机械设计基础课程设计说明书

设计题目： 减速齿轮箱 专 业：热能与动力工程 学生姓名： 学 号： 班 级：

指导教师：

2014年7 月 12

日

目 录

一、 传动装配的总体设计

1.1 电机的选择················································3 1.2 求传动比··················································3 1.3 计算各轴的转速、功率、转矩 ·······························4

二、 链的设计计算·············································4 三、 齿轮的设计

3.1 原始数据··················································5 3.2 齿轮的主要参数············································5 3.3 确定中心距················································6 3.4 齿轮弯曲强度的校核 ·······································7 3.5

齿轮的结构设计············································7

四、 轴的设计计算

4.1 轴的材料的选择和最小直径的初定····························8 4.2 轴的结构设计··············································8 4.3 轴的各段直径 ·············································8 4.4 各轴的轴向距离 ···········································9 4.5

轴的弯曲强度的校核········································10

五、 滚动轴承的选择

5.1 滚动轴承的选择············································10

六、 键连接的选择与计算

6.1 键连接的选择和校核······································· 10

七、 联轴器的选择

7.1 类型选择 ··············································12 7.2 计算转矩 ··············································12 7.3 型号选择 ··············································12

八、 润滑方式、润滑油型号及密封方式的选择

8.1 润滑方式、润滑油型号的选择·································12 8.2 减速器密封方式的选择·······································12

九、 箱体及附件的结构设计和选择

9.1 箱体的结构尺寸············································12 十、 参考资料 ············································13

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机械设计课程设计计算说明书 设计要求：

工作年限：8年 工作班制：2 工作环境：清洁 载荷性质：平稳 生产批量：小批

技术参数：

滚筒圆周力：2200n 滚筒直径：300mm 带 速：1.8m/s 滚筒长度：400mm

齿轮箱设计原理简

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图

一、传动装配的总体设计 1.1电机的选择 pw—工作机所需功率, kw; pe—电动机的额定功率, kw； pd—电动机所需功率, kw； ??123电动机到工作机的总效率为，，，， ?4，?5分别是链传动、滚动轴承、闭式齿轮传动（齿 轮精度为8级）、联轴器、卷筒的传动效率。 ?0.97?0.99?0.98?0.90 3421、、、、 ???? ???5?0.96 Pw=3.96kw η=0.797 pw—工作机所需功率, kw pw?F?V2200?1.8??3.96Kw10001000 3???1??2??3??4??5?0.797pd?pe?p?pd=pe=4.97kw w?4.97Kw 总传动比 8.34 Y132M2-1.2求传动比 6 计算各轴的转速 轴1转速 同步转满载转额定功速 速 率 （r/min（r/min（kw） ） ） 5.5 1000 960 n电=960r/min n1=480r/min n电=960r/min 3

n 960???480r/minn1 2i1,2轴2转速 4800n1???115r/min n24.17i2,3 60?1000?1.860?1000?1.8 ???115r/minw?D3.14?300 960 1i???8.34 1152 ?22,3?4.171,21.3计算各轴的 转速、功率、转 矩 各轴转速 1 2 ???4.473kw轴1的输入功率 11d ????4.473?0.98?0.97?4.25Kw轴2的输入功率 2321 轴1的转矩 4.473 1?9550??9550??88.94n.m1 4801 轴2的转矩 4.25 2?9550??9550??352.93n.m2二、链的设计计1152 算 传动比 1,2 小链轮齿数 由《机械设计基础》P236表13-13得 Z1=27 Z2=54 初定中心距 a0?40p 链条节数 n2=115r/min nw=115r/min n i=8.34 iiiii?2 i2,3?4.17 1,2n?960r/minn?115r/minpp?pn p?4.473kw 1 pp??p 2?4.25kw TT1=88.94n.m TpnT2=352.93n.m Z1=27 Z2=54 Lp=121 4 i?2

