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机械课程设计说明书

机械课程设计说明书

——单级直齿圆柱齿轮减速器设计

设计题目 单级直齿圆柱齿轮减速器设计 学 院 土木工程学院

专业班级 建筑环境与设备工程0703班 设计人 罗佳海 学 号 20070120315 指导教师

完成日期 2009年9月5日 目 录

一、前言…………….…………………………………………2 二、设计任务…………….……………………………………2 三、计算过程及计算说明…………………………………….3 （一）电动机选择…………………………………………….3 （二）计算总传动比及分配各级的传动比………………….4 (三) 运动参数及动力参数计算…………………………….4 (四）传动零件的设计计算…………………………………...5 （五）轴的设计计算及轴承的选择计算……………………...9

(六) 键联接的选择及校核计算…………………………………….13 四、减速器的润滑与密封……………………………………………..14 五减速器箱体及其附件………………………………………………..15 六、设计小结……………………………………………………17 七、参考资料……………………………………………………19 一、前言 （一)

设计目的：

通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能力，熟悉一般的机械装置设计过程。 (二)

传动方案的分析：

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。传动方案采用了一级传动，传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，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。 二、设计任务

设计一台用带式运输的直齿圆柱齿轮减速器运输机运送沙子单向连续运转载荷，有轻微冲击，环境有轻度粉尘，使用期限八年，两班制工作（每班8小时，每年按300天计算）。

原始数据：运输带工作拉力F=1800N；带速V=1m/s；滚筒直径D=200mm，带速允许误差＜5%。

具体要求：

1、电动机类型确定

2、单机减速器的齿轮、轴、轴承、箱体等的设计及强度计算 3、A1装配图一张 4、编写一份设计说明书 三、计算过程及计算说明 （一）电动机选择

1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机

2、电动机功率选择

（1）传动装置的总功率：

η总=0.96×0.99×0.99×0.97×0.99×0.96=0.86 (2)电机所需的工作功率： P工作=FV/1000η总 =1800×1/1000×0.86 =2.09KW

3、确定电动机转速： 计算滚筒工作转速： n筒=60×1000V/πD =60×1000×1/π×200 =95.49r/min

按手册推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I‘1=3～6。取V带传动比I’2=2～4，则总传动比理时范围为I‘a=6～24。故电动机转速的可选范围为n’d=I‘a×n筒=573～2291r/min

符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min等。 根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号，综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1000r/min 。-

4、确定电动机型号

根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y112M-6。 其主要性能：额定功率：2.2KW，满载转速940r/min，质量45kg

（二）计算总传动比及分配各级的传动比 总传动比：i总=n电动/n筒=940/95.49=10 i2=i/2.5=4

(三)、运动参数及动力参数计算 1、计算各轴转速（r/min）

V带高速轴 nI=n电机=940r/min

减速器高速轴nII=nI/iV带=940/2.5=376(r/min) 减速器低速轴nIII=nII/ i减速器=376/4=94(r/min) 2、 计算各轴的输入功率（KW） V带低速轴 PI=P工作=2.2KW

减速器高速轴 PII=PI×η带=2.2×0.96=2.11KW 减速器低速轴 PIII=PII×η轴承×η齿轮= 2.03KW 3、 计算各轴扭矩（N•m） 电动机输出轴 TI=9550×PI/nI =9550×202/940=22.35N•m 减速器高速轴 TII=9550×PII/nII =9550×2.11/376=53.59N•m

减速器低速轴 TIII=9550×PIII/nIII =9550×2.03/94=206.23N•m

(四）传动零件的设计计算 1、齿轮传动的设计计算

（1）选择齿轮材料及精度等级

考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240~260HBS，取260HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；根据课本P74表6-5选8级精度。齿面精糙度Ra≤1.6~3.2μm (2)按齿面接触疲劳强度设计

由d1≥76.43(kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3 确定有关参数如下：传动比i齿=4

取小齿轮齿数Z1=24。则大齿轮齿数： Z2=iZ1=4×24=96 齿数比：u=i0=4 由课本取φd=0.75 (3)转矩T1

T1=22350N•mm

(4)载荷系数k 由课本取k=1.2

(5)许用接触应力[σH]

[σH]= σHlimZNT/SH由课本查得： σHlimZ1=710Mpa σHlimZ2=620Mpa

由课本P133式6-52计算应力循环次数NL NL1=60n1rth=60×458.2×1×(16×365×8) =1.28×109

NL2=NL1/i=1.28×109/6=2.14×108

由课本P135图6-34查得接触疲劳的寿命系数： ZNT1=0.92 ZNT2=0.98

通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数SH=1.0 *σH+1=σHlim1ZNT1/SH=710×0.92/1.0Mpa =653.2Mpa