机械设计基础课程设计模板减速器设计

1、机械设计基础课程设计单级斜齿轮圆柱齿轮减速器学 校：大连海洋大学专 业：轮机工程 学 号：1703130103 姓 名：张* 指导教师：曹丽娟 设计题目：带式输送机单级齿轮减速器运动简图：工作条件：输送机连续工作，单向传动，载荷变化不大，空载启动，使用期限10年，单班制工作，输送带允许误差为5%。设计工作量：1.设计计算说明书1份（A4纸20页以上，约6000-8000字）；2.主传动系统减速器装配图（主要视图）1张（A2图纸）；3.零件图（轴或齿轮轴、齿轮）2张（A3图纸）。专业科：赵斌 教研室：郭新民 指导教师：张锋 开始日期 20*年5月 5日 完成日期 20*年 6月 30 日设计计算

2、及说明结果及结论第一节  设计任务设计任务：设计一带式输送机用单级圆柱齿轮减速器。已知输送拉力F=1200N，带速V=1.7m/s，传动卷筒直径D=270mm。由电动机驱动，工作寿命八年（每年工作300天），两班制，带式输送机工作平稳，转向不变。设计工作量：1、减速器装配图1张（A0图纸）2、零件图2张（输出轴及输出轴上的大齿轮A1图纸）（按1：1比例绘制）3、设计说明书1份（25业）第二节 、传动方案的拟定及说明传动方案如第一节设计任务书（a）图所示，1为电动机，2为V带，3为机箱，4为联轴器，5为带，6为卷筒。由机械设计基础课程设计表21可知，V带传动的传动比为24，斜齿轮的传动

3、比为36，而且考虑到传动功率为 KW，属于小功率，转速较低，总传动比小，所以选择结构简单、制造方便的单级圆柱斜齿轮传动方式。 第三节 、电动机的选择1.传动系统参数计算(1) 选择电动机类型.选用三相异步电动机,它们的性能较好,价廉,易买到,同步转有3000,1500,1000,750r/m四种,转速低者尺寸大;为了估计动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和拟定传动方案，可先由已知条件计算起驱动卷筒的转速nw 经过分析，任务书上的传动方案为结构较为简单、制造成本也比较低的方案。（2）选择电动机 1）卷筒轴的输出功率2）电动机的输出功率PP/传动装置的总效率0.96×0.98&

4、#215;0.98×0.99×0.960.86故PP/=2.125/0.86=2.4KW单级圆柱斜齿轮传动P=2.4KW4）电动机的转速 为了便于选择电动机的转速，先推算电动机转速的可选择范围。根据机械设计基础课程设计表2-1查得V带传动的传动比i24，单级圆柱斜齿轮传动比i36，则电动机可选范围为nnw×i×i7212406r/min 故选择1500r/min转速的电动机。根据机械设计基础课程设计表20-1选定电动机Y100l-2-45）电动机的技术数据和外形、安装尺寸由机械设计基础课程设计表20-1、表20-2可查出Y100l-2-4型电动机的主要技

5、术数据和外形、安装尺寸 满载转速1430r/min第四节 、计算传动装置的运动和动力参数（一）计算传动装置的总传动比和传动比分配（1）       总传动比由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速nw，可得传动装置总传动比为in/nw1430/12011.91（2） 传动装置传动比分配ii×i式中i，i分别为带传动和单级圆柱减速器的传动比。为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取i2.3，则单级圆柱减速器传动比为ii/ i11.91/2.35.18。（二）运动参数及动力参数的计算（1）各轴转速   n0n1

6、430r/min   n1n0/ i11430/2.3622 r/min   n2n0/ （i×i）120 r/min（2）各轴输入功率   P0P2.4kW   P1P0×2.4×0.962.31 kW   P2P1×滚×齿2.3×0.98×0.982.21kW（3）各轴输入转矩 0 轴  T09550 P0/ n0=9550×2.4/1430=16.03 N

