一级闭式圆柱齿轮减速器

机械基础课程设计一级闭式圆柱齿轮减速器
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《
AUTOCA》D 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，
取 b2=65mm， b1=70mm 按表 4-1 取 m=4mm，实际的 d1=z m=21 4mm=84m，m d2=84 4mm=336mm 中心距 （ 4）验算齿轮弯曲强度 齿形系数 YFa1=2.56 ， YSa1=1.63
YFa2=2.24 ， YSa2=1.76 由式（ 11-5 ）
（ 3）转矩 T
T0 9550P0 / n0 9550 6.423/970 = 63.237(N ﹒m) T1 T0 1 63.237 0.99 62.605( N m) T2 T1 2 i4 闭 齿 62 .6 05 0.98 0.99 4.0
= 242.958 ( N m) T3 T2 3 4i开齿 242 .958 0.95 0.99 2.756
最大转矩 额定转矩
尺寸
《机械零件设
Y132 M-4
计手册》附录
1500
1440
2.2
2.2
中
表 F1-7
Y160
电动机选用
7.5
1000
970
2.0
2.0
中
M-6
Y160M-6 型
Y160L -8
750
720
2.0
2.0
长
综合考虑总传动比及尺寸大小，选取 Y160M-6 型
运输带卷筒的转速为：
370 1 370MPa
F1
F lim 1 450 360 MPa
SF lim 1.25
F2
F lim 2
SF lim
320 1.25 256MPa
《机械设计基 础》教材十一章 表 11-3 、表 11-6 、表 11-4
（ 3）按齿面接触强度设计计算
T1 9550P1 / n1 9550 6.423/970 63.237( N m)
242.5 87.990
242.958 2.756 0.94
629.752
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第四章
齿轮的设计计算
齿轮的设计 闭式齿轮选用：直齿圆柱硬齿面齿轮
计算及结构 说明 4.1 闭式齿轮传 动设计
（ 1）选择材料及确定需用应力 小齿轮选用 45 号钢，调质处理， 大齿轮选用 45 号钢，正火处理，
表 11— 1
4.1.2 闭式齿轮 的设计计算与 强度校核
齿轮按 9 等级精度制造
《机械设计基
由于原动机为电动机， 工作机为带式输送机，载荷平稳，齿
础》教材 P171
轮在两轴承间对成布置， 一般按照中等冲击载荷计算。 查《机
表 11-5
械设计基础》教材中表 11—３得：
《机械设计基
取 K=1.3
2.2 传动方案分析及原始数据： 设计要求：
带式运输机连续单向运转，载荷较平稳，空载启动，运输带速允许误差为 为 10 年，大修期三年，小批量生产，两班制工作。
50%。使用期限
原始数据： A11
运输带卷筒所需功率 P/(kW) ： 5.8 ；
运输带卷筒工作转速 n (r/min) ： 88
卷筒中心高 H (mm) ： 300 设计任务：
（ 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。
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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
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。
1) 减速器装配图 1 张（ A0 或 A1 图纸）；
2) 零件工作图 2～３张（传动零件、轴、箱体等， A图3纸）；
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3) 设计计算说明书 1 份， 6000 ～ 8000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。
3.1 减速器结构 3.2 电动机选择 3.3 传动比分配 3.4 动力运动参数计算
第四章 齿轮的设计计算 ( 包括小齿轮和大齿轮）………………………………………………………． 9
4.1 闭式齿轮传动设计 4.1.1 闭式齿轮选材 4.1.2 闭式齿轮的设计计算与强度校核 4.1.3 闭式齿轮的结构设计数据：
HB＝ 236 HB＝ 190
由《机械零件设计手册》查得 4.1.1 闭式齿轮
选材
H lim1 580MPa, H lim2 370MPa，SHlim 1.0
F lim 1 450MPa, F lim 2 320MPa ,SF lim 1.25
（ 2） 确定各种参数
《机械设计基 础》教材 P166
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《机械零件设
计手册》 P997
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可见有三种 Y 系列三相异步电动机可用，分别为： Y160M-6 、 Y160L-8 ，三者参数比较如下：
Y132M-4 、
3.2 电动机选择
型号
额定功率 （ kw）
同步转速
满载转速
堵转转矩 额定转矩
（ r/min ） （ r/min ）
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 ………… ..3. 8
7.1 润滑的选择确定 7.2 密封的选择确定 7.3 箱体主要结构尺寸计算 7.4 减速器附件的选择确定
第八章 总结 ……………………………………………………………………………………………………
42
参考文献
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d f 2 d2 2hf 336 2 2.5 331mm
