机械设计基础课程设计 带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器

1、机械设计基础 课程设计 姓名: 班级： 学号： 指导老师 1 目 录 1. 任务书 2. 电动机的选择 3. 传动装置总传动比计算并分配传动比 4. 传动装置的运动参数和动力参数计算 5. 齿轮传动设计及计算 6. 输入轴的设计结构计算 7. 输出轴的设计结构计算 8. 滚动轴承的选择计算 9. 键的选择 10. 联轴器的选择 11. 箱体的结构设计计算 12. 润滑方式的选择 13. 润滑油的选择 14. 密封选择 15. 参考资料 16. 学习小结 17. 零件图 2 1. 任务书 一、 程设计的性质和目的 机械设计课程设计是把学过的各学科的理论较全面地综合应用到实际工程中 去，力求从课程

2、内容上、从分析问题和解决问题的方法上，从设计思想上培养工 程设计能力，课程设计有以下几个方面的要求： 1 培养综合运动机械设计课程和其他先修课程的基础理论和基础知识，以及结 合生产实践分析和解决工程实际问题的能力使所学的知识得以融会贯通，调 协应用。 2 通过课程设计，学习和掌握一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设 计的思想，培养独立的、全面的、科学的工程设计能力。 3 在课程设计的实践中学会查找、翻阅、使用标准、规范，手册，图册和相关 的技术资料等。熟悉个掌握机械设计的基本技能。 二、 课程设计的内容 1设计题目： 带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 2运动简图 3工作条件 传动

3、不逆转，载荷平稳，起动载荷的名义载荷的1.25倍,使用期限10年,两班制工作,输送带速度容许误差为5%，输送带效率一般为0.940.96。 4原始数据 已知条件 题号 1 3 输送带拉力F(N) 3.2 滚筒直径D(mm) 450 输送带速度V(m/s) 1.7 三、 完成工作量 （1） 设计说明书1份 （2） 减速器装配图1张 （3） 减速器零件图3张 四、 机械设计的一般过程 设计过程: 设计任务总体设计结构设计零件设计加工生产安装调试 五、 课程设计的步骤 在课程设计时，不可能完全履行机械设计的全过程，只能进行其中一些的重要 设计环节，如下： 1 设计准备 认真阅读研究设计任务书，了解设

4、计要求和工作条件。 2 传动装置的总体设计 首先根据设计要求，同时参考比较其他设计方案，最终选择确定传动装置的总 体布置。 3 传动零件的设计计算 设计计算各级传动零件的参数和主要尺寸 4 结构设计（装配图设计） 首先进行装配草图设计，设计轴，设计轴承，最后完成装配图的其他要求。在 完成装配草图的基础上，最终完成的图即正式的饿装配结构设计。 5 完成两张典型零件工作图设计 6 编写和整理设计说明书 7 设计总结和答辩 六、 课程设计中应注意的问题 课程设计是较全面的设计活动，在设计时应注意以下的一些问题： （一）全新设计与继承的问题 在设计时，应从具体的设计任务出发，充分运用已有的知识和资料进

5、行科学、 先进的设计。 （二）正确使用有关标准和规范 为提高所设计机械的质量和降低成本，在设计中应尽量采用标准件，外购件， 尽量减少的自制件。 4 （三）正确处理强度，刚度，结构和工艺间的关系 在设计中任何零件的尺寸都不可能全部由理论计算来确定，而每个零件的尺寸 都应该由强度，刚度，结构。加工工艺，装配是否方便，成本高低等各方面的要 求来综合确定的。 （四）计算与图画的要求 进行装配图设计时，并不仅仅是单纯的图画，常常是图画与设计计算交叉进行 的。先由计算确定零件的基本尺寸，再草图的设计，决定其具体结构尺寸，再进 行必要的计算。 5 2. 电动机的选择 电动机已经系统化,系统化一般由专门工厂按

