机械设计课程设计——二级圆柱齿轮减速器

1、湖南工业大学科技学院课程设计资料课程名称： 机械设计 设计题目： 二级圆柱齿轮减速器 专 业：机械设计制造及其自动化 班级： 1101 学生姓名: 学 号: 指导教师: 邱显焱 材 料 目 录序号名称数量1课程设计任务书2课程设计说明书3课程设计其它资料4装配图5零件图课程设计任务书课程名称： 机械设计 设计题目： 二级圆柱齿轮减速器 专 业：机械设计制造及其自动化班级：1101 学生姓名: 学 号: 起迄日期: 2013年12月12日 2013年12月23日指导教师: 邱显焱 湖南工业大学科技学院教务部 制课程设计任务书1课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：1、 设计

2、任务 （1）设计任务带式输送机传动装置，采用二级斜齿圆柱齿轮减速器。 （2）原始数据输送带有效拉力 F=4600N；输送带滚筒转速 n=65r/min（允许误差上下5%）；输送带滚筒直径 D=320mm；减速器设计寿命为10年（250天/年）。（3） 工作条件 两班制，常温下连续工作；空载启动，工作载荷平稳，单项运转；三相交流电源、电压为380/222V。2、 设计要求 1、完成传动设计方案图； 2、编写设计计算说明书一份（注意格式，不少于30页）； 3、装配图一张（0号图)； 4、零件图二张（3号图，轴、齿轮、V带轮、链轮、齿轮轴等)；课程设计任务书3主要参考文献：1.机械设计（第八版）（濮

3、良贵，纪明刚主编 高教出版社）2.机械设计课程设计（金清肃主编 华中科技大学出版社）3.工程图学（赵大兴主编 高等教育出版社）4机械原理（朱理主编 高等教育出版社）5.互换性与测量技术基础（徐雪林主编 湖南大学出版社）6.机械设计手册（单行本）（成大先主编 化学工业出版社） 7.材料力学（刘鸿文主编 高等教育出版社）4课程设计工作进度计划：序号起 迄 日 期工 作 内 容12013.12.12-2013.12.13设计准备22013.12.13-2013.12.15传动装置的总体设计和传动件的设计32013.12.15-2013.12.18减速器装配草图设计42013.12.18-2013.1

4、2.20完成减速器装配工作图52013.12.20-2013.12.21绘制零件工作图62013.12.21-2013.12.23编写设计说明书主指导教师签名日期： 年 月 日课程设计说明书 课程名称： 机械设计 设计题目： 二级圆柱齿轮减速器 专 业：机械设计制造及其自动化 班级：1101学生姓名: 学 号: 指导教师: 邱显焱 湖南工业大学科技学院教务部 制年 月 日目 录1、 传动方案设计2、 电动机的选择3、 确定总传动比及分配各级传动比4、 减速器外部传动零件的设计（V带传动）5、 减速器内部零件设计(圆柱齿轮设计）六、轴的结构设计1、 传动方案设计1.1 课程设计的设计内容带传动平

5、稳、吸震且能器过载保护作用，故在高速级布置一级带传动。在带传动和运输带之间布置一台二级斜齿轮减速器，轴端连接选择弹性柱销联轴器。设计带式运输机的传动机构，其传动转动装置图如下图-1所示。图1.1双级斜齿圆柱齿轮减速器1-电动机；2-传动带；3-减速器；4-联轴器；5-卷轴；6-运输带带式输送机有电动机驱动。电动机1通过联轴器2将动力传入二级圆柱齿轮减速器3，在通过联轴器4将动力传送输送滚筒5，带动输送带6工作。传动系统采用两级展开式圆柱齿轮减速器，其机构简单，但齿轮箱对轴承位置不对称，因此要求轴有较大的刚度。二级齿轮均为斜齿圆柱齿轮的传动，高速级小的齿轮位置远离电动机，齿面接触更均匀。1.2

