机械设计基础(二级减速器)课程设计

1、机械设计基础课程设计设计课题：二级圆柱直齿轮减速器 学 号：310904030418 姓 名：廖 翔 专业班级：热能0904 指导教师：杨 现 卿 2012年1月13日- 24 -课程设计说明书年级专业热能0904学生姓名廖翔学 号310904030418题目名称带式传输机的传动装置设计设计时间第17周20周课程名称机械设计课程设计课程编号设计地点二号教学楼的二楼一、 课程设计目的1.1 综合运用所学知识，进行设计实践，巩固、加深和扩展。1.2 培养分析和解决设计简单机械的能力，为以后的学习打基础。1.3 进行工程师的基本技能训练，计算、绘图、运用资料。二、 已知技术参数和条件2.1技术参数：

2、输送带的牵引力：1800N输送带速度：2.0m/s卷筒直径：290mm工作年限：10年2.2工作条件：每日两班制工作，8h/班，大修期3年，每年300个工作日，输送带速度允许误差为±5%。三、 任务和要求3.1 绘制二级直齿圆柱齿轮减速器装配图1张；标题栏符合机械制图国家标准；3.2 绘制零件工作图2张（齿轮和轴）；3.3 编写设计计算说明书1份，计算数据应正确且与图纸统一。3.4 图纸装订、说明书装订并装袋；四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）4.1 机械设计基础教材 4.2 机械设计课程设计4.3 减速器实物；4.4 其他相关书籍五、进度安排序号设计内容天数1

3、设计准备（阅读和研究任务书，阅读、浏览指导书）12传动装置的总体设计33各级传动的主体设计计算54减速器装配图的设计和绘制55零件工作图的绘制36编写设计说明书47总计21六、教研室审批意见教研室主任（签字）： 年 月 日七|、主管教学主任意见 主管主任（签字）： 年 月 日八、备注指导教师（签字）： 学生（签字）：注：1此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；2此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。 目 录1 、系统总体方案设计- 1 -1.1 电动机选择- 1 -1.2 传动装置运动及动力参数计算- 1 -2、传动零件的设计计算- 3 -2.1 高速级齿轮的设

4、计- 3 -2.2 低速级齿轮的设计- 6 -3、轴的设计- 9 -3.1高速轴设计- 9 -3.2中间轴设计- 11 -4.键的设计与校核- 17 -4.1高速轴上键的设计与校核- 17 -4.2中间轴上键的设计与校核- 17 -4.3低速轴上键的设计与校核- 17 -5.滚动轴承的校核- 19 -5.1计算高速轴的轴承- 19 -5.2计算中间轴的轴承- 19 -5.3计算低速轴的轴承- 20 -6.箱体的设计及各部位附属零件的设计- 21 -6.1铸造减速箱体主要结构尺寸- 21 -6.2各部位附属零件的设计- 22 -6.3润滑方式的确定- 23 -1 、系统总体方案设计1.1 电动机

5、选择（1）选择电动机的类型和结构因为装置的载荷平稳，且在有粉尘的室内环境下工作，温度不超过35，因此可选用Y系列三相异步电动机，它具有国际互换性，有防止粉尘、铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点，B级绝缘，工作环境也能满足要求。而且结构简单、价格低廉。 （2）确定电动机功率和型号 运输带机构输出的功率： 传动系得总的效率: 电动机所需的功率为： 由题意知，选择Y132S1-4比较合理，额定功率=5.5kw,满载转速1440r/min.。1.2 传动装置运动及动力参数计算（1）各传动比的计算卷筒的转速总传动比: 则减速器的传动比为：高速级齿轮传动比：；低速级圆柱齿轮传动比: （2）各轴的转速可根据

6、电动机的满载转速和各相邻轴间的传动比进行计算，转速（r/min）。 高速轴 中间轴 低速轴 滚动轴 （3）各轴的输入功率（kw） 高速轴 中间轴 低速轴 滚动轴 （4）各轴输入扭矩的计算（） 高速轴 中间轴 低速轴 滚动轴 将以上算得的运动和动力参数列表如下：项 目电动机轴高速轴I中间轴II低速轴III滚动轴转速（r/min2131.7131.7功率（kW）5.55.4455.2835.1265.024转矩（N·m）36.48 36.11121.22371.7364.3传动比1 ： 3.46 ： 3.16 ： 1效率0.99 0.97 0.97 0.982、