计算功率 链条型号的确定 节距 中心距 校验链速 三.齿轮的设计计算 3.1原始数据 3.2齿轮的主要参数 \\ 最小安全系数 Lp?2a0?pz1?z22p?z?z?????2???a?2102 由《机械设计基础》P239表13-14、P240 13-34得 k A?1.0 kzz?0.94 由《机械设计基础》P239，表13-33得 mp?KKKAccpP c?5.17kw 1所以选取0.8A P?5.17kwn?960r/min p?12.7mm p?12.7mm V=5.48m/s p27?12.7?9601 v?1??5.48m/s60?100060?1000 强度极屈服极 限 限 材料牌热处理硬 度 HBS 号 方法 ?B/Mpa?c/Mpa 正 火 560 200 169~217 45 调 质 580 220 229~286 其中小齿轮45号钢调质，大齿轮45号钢正火 由上述硬度可知，该齿轮传动为闭式软尺面传动， 软尺面硬度<350HBS，所以齿轮的相关参数按接触强 度设计，弯曲强度校核。 由《机械设计基础》171页表11-1 小齿轮 45号钢 调质 齿面硬度 197~286HBS 接触 疲劳极限575Mpa 弯曲疲劳极限 445Mpa 大齿轮 45号钢 正火 齿面硬度 156~217HBS 接触 疲劳极限 375Mpa 弯曲疲劳极限 310Mpa 由176页表11-5查得 a?a0?40p a?50.8mm zn 5

齿轮1转矩 弹性系数 齿轮1的最小直径 3.3确定中心距 齿数 实际传动比 模数 齿宽 SHmin?1.0SFmin?1.25?????SH1H2 Hlim1H?575?575Mpa1.0375?375Mpa1.0????575Mpa H1 按齿面接触强度设计（8级精度齿轮） 载荷系数K=1 齿宽系数Фd=0.8 小齿轮的转矩 F?????S?????S?????SF1F2Hlim2H?????375Mpa H2 FE1F?445?356Mpa1.25 ????356Mpa F1FE2375??300Mpa1.25 ????300Mpa F2pT?9550?n11?9550?14.473?88.94480 由《机械设计基础》P175页 Z E?188.0Mpa u?i1,2?4.17 KT1u?1??2.32?3d1?u?d?ZE??????H??2 T1=88.94n.m ?72.9mm d1=72.9mm Z1=30 Z2=125 Z 1?30 Z2?30?4.17?125 125i23?30?4.17 i 2,3?4.17 m?d1?z172.9?2.4330 b??dd1?0.8?72.9?58.32mm m=2.43mm b=58.32mm 6

《机械设计基础》P59按表4-1 实际 实际 2b ?60mm?70mmb 1b2=60mm b1=70mm m=2mm m?2 d1 d2 d?m?z?2?30?60mm11 d1=60mm d2?m?z2?2?125?250mm12 中心距 3.4齿轮弯曲强度的校核 验算轮齿弯曲强度 齿轮的圆周速度 3.5齿轮的结构 ?dda?2d2=250mm ?155 a=155mm 由《机械设计基础》P177表11-8 表11-9 Y Fa1?2.6 YFa2?2.2 Y Sa1?1.56 YSa2?2.2 ? F1?2KT1YFa1YFsa1bm2z?100.2Mpa????F11? F1?100.2Mpa ? F2??F1YFa1YSa1?98.37Mpa?YFa1Ysa2???F2 ? F2?98.37Mpa v??d1n160?100?1.5m/s?4m/s 符合齿轮的等级要求 由于d2?250mm?500mm的齿轮可以锻造或铸7

设计 四、 轴的设计计算 4.1 轴的材料的选择和最小直径的初定 直径的初算 主动轴的直径 从动轴的直径 4.2 轴的结构设计简图 4.3 轴的各段直径 造，通常采用腹板式结构，直径较小的齿轮可以做成实心的。 轴在选择上，选择45号钢调质处理的材料 pd?cn3d 1?c3pn 由《机械设计基础》p250表14-2 c=110 4.4731?11031480?23.1mm d1=23.1mm d2?c3pn224.25?110?36.6mm1153 因为两轴上均有2个键槽 d2=36.6mm d 1?25mm d2?40mm L5L3L2L1L4L7d1d3d4d5L6 轴1： d7d2d1?25mm2132d 1?25mm d?d?(1?5)?30mm ?d?(1?5)?35mm d d2=30mm d3=40mm d?d43?(1?5)?40mm d4=45mm 8

