1、目录第一章绪论-1 -第二章第二章 课题题目及主要技术参数说明 -2 -2.1 课题题目-2 -2.2 传动方案分析及原始数据： -2 -第三章减速器结构选择及相关性能参数计算 -3-3.1 结构形式-4-3.2 电动机选择-5-3.3 传动比分配-5-3.4 动力运动参数计算-6-第四章齿轮的设计计算-8-4.1 开式齿轮传动设计-8-4.1.1 开式齿轮选材-8-4.1.2 闭式齿轮的设计计算与强度校核 -8-4.1.3 闭式齿轮的结构设计数据： -11-4.2 闭式齿轮传动-14-4.2.1 齿轮选材-14-4.2.2 齿轮的设 -14-第五章轴的设计计算 -17-5.1 I轴的尺寸设计
2、-17-5.1.1 I轴的材料和热处理的选择 -18-5.1.2 I轴几何尺寸的设计计 -18-5.2 II轴（输出轴）的尺寸设计和强度校核 -22-5.2.1 II轴的材料和热处理的选择 -23-5.2.2 II轴几何尺寸的设计计算 -24-5.2.3 II轴的强度校核 -29-第六章轴承、键和联轴器的选择 -31-6.1 轴承的选择及校核 -31 -6.2 键的选择与校核-34-6.3 联轴器的选择-36-第七章减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算及装配图 -37 -7.1 润滑方式及牌号 -37-7.2 密封方式-37-7.3 箱体主要结构尺寸的计算 -38-7.4
3、 附件选择及简要说明表 -39-第八章总结-41 -第一章 绪论本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了机械设计基础机械制图、工程力学、公差与互换性等多门课程知识，并运用 AUTOCAD 软件进 行绘图，因此是一个非常重要的综合实践环节，也是一次全面的、规范的实践训练。通过这次训练， 使我们在众多方面得到了锻炼和培养。主要体现在如下几个方面：(1)培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面 的知识。(2)通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械
4、的设计，使我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。(3)另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图 数据处理、计算机辅助设计方面的能力。(4)加强了我们对Office软件中Word功能的认识和运用。-33 -第二章 第二章 课题题目及主要技术参数说明2.1 课题题目：一级闭式圆柱齿轮减速器运动简图：r图1带式输送机传动系统简图1电动机2联轴器3 斜齿圆柱齿轮减速器 4开式齿轮5卷筒6开式齿轮2.2 传动方案分析及原始数据：设计要求：间歇工作，载荷平稳，传动可逆转，启动载荷为名义载荷的1.25
5、倍。传动比误差为 5%,每隔2min工作一次，停机5min ,工作年限为10年，两班制。原始数据：绳索引力F=12 KN ,绳索 V=0.3 m /s卷筒直径D=400mm设计任务:1）减速器装配图1张（A0图纸）；2）减速器齿轮零件图1张（A3图纸）；3）绘制减速器低速轴零件图1张（A3图纸）。4）设计计算说明书1份，60008000字。说明书内容应包括：拟定机械系统方案，进行机 构运动和动力分析，选择电动机，进行传动装置运动动力学参数计算，传动零件设计，轴 承寿命计算、轴（许用应力法和安全系数法）、键的强度校核，联轴器的选择、设计总结、 参考文献、设计小结等内容。设计计算说明书第三章减速器
6、结构选择及相关性能参数计算减速器的结构与性能介绍按照设计任务要求，本减速器采用水平剖分、封闭结构（1）电动机所需的电动机输出功率：P = F?V/1000 93.1结构形式(2)从电动机到卷筒间各个运动副的总机械效率加22 = n n n n 2 w12 3 4“1=0.99 联轴器效率；7=0.98 一闭式齿轮传动效率；“3=0.95开式齿轮传动效率；“4=0.99 一轴承效率；所以：222= n n 2 2 2w 1 2 34_ 2_ _ _2= 599x0.98 父0.95 x 0.99=0.858(3)电动机所需功率为：P=4.186查机械零件设计手册附录表F1-7Y系列电动机的技术数
7、据取 P = 5.5 Kw可见有两种Y系列三相异步电动机可用，分别为： Y132M2-6、Y160M2-6 ,二者参数比较如下：机械专件设计手册P997表 4.1-2结果及依据3.2电动机选型号额定功率(kw )同步转速(r/min )满载转速(r/min )堵转转矩最大转矩尺寸机械专件设额定转矩额定转矩择Y132M2-65.510009602.22.2中计手册附录表 F1-7丫160M2-67507202.02.0中电动机选用Y160M-6 型综合考虑总传动比及尺寸大小，选取Y160M2-6 型运输带卷筒的转速为：n=19 (r/min )3.3传动比分所以：i闭=4配._ %1思 n= *
8、895i 开 1 =3取i闭二4 4.0 , i 开 1=3.0 则i 开 2=3.16开总闭i开237.895 c-3.163M4(1)转速n参数计算nII = n0 / i闭=720/4=180(r/min )nm= nII / .=180/3=60(r/min )i开in1V 黑=1&99 %M U.(2)功率PP0 =R =4.186KwP =Pd n 1 =4.186父0.99 = 4.1441 球4.144KwP2 =Pd 1 口2 力；=4.186父0.99父0.98父0.992 =3.6839为 3.684Kw-122P3=Pd k 1 箝2 力4 =4.186父0.99父0.