6、标准系列成批大量生产,设计时 只需根据工作载荷,工作机的特性和工作环境,选择电动机的类型,结构形式和转速,计算电动机功率,最后全顶电动机型号. 一 电动机类型和结构形式的选择 电动机类型选择是根据电源种类(流或交流),工作条件(度,环境,空间,尺寸 等)及载荷特点(性质,大小,起动性和过载现象)来选择的.目前广泛应用Y系列三相异步电动机(JB3074-82)是全封闭自扇冷鼠型三相异步电动机,适用于无特殊要求的各种机械设备.由于Y系列电动机具有交好的起动性能,因此,也适用于某些对起动转矩有较高要求的机械,如压缩机等. 二 确定电动机的容量 电动机功率是根据工作机容量的需要来确定的.电动机的额定功

7、率应等于或 P 大于电动机所需功率wP 工作机所需功率1 wVPF为: 根据公式计算:已知工作机阻力则工作机所需功率和速度wwwFVwwKW ?P w1000F,N -式中:工作机阻力wV,m/s 工作机线速度 -w7.FV?1m/s =3.2KN ，将数据ww71.3.2?1000?PKW 得带入公式 w1000P 输出功率2d?P5.44KW 已知w3?n? 由任务要求知: 轴承a链齿联滚?0.96?0.97?，0.99,?0.97,0.99,? 查表得:卷筒齿联带轴承?0.82 :代入得aP5.44KWw?6.?P63KW 由公式 d?82.0a6 选择额定功率7.5KW 在计算传送装置

8、的总功率时,应注意以下几点: 1)取传动副效率是否以包括其轴效率,如包括则不应计算轴承效率 2)轴承的效率通常指-对轴承而言 3)同类性的几对传动副,轴承,或联轴器,要分别考虑效率 4)当资料给出的效率为-范围时,一般可以取中间值,如工作条件差,加工条件差,加工精度低或维护不良时应取低值,反之应取高值. 3确定工作机转速 额定功率相同的类型电动机,可以有几种转速供选择,如三相异步电动机就有 四种常见 同步转速,即:3000r/min,1500r/min,1000r/min,750r/min电动机的转速高,极对数少,尺寸和质量叫,价格便宜,但机械传动装置总转动比加大,结构尺寸偏大,成本也变高,所

9、以选择电动机转速时必须作全面分析比较,首先满足主要要求,尽量兼顾其他要求 60?1000V公式: min/n?r w?D代入数据:V=1.7m/s,D=450mm(注:式中为输送带速度为滚筒转矩) 60?1000?1.7rn min.?19/?72w 3.14?450 为了便于选择电动机转速,需要先考虑电动机转速的可选范围。由机械设i?23,i?35,则电表2-1查得V带传动常用的传动比范围P6计课程设计齿链动机转速可选范围为： ,n?i?i?n?(25)?(35)?72.19?(433.141804.75)r/min wd齿链4型号选择 综合考虑电动机和转动装置的尺寸,结构和带装动，及减速器

10、的转动比,故查表知电动机型号可选择:Y132M-4. (注:表格在课程设计书264页) 以下附电动机选择计算表: 电动机类型 Y系列一般用三相异步电动机 FVwwKWP? w1000P?5.44KW w选择电动机功率 ?0.82 aP5.44w?6P?.63?KW : 输出功率d?0.82a1440r/min 确定电动机转速Y132M-4 型号选择 7 （注：参考选择表均在课程设计书中：P264） 3. 传动装置总传动比计算并分配传动比 nn就可以计算出传动电动机选定以后，根据电动机满载转速及工作机转速wm装置的总传动比为： n=满载转速/工作机转速I/ n=总wm 由传动方案可知，传动装置的

11、总传动比等于各级传动比之积， 即： Iiiii=总 n321iiii,分别为各级传动比。式中 n321传动比分配合理与否，将直接影响传动装置轮廓尺寸、重量、润滑及减速器的中心距的选择计算。但这些因素不能兼顾，因此，合理分配传动比是一个十分重要的问题，设计时应根据设计要求考虑分配方案。在合理分配传动比时应注意以下几点： 1各级传动比都应在常用的合理范围之内，以符合各种传动形式的工作特点，能在最佳状态下运转，并使结构紧凑，工艺合理。 2应使传动装置结构尺寸较小，质量较轻。 3应使各级传动件协调，结构匀称合理，避免相互干扰碰撞。 4 8 传动装置的总传动 比i=1440/72.19=19.95 /

