《机械设计》课程设计带式输送机用双级圆柱齿轮减速器

1、二级圆柱直齿轮减速器设计计算内容结果一、设计任务与要求设计一带式式运输机械，已知要求如下表：项目运输带拉力运输带速度滚筒直径工作要求电机驱动，齿轮单向传动，受到轻微冲击，工作10年（每年300天，双班制，每班8小时）二、传动方案的拟定各种传动的性能特点：（1）带传动：传动平稳、能缓冲减振，承载能力小，而且适宜布置为高速级、远距离传动。（2）链传动：运转不均匀、有冲击，适宜为低速级、远距离传动。（3）齿轮传动：效率高，传动平稳，寿命长，工作可靠制造和安装精度要求高。而减速器具有固定传动比、结构紧凑、机体封闭、润滑良好、寿命长且传动可靠等特点要求。 根据设计需求，基于各种传动的性能特点，初步拟定如

2、下传动机构：二级圆柱直齿轮传动为采用水平布置展开式的闭式传动高速端外加带传动，低速端外加链传动设计计算内容结果三、电动机的选择（1）选择电动机类型按工作要求和工况条件，选用全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压为380v，y型。（2）选择电动机容量 已知卷筒上拉力，线速度。总电机到输出的总效率通过机械设计课程设计第86页表12-8可得：v带传动效率：0.95滚动球轴承传动效率：0.99（稀油润滑）圆柱齿轮的传动效率：0.97（8级精度一般齿轮传动）弹性联轴器的传动效率：0.99卷筒的传动效率：0.96滚子链效率：0.96工作机的功率所需的电动机的输出功率从机械设计课程设计第193页表19-1中

3、可选额定功率为3kw的电动机。（3）确定电动机转速 卷筒转速为查机械设计课程设计第七页表2-1推荐的传动比合理范围，取v带传动比，链传动的转动比；选单级圆柱齿轮传动比，则从电动机到卷轴筒的总传动比合理范围为：。故电动机转速可选的范围为：由此可见电动机同步转速可选和。综合考虑各种因素，选用全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，查一表22-1可得y系列型号为y100l2-4，则电动机技术参数如下表：电动机型号额定功率满载转速堵转转矩最大转矩质量额定转矩额定转矩y100l2-4314202.22.238查一表22-3得其主要外形和安装尺寸如下表： 中心高外形尺寸底座安装尺寸地脚螺栓孔直径轴伸尺寸装键部位

4、尺寸10012 设计计算内容结果具体尺寸如下图所以：四、传动装置的运动和动力参数计算（1）传动比分配计算总传动比设计计算内容结果平均传动比根据一表14-8可选取，则（减速器传动比）。 对展开式二级圆柱齿轮减速器推荐高速级传动比，取则可得减速器一级传动比，二级传动比（2）计算各轴转速根据公式得轴：轴：轴：轴： 由于故传动比分配符合要求。（3）各轴功率计算输入功率： 设计计算内容结果轴：轴： 轴：轴： 输出功率：轴：轴：轴：轴：（4）各轴转矩计算根据转矩公式 电动机输出转矩：p1=2.43kwp2=2.36kwp3=2.29kwp4=2.15kw设计计算内容结果输入转矩：轴：轴： 轴：轴：输出转矩

5、：将各轴的输入转矩分别乘以轴承的效率0.99可得输出转矩：轴：轴：轴：轴：卷筒轴：t1=34.32n.mt2=87.33n.mt3=171.16n.mt4=369.62n.m设计计算内容结果整理可得下表：轴名功率转矩转速传动比输入输出输入输出电动机轴2.5617.2214202.10轴2.432.4034.3233.98676.192.62轴2.362.3487.3386.46258.092.02轴2.292.27171.16169.45127.772.30轴2.152.13369.62365.9255.55五、带、链传动的设计与选择（一）带传动的设计与选择 已知电动机的转速，带轮的输入工率电

6、动机的输出工率。（1） 带轮的计算功率查二表13-8得，故 （2）择v带型号选取普通v带，根据，由二图13-15查得在a型区域内，故暂选普通a型v带。（3）确定小、大带轮的基准直径、由二表13-9得应不小于75，现在选取，（滑动率） 则 由二表13-9取（误差小于5%，允许）。设计计算内容结果（4）验算带速 带速在范围内故适合。（5）求v带基准长度和中心距 初补选取中心距 现在取，符合。故得带长 查二表13-2，对a型带选用，计算中心距 （6）验算小带轮包角故包角符合。 （7）求v带根数由二表13-2得,二表13-7得，二表13-3得，二表13-5得 则故取3根。设计计算内容结果（8）求作用在