4.4 各轴的轴向距离 轴1的轴向长度 d?d?(1?5)?45mm d?d?(1?5)?40mm d?d?35mm 546573d5=45mm d6=40mm d7=35mm 轴2： d1?40mm"d1’=40mm d?d2""1?(1?5)?45mm d2’=45mm d?d3""2?(1?5)?50mm"3d3’=50mm ?d d4"?(1?5)?55mm d4’=55mm d?d5""?(1?5)?60mm4"5d5’=60mm d?d6"?(1?5)?55mm?50mm d6’=55mm d7’=50mm 由于主动轴上齿轮厚b=70mm、轴承选取6007 ?60mm1 GB/T276-94 B=14mm d?d7""3l所以ll4?b?60mm?B?35mm l7?B?14mm ll2?65mm 3 l1?60mm 3?B?35mml2?65mml6 l5?11mmllll 4?b?60mm?11mm?10mm ?10mm5 从动轴上齿厚b=60mm、轴承选取 6010 GB/T276-94 B=16mm同理，同时保证齿轮在轴线上相平衡 67?B?14mm9

轴2的轴向长度 4.5 轴的弯曲强度的校核 轴上载荷 弯扭校合 ll?50mm lll14?60mm25?65mm?11mm l36?40mm?10mm l1?60mm ll2?65mm7?16mm ll3?40mm?50mm Mm=316767n.mm T=925200n.mm 4l5?11mmll6?10mm?16mm7W?0.1d3?0.1?603?21600mm3 ?p?2Mm?(?T1)2 Mm=316767n.mm T=925200n.mm 五、 滚动轴承的选择 轴1的选择 轴2的选择 六、键连接的选择与计算 6.1 键的类型及其尺选择 轴1外伸端处键的校核 ?30mm3 根据《机械课程设计》P134附表6.2深沟球轴承 （GB276-94） 轴承1选择 6007 GB/T276-94 d?50mm 根据《机械课程设计》P134附表6.2深沟球轴承 （GB276-94） 轴2选择 6010 GB/T276-94 " ?50mm 带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择A型 平键联接。 根据轴径d=30，由《机械设计课程设计》，附查4.1得： 键宽b=10mm，键高h=8mm，因轴长L1=60mm，故取键长L=50 将I=L—b，k=0.4h代入公式得挤压应力为 b=10mm W?51.2MPa?[?p] W?21600mm3 dd10

2T?1000 ? 53.82Mpa ?p? k?l?d验算挤压强度 由教材表查得，轻微冲击时的许用挤压应 力[?p]50—60MPa，?p<[?p]，故挤压强度足够。 轴槽宽为20n9-0520，轴槽深t=5.0mm，r6对应的 0.062 极限偏差为：。毂槽宽为20Js9±0.026，毂槽深 0.043确定键槽尺寸相h=4.9 mm。H7对应的极限偏差为0.030 应的公 轴2外伸端处带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择A型 键的校核 平键联接。 键的类型及其尺根据轴径d=40mm，由《机械设计课程设计》，附查4.1寸选择 得键宽b=12mm，键高h=8mm，因轴长L1=60mm，故取键长 L=50mm 将I=L—b，k=0.4h代入公式得挤压应力为 2T?1000 ? 52.41Mpa ?p? k?l?d验算挤压强度 由教材表查得，轻微冲击时的许用挤压应 力[?p]50—60MPa，?p<[?p]，故挤压强度足够。 轴槽宽为20n9-0520，轴槽深t=7．5mm，r6对应的 0.062 极限偏差为：。毂槽宽为20Js9±0.026，毂槽深 确定键槽尺寸及0.043相应的公差 h=4.9 mm。H7对应的极限偏差为0.030 齿轮处键的校带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择A型，平键核及其尺寸选择 连接。 验算挤压强度 根据轴径d=50，由由《机械设计课程设计》，附查4.1， 查得：键宽b=14mm，键高h=9mm，因轴长L1=60mm，故取 键长L=45mm 将I=L—b，k=0.4h代入公式得挤压应力为 2T?1000 ? 59.17Mpa ?p? k?l?d 由教材表得，轻微冲击时的许用挤压应[?p]50—60MPa， ?p<[?p]，故挤压强度足够。 h=8mm L=50mm b=12mm h=8mm L50mm b=14mm h=9mm L=45mm 11