6、课程设计的原始数据输送带有效拉力 F=4600N；输送带滚筒转速 n=65r/min（允许误差上下5%）；输送带滚筒直径 D=320mm；减速器设计寿命为10年（250天/年）。2、 电动机的选择2.1 选择电动机的类型 按按照设计要求以及工作条件，选用一般Y型全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压为380V。2.2电动机的输出功率工作计划（卷筒）所需功率Pw 式中 查表得知传动总效率 一对滚动轴承的效率； 闭式圆柱齿轮传动的效率； 弹性联轴器的效率； 卷筒的效率。故减速器的总效率为输送带卷筒的总效率传动装置的总效率为工作机所需要的电动机输出功率Pd计算如下查手册取电动机的额定功率表2.1 Y

7、系列额定功率为7.5kw的电动机转速电动机型号Y132S2-2Y132M-4Y160M-6Y160L-8同步转速/（r/min)300015001000750满载转速/（r/min)29001440970720堵转转矩/（N.M)2.22.22.02.0额定转矩/（N.M)最大转矩/（N.M)2.22.22.02.0额定转矩/（N.M)2.3确定电动机的转速已知卷筒转速为n=65r/min，二级减速器的总传动比合理范围是 。所以带式输送机传动装置的电动机转速合理范围为 。表2-3电动机方案比较方案电动机型号额定功率 （）电动机转速减速器传动比同步转速满载转速1Y132M-47.51500144

8、0222Y160M-67.51000970153Y160L-87.575072011在该范围内的转速有750r/min,1000r/min,1500r/min,其主要数据通过比较对比，选择电动机型号为Y160M-6的电动机。Y160M-6型电动机主要性能参数如下； 电动机额定功率； 电动机满载转速N=970r/min； 电动机的中心高H=160mm; 轴伸出直径D=42mm; 轴伸出长度E=110mm.三、确定总传动比及分配各级传动比3.1传动装置的总传动比 式中：总传动比 电动机的满载转速3.2 分配传动比高速级传动比与低速级传动比。由此得知减速器总传动比关系为 低速级齿轮传动比 高速级齿轮

9、传动比图3-2减速箱齿轮侵油深度示意图3.3 各轴的转速计算图3-3带式输送机传动系统各轴代号表3-3各轴的动力和运动参数轴代号转速（r/min)功率/kw转矩/（N.M)09705.95819705.84157.422219.55.6243.73655.4795.74655.3779.874、 减速器外部传动零件的设计（V带传动）4、1选定电动机的额定功率和满载转速查手册得知电动机的额定功率为，取，则，。满载转速为970r/min。4、2选定V带带轮的型号查阅机械设计第九版即教材，确定V带带轮型号。V带型号节宽顶宽高度横截面积锲角A11.013.08.0814、3确定V带基准直径查阅教材P1

10、50，表8-1可取：A型号取，取滑动率。 则取。4、4验算带速A型带轮 带速在范围内，符合要求。4、5确定带的基准长度和实际中心距根据公式计算中心距 得 取一个适合值。计算V带基准长度； 查阅教材P145、表8-2取标准值。计算实际中心距 考虑到安装、调整以及补偿张紧力的需要，中心距应有一定的调解范围，调解范围为。 4、6验算小带轮包角根据教材公式定义； 4、7确定V带根数查阅教材P151；单根V带的额定功率为，查阅教材P145、表8-2；，。则计算根数应 因为必须要大于3.8，所以应该取。4、8计算初始拉力查阅课外相关教材得知，普通V带单位长度质量表，得。 4、9计算其对轴的压力 6、 减速

11、器内部零件设计(圆柱齿轮设计）由于该减速器五特殊要求，为制造方便，所以选择价格便宜、货源充足的优质碳素钢，采用软齿面。5、1选择齿轮材料和确定许用应力查阅机械设计(高等教育出版社第九版）教材得知；小齿轮 42siMn调质，250280HBW大齿轮 45钢正火，170200HBW接触疲劳极限应力小齿轮 大齿轮 弯曲疲劳极限应力小齿轮 大齿轮 安全系数 许用接触应力小齿轮 大齿轮 许用弯曲应力小齿轮 大齿轮 5、2按齿面接触强度设计计算查阅教材表6-13以及6-14得：传动比；取。带入设计公式，得5、3确定齿轮的参数及计算主要尺寸确定齿数 对于软齿面闭式传动，取,。则误差在之内，合适。确定模数 ，

