机械设计基础课程设计单级圆柱齿轮减速器中南大学

机械设计基础课程设计学生：中南大学学号：年级： 2012级专业：材料科学与工程专业院（系）：材料科学与工程学院指导教师：时间：2015.1.15----2015.1.23目录设计任务书 (1)一．前言1.1设计目的 (2)1.2传动方案的分析与拟定 (2)二．减速器结构选择及相关性能参数计算2.1 电动机类型及结构的选择 (3)2.2 电动机选择 (3)2.3 确定电动机转速 (3)2.4确定传动装置的总传动比和分配级传动比 (4)2.5动力运动参数计算 (4)三．传动零件的设计计算3.1减速器外部零件的设计计算--普通V形带传动 (6)四．齿轮的设计计算4.1直齿圆柱齿轮 (8)4.2齿轮几何尺寸的设计计算4.2.1 按照接触疲劳强度计算 (8)4.2.2 按齿根弯曲接触强度校核计算 (9)4.2.3 齿轮几何尺寸的确定 (10)4.3齿轮的结构设计 (10)五．轴的设计计算5.1输入轴的设计 (11)5.2输出轴的设计 (16)六．减速器箱体基本尺寸设计6.1箱体壁厚、凸缘、螺钉及螺栓 (19)6.2螺钉螺栓到箱体外避距离、箱体部尺寸 (19)6.3视孔盖、其中吊耳和吊钩 (20)6.4细节事项 (20)七．轴承、键和联轴器的选择7.1 轴承的选择 (22)7.2 键的选择计算及校核 (22)7.3 联轴器的选择 (23)八．减速器润滑、密封8.1润滑的选择确定 (24)8.2 密封的选择确定 (24)九．减速器绘制与结构分析9.1拆卸减速器 (25)9.2 分析装配方案 (25)9.3 分析各零件作用、结构及类型 (25)9.4 减速器装配草图设计 (25)9.5 完成减速器装配草图 (26)9.6 减速器装配图绘制过程 (26)9.7 完成装配图 (27)9.8 零件图设计 (27)十一.设计总结 (28)参考文献 (29)设计任务书设计一用于带式运输上的单级直齿圆柱齿轮减速器。

运输机连续单向工作，一班工作制，载荷平稳，室工作，有粉尘（运输带与滚筒摩擦阻力影响已经在F中考虑）。

生产条件：中等规模机械厂，可加工7—8级齿轮与蜗轮。

动力来源：电力，三相交流380/220V题目数据：运输带允许速度误差为5%设计任务要求：1.减速器装配图纸一（１号图纸）一2.轴、齿轮零件图纸各一（３号图纸）两3.设计说明书一分一份一、前言1.1 设计目的（1）培养我们理论联系实际的设计思想，训练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。

（3）另外培养了我们查阅和使用标准、规、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理等设计方面的能力。

1.2传动方案拟定1、传动系统的作用及传动方案的特点：机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。

传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。

传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。

合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。

本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。

传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。

带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。

齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。

本设计采用的是单级直齿轮传动。

减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成。

2、传动方案的分析与拟定1、工作条件：使用年限10年，工作为一班工作制，载荷平稳，室工作。

2、原始数据：滚筒圆周力F=4000N；带速V=1.5m/s；滚筒直径D=350mm；3、方案拟定：采用Ｖ带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。

图1 带式输送机传动系统简图: T1=9.55x10^6xP1/n1 所以，T1=1.75x10^5 N，故取d2=d1+(1.6+0.5)x2=39.2mm 时为5的倍数，所以选取F1,F =QF K/L’=1425.4x120/143=1196.1NF2,F= F1,F+QF=1425.4+1196.1=2621.5N（６）画弯矩图A．绘制垂直面的弯矩图（如图b）：Mav=F2v·L1/2=60.72 N·mB．绘制水平面的弯矩图（如图c）：M aH= F1H·L1/2=166.83 N·mC.QF力产生的弯矩图（如图d）：M2F=QF K=1425.4x120/1000=171.04 N·mD.求合成弯矩图（如图e）：考虑最不利情况，直接由公式得 :( M aFQ= M2F/2=85.52 N·m) Ma=M aFQ+(Mav^2+Ma H^2)^1/2=263.06 N·mF.折合当量弯矩（如图f）：由前算出T=175 N·m“由转矩性质而定的折合系数”知0.6α≈,Me=[Ma^2+(αT)^2]^1/2=283.24 N·m图2. 输入轴弯扭强度校核图(7) 计算危险截面处轴的许用直径：F2,F=2621.5NMav=60.72 N·m M aH=166.83 N·m M2F=171.04 N·m Ma=263.06 N·m T=175 N·mMe=283.24 N·m，故取54d d =70mm故此取'''28.5125070x x e x mm=++=++≈，由上选联轴器可知1112x L mm==。