7、轴上的压力 查二表13-1得，则单根v带的初拉力轴上的压力（9）带轮结构设计小带轮：，采用实心式大带轮： ，采用腹板式轮缘宽：(二)链传动的设计与选择链传动的输入功率为轴的输出功率：输入转速：（1）链轮齿数由二表13-12选小链轮齿数，则打链轮齿数为，取，实际传动比误差远小于，允许。（2）链条节数初定中心距 则设计计算内容结果 节（3）计算功率由二表13-15查得，故（4）链条节距 选择工况点在功率曲线顶点左侧，由二表13-13得采用单排链，由二表13-14得，故 当时，12a链条能传递的功率为,故采用12a链条，节距为p=12=。（5）实际中心距将中心距设计为可调节的，则可取（6）链速（7）

8、作用在轴上的力，取则（8）链轮的主要尺寸， ，滚子外径，节距 设计计算内容结果则 六、齿轮传动的设计及其润滑 （一）高速级（一级）齿轮设计转动比 ，转速，小齿轮转矩（1）选材根据齿轮传动的特点：采用软齿面时，小齿轮齿面的硬度比大齿轮硬度高2050hbs。现在选取软齿面。查二表11-1，小齿轮： 45调质 齿面硬度197286 hbs 接触疲劳极限 弯曲疲劳极限大齿轮： 45正火 齿面硬度156217 hbs接触疲劳极限 弯曲疲劳极限由二表11-5得, 则（2）设齿轮按8级精度制造，取（由二表11-4查得）,齿宽系数（由二表11-6查得），载荷系数（由二表11=3查得）45调质45正火设计计算内

9、容结果则 取则，故实际传动比 （误差允许）模数 齿宽 取，按二表4-1取则齿轮副中心距为 （3）验算齿轮弯曲强度齿形系数（二图11-8），（二图11-9） ,安全可靠设计计算内容结果 （4）齿轮的圆周速度对照二表11-2可知选用8级精度是合宜的。（5）齿轮受力分析圆周力 径向力 法向力 （二）低速级（二级）齿轮设计转动比 ，转速，小齿轮转矩（1）选材（同上）（2）设齿轮按8级精度制造，取（二表11-4）,齿宽系数（二表11-6），载荷系数（二表11=3），则 取 则，故实际传动比 （误差允许）符合假设设计计算内容结果模数 齿宽 取，按二表4-1取则齿轮副中心距为 （3）验算齿轮弯曲强度齿形系数

10、（二图11-8），（二图11-9） , （4）齿轮的圆周线速度对照二表11-2可知选用8级精度是合宜的。根据齿轮的圆周速度小于可以采用油润滑，故齿轮采用油池润滑，所以轴承端要配挡油环和轴输入输出端要配密封毡圈（二表18-13），密封防漏。安全可靠符合假设油润滑设计计算内容结果（5）齿轮受力分析圆周力 径向力 法向力 通过分别对各级的齿轮设计，整理得如下表： 名称高速级低速级小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮模数23传动比2.6671.90中心距117140啮合角齿数32853261分度圆6417096183齿顶圆68174102189齿根圆5916588.5175.5齿宽60558075材料45调质45

11、正火45调质45正火构造实心式腹板式实心式腹板式圆周力10871827.08径向力396665.00法向力11571944.34七、箱体结构的设计与选择箱座壁厚： 而，现在取箱盖壁厚： 故取 机座机盖凸缘厚度：设计计算内容结果机座底凸缘厚度：地脚螺钉直径： ，取地脚螺钉数目：，故4取。轴承旁联接螺栓的直径：机盖与机座联接螺栓直径：轴承端盖螺钉直径：螺栓直径m8m12m16螺栓至箱体外壁距离131822螺栓至凸缘边缘距离111620大齿轮齿顶到内壁距离：齿轮端面到内壁的距离：轴承内侧到箱体内壁的距离: 两对齿轮轴向间距：箱盖高：机座高：底座加强肋厚度：箱盖加强肋厚度：凸台高度：不妨碍扳手操作箱体

12、附件的选择：窥视孔与窥视盖：一表23-7通气器：一表23-1定位销：一表16-32放油螺塞：一表18-12油标：一表18-11箱盖吊环：一表23-9箱座吊耳：一表23-9轴承端盖：一表23-4设计计算内容结果八、轴类零件的设计与选择（一）初步选择轴承（gb/t276-1994）高速轴：6207， ； 中间轴：6207， ； 低速轴：6209， ；三对轴承都是采用脂润滑，所以轴承要陪挡油环。（二）轴的设计与键的选择以下轴都是选择45钢调质制成。（1）确定轴的直径与键的选择高速轴：传递功率,转速为 转矩为按扭转强度计算可知传递转矩轴段的最小直径（其中由机械设计表6-3取110）。根据初步拟定的设计

13、方案可知最小的直径就是带轮的轮毂孔径，而轴与带轮、齿轮等轴上零件是键连接。为了消除键槽对轴强度的影响，最小轴径应取大于取。验算最小轴径：其扭切应力 轴与齿轮配合的轴径根据轴上零件的定位与紧固采用。根据带轮的结构轴外伸取。 符合设计计算内容结果键的选择二表10-9：带键 键 、齿键 键 、键的验算： 键的材料选用45钢，二表10-10键的许用挤压应力， 故也有 。中间轴：传递功率,转速为 转矩为按扭转强度计算可知传递转矩轴段的最小直径（其中由二表取110）。取。验算最小轴径：其扭切应力 轴与齿轮配合的轴径根据轴上零件的定位与紧固采用。键的选择二表10-9：大齿键 键 、小齿键 键 、符合设计计算

