm鍵高h=9mm鍵長L=70mm，圓頭平鍵，單鍵連接高速軸上半聯(lián)軸器上鍵的選用：d=32mm選鍵寬b=10mm鍵高h=8mm鍵長L=40mm，圓頭平鍵，單鍵連接1）大齒輪受力：由此可畫出大齒輪軸的受力圖2） 計算軸承的支反力高速軸30208型軸承低速軸30211型軸承a) 軸結構圖 b) 軸受力圖 c) 軸水平受力圖 d）水平面彎矩圖 e）軸垂直面受力圖f）垂直面彎矩圖 g）合成彎矩圖 h）轉矩圖 i）當量彎矩圖項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算結果垂直面支反力3）計算水平面彎矩和垂直面彎矩大齒輪中間斷面右側水平彎矩為右

18、軸頸中間斷面處水平彎矩為大齒輪中間斷面處的垂直彎矩為4）計算合成彎矩按式合成彎矩圖。大齒輪中間斷面左側彎矩為大齒輪中間斷面右側彎矩為5）計算軸的轉矩T并畫轉矩T圖6） 計算當量彎矩按式求當量彎矩并畫當量彎矩圖項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算結果大齒輪中間斷面右側C處和右軸頸中間斷面B處的當量彎矩最大7） 選軸的材料，確定許用應力。軸的材料選用45鋼調質。8） 校核軸的強度，取B和C兩截面為危險截面B截面處強度條件C截面處強度條件結論：按彎扭合成強度校核輸出軸的強度足夠安全。1） 判斷并確定危險截面。選取截面為危險截面。2） 選擇軸的材料，確定許用應力。軸的材料為45鋼調質，查得碳鋼材料常數(shù) 取

19、；3）求截面的應力B截面處強度符合C截面處強度符合項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算結果彎曲應力切應力彎曲應力屬于對稱循環(huán)變應力扭轉切應力屬于脈動循環(huán)變應力4）求截面I的有效應力集中系數(shù)。因為在此截面處，軸的直徑變化，過度圓角半徑r=2mm，有效集中系數(shù)可以根據(jù)，以及查第二章附錄表A，并且利用插值法得到5） 絕對尺寸系數(shù)。由第二章附錄表C查得。由第二章附錄表E查得6） 求安全系數(shù)，按應力循環(huán)特性r=C的情形計算安全系數(shù)。由式（2-10-6）和式（2-10-7）得出軸僅受彎曲應力或切應力時的安全系數(shù)項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算結果6、 滾動軸承壽命校核1.齒輪軸（高速軸）上軸承的校核由式（2-

20、10-8）得計算安全系數(shù)故軸的強度符合要求。1）軸承選用30208型圓錐滾子軸承，查附表D的Y=1.6 e=0.37 C=63KN轉矩T=125Nm對齒輪軸進行受力分析項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算結果5）計算軸承的當量動載荷6）校核軸承的壽命軸承壽命軸承壽命合格1） 軸承選用302011型圓錐滾子軸承2）計算軸承徑向力項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算結果7、 平鍵聯(lián)接的強度計算3） 計算軸承派生軸向力5） 計算軸承當量動載荷6）校核軸承壽命軸承壽命故軸承壽命合格。1） 確定鍵的類型及尺寸選擇B型平鍵，由軸徑d=60mm查表2-5-1得B型平鍵的斷面尺寸b=18mm,h=11mm。根據(jù)輪轂長

21、度38mm及鍵長度系列選取鍵長L=28mm。采用雙鍵聯(lián)接。2） 擠壓強度校核鍵的工作長度l=L=28mm則項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算結果2. 低速軸與半聯(lián)軸器聯(lián)接鍵的校核故該鍵強度符合要求。1）確定鍵的類型及尺寸選擇B型平鍵，由軸徑d=48mm查表2-5-1得B型平鍵的斷面尺寸b=14mm,h=9mm。根據(jù)輪轂長度80mm及鍵長度系列選取鍵長L=70mm。采用單鍵聯(lián)接。2）擠壓強度校核鍵的工作長度l=L-b=56mm則故該鍵強度符合要求。1）確定鍵的類型及尺寸選擇B型平鍵，由軸徑d=32mm查表2-5-1得B型平鍵的斷面尺寸b=10mm,h=8mm。根據(jù)輪轂長度55mm及鍵長度系列選取鍵

22、長L=40mm。采用單鍵聯(lián)接。2）擠壓強度校核鍵的工作長度l=L-b=30mm鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=4mm則取故該鍵強度符合要求項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算結果八、減速器箱體設計鑄鐵減速箱體的主要結構尺寸窺視孔和窺視孔蓋在減速器上部可以看到傳動零件嚙合處要開窺視孔，以便檢查齒面接觸斑點和赤側間隙，了解嚙合情況。潤滑油也由此注入機體內。窺視孔上有蓋板，以防止污物進入機體內和潤滑油飛濺出來。放油螺塞減速器底部設有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞賭注。油標油標用來檢查油面高度，以保證有正常的油量。油標有各種結構類型，有的已定為國家標準件。通氣器減速器運轉時，由于摩擦發(fā)熱，使機體內