7、83;m 轴  T19550 P1/ n1=9550×2.31/622=35.47 N·m轴  T29550 P2/ n2=9550×2.21/120=175.88 N·m1500r/min转速的电动机。 第五节、传动零件的设计计算1.带传动的设计确定计算功率 工作情况系数查机械设计基础表11-9 =1.0 （单班制、每天工作8小时） =1.0×2.4=2.4KW选择带型号根据Pc =2.4，n1430r/min，查图初步选用 普通A型带选取带轮基准直径查机械设计基础表11-12选取小带轮基准直径=90mm，则大带

8、轮基准直径1430÷622×90（1-0.02）=202.9mm式中为带的滑动率，通常取（1%2%），查表后取=200mm验算带速v=6.74m/s在5m/s范围内，带充分发挥。（5）V带基准长度Ld和中心距aa0 =1.5（90+200）=435mm取a0 =435，符合0.7（ +）< a0<2（ +）由式（13-2）带长=1332.3mm按表13-2定相近的基准长度Ld=1400mm，再由式（13-16）计算实际中心距 =435+（1400-1332）/2=469mm（6）验算包角，由式（13-1）得=>，合适（7）求确定v带根数z因=90mm，n1

9、430r/min，带速v=6.74m/s，得实际传动比=2.28 Po=1.07kw查表得单根v带功率增量=0.17KW，包角修正系数=0.96，带长修正系数=0.96，则由公式得Pc =2.4KW普通A型带=90mm=200mmV=6.74m/sLd=1400mma=469mm故选2根带。（8）确定带的初拉力F0（单根带）查表13-1得q=0.10kg/m，故可由式（13-17）得单根V带的初拉力 =146.157N 作用在轴上的压力=2×5×146.157×sin/2=1447N（9）带轮的结构设计 查机械设计基础课程设计GB-10412-89得带轮缘宽度B=

10、80mm2、齿轮传动的设计（1）选择材料与热处理根据工作要求,采用齿面硬度<=350HBS，查机械设计基础表11-1得 小齿轮选用40Cr,调质,硬度为250HBS 大齿轮选用ZG35SiMn,调质,硬度为220HBS 由机械设计基础图11-7C得680 MPa ，510MPa， 由机械设计基础表11-4得SH =1.1，所以680/1.1MPa618MPa 510/1.1MPa539MPa由机械设计基础图11-10C得240 Mpa，160Mpa。由机械设计基础表11-4得SF =1.4，所以240/1.4MPa171MPa 160/1.4MPa114.3MPa（2）按齿面接触强度计算

11、 设齿轮按8级精度制造。取载荷系数K=1.2（表11-3），齿换系数=0.4。 小齿轮上的扭距 T19550 P1/ n1=9550×6.38/626=35.47 N·m按式（11-5）计算中心距=109mm取a=110mm齿数 取z36，z5.18×36186.5，则取z =186，实际传动比i=5.16mn=2a·cos /(Z1+Z2)=2×190×cos/（36+205）=1.25mm按表4-1，取mn=1.5，去定螺旋角 = arccos mn · (Z1+Z2) / 2a= 齿宽b=a=0.4×

12、;190=76mm，取b2=76mm，b1=84mm（3）验算弯曲强度当量齿数:Zv1=Z1/cos3 =41.8 ，Zv2=Z2/cos3 =238.1查图11-9得YF1=2.44 , YF2=2.13，所以F2= F1 ·YF2/ YF1 = 61.5Mpa< F2 =114.3Mpa （4）求圆周速度VV=d1n1/(60×1000)=1.86m/S 对照表11-2可知选8级精度是合宜的。（5）齿轮结构参数分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径中心距a=190mm大齿轮齿宽b2=76mm小齿轮齿宽b1=84mm 通过对减速器结构的分析，可知小齿轮左旋，大齿轮右旋比较合