9、98父0.99 父 0.95 = 3.4997电 3.500KWP4 =Pd * 2 7132 K42 =4.186 父 0.99 父 0.98 父 0.992 父 0.952 =3.3247电 3.325KW(3)转矩T丁9550Pd9550M 4.186To -d -55.52N mnm720T1 =T0) =55.52M0.99 = 54.97N m 22T2 =T?1P2 i闭=55.52父0.99父0.98父0.99 M4 = 211.18N mP2 =Pd 1 ”2 力：=4.186父0.99父0.98父0.992 =3.6839为 3.684KWT3 =T0tV12113tl42
10、i 闭 i 开1 =55.52父0.99父0.98父0.992 父0.95父4M3 = 601.86N3.4动力运动no = ni = n满=720 (r/min )m_2_2_ _ 2_ _ 2_T4 二丁0州卜23 i闭i开li开2 =55.52x0.99x0.98x0.99 父0.95 父4父3M3.16= 1749.73N m将上述数据列表如下：设计计算内容计算及说明结果及依据轴号功率P/kWn/(r/min)T(N.m)i刀04.18672055.5210.99I4.14472054.974.00.97R3.684180211.1830.95m3.50060601.863.16IV3
11、.32518.991749.73第四章齿轮的设计计算齿轮的设计计算及结构说明4.1 开式齿轮传动设计4.1.1 开式齿轮选材4.1.2 闭式齿轮的设计计算与强度校核开式齿轮选用：直齿圆柱硬齿面齿轮(1)选择材料及确定需用应力小齿轮选用45号钢，调质处理，HB = 236大齿轮选用45号钢，正火处理，HB=190由机械专件设计手册查得仃Hiim1=580MPa产Hiim2 =370MPa, SHlim =1.0%lim1 = 450MW产 Fiim2 = 320171巳%而=1.25(2)确定各种参数齿轮按9等级精度制造由于原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对成布置，一
12、般按照中等冲击载荷计算。查机械设计基础教材中表11 3得：取 K=1.3查机械设计基础教材中表11 4取：区域系数ZH=2.5 弹性系数ZE=188.0查机械设计基础教材中表11 6取：齿宽系数0d机械设计基础教材P166表 11 1机械设计基础教材P171表 11-5机械设计基础教材P168表 11 2H1 由=二 HE = 580 =580乂H H lim 2、H2 ISh lim370370MPa 1机械设计基础教材H 1章I _ I _ 二 F lim1 Sf lim450360MPa1.25表11-3 、表!二 Flm2SFlim3201.25 =256旭11-6、表 11-4(3)
13、按齿面接触强度设计计算22丁2 =T)1 2 42i闭=55.52 0.99 0.98 0.992 4 =211.18N md. ?2KT2 u + 12 1.3 211.18 103 4 1 188.0 2.52二 74.56mm0.8370乙二21齿数取 Z1=21 ,贝U Z2=21 X4=84 。34.故实际传动比：二一二二21Z2 = 84机械设计基础教材P171Sh lim1公式(11-3 )dl74,56模数二 - - - -zl 21齿宽 b = 0ddi = 08 X 74.56mm = 59.65mm,取 b2=65mm , b1=70mm按去4-1取m=4mm ,头际的d
14、1=z *m=21 *4mm=84mm , d2=84 4mm=336mm&4+挑 八中心距 a 二=二210mm22(4)验算齿轮弯曲强度齿形系数 YFa1=2.56 , YSa1=1.63YFa2=2.24 , YSa2=1.76由式(11-5 )=ZKTJgY北工=2X1.X总方71/*25&XL63 Mp = 39aMp% _ bmazt 一监网55921 iJ= Y3L22.24 X 1.76西 =r 通 通=39 & 黑MP = 367MPYPA1YSal2.56 X 1.63 夕飞=0.00695仃F 1】【仃F 21故：对小齿轮进行弯曲强度计算法向模数：3 2M 1.51 54
15、.97父 1030.8 3220.00745 cos215o=1.834(mm)由机械设计基础教材表4-1 ：取mn = 2.5mm机械设计基础教材表4 1中心距:mn(Z1 Z2) 2.5 (32 89)a= n 12 J- 156.5mm2cos2cos15取a = 160(mm)确定螺旋角:mn = 2.5mmm3 二 arccos-、%十句)2,5X(32 + 89)=arccosla2X1609, 2d1 = 84.6mm,办乙 2.5 32齿轮分度圆直径仆嬴-益面84.6mm齿宽b= dd1 = 0.8 84.6= 67.7mm取 b2=70mm b, =b2 (510) =75m