12、=nnwmi=19.95 分配各级传动比 初选齿轮传动比i 4?齿i 994.95/4?19.链 4）表（注：各级传动比见课程设计P122 4. 传动装置的运动参数和动力参数计算 机械传动装置的运动参数和动力参数，主要指的是各轴的功率、转速和转距， 它为设计计算传动比和轴提供极为需要的依据。计算各轴运动和动力参数时，应将传动装置中各轴从高速轴到低速轴依此编、i轴、2轴，相邻两轴之间的传动比表示为i号，定为0轴（电机轴）、11201、P、，各轴的输入功率为Pi，相邻两轴的传动比效率为、2232312101 。n、nT、T、，各轴的输入转速为n、P，各轴的输入转距为T3221313 电动机轴的输出

13、功率、转速、和转距为m N T=9550P/n =n n/r/min KW P=P i000 00 0 001 传动装置中各轴的输入功率、转速和转距分别为： imN=T T=9550P/n/ =PPKW n=nr/min i010111101 1 0101 m=TiN/n =n n/r/min T=9550P KW =PP 121 12 21 2212212 mNi=T/n=9550T r/min /=n KW =PPnPi23 32 32333223239 根据上述计算可计算出各轴的功率、转速和扭距。 轴0P=6.63 KW 0=1440r/min =nnw06.63/1440=43.97

14、Nm T=95500P=6.63KW 0n=1440r/min 0T= 43.97Nm 0 1轴高(速 轴)PP?KW 50.99?6.33?0.?99?0?6轴联10n=1440r/min 1TT?m ?43.09N?0.99?43.97?0.99轴0联1=6.50KW P1 =1440r/minn1 mT=43.09 N1 轴2（底速 轴）KWP?P24.?0.99?60?6.50?.97 轴21齿n14401n 360r/min?2i4齿?Nm?50160?4?.09?0.97?0.T?T96?43. 齿12链P=6.24KW 2n=360r/min 2T=160.50Nm 2 轴3（滚

15、动 轴）?PP?5.93KW?0.99?6.24?0.96 轴23链n3602rn min?14/?72.3i99。4链TT?iNm?768.86?0.96?4.99?160.50 链32链P=5.93 KW 3n=72.14r/min 3T=768.68Nm 3 具体计算数据如下： 轴号p/kw 功率n r/min T (Nm) i 0 6.63 1440 43.97 1 0.99 1 6.50 1440 43.09 1 0.99 2 6.24 360 160.50 4 0.97 3 5.93 72.14 768.86 4.99 0.96 10 5.齿轮传动设计计算 设计单级标准直齿圆柱齿轮

16、减速的齿轮传动。该减速器用电动机驱动，载荷平稳，单向运转。 按下表步骤计算： 计算项目 计算内容 计算结果 选择材料与热处理1. 方式因该齿轮传动比无特殊要求，故可 选一般材料，而且为软齿面。小齿轮材料为45钢，调质处理，硬度为(260290)HBS.大齿轮材料为45钢，正火处理，硬度(180210)HBS 2.选择齿轮精度因为是一般减速器，故选择8级精度，要求齿面粗糙度 ? 3.2-6.3Kam初选8级精度 11 计算齿轮比由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮7-10 P127表在两轴之间对称布置，查书NZZN? 4?360/?1440/2121K=1.25 =3.81 选择

17、齿宽系数 7-9 表查书P120d=1.1 应力循环次数?njLN2?300?.05?810?60?60?14401n1 910?4.35?9N104.35?91N10?1.09? 2i49 10.35?N?419 10.09?N?12 许用接触应力由书P126图7-18得Z=0.9，Z=0.95 NT2NT1S 7-9查得由书P120表051.?H?)/S?0.9?560/1.05?480Mpa?(Z?HHlimHNT111? MpaS.8105?343.95?380/1.?0?(Z?)/HHlimH2NT12?480MpaH1?Mpa?343.8H2 齿轮分度圆直径由于啮合接触应力是一样的