由于小齿轮 d1=84mm，可采用齿轮轴结构；大齿轮因为分度圆半 径较大采用锻造毛坯的腹板式结构 大齿轮的有关尺寸计算如下 （需要根据后面轴的设计来确定大齿轮 的详细参数）： 轴孔直径 d= 50mm 轮毂直径 D1=1.6d=1.6 × 50=80 mm； 取 D1=80 mm 轮毂长度 L=B2=1.5d=60 mm 轮缘厚度δ 0=（ 3~4） m=12~16 mm； 取δ 0=16 mm 轮缘内径 D2=da2-2h-2 δ 0=344-2 × 9-2 × 16=294 m取m D2=300 mm 腹板厚度 c=0.3B2=0.3 × 65=19.5 mm ；取 c=20 mm 腹板中心孔直径 D0=0.5 （ D2+D1） =190mm 腹板孔直径 d0=0.25 （ D2-D1） =0.25 ×（ 300-80 ） =55 mm； 取 d0=55mm 齿轮倒角 n=0.5 m=2mm 齿轮结构图如下：
2
总
1234
1 =0.99 — 联轴器效率；
2 =0.98 — 闭式齿轮传动效率；
3 =0.95 — 开式齿轮传动效率；
4 =0.99 — 轴承效率；
所以：
2
总
12 3 4
0.992
（ 3）电动机所需功率为：
查《机械零件设计手册》 附录表 F1-7Y 系列电动机的技术数据
取 P电动机 7.5 Kw
结构设计简图：
设计计算说明书
图 1 带式输送机传动系统简图
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第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算
减速器的结 按照设计任务要求，本减速器采用水平剖分、封闭结构
构与性能介 绍
（ 1）运输带卷筒所需功率 P 卷筒 =5.8Kw
（ 2）从电百度文库机到卷筒间各个运动副的总机械效率 总 3.1 结构形式
5.2 Ⅱ轴（输出轴）的尺寸设计和强度校核 5.2.1 Ⅱ轴的材料和热处理的选择 5.2.2 Ⅱ轴几何尺寸的设计计算 5.2.3 Ⅱ轴的强度校核
第六章 轴承、键和联轴器的选择 ………………………………………………………………………． 32
6.1 轴承的选择及校核 6.2 键的选择计算及校核 6.3 联轴器的选择
4.2 开式齿轮传动 4.2.1 齿轮选材 4.2.2 齿轮的设计计算与强度校核
第五章 轴的设计计算 ( 从动轴…）…………………………………………………………………………． 18
5.1 Ⅰ轴（电动机轴）的尺寸设计 5.1.1 Ⅰ轴的材料和热处理的选择 5.1.2 Ⅰ轴几何尺寸的设计计算
n=88（ r/min ）
3.3 传动比分配
所以：
i 闭 =4.0 i 开 =2.756
取 i 闭 4 .0 ，则
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3.4 动力运动参
数计算
（ 1）转速 n
n0 = n1 = n满 =970（ r/min ）
nII = n 0 / i 闭 =970/4=242.5 （ r/min ）
3
2 1.3 63.237 103 0.8
74.56mm
4 1 （188.0 2.5）2
4
370
齿数取 Z1=21，则 Z2=21× 4=84。
故实际传动比
模数
Z1 =21 Z2 = 84
《机械设计基 础》教材 P171 公式（ 11-3 ）
齿宽
- 10 -
，
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目录
第一章 绪论 …………………………………………………………………………………………………
2
第二章 课题题目及主要技术参数说明 ………… .... ……………………………………………………．3
2.1 课题题目 2.2 传动方案分析及原始数据
第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算 ………………………………………………………… 5
d 1=74.56mm 实际： d 1=84mm d 2=336mm
查《机械设计基 础》教材图 11 — 8、 11— 9
齿轮强度校核 安全。
（ 5）计算齿轮圆周转速 v 并选择齿轮精度
，安全。
V=3.785m/s
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4.1.3 闭式齿轮 的结构设计数 据：
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nIII = nII / i 开 =242.5/2.756=87.990 （ r/min ）
（２）功率Ｐ
P0 Pd 6.423(kw)
P1 P0 1 6.423 0.99 6.359(kw)
P2 P1 2 4 6.359 0.98 0.99 6.170( kw)
P3 P2 3 4 6.170 0.95 0.99 5.803(kw)
v
d1n1
3.14 74.56 970 3.785 m / s
60 1000
60 1000
对照表 11-2 可知选用 9 级精度是合宜的。
其他计算从略。
齿轮结构设计：
齿顶圆直径 da
da1 d1 2ha1 d1 2h'am 84 2 1 4 92mm da2 d2 2ha2 d2 2h'am 336 2 1 4 344mm
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= 629.752(N ﹒ 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/kW n/(r/min)
T(N.m)
i
η
0
6.423
970
63.237
1
0.99
Ⅰ 6.359
970
62.605 4.0
0.97
Ⅱ 6.170 Ⅲ 5.803
础》教材 P168
查《机械设计基础》教材中表 11—４取：
表 11— 2
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
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H1
由
H lim 1
SH lim
580 580MPa
1
H2
H lim 2
SH lim
齿全高 h（ c‘ =0.25 ）
h (2h'a c')m (2 1 0.25) 4 9mm
齿厚 S
S P πm 3.14 4 6.28mm
22
2
齿根高 h f
(h
' a
c' )m （ 1+0.25） 4=5mm
齿顶高 ha h'a m 4mm
齿根圆直径 df
d f 1 d1 2hf 84 2 2.5 79mm