机械设计综合实践报告圆柱级齿轮减速器

机械设计综合实践报告—二级圆柱齿轮减速器姓名：赵君学号：02008525指导老师：陈敏华东南大学机械工程学院2011年1月18 日摘要摘要内容：根据具体任务，完成了输送系统的减速器设计。

设计内容包括传动系统总体方案的确定，传动系统的设计，重要零件的设计计算，以及箱体的结构设计和一些辅助零件的设计，使自己对机械设计课程内容有了更深刻的认识。

初步掌握了机械设计的一般过程，训练了绘图能力以及应用AutoCAD的能力关键词：机械设计，减速器，传动系统AbstractThe abstract contents:Completed to transport the design of the deceleration machine of the system according to the concrete mission, design a contents to include to spread to move a total project of system to really settle, spread the structure design of the design calculation and box body of main spare parts of move the system with some designs that lend support to zero partses. Pass this design makes the oneself design the process contents to have depper understanding to the machine, the first step controlled the general process of the machine design, traning the painting ability and applying an AutoCAD ability.Keyword:Design, machine, principle, machine,Spare parts, decelerate a machine and spread to move system.目录摘要 (2)第一章绪论1.1 引言 (4)1.2 目的 (4)第二章设计项目2.1 设计任务 (5)2.2 传动方案的设计 (6)2.3 电动机的选择 (6)2.4 传动比的计算与分配 (6)2.5 传动参数的计算 (7)2.6 各级传动零件的设计计算 (7)2.7 轴的尺寸设计——按许用应力计算 (16)2.8 联轴器的选择 (18)2.9 键的选择——按轴颈选择 (18)2.10 滚动轴承的选择 (19)2.11 箱体及减速器附件说明 (20)2.12 滚动轴承的外部密封装置 (21)第三章装配图设计 (21)第四章零件图设计 (22)第五章小结 (23)第六章参考文献 (24)附页: 轴的强度校核受力分析图 (25)第一章绪论1.1引言机械设计综合课程设计是对我们一个学年内学习状况的考察，也是锻炼同学自主创新、设计及思考的一项课题。

对我们也是一种学习后的提高。

本次机械设计课程设计的主题为“二级展开式圆柱齿轮减速器”，在设计过程中涉及到了很多在过去的一年中我们所学到的知识，例如齿轮、轴和与它们相关的知识。

这次是我们第一次接触实际进行设计，相信无论对于我们知识的强化还是创新能力、思考能力都是一次锻炼和挑战。

同时，也是我们正式开始以自己能力设计的实践机会。

1.2目的综合运用机械设计基础、机械制造基础的知识和绘图技能，完成传动装置的测绘与分析，通过这一过程全面了解一个机械产品所涉及的结构、强度、制造、装配以及表达等方面的知识，培养综合分析、实际解决工程问题的能力。

第二章设计项目2.1设计任务设计任务书带式运输机双级闭式齿轮传动装置设计设计图例：1—电动机 2—V带传动 3—二级圆柱齿轮减速器4—联轴器 5—卷筒 6—运输带设计要求：1．设计用于带式运输机的传动装置2．连续单向运转，载荷较平稳，空载起动，运输带允许误差为5%3．使用期限为10年，小批量生产，两班制工作设计基本参数：设计任务:1．完成装配图1张（A1），零件图（低速轴齿轮和低速轴）2张（A3）。

2．编写机械设计综合实践报告。

2.2传动方案设计传动方案：电动机通过带传动输入到双级圆柱齿轮减速器，其中高速级用圆柱斜齿轮，低速级采用圆柱斜直齿轮。

然后低速级通过联轴器输入到滚筒上。

2.3电动机的选择（1）类型选择：由于生产单位普遍使用三相交流电源，所以一般多选用三相交流异步电动机；此外，还应该根据电动机的防护要求，选择电动机的机构形式；根据电动机的安装要求，选择其安装形式。

（2）定功率选择：电动机输出功率为P =Tv/1000=800×1.4/200KW=5.6KW工作机所需功率为P d=k Pw/η(载荷平稳时k=1)由电动机至工作机之间的总效率为ηa=η1 ∗η24∗η32∗η4∗η5式中，η1、η2、η3、η4、η5分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的效率。