23、溫度升高，氣壓增大，導致潤滑油從縫隙向外滲漏。所以多在機蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，使機體內熱漲氣自由逸出，達到集體內外氣壓相等，提高機體有縫隙處的密封性能。啟蓋螺釘機蓋與機座結合面上常涂有水玻璃或密封膠，聯(lián)結后結合較緊，不易分開。為便于取蓋，在機蓋凸緣上常裝有一至二個啟蓋螺釘，在啟蓋時，可先擰動此螺釘頂起機蓋。在軸承端蓋上也可以安裝啟蓋螺釘，便于拆卸端蓋。對于需作軸向調整的套環(huán)，如裝上二個啟蓋螺釘，將便于調整。定位銷 為了保證軸承座孔的安裝精度，在機蓋和機座用螺栓聯(lián)結后，鏜孔之前裝上兩個定位銷，孔位置盡量遠些。如機體結構是對的，銷孔位置不應該對稱布置。調整墊片調整墊片由多片很薄的軟金屬制成

24、，用一調整軸承間隙。有的墊片還要起調整傳動零件軸向位置的作用。減速器箱體的主要尺寸見表2項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算結果環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤在機蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊環(huán)或吊鉤，用以搬運或拆卸機蓋。密封裝置 在伸出軸與端蓋之間有間隙，必須安裝密封件，以防止漏油和污物進入機體內。密封件多為標準件，其密封效果相差很大，應根據(jù)具體情況選用。箱座厚度8箱蓋壁厚8箱座凸緣厚度12箱座凸緣厚度12箱座凸緣厚度20地腳螺釘直徑20地腳螺釘數(shù)目4軸旁連接螺栓直徑16蓋與座連接螺栓直徑12連接螺栓d的間距l(xiāng)160軸承端蓋螺釘直徑8檢查孔蓋螺釘直徑 5定位銷直徑6軸承旁臺半徑R114凸臺高度根據(jù)低速級軸承座外

25、徑確定外箱壁至軸承座端面的距離l162齒輪頂圓與內箱之間的距離10齒輪端面與內箱之間距離10箱蓋、箱座肋厚8， 8軸承端蓋外徑110， 135軸承旁連接螺栓距離138 表2 減速器箱體主要尺寸項目-內容設計計算依據(jù)和過程計算結果9、 潤滑和密封的設計十、技術要求潤滑和密封的設計采用浸油潤滑，由于為單級圓柱齒輪減速器，速度12m/s，當m20 時，浸油深度h約為1個齒高，但不小于10mm，所以箱體內油深約為48mm。由于軸承周向速度為較慢，采用脂潤滑。齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設備，選用GB443-89全損耗系統(tǒng)用油L-AN15潤滑油。選用凸緣式端蓋易于調整，采用悶蓋安

26、裝毛氈油封實現(xiàn)密封。毛氈及裝氈圈的溝槽尺寸按所裝配軸的直徑確定，軸承蓋結構尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。技術要求1. 用機械油對構件進行潤滑。2. 在試運行過程中所有聯(lián)接面及延伸密封處不允許漏油。3. 作空載實驗正反轉各一小時，要求運轉平穩(wěn)，噪音小聯(lián)接固定處不得松動，負載實驗時，油池溫升不得超過 ，軸承溫升不得超過 。4.對外伸軸極其零件需涂油包裝嚴密，機體表面應涂漆，運輸和裝卸時不可倒裝。設計小結這次關于帶式運輸機上的一級斜齒圓柱齒輪減速器的課程設計是我們真正理論聯(lián)系實際、深入了解設計概念和設計過程的實踐考驗，對于提高我們機械設計的綜合素質大有用處。通過兩個星期的設計實踐，使我對機械設計有了更多的了解和認識.為我們以后的工作打下了堅實的基礎。本次課設設計采用計算機輔助設計，利用ug，CAD等軟件進行模型和圖紙的繪制，前三天我們了解了課程設計的任務，然后進行了數(shù)據(jù)的計算校核，對V帶、斜齒齒輪、軸進行了設計計算，對軸承進行了選型和壽命的校核，對聯(lián)軸器、毛氈密封、螺母進行了計算和選型，同時確定了減速器的總體尺寸。然后進行了草圖的繪制。接下來的幾天利用ug對減速器開始建立模型并進行裝配，最后用ug或CAD繪制裝配圖和零件圖。在這些工作進行的同時也編寫了減速器額設計說明書。本次課設設計讓我了解、學習到了：一、機械設計是機械工業(yè)的基礎,是一門綜合性相當強的技術