12、取整数。确定中心距 计算主要几何尺寸 分度圆尺寸 ； ； 齿顶圆尺寸 ； ；综合比较取大齿轮尺宽，小齿轮齿宽。5、4验算齿根的弯曲疲劳强度查阅本学期所学教材得知：复合齿系数,带入验算公式 的值分别小于各自的许用接触应力值，故安全。5、5验算齿轮的圆周速度 六、轴的结构设计6、1滚动轴承设计计算求输出轴上的功率P，转速，转矩. 求作用在齿轮上的力已知低速级大齿轮的分度圆直径为 而 F= F= F F= Ftan=4348.16×0.26483=1174.74N圆周力F，径向力F及轴向力F的方向如图示:. 初步确定轴的最小直径先按课本15-2初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调

13、质处理,根据课本取输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径,为了使所选的轴与联轴器吻合,故需同时选取联轴器的型号查课本,选取因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以查机械设计手册LX型弹性柱销联轴器的许用转矩为1250N·m许用最大转速为4750r/min,轴径为3048mm。半联轴器的孔径5.2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度l 从动轴为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求,-轴段右端需要制出一轴肩,故取-的直径;左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径半联轴器与 为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端上, 故-的长度应比略短一些,现取 初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径

14、向力和轴向力的作用,故选用单列角接触球轴承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组 标准精度级的单列圆锥滚子轴承33011型.其尺寸为 图5.2 圆锥滚子轴承 对于选取的单列圆锥滚子轴承其尺寸为 ,故;而 .右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位.由手册上查得33011型轴承定位轴肩高度mm, 取安装齿轮处的轴段;齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位.已知齿轮的宽度为75mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取. 齿轮的左端采用轴肩定位,轴肩高5,取.轴环宽度,取b=12mm. 轴承端盖的总宽度为20mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定) .根据轴承端盖的装

15、拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 ,故取. 取齿轮距箱体内壁之距离a=16,两圆柱齿轮间的距离c=20.考虑到箱体的铸造误差,在确定滚动轴承位置时,应距箱体内壁一段距离 s,取s=8,已知滚动轴承宽度T=27,高速齿轮轮毂长L=50,则至此,已初步确定了轴的各端直径和长度.从动轴l 主动轴1.为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求,-轴段右端需要制出一轴肩,故取-的直径;右端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径半联轴器与 为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端上, 故-的长度应比略短一些,现取2.初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故

16、选用单列角接触球轴承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组 标准精度级的单列圆锥滚子轴承33206型.其尺寸为,故,左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位.由手册上查得33206型轴承定位轴肩高度mm,3.齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位.已知齿轮的宽度为75mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取. 齿轮的左端采用轴肩定位,轴肩高4,取.轴环宽度,取b=10mm. 4.轴承端盖的总宽度为20mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定) .根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 ,故取.5.取齿轮距箱体内壁之距

17、离a=16,两圆柱齿轮间的距离c=20.考虑到箱体的铸造误差,在确定滚动轴承位置时,应距箱体内壁一段距离 s,取s=8,已知滚动轴承宽度T=25,低速级齿轮轮毂长B=50,则至此,已初步确定了轴的各端直径和长度.主动轴l 中间轴1.初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列角接触球轴承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组 标准精度级的单列圆锥滚子轴承33007型.其尺寸为,故;而 .右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位.由手册上查得33007型轴承定位轴肩高度mm,2.取安装齿轮处的轴段;齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位.已知齿轮的宽度为50mm,为了