7、传动零件的设计计算 因减速器中的齿轮传动均为闭式传动，且所受的负载且小，其失效形式主要是点蚀，故先按齿面接触疲劳强度的要求设计。对于两级传动的齿轮可设计为：运输机要求的速度为2m/s，速度不高，故选用7级精度的直齿轮。材料的选择：选择两个小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，两个大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。2.1 高速级齿轮的设计2.1.1试选小齿轮齿数，大齿轮齿数为，取。精度选为7级。 2.1.2按齿面接触强度设计按式（1021）试算，即 （1）确定公式内的各计算数值试选K1.49计算小齿轮传递的转矩。 选取尺宽系数d1弹性影响系数

8、ZE189.8Mpa按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPa；大齿轮的解除疲劳强度极限MPa； 计算应力循环次数60n1jLh6014401（2830010）4.15接触疲劳寿命系数查得接触疲劳寿命系数:1.0；1.0计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数S1，得 1.0×800MPa800MPa 1.0×560MPa560MPa（2）计算试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。=43.2计算圆周速度=3.26m/s计算齿宽bb=d=1×43.1mm=43.2 mm计算齿宽与齿高之比模数 m=2.16mm齿高 h=2.25m=2.25×2.16m

9、m=4.86mm2.1.3按齿根弯曲强度设计由式(105) m计算弯曲疲劳许用应力取安全系数S=1.4 =470Mpa =343Mpa 计算大、小齿轮的并加以比较=0.00735=0.00903 大齿轮的数值大。(2)设计计算 m =2 对结果进行处理取m=2 =/m=43.2/222 大齿轮齿数， = =3.4622=76.12 取=762.1.4几何尺寸计算(1)计算中心距 a=(+)/2=(22+76)/2=98mm，(2)计算大、小齿轮的分度圆直径 =m=222=44mm =m=762 =152mm(3)计算齿轮宽度 b=d=44mm 备注齿宽一般是小齿轮得比大齿轮得多5-10mm2.

10、1.5小结 实际传动比为： 误差为： 由此设计有模数分度圆直径齿宽齿数小齿轮2445022大齿轮215244762.2 低速级齿轮的设计2.2.1试选小齿轮齿数，大齿轮齿数为，取76。3.2.2按齿面接触强度设计 （1）确定公式内的各计算数值试选K1.49计算小齿轮传递的转矩。 选取齿宽系数d1查得材料的弹性影响系数ZE189.8Mpa按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPa；大齿轮的解除疲劳强度极限MPa；计算应力循环次数60jLh60416.21（2830010）1.19 接触疲劳寿命系数查得接触疲劳寿命系数:1.0；1.0计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数S1 1×

11、;800MPa800MPa 1×560MPa560MPa（2）计算试算小齿轮分度圆直径=65.2mm 计算圆周速度v=1.42m/s 计算齿宽bb=d=1×65.2mm=65.2mm计算齿高与齿高之比m=2.72h=2.25m=2.25×2.72mm=6.1mm2.2.3按齿根弯曲强度设计 m计算弯曲疲劳许用应力取安全系数S=1.4 =470Mpa=343Mpa 查取齿形系数 计算大、小齿轮的并加以比较=0.0042=0.00903 大齿轮的数值大。（2）设计计算m=1.782对结果进行处理取m=2.5=/m=65.2/2.526大齿轮齿数， = =3.1626=

12、82.16 =82 2.2.4几何尺寸计算（1）计算大、小齿轮的分度圆直径=m=262.5=65mm =m=822.5=205mm（2）计算中心距a=(+)/2=(26+82)/2=135mm （3）计算齿轮宽度 b=d=65mm 备注齿宽一般是小齿轮得比大齿轮得多5-10mm2.2.5小结实际传动比为：误差为： <5%由此设计有模数分度圆直径齿宽齿数小齿轮2.5657026大齿轮2.520565823、轴的设计3.1高速轴设计（1）材料：选用45号钢调质处理，取=35Mpa，A=110（2）各轴段直径的确定 因为轴直径与齿轮齿根圆直径相差不大，所以轴一选为齿轮轴。由，P=5.445kw