4.对输出轴进行弯扭强度校核按扭转合成应力校核轴强度，由轴结构简图及弯矩图知Ⅰ处当量弯矩最大，是轴的危险截面，故只需校核此处即可。

强度校核公式：σe=总IM/W≤[σ-1]输出轴：(1)轴是直径为50的是实心圆轴，W=0.1d3=12500Nmm(2)轴材料为45号钢，调质，许用弯曲应力为[σ-1]=60MPa则σe=总IM/W=31.28≤[σ-1]= 60MPa故轴的强度满足要求图3. 输出轴弯扭强度校核图六．减速器箱体基本尺寸设计螺钉螺栓到箱体外避距离：、d至箱体外壁距离为：2大齿轮齿顶圆与箱体壁距离∆深0.5h H ≈细节事项九．减速器绘制与结构分析9.1 拆卸减速器按拆卸的顺序给所有零、部件编号，并登记名称和数量，然后分类、分组保管，避免产生混乱和丢失；拆卸时避免随意敲打造成破坏，并防止碰伤、变形等，以使再装配时仍能保证减速器正常运转。

拆卸顺序：①、拆卸观察孔盖。

②、拆卸箱体与箱盖联连螺栓，起出定位销钉，然后拧动起盖螺钉，卸下箱盖。

③、拆卸各轴两边的轴承盖、端盖。

④、一边转动轴顺着轴旋转方向将高速轴轴系拆下，再用橡胶榔头轻敲轴将低、中速轴系拆卸下来。

⑤、最后拆卸其它附件如油标尺、放油螺塞等。

9.2 分析装配方案按照先拆后装的原则将原来拆卸下来的零件按编好的顺序返装回去。

①、检查箱体有无零件及其他杂物留在箱体后，擦净箱体部。

将各传动轴部件装入箱体；②、将嵌入式端盖装入轴承压槽，并用调整垫圈调整好轴承的工作间隙。

③、将箱各零件，用棉纱擦净，并塗上机油防锈。

再用手转动高速轴，观察有无零件干涉。

经检查无误后，合上箱盖。

④、松开起盖螺钉，装上定位销，并打紧。

装上螺栓、螺母用手逐一拧紧后，再用扳手分多次均匀拧紧。

⑤、装好轴承小盖，观察所有附件是否都装好。

用棉纱擦净减速器外部，放回原处，摆放整齐。

9.3 分析各零件作用、结构及类型：主要零部件：①、轴：主要功用是直接支承回转零件，以实现回转运动并传递动力。

高速轴属于齿轮轴；低速轴为转轴，属阶梯轴。

②、轴承：用来支承轴或轴上回转零件、保持轴的旋转精度、减小磨擦和磨损。

③、齿轮：用来传递任意轴间的运动和动力，在此起传动及减速作用，都为斜齿圆柱齿轮。

9.4 减速器装配草图设计（1）装配图的作用：装配图表明减速器各零件的结构及其装配关系，表明减速器整体结构，所有零件的形状和尺寸，相关零件间的联接性质及减速器的工作原理，是减速器装配、调试、维护等的技术依据，表明减速器各零件的装配和拆卸的可能性、次序及减速器的调整和使用方法。

（2）设计容：进行轴的设计，确定轴承的型号、轴的支点距离和作用在轴上零件的力的作用点，进行轴的强度和轴承寿命计算，完成轴系零件的结构设计以及减速器箱体的结构设计。

（3）初绘减速器装配草图：主要绘制减速器的俯视图和部分主视图：1、画出传动零件的中心线；2、画出齿轮的轮廓；3、画出箱体的壁线；4、确定轴承座孔宽度，画出轴承座的外端线；5、轴的结构设计（径向尺寸、轴向尺寸）；6、画出轴、滚动轴承和轴承盖的外廓。

9.5 完成减速器装配草图 （1）、视图布局：①、选择3个基本视图，结合必要的剖视、剖面和局部视图加以补充。

②、选择俯视图作为基本视图，主视和左视图表达减速器外形，将减速器的工作原理和主要装配关系集中反映在一个基本视图上。

布置视图时应注意：a 、整个图面应匀称美观，并在右下方预留减速器技术特性表、技术要求、标题栏和零件明细表的位置。

b 、各视图之间应留适当的尺寸标注和零件序号标注的位置。

（2）、尺寸的标注：a) 特性尺寸：用于表明减速器的性能、规格和特征。

如传动零件的中心距及其极限偏差等。

b) 外形尺寸：减速器的最大长、宽、高外形尺寸表明装配图中整体所占空间。

c) 安装尺寸：减速器箱体底面的长与宽、地脚螺栓的位置、间距及其通孔直径、外伸轴端的直径、配合长度及中心高等。

（3）、标题栏、序号和明细表：①、说明机器或部件的名称、数量、比例、材料、标准规格、标准代号、图号以及设计者等容。

②、装备图中每个零件都应编写序号，并在标题栏的上方用明细表来说明。

（4）、技术特性表和技术要求：①、技术特性表说明减速器的主要性能参数、精度等级，布置在装配图右下方空白处。

②、技术要求包括减速器装配前、滚动轴承游隙、传动接触斑点、啮合侧隙、箱体与箱盖接合、减速器的润滑、试验、包装运输要求。

②、技术要求包括减速器装配前、滚动轴承游隙、传动接触斑点、啮合侧隙、箱体与箱盖接合、减速器的润滑、试验、包装运输要求。

9.6 减速器装配图绘制过程： （1）、画三视图：①、绘制装配图时注意问题：a 、先画中心线，然后由中心向外依次画出轴、传动零件、轴承、箱体及其附件。