18、使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取. G低速级小齿轮的左端采用轴肩定位,轴肩高5,取.轴环宽度,取b=25mm. 3.轴承端盖的总宽度为20mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定) .根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 ,故取.4.取齿轮距箱体内壁之距离a=16,两圆柱齿轮间的距离c=20.考虑到箱体的铸造误差,在确定滚动轴承位置时,应距箱体内壁一段距离 s,取s=8,已知滚动轴承宽度T=27,由于高速级大小齿和低速成级大小齿轮间配合完好.至此,已初步确定了轴的各端直径和长度.中间轴5.3求轴上的载荷 首先根据结构图作出轴

19、的计算简图, 确定顶轴承的支点位置时,查机械设计手册20-149表20.6-7.对于33011型圆锥滚子轴承,a=19mm,因此,做为简支梁的轴的支承跨距. 水平面上的支反力垂直面内的支反力弯矩总弯矩 图5.3.1从动轴的载荷分析图6. 按弯曲扭转合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只能校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。=前已选轴材料为45钢，调质处理。查表15-1得=60MP 此轴合理安全5.4精确校核主动轴的疲劳强度. 判断危险截面截面A,B只受扭矩作用。所以A B无需校核.从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看,截面和处过盈配合引起的应力集中最严重,从受载来看,截面C上的应力最大.截面

20、的应力集中的影响和截面的相近,但是截面不受扭矩作用,同时轴径也较大,故不必做强度校核.截面C上虽然应力最大,但是应力集中不大,而且这里的直径最大,故C截面也不必做强度校核,截面和显然更加不必要做强度校核.由第三章的附录可知,键槽的应力集中较系数比过盈配合的小，因而,该轴只需胶合截面左右两侧需验证即可. 截面左侧。抗弯系数 =0.1=0.1mm=2700mm抗扭系数 =0.2=0.2=25000截面的右侧的弯矩M为 截面上的扭矩为 =311.35轴的材料为45钢。调质处理。由课本表15-1查得： 因 经插入后得1.876 =1.55又由附图3-1可得轴材料的敏性系数为 =0.85K=1+=K=1

21、+（-1）=由附图3-1的尺寸系数 ；由附图3-3的扭转尺寸系数。按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即按式3-12，3-12a得碳钢的特性系数 ，取0.1 取0.05安全系数S=SS=1.5 所以它是安全的截面VII右侧抗弯系数 W=0.1=0.1=5487.2mm抗扭系数 =0.2=0.2=1097.4mm截面VII左侧的弯矩M为 M=79243截面VII上的扭矩为 =截面上的弯曲应力 截面上的扭转应力 =过硬配合处的由附表3-8，用插值法求出，并取于是取=2.53，=2.024轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为 综合系数为：所以轴在截面VII右侧的安全系数

22、S=SS=1.5 所以它是安全的5.5圆锥滚子轴承的寿命校核与第III根轴相连的滚子轴承型号为3301型。两轴承受到的径向力 求两轴承的轴向力。对于33011型轴承，按表13-7.轴承派生轴向力按式13-11得.求轴承当量动载荷，因为 查机械设计手册的Y=1.9由表13-5分别进行查表，计算得径向载荷系数和轴向载荷系数为对轴承1对轴承2 因轴承运转中有中等冲击。按表13-6.。则 根据式13-6基本额定动载荷值为4验算轴承的寿命因为,所以按轴承2的受力大小来验算由上式可以得出结论，所选轴承满足寿命要求。请留出一个汉字的空间，下同1 引言（或绪论）（可作为正文第1章标题，用小3号黑体，不加粗，并

23、留出上下间距为：段前0.5行，段后0.5行）×××××××××（小4号宋体，20磅行距）××××××××××××××××××××××××××××××11 ××××

24、5;×（作为正文2级标题，用4号黑体，不加粗）×××××××××（小4号宋体，20磅行距）×××××××××××××××××××××××××××××××1.1.1 ××××（作为正文3级标题，用小4号黑体，不加粗）×××××××××