13、,则初选轴承6306，其内径为30mm，所以取，；左起第二段为轴肩，；第三段 ，；第四段为空载部分，；第五段装轴承，；第六段为过渡部分，；第七段为输入端，。端盖的总宽为40mm。（3）校核该轴=45.5mm，=152.5mm， 作用在齿轮上的圆周力为：Nm圆周力：径向力：求垂直面的支承反力：求水平面的支承反力：由得NN绘制垂直面弯矩图绘制水平面弯矩图求合成弯矩图：考虑最不利的情况，把直接相加求危险截面当量弯矩：从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取脉动循环系数）计算危险截面处轴的应力因为材料选择45号调质，得，许用弯曲应力，。60Mpa所以该轴是安全的（4）弯矩及轴的受力分析图如下：

14、 3.2中间轴设计（1）材料：选用45号钢调质处理，取=35Mpa，A=110（2）各轴段直径的确定： 由, p=5.283,n=416.2则mm,选用6006轴承，第一段为装轴承和挡圈部分，；第二段装一级大齿轮，；第三段为轴环，；第四段装二级小齿轮，；第五段装挡圈和轴承，。（3）校核该轴 ，作用在2、3齿轮上的圆周力：径向力： 求垂直面的支反力计算垂直弯矩：求水平面的支承力： 计算、绘制水平面弯矩图： 求危险截面当量弯矩：从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取脉动循环系数） 计算危险截面处轴的直径： n-n截面: m-m截面: 由于>d，所以该轴是安全的。（4）弯矩及

15、轴的受力分析图如下 3.3低速轴设计：（1）材料：选用45号钢调质处理，取=35Mpa，A=110（2）各轴段直径的确定：由, 则。右端第一段装轴承和挡圈，；第二段装齿轮，；第三段为轴环，；第四段为过渡段，；第五段装轴承，；第六段为过渡段，；第七段装联轴器，。（3）校核该轴 ，作用在齿轮上的圆周力为：径向力为求垂直面的支承反力：求水平面的支承反力：N绘制垂直面弯矩图绘制水平面弯矩图求合成弯矩图：考虑最不利的情况，把直接相加求危险截面当量弯矩：从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取脉动循环系数）计算危险截面处轴的直径因为材料选择45号钢调质处理，查得，许用弯曲应力，则：因为>d，

16、所以该轴是安全的。(4)弯矩及轴的受力分析图如下：4.键的设计与校核选择A型普通键 =1201504.1高速轴上键的设计与校核 与联轴器联接的键 由d=22mm，选 b×h=6×6， 取L =45mm则工作长度 l=L-b=39 k=0.5h=3所以强度 所以所选键为: bhl=6645 4.2中间轴上键的设计与校核(1) 与大齿轮联接的键 已知d=34，取bh=108 L=32 则：l=22 k=4根据挤压强度条件，键的校核为：所以所选键为:bhl=10832(2)与小齿轮联接的键已知d=34，,参考教材，取bh=108 L=63 则l=53 k=4所以所选键为:bhl=

17、108634.3低速轴上键的设计与校核(1)与齿轮联接的键已知=54mm，=371.7参考教材，取bh=1610 L=56 则l=40 k=5,根据挤压强度条件，键的校核为：所以所选键为:bhl=161056(2) 与联轴器联接的键 已知，参考教材，取bh=149 L=100 则l=86 k=4.5 根据挤压强度条件，键的校核为：所以所选键为:bhl=1491005.滚动轴承的校核5.1计算高速轴的轴承(1)已知 两轴承径向反力： (2)=1.21.8，有轻微冲击，则取=1.2。 初步计算当量动载荷P， P=1.21279.6=1535.5N计算轴承6306的寿命：额定寿命T=2830010h