16、m(4)验算齿面接触强度 =ZeZhZ 22KTi u 1b2d12ub1 = 75mmb2 = 70mm v = 1.07m/ s/,2 M 1.5父 242980M (2.756+1、=189.8父 2.5xVcos192 J；770m 84.62 父 2.756= 825.14MPa C3 =110父号=20.587nm皿7 720考虑键槽 d 1.03M 20.587= 21.20mm选择标准直径 di = 24 mm(2)计算d2. . 一 . 一 - . d2 = d1 +2a1 = d1 +2父(0.07 0.1)d1 = 27.4 28.8mm因U必须符合轴承密封元件的要求，经
17、查表，取 d2=30mm ;(3)计算d3d 3 = d 2 + (15) mm = 3135 mm ,且d3必须与轴承的内径一圆整d3 =35mm ,初选轴承型号为6207,查附表可知，B=17mm , D=72mm , C= 25.5 1.03父 31.256 = 32.263mm选择标准直径d = 35mm(2)计算d2d2 = d1 + 2al = d1 +2父(0.07 0.1)父 d1 = 39.9 42mm因U必须符合轴承密封元件的要求，经查表，取 d2=40mm ；(3)计算d3d3 = d 2 + (15) mm = 4145 mm ,且d3必须与轴承的内经一致，圆整d3=4
18、5mm ,初选轴承型号为6309，查附师知，B=25mm ,D=100mm , G = 52.&NQ = 31.&N ；(4)计算d4d4=d3+(15)mm =4650mm ,为装配方便而加大直径，应圆整为标准直径，一M取0,2,5,8尾数，取d4=50mm ;(5)计算d5d5 =d4 +2a4 =d4 + 2 m(0.07 0.1)父 d4=57 60 mm取d5 =60mm ；(6)计算d6d6 =d3 =45mm,同一轴上的轴承选择同一型号，以便减少轴承座孔链制和减少轴承类型。电动机轴各阶梯轴直径列表如下:名称d1d2d3d4d5直径(mm )35404550603、计算轴各段长度(
19、1)计算LiL1段部分为插入开式齿轮的长度：: b2小齿轮二70mm ,取 L1=80mm(2)计算L2轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，取h = 20mm, e = 1.2d3 =8.4mm ,其中d3为螺钉直径，由轴承外径 D=100mm ,查表，取 d3=7mm ,m = L 3 B轴承=6 + 5 + C2 + (3 8) 3 B轴承式中，6为箱体壁厚，取a=8mm ,取轴旁连接螺栓的直径为10mm ,查得c1 = 16 m m, c2 = 14 m m由于轴承的轴颈直径和转速的乘积 (1.52 ) X105,故轴承采用脂润滑，取 1 =9mm ,所以m=8+16+14+8-9-25=12m
20、m,所以L2 =1+e+m=20+14+8.4=40.4mm,取L2 =41mm ;(3)计算L3L3 = B轴承 +守2 +守3 +2 = 25 +12.5 +10 + 2 = 49.5mm ,式中，“2为大齿轮端面至箱体内壁跑离，应考虑两个齿 轮的宽度差，的齿轮的宽度差为 5mm ,取小齿轮至箱体 内壁的距离为10mm ,则B/卜轮B大轮5=$2小 + - = 10 + = 12. 5mm22取 L3=50mm(4)计算L4L4=以齿轮 2 = 65. 2= 63mm；(5)计算L5L5 =b = 1.4a4 = 1.4M(0.070.1)d4 =1.4父5= 7mm(6)计算L6L =
21、B + + -L 6口轴承235=25+ 15+ 10一 7= 43mm；各段轴长度列表如下：L名称LiL2L3L4L5L6长度/mm8041506374311-4-h _ _)1I1141LT?Ljrp1111,41363涮=!强度校核部分具体步骤如下：(1)输出轴白功率P和扭矩T耳=211.18N m P2 =3.684Kw(2)最小直径计算(查机械设计基础教材表 15-3 取c=110 )d c3叵=11033684= 31.256nm 加V211.18考虑键槽 d 1.03父 31.256 = 32.263mm选择标准直径d = 35mm（3）计算齿轮受力（大齿轮采用锻造毛坯的腹板式）
22、l 2T2 2M 242958圆周力：Ft _ ”公1446Nd2336径向力：Fr - Ft tan -1446 tan20 一 526N.是直齿轮，故轴。：Fa-0N（4）按许用应力校核轴的弯曲强度1）轴的受力简图 （图A） （L =113mm ）2）求支持反力水平面支反力 Rha Rhb 0.5 父 Ft - 0.5 父 1446 723N垂直面支反力 Rva Rvb -0.5 Fr -0.5 526- 263N3）作弯矩图水平弯矩（图B）MHC = 0.5父 LRHA = 0.5父 113M 723= 4085CN.mm5.2.3 II轴的强度校核:垂直弯矩（图 C） MVC =0.5