查指导书表1可取η1=0.96，η2=0.99，η3=0.97，η4=0.99，η5=0.96。

则ηa=0.96×0.994×0.972×0.99×0.96=0.8246所以，P d=Pω/ηa=6.788KW依照P d选择Y132M1-4型电机所以得到P额=7.5kw满载转速n=1440r/min伸出端直径D=38mm伸出端长度E=80mm中心高H=132mm键槽宽度F=10mm2.4传动比的计算与分配（1）计算总传动比输送机滚筒的转速n=60×1000v/πD=60×1000×1.4/(π×400)=66.845r/min 总传动比i a= n m/ n=1440/66.845=21.54（2）分配传动比（取i0=2.5）齿轮减速器传动比i=i a/i0=21.54/2.5=8.616由课程设计指导书中图12查得减速器高速级齿轮传动的传动比i1=3.3，因此低速级齿轮传动的传动比i2=8.616/3.3=2.612.5 传动参数的计算1. 各轴转速：轴Ⅰ n 1=1440/2.5=576r/min轴Ⅱ n 2= n 1/ i 1=576/3.3=174.54r/min 轴Ⅲ n 3= n 2/i 2=174.54/2.61=66.87r/min 2. 各轴输入功率：轴Ⅰ p 1=P d ∗η1=7.4×0.94=7.104kw轴Ⅱ p 2= p 1*η2∗η3 =7.104×0.99×0.97=6.822kw 轴Ⅲ p 3 = p 2*η2∗η3=6.822×0.99×0.97=6.551kw 3. 各轴输出功率:轴Ⅰ P 1′=7.104×0.99=7.033kw轴Ⅱ P 2′= 6.822×0.99=6.754kw轴Ⅲ P 3′=6.551×0.99=6.485kw 4. 各轴输入转矩:电机输出转矩 T d =9550×7.41440=49.08N ∙m轴Ⅰ T 1=T d ∗i 0∗η1=49.08×2.5×0.96=117.79N ·m轴Ⅱ T 2= T 1∗i 1∗η2∗η3=117.79×3.3×0.99×0.97=373.28N ·m 轴Ⅲ T 3= T 2∗i 2∗η2∗η3=373.28×2.61×0.99×0.97=935.58N ·m 滚筒轴 T 4=T 3∗η2∗η4=935.58×0.99×0.99=916.97N ·m2.6 各级传动零件的设计计算高速级大小齿轮均选用硬齿面渐开线斜齿轮（左旋） 低速级大小齿轮均选用硬齿面渐开线直齿轮 一． 高速级斜齿轮的设计计算 （1） 齿轮材料、热处理及精度大小齿轮材料均采用20CrMoTi ，齿面渗碳淬火，硬度58~62HRC ，有效硬化层深0.5~0.9mm 根据图9.55和图9.58，500MPa ,1500MPa lim lim lim lim ====小大小大F F H H σσσσ 齿面最终成形工艺为磨齿。

齿轮精度按GB/T10095-1986，6级，齿面粗糙度0.8um,齿根喷丸强化。

装配后齿面接触率为70%。

（2） 计算小齿轮传递的转矩T 1=9.55×106×P 11=9.55×106×7.104÷576=117783N ∙mm（3） 确定齿数z取Z1=28 Z2= i 1×Z1=3.3×28=92（取z 2=92） 传动比误差i 1= Z2/ Z1=92/28=3.286△=︱(3.286-3.3)/3.3︱×100%=0.43%<5% 允许 （4） 初选齿宽系数∮d由非对称布置，查表9.16得∮d =0.5 （5）初选螺旋角β=12° （6） 载荷系数K使用系数K A 可由表9.11查得K A =1.0动载荷系数K V 假设齿轮圆周速度v=2m/s 查图9.44得 K V =1.04 齿向载荷分布系数K Fβ 预估齿宽b=40mm ，查表9.13得K Hβ=1.170初取b/h=6，再由图9.46查得K Fβ =1.13。

齿间载荷分配系数K Fα由表9.12得K Hα= K Fα=1.1。

载荷系数K K=K A K V K FαK Fβ=1.0×1.04×1.1×1.13=1.29 （7） 齿形系数Y Fa 和应力修正系数Ysa当量齿数Zv 1=Z 1/cos ³β=28/cos ³12°=29.91 Zv 2=Z 2/cos ³β=92/cos ³12°=98.30 查图9.53得 Y Fa1=2.54，Y Fa2=2.18由图9.54得 Ysa 1=1.62，Y sa2=1.78。

（8） 重合度系数Y ε 端面重合度近似为οοο41031.2012cos 20tan arctan cos tan arctan =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=βααnt()()οοο26652.1141031.20cos 12tan arctan cos tan arctan =⋅=⋅=t b αββ 则重合度系数为220.75cos 0.250.75cos 11.266520.250.6671.69bY εαβε=+=+=o（9）螺旋角系数Y β轴向重合度1sin tan 0.528tan120.95d n z b m βφβεβπππ==⨯=⨯=o12110.950.905120120Y βββε=-=-⨯=oo o（10）许用弯曲应力安全系数查表9.15得 S F =1.25（按1%实效概率考虑）小齿轮应力循环次数911606057611030028 1.6610h N n kt ==⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯大齿轮应力循环次数98121 1.6610 5.05103.3N N i ⨯===⨯查图9.59得寿命系数92.01=N Y ，20.94N Y = 实验齿轮应力修正系数0.2=ST Y 预取尺寸系数1=X Y 许用弯曲应力1lim 15000.92217361.25F N ST XFP FY Y Y MPaS σσ⨯⨯⨯===2lim 25000.94217521.25F N ST XFP FY Y Y MPa S σσ⨯⨯⨯===111FPSa Fa Y Y σ=2.67 1.620.0055907736⨯=222FPSa Fa Y Y σ=2.18 1.780.0051601752⨯=比较111FPSa Fa Y Y σ与222FPSa Fa Y Y σ，取FP SaFa Y Y σ=111FPSa Fa Y Y σ=0.0055907（11）计算模数 M n≥√2KT 1ϕd z 12∙Y Fa Y SaσFP ∙Y ε∙Y β∙cos 2β3=1.3645mm按表9.3取m n =2.0mm （12）计算主要尺寸 初算中心距 12() 2.0(2892)122.682cos 2cos12n m z z a mm β+⨯+===⨯o取a =123mm 修正螺旋角 ()()12 2.02892arccosarccos 12.6822123n m z z a β+⨯+===⨯o分度圆直径 11 2.02857.40cos cos12.68n m z d mm β⨯===o22 2.092188.60cos cos12.68n m z d mm β⨯===o齿宽 10.557.4028.7d b d mm φ==⨯= 取 b 2=29mm, b 1=29+6=35mm 齿宽系数 21290.50557.40d b d φ=== （13）验证载荷系数K圆周速度 1157.405761.730/6000060000d n v m s ππ⨯⨯===由图9.44查得Kv=1.04，不变。