18、=48000h查表得C=17000N>48000h故可以选用5.2计算中间轴的轴承（1）已知两轴承径向反力： （2）初步计算当量动载荷P，根据P=，取=1.2。所以P=1.22405.9=2887.1N 计算轴承6006的寿命：>48000h故可以选用。5.3计算低速轴的轴承（1）已知两轴承径向反力： （2）初步计算当量动载荷P，根据P=1.21.8，取=1.2。所以P=1.22718.9=3262.6N计算轴承6210的寿命：>48000h故可以选用。K1.49=4.151.01.0=3.26m/s m=2=22=76a=98mm=44mm=152mmb=44mm=1.19

19、 =1.42m/sb=65.2mmm=2.72h=6.1 m=2.5=26=82=65mm=205mma=135mmbhl=6645bhl=10832bhl=10863bhl=161056bhl=149100T=48000h06.箱体的设计及各部位附属零件的设计 箱体是减速器的一个重要零件，它用于支持和固定减速器中的各种零件，并保证传动件的齿合精度，使箱体内有良好的润滑和密封。箱体的形状较为复杂，其重量约见减速器的一半，所以箱体结构对减速器的工作性能、加工工艺、材料消耗、重量及成本等有很大的影响。箱体结构与受力均较复杂，目前尚无成熟的计算方法。所以，箱体各部分尺寸一般按经验设计公式在减速器装配

20、草图的设计和绘制过程中确定。 箱体选用灰铸铁HT40018，布氏硬度。6.1铸造减速箱体主要结构尺寸名 称符号尺寸关系取 值箱座壁厚10mm箱盖壁厚10mm箱盖凸缘厚度12mm箱座凸缘厚度12mm箱座底凸缘厚度20mm地脚螺钉直径16mm地脚螺钉数目a<250mm6轴承旁联接螺栓直径12mm盖与座联接螺栓直径10mm视孔盖螺钉直径6mm定位销直径8mm至直外箱壁距离e查手册16mm至凸缘边缘距离e查手册14mm轴承旁凸台半径14mm凸台高度30mm外箱壁至轴承座端面距离2e+（510）40mm大齿轮顶圆与内箱壁距离32mm箱盖箱座肋厚mm=10mm轴承端盖外径120 85mm102mm6

21、.2各部位附属零件的设计窥视孔盖与窥视孔：在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔, 大小只要够手伸进操作可。以便检查齿面接触斑点和齿侧间隙,了解啮合情况.润滑油也由此注入机体内. 放油螺塞放油孔的位置设在油池最低处，并安排在不与其它部件靠近的一侧，以便于放油，放油孔用螺塞堵住并加封油圈以加强密封。 油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量.因此要安装于便于观察油面及油面稳定之处即低速级传动件附近；用带有螺纹部分的油尺，油尺上的油面刻度线应按传动件浸入深度确定。 通气器 减速器运转时，由于摩擦发热,机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏,所以在机盖顶部或窥视孔上装通气器，使

22、机体内热空气自由逸处，保证机体内外压力均衡，提高机体有缝隙处的密封性，通气器用带空螺钉制成。 启盖螺钉 为了便于启盖，在机盖侧边的边缘上装一至二个启盖螺钉。在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖；螺钉上的长度要大于凸缘厚度，钉杆端部要做成圆柱形伙半圆形，以免顶坏螺纹；螺钉直径与凸缘连接螺栓相同。 在轴承端盖上也可以安装取盖螺钉,便于拆卸端盖。对于需作轴向调整的套环,装上二个螺钉,便于调整。 定位销 为了保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联接凸缘的长度方向两端各安置一个圆锥定位销。两销相距尽量远些，以提高定位精度。如机体是对称的,销孔位置不应对称布置。 环首螺钉、吊环和吊钩 为了拆卸及搬运，应在机盖上装有环首螺钉或铸出吊钩、吊环，并在机座上铸出吊钩。 调整垫片 用于调整轴承间隙,有的起到调整传动零件轴向位置的作用。（9）密封装置 在伸出轴与端盖之间有间隙,必须安装密封件,以防止漏