23、父 LRVA =0.5父 113M263= 1486（N.mm4）求合成弯矩，作出合成弯矩图（图E）MC =、MHC2 MVC2 =、. 4860（2 17685 ） 43469N.mm5）作扭矩图（图D）C 点左 T =0N.mmc点右d2336T = Ti = Ft 2 = 1446 - - 242928N.mm226）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a =0.59M eaC = J（aT）2 +MC2 =,4346： +（0.59父 2429281 = 149774N .mm7）校核危险截面轴径V 45号优质碳素钢调质处理时，查机械设计
24、基础教材 11-1二b =650Mp 0s =360Mp J = 280Mp L _11b = 60MPa“Meac149774dmin c - 3 - 29.2mm10.1：J0.1 60C剖面的轴径d3 = 50mm 29.2mm故：强度足够第六章 轴承、键和联轴器的选择设计计算内容计算及说明结果及依据滚动轴承的选择与校核6.1轴承的选择及校核（一）从动轴承：因为闭式齿轮选择直齿圆柱齿轮，考虑承受载荷和只承受径向力，主动轴承和从动轴承均选用深沟球轴承。从动轴承：根据轴径值查机械制图教材P 326附录C10-1深沟球轴承各部分尺寸，选择 6209 （GB/T276-1994 ）型深沟球轴承2
25、个。各部分尺寸如卜表：机械制图教材P 327附录 C10 2机械设计基础教材公式16-4表 16-8表 16-9轴承代号尺寸/mmdDB62095010025寿命计划：要求轴承寿命：（十年两股制，作，按每年，作 300大，每班，作16个小时）L =10父300M16 =48000h计算选用轴承寿命查机械零件设计手册P810表3. 11-15基本额定动负荷Cr=25.11KN动我何系数X =1 Y = 0当量动载荷 P = XFr + YFa = 763N温度系数ft =1载荷系数fp=1.5对球轴承寿命系数E=3 pp6 .八6/、3,10ftCr10门父 25110)Lh*60n11 fpp
26、 ,60x 970 L = 48000h轴承寿命合格(二)主动轴承：主动轴承：根据轴径值查机械制图教材P 326附录C10-1深沟球轴承各部分尺寸，选择 6207 (GB/T276-1994 )型深沟球轴承2个。各部分尺寸如卜表：轴承代号尺寸/mmdDB6207247217寿命计划：要求轴承寿命：(十年两股制，作，按每年，作 300大，每班，作16个小时）L =10 300 16 =48000h计算选用轴承寿命查机械零件设计手册P810表3. 11-12基本额定动负荷Cr =19.72N动载荷系数X =1Y=0当量动载荷 P = XFr YFa = 786N温度系数ft =1载荷系数fp=1.
27、5对球轴承寿命系数W=3 p10660 9703V19720J.5-786 J6 f - 、110ftCrLh -60n JpP J= 80400h L =48000h轴承寿命合格图4:主动轴承简图6.2键的选择与校核材料选择及其许用挤压应力选才 45号优质碳素钢，查机械零件设计手册P458表 3 2-3其许用挤压应力c- jy=100MPa(1)主动轴外伸端，d=24mm,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8X250GB1096-1990 型键。b = 8mm l = 50mm h =7mm静连接工作面的挤压应力：2TCTjy0.5hdl2 62605
28、0.5 7 24 5029.8MPa则：强度足够，合适(2)从动轴外伸端，d=35mm,考虑到键在轴中部安装，选择 平键就可以了，故选择。b = 10mm l =49mm h = 8mm静连接工作面的挤压应力：0.5hdl2 2429580.5 8 32 49=77.5MPa :ajy则：强度足够，合适(3)从动轴与齿轮联接处，d=50mm,考虑到键在轴中部安装,机械制图教材P323附录C8机械零件设计手册P458表 3 2-3表 3 2-2主动轴外端8X50GB1096-90A型键从动轴外端10 X49GB1096-90A型键从动轴与齿轮-35 -且l=38 mm 选择平键就可以了，故选择。b=14mm l =30mm h=9mm静连接工作面的挤压应力：2T22M 242958 皿 - n仃 jy = 71.9MPa c jy 10.5hdl 0.5x9x30x50-则：强度足够，合适联接处14