18、，故用小齿轮应力计算 32Z?ZKT)?1()(EHd?2?Hd?3242.5)?4.81(189.81.252?4.31?10? ?24801.1?4mm61.75? mm62d? 确定齿轮模数d61.75m?2.29? z271查表10.3可知,取标准模数m=2.5 取 mm.5m?2实际齿数比和相 对误差=Z/Z=103/27=3.81 12,?4?3.?81?0.0475?4.75?% ?4=3.81 ? %?75?4.计算齿轮主要尺 寸d?mz?2.5?27?67.5mm 11mm257.5?dmz2.5103? 22?zzm?21mma5?.162 中心距2d= 67.5 1d=2

19、57.5 2a=162.5 b=75 2b=80 112 ? mm.2567.5?74b?1?d?.1?齿轮宽1d2mmb 经圆整后取75?2 mm?80b?b?521 校核齿轮强 度不查得齿轮弯曲7-16P123图确定两齿轮的弯曲应力由书 疲劳极限F=370Mpa lim1F=310Mpa lim2SF=1.25 由最小安全系数7-19P126 由书查得弯曲疲劳系数图=0.85 YNT1=0.9 YNT2FF370)/1.25=251.60Mp=(Y)/SF=(0.85lim11NT1a FF310)/1.25=223.20Mpa )/SF=(0.9=(Ylim22NT2 F=370Mpa

20、lim1F=310Mpa lim2 F=251.60Mpa 1F =223.20Mpa2两齿轮齿根 的弯曲应力7-7 表计算两齿轮齿根的弯曲应力由书P116=2.57 YFa1=2.18 Y=1.60YFa2Sa1=1.79 YS2)/ F1.60)/251.60=0.0163 =(2.57(YY比较1Fa1Sa1)/ F1.79)/223.20=0.0175 Y=(2.18(Y2Sa2Fa2=2.57 YFa1=1.60 YSa1=2.18 YFa2=1.79 YS2 计算大齿轮齿根弯曲应 力YYKT2SF112Mpa? 28.?34F22zmb22=223.20Mpa=34.28Mpa 取

21、d 由mm22 max15 故轴的强度足够。 修改轴的结构 由于所设计轴的强度足够，此轴不必再做修改 7.从动轴的设计结构计算 选择轴的材料确定许用应力，由已知减速器传递功率居中小功率，对材料 (1)再由=650Mpa14.4无特殊要求，选45钢并经调质处理，由表查得强度极限B-1b=60Mpa 许用弯曲应力表14.2得 14.1得 (2)按扭转强度估算直径由书P271表 C=107118 p6.24?(107118)?(27.6930d?c.54)mm 33n360 由于轴的最小直径处要安装链轮，会有键槽，故将直径加大3%5%得d?35mm 32.07由设计手册取标准直径28.521 a)绘

22、制轴系结构草图 根据轴的轴向定位要求确定轴径和轴长 d?35mmL?50mm 轴段1 b)初步确定轴径的长11 c)考虑到要对安装在轴段1上的联轴器进行定位，轴段2上应有轴肩，同时为能很顺利地在轴段2上安装轴承，轴段2必须满足轴承内径的标准，故取d?40mm手册P260表18-10由轴承盖右端面与轮毂左端面距离为，轴承mm102端盖厚度为，参考减速箱体有关数据，箱体内壁至轴承端盖左侧距离为62mm10L?54.5mmL?54.5mm 故 所以22d?45mm ,60083 d)由轴段与轴承相适合初选一对深沟球轴承故 由316 的长度故轴段3/2)+a 得齿轮端面至箱体内壁的距离为12.5 =(