确定键槽尺寸相轴槽宽为20n9-0520，轴槽深t=7．5mm，r6对应的 0.062应的公差 极限偏差为：。毂槽宽为20Js9±0.026，毂槽深 0.043 h=4.9 mm。H7对应的极限偏差为0.030 七、联轴器的联轴器用在减速器的输出端，从动轴转速选择 nh=115r/min，传递的功率为P2=4.97kw 传递的 转矩为T2=352.93n.m 轴径为d=40mm 7.1 类犁选择 为减轻减速器输出端的冲击和振动，选择弹性柱 销联轴器，代号为HL。 由教材表43-l，选择工作情况系数K=1.25 7.2 计算转矩 Tc=K·TⅡ=352.93×1.25=441.16 n.m 按计算转矩、轴径、转速，从标准中选取HL3型 弹性柱销联轴器，采用短圆柱形轴孔。 7.3 型号选择 公称转矩：Tn=630>Tc 许用转速：n1=1000>n11 主动端：了型轴孔、A型键槽、轴径d1=，半联轴 器长度L 八、润滑方式、 润滑油型号及密 封方式的选择 8.1 润滑方式、根据齿轮的圆周速度7.5m/s 选择油润滑，浸油润滑油型号选择 深度10mm,润滑油粘度为59。 1、齿轮的润滑 2、轴承的润滑 滚动轴承根据轴径选择脂润滑，润滑脂的装填量， 润滑脂的类型为钙基2号钠基2号。 8.2 减速器的轴伸出处密封的作用是使滚动轴承与箱外隔绝防密封 止润滑油（脂）漏出和箱外杂质，水基灰尘等侵轴伸出处密封 入轴承室避免轴承急剧磨损和腐蚀，采用垫圈密 封方式。 采用挡油环密封方式，其作用是防止过多的油， 杂质以及啮合处的热油冲入轴承室。 轴承室内侧密采用密封条密封方法。 封 箱盖与箱座接箱体采用水平剖分式结构，采用HT200灰铸铁铸造而成。 合面的密封 基座壁厚 ??8mm 九、箱体、箱盖 HL4型 公称转矩1250 许用转速4000 轴孔长度112 ??8mm 12

主要尺寸计算 十、参考资料 机盖壁厚 ?1?8mm ?1?8mm 机座凸缘厚度 b=12mm 机盖凸缘厚度 b1=12mm 机座底凸缘厚度 b2=20mm 地脚螺钉直径 df=20mm 地脚螺钉数目 n=4 轴承旁联结螺栓直径 d1=16mm 机盖与机座联接螺栓直径 d2=12mm 联轴器螺栓d2的间距 l=160mm 轴承端盖螺钉直径 d3=10mm 窥视孔盖螺钉直径 d4=8mm 定位销直径 d=8mm df，d1, d2至外机壁距离 c1=26,22,18mm df， d2至凸缘边缘距离 c2=24,16mm 轴承旁凸台半径 R1=24,16mm 外机壁至轴承座端面距离 h=60,44mm 大齿轮顶圆与内机壁距离 △l1=12mm 齿轮端面与内机壁距离 △l2=10mm 机盖、机座肋厚 m1=m2=7mm 轴承端盖外径 D2=90mm 轴承端盖凸缘厚度 t=10mm 轴承旁联接螺栓距离 s=D2=90mm 杨可桢、程光蕴、李仲生、钱瑞明第六版《机械设计基础》高等教育出版社 韩莉、邓杰、王振甫《机械设计课程设计》 重庆大学出版社 b=12mm b1=12mm b2=20mm df=20mm n=4 d1=16mm d2=12mm l=160mm d3=10mm d4=8mm d=8mm c1=26,22,18mm c2=24,16mm R1=24,16mm h=60,44mm △l1=12mm △l2=10mm m1=m2=7mm D2=90mm t=10mm s=D2=90mm 13

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