14、内容结果键的验算： 键的材料选用45钢，二表10-10键的许用挤压应力， 故也有 低速轴：传递功率,转速为 转矩为按扭转强度计算可知传递转矩轴段的最小直径 （其中由二表14-2取110）。为了消除键槽对轴强度的影响，最小轴径应取大于取。验算最小轴径：其扭切应力 轴与齿轮配合的轴径根据轴上零件的定位与紧固采用。轴的外伸取允许最大键的选择二表10-9：齿键 键 、链键 键 、 键的验算： 键的材料选用45钢，二表（10-10）键的许用挤压应力符合设计计算内容结果故也有大齿键整理得轴名高速轴中间轴低速轴最小直径203432轴与齿轮配的轴径424252（三）校正轴的强度高速轴：（1）轴的结构分析对此轴

15、轴承中心到第一个轴肩的距离其中为留给装拆螺钉用，为垫片的厚度，为轴承端盖的厚度，方便带轮安装。带键中心到第一轴肩的距离为故带键中心到轴承中心的距离为符合设计计算内容结果取，小齿轮中心到输入端轴承中心的距离为小齿轮中心到输入端轴承中心的距离为，（如附图）。（2）轴的强度验算齿轮： 圆周力 径向力 法向力 带轮力 轴的转矩1.求垂直面的支承反力 2.求水平面的支承反力3. 在支点产生的反力4.绘垂直面的弯矩图（图b） 设计计算内容结果5.绘水平面的弯矩图6. aa截面产生的弯矩图（图d）aa载面产生的弯矩为 7.求合成弯矩图 8.求危险截面的当量弯矩（1）从图可得aa截面为一个最危险截面，认为轴的

16、扭切应力不变，取折合系数为，则起当量弯矩为 计算最危险的截面处轴径：由于轴的材料选用45钢调质处理，由二表14-1查的，二表14-3查得考虑到键槽对轴的削弱，将值加大7%，故原来设计为轴承内径故设计安全。取计算设计计算内容结果（2）从图可得aa截面为最危险截面，认为轴的扭切应力不变，取折合系数为，则起当量弯矩为 计算最危险的截面处轴径：由于轴的材料选用45刚调质处理，由二表14-1查的，二表14-3查得考虑到键槽对轴的削弱，将值加大7%，故原来设计，故设计安全。 低速轴：（1）轴的结构分析分析方法如上得 （如附图）（2）轴的强度验算齿轮： 圆周力 径向力 法向力 链轮力 轴的转矩1.求垂直面的

17、支承反力设计计算内容结果 2.求水平面的支承反力3. 在支点产生的反力4.绘垂直面的弯矩图 5.绘水平面的弯矩图6. aa截面产生的弯矩图aa载面产生的弯矩为 7.求合成弯矩图 设计计算内容结果8.求危险截面的当量弯矩（1）从图可得aa截面为最危险截面，认为轴的扭切应力为脉动变化，取折合系数为，则起当量弯矩为 计算最危险的截面处轴径：由于轴的材料选用45刚调质处理，由二表14-1查的，二表14-3查得考虑到键槽对轴的削弱，将值加大7%，故原来设计为，故设计安全。（1）从图可得aa截面为最危险截面，认为轴的扭切应力为脉动变化，取折合系数为，则起当量弯矩为 计算最危险的截面处轴径：由于轴的材料选用

18、45刚调质处理，由二表14-1查的，二表14-3查得考虑到键槽对轴的削弱，将值加大7%，故原来设计，故设计安全。（四）联轴器的选择（gb/t5014-1985 一表19-6）对轴与卷筒轴的连接：轴： 输出轴的轴径，由二表17-2选择hl3型号（钢制）。取计算hl3型号设计计算内容结果九、滚动轴承的选择与寿命计算高速轴：6207，；转速，查附表1，得轴承的基本额定动载荷，轴轴承只受到径向力，现在以最为不利的情况计算， 由此可得。根据工作状况，取们温度系数，载荷系数，由公式得而工作要求为，,故轴承选择符合设计要求。低速轴：6209，；转速，查附表1，得轴承的基本额定动载荷，轴轴承只受到径向力 由此可得。设计计算内容结果根据工作状况，取们温度系数，载荷系数，由公式得而工作要求为，,故轴承选择符合设计要求。 以同样的步骤对于中间轴和低速轴承验算及格十、参考文献1.机械设计课程设计主编：陆玉 机械工业出版社（以上“一表”出自此书）2.机械设计基础主编： 杨可桢 程光蕴 李仲生 高等教育出版社（以上