23、b(b/2)+a2212. mm50L?3 与齿轮轮毂相适合，使轮毂与套筒紧贴，要略短于轮毂长度 e)轴段4mm?52L4 所以 mmd?48L?52mmd?48mm444，取，h=(0.07-0.1)h 取， f)轴环取 mm8.4b?1.4hd?54mm?L?mm?6h55 整mmL?105mmL?20d?45mm g)轴段6与轴承相适应 66mm?18Ld?45mm 所以 66 从动轴强度校核 (1)计算作用力)/257.5=5971.73N 768.86F=2000T/d=(2000 圆周率1t1=2149.82N =1210=F 径向力F?tantan?trF=0N 由于直齿轮轴向力

24、 a 从动轴受力 (2)L=50+48=98mm 支撑点间距离 /2=5971.73/2=2985.87N =F水平弯矩：R=R tHBHAm 98/2=146307.39 N=R M(L/2)=2985.87 HBHC /2=2149.82/2=1072.91N =R=F 铅垂面弯矩：RrVBVAmm (L/2)=1072.9198/2=52670.59N M=R AVVC 合成弯矩：2222 mmN.?.39146307?mm?M(?)(.?5267059)15549934?vcHCc17 22? mm.97(NT)?)?157634Me?(m?cc 校核危害截面的强度-1b=60Mpa

25、由书P272表14.2 ? mm5?32.1/0.?6010.)?1b)?10?(20610d?(M33ec 由 d取35 dmax 故轴的强度足够。 修改轴的结构 由于所设计轴的强度足够，此轴不必再做修改 8.滚动轴承的选择计算 滚动轴承的选择： 1）主动轴的轴承 考虑轴受力小且主要是径向力，故选用深沟球轴承 由手册P236表16-2选取6005深沟球轴承一对GB/T276-94 寿命计划：寿命10年两班制 轴承的预期寿命L=1030082=48000h 预f?1.5 由书表15.12 两轴承受纯径向载荷0?1,YX?pP?f?F?689.60N rp1nL60 预）?11079.PC?(3

26、8N? 基本容量定动载荷 61018 由书P96表15.14 由球轴承=3 1f?T6Cf10?T()?51036.27hL? h1060nP 由 故轴承寿命合格 LL?h10h 2）从动轴的轴承 选择6009深沟球轴承一对GB/T276-1993 X=1 Y=0 P?f?F?3223.92N rp1nL60 预）?P(51796.76NC? 基本额定动载荷 ? 610 由书P296表15.14 由球轴承=3 1f?T6Cf10?TL?()?53071.19h h1060nPL?L 由 故轴承寿命合格 h10h9.键的选择 （1）主动轴外伸端d=22mm，考虑键在轴中部安装轮毂长L=42mm

27、故由手册P183表14-21查得 （a）选择键的型号和确定尺寸 选A型普通键，材料45钢 键宽，键高 mm?mm7hb?8 键长由书P249 长度系列 mm45L? （b）校核键联接强度 由键，轮毂，轴材料都为45钢，由表14.6得 ?=100120Mpa jy 型键工作长度 Amm?lLb458?3719 4T? Mpa.26?30? jydhl?45 GB1096-79 8, 由则强度足够，键 jyjy 考虑键在轴中部安装2）主动轴中部 （mm30d? 14-21故由手册P183 表 轴段长 mm48 ）选键的型号和确定尺寸 （a 型普通键，材料45钢A 选 键宽 键高 mm?10mm?8

28、hb 由书P279长度系列选键长 mm?46L （b）校核键联结强度 钢，由表14.6得 由键，轮毂，轴材料都为45?=100120Mpa jyl=L -b=46-10=36mm A 型键工作长度 4T4?43.10?1000? ?19.95?Mpa jydhl30?8?36?45 GB1096-79 10, 由则强度足够，键 jyjy 由手册轴段长3）从动轴外伸端考虑键在轴中部安装 （mmmmd?354214-21 表P183 ）选键的型号和确定尺寸 （a 型普通键，材料45钢 选A 键高 键宽 mm?b10mm8h? 长度系列选键长 由书P279 mmL?36 （b）校核键联结强度 4T4

29、?160.50?1000?88.?19Mpa jydhl35?8?26?40 GB1096-79 14，则强度足够，键 由 jyjy 20 （4）从动轴中部d=45mm 考虑键在轴中部安装 轴段长48mm 故由手册P183 表14-21 （a）选键的型号和确定尺寸 选A型普通键，材料45钢 键宽b=14 键高h=9 由书P279长度系列选键长L=45 （b）校核键联结强度 由键，轮毂，轴材料都为45钢，由表14.6得 ?=100120Mpa jyl=L-b=45-14=31mm 型键工作长度 A 4T4?160.50?1000? ?51.14Mpa? jydhl45?9?31?45 GB109

30、6-79 1.2 取 mm13大齿轮顶圆与机壁距离 123 齿轮端面与内机壁距离 = mm102?取 取机盖，机座肋厚 850.m?85.m?0mm1010mm1122主动轴轴承端盖外径 mm?955)d50?(55.?5DD?(5.5)d33主2从动轴轴承端盖外径 D=D+(55.5)d=50+(55.5) d=105mm 323轴承端盖厚 t=(11.2)d 取 mm103 12.润滑方式的选择 减速器润滑方式，润滑油牌号以及用量，密封方式的选择 计算线速度 sm/.60000?509/673?)d?n/601000?(.14?.50)143?V(.11 由 应用浸油润滑，飞溅润滑 mmV

31、?12 24 13.润滑油的选择 2/s?60mmV 10.18得运动粘度由书P209表50再由书P13表2.1得齿轮间润滑油选L-CKC68 机械油GB5903-95 最低最高油面距（大齿轮） mm10需用油左右 L1轴承选型润滑脂GB7324-1987 3L?2用油量为轴承1/31/2为空 25 14.密封选择 a)箱座与箱盖凸缘接合面的蜜蜂 选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法 b)观察孔和油孔等处接合面的密封 在观察孔和螺塞与机体之间 加石棉，像胶纸垫片密封 c)轴承孔的密封 轴承盖间用毡圈密封 由手册P260 表18-10 主动轴 毡圈 22 FZ/T920(0-11) 毡圈 38 F

32、Z/T920(0-9) 26 15.参考资料 机械设计基础课程设计 李建平 马纲 机械设计基础 陈立德 机械零件 郑志详 机械设计课程手册 吴宗泽 Auto CAD用户参考手册 李振格 机械设计课程设计手册 吴宗泽， 罗圣国 机械设计课程设计指导书 罗圣国，李平林 机械课程设计 周元康 机械设计基础 杨可桢 程光蕴 27 16.小结 课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不可少的过程。“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚

33、实的基础。 这次的课程设计对于我来说有着深刻的意义。这种意义不光是自己能够独立完成了设计任务，更重要的是在这段时间内使自己深刻感受到设计工作的那份艰难。而这份艰难不仅仅体现在设计内容与过程中为了精益求精所付出的艰辛，更重要的是背负恶劣的天气所付出的决心与毅力! 回想这一周，真的很累。由于理论知识的缺乏，加上平时没有什么经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手，不过后来通过和同学一起讨论使得自己有了方向。可是当我看到辛苦一周的成果后觉得这一切 都是值得的，一种少有的成功的喜悦即刻使倦意消退。通过这次课程设计，使我深深体会到，做任何事情都必须有耐心，细致。在课程设计过程中，那些相关的计算不免让

34、我心烦意乱。具体来说那些数据自己计算了四遍，改了又该，回想起自己坐在图书馆里一天又一天不禁自己都有点佩服自己了。短短一周的时间，使我发现自己所掌握的知识是如此地缺乏，自己综合运用所学专业知识能力是如此地不足。 通过这次课程设计不仅明白了知识对我们的重要作用，而且明白了与人交流的重要性。 在这种相互协调合作的过程中,口角的斗争在所难免,关键是我们如何的处理遇到的分歧,而不是一味的计较和埋怨.这不仅仅是在类似于这样的协调当中,生活中的很多事情都需要我们有这样的处理能力,面对分歧大家要消除误解,相互理解,增进了解,达到谅解.也许很 毕竟我们的出发点都是一样的。多问题没有想象中的那么复杂,28 这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互