13、适。 第六节、轴的设计计算1、 初步确定轴的最小直径1轴的材料选择，45钢，调质处理，由表14-2查得C=110，=6.38KW，626 r/min初步确定1轴的最小直径 23.8由于轴端开键槽，会削弱轴的强度，故需增大轴径5%7%取=25mm2轴的材料也选45钢，调质处理，由表14-2查得C=110，=6.13KW，111 r/min初步确定2轴的最小直径=41.9mm,由于轴端开键槽，会削弱轴的强度，故需增大轴径5%7%，取=452由齿轮的旋向分析2轴受力情况 （1）由以上计算分析可知道，大齿轮右旋，径向力、圆周力、轴向力大小如下：N（2）2轴受力情况如（3-1）图所示（3）求垂直面的支承

14、反力N（4）求水平面的支承反力（5）绘制垂直面的弯距图（3-2）=1817×0.142/2=129.9Nm=-570×0.143/2=-40.8（6）绘制水平面的弯距图（3-2）（7）求合成弯距（8）危险截面的当量弯距由图（3-4）可见，截面a-a最危险，其转距=527.4Nm当量弯距如认为轴的扭切应力是脉动循环变力，取折合系数a=0.6，代入上式（9）校核直径轴的材料为45钢，调质处理，由表14-1查得=650 MPa，由表14-3查得=60MPa考虑到键槽对轴的削弱，将d值加大4%，故d=1.04×39.2=40.76故轴符合强度要求 第七节、滚动轴承的选择及

15、计算1、轴承的安装方案轴1和轴2的轴承均采用正装（面对面） ，其原因在于正装轴承（面对面）适合于传动零件位于两支承之间，轴承反装（背靠背）适合于传动零件处于外伸端，而且支承跨距不大，故采用两端固定式。轴承类型选为角接触球轴承。入下图所示： 正装（面对面） 反装（背靠背）2、 轴承的校核（1）轴承的预期寿命取为Lh=14400h，由前面的计算知道，=1247N，=1056N 2轴的工作转速n2=111r/min，初选轴承7211AC，查机械设计基础课程设计表15-6得到基本额定动载荷Cr=38.8KN，基本额定静载荷Cor=31.8KN 由表16-13查得轴承的内部轴向力为：因为F2+Fa2 F

16、1所以Fa1= F2+ Fa2=2230.2NFa1= F1=1174.2N（2）计算轴承的当量动载荷由表16=13查得e=0.68而查表16-12得，X1=0.41，Y1=0.87，X2=1，Y2=0，所以P1X1Fr1Y1Fa1=0.41×24410.87×2230.2=2941.1NP2X2Fr2Y2Fa2=1726.8N（3）轴承寿命的校核因为轴的结构要求两端选择同样尺寸的轴承，进P1较大，故以它来校核轴承的寿命第八节、键联接选择及校核1， 本设计均采用：普通圆头平键普通平键用于静联接即轴与轮毂间无相对轴向移动，构造：两侧面为工作面，靠键与槽的挤压和键的剪切传递扭矩

17、 型式：大齿轮处选择圆头A型（常用）为防转、键（指端铣刀加工）与槽同形、键顶上面与毂不接触有间隙联轴器与带轮处均选择C型键2， 键联接的设计及强度校核1） 已知参数：1轴轴径d25 mm，带轮轮毂宽度为70mm扭矩T1=97.33Nm 载荷有轻微冲击2轴安装大齿轮处轴径d60 mm，齿轮轮毂宽度为76mm扭矩T=527.4Nm 载荷有轻微冲击安装联轴器处轴径d45 mm，；联轴器轮毂宽度为112mm扭矩T=527.4Nm 载荷有轻微冲击键材料为45钢2) 失效形式： 压溃（键、轴、毂中较弱者静联接）磨损（动联接）键的剪断（较少）校核挤压强度条件为： 许用挤压应力 Mpa ，表5-1 P113T

18、扭矩（Nmm）h高度 l工作长度 l=L-b （A型键L公称长度） d轴径（mm）3）计算安装带轮处的键：安装大齿轮处的键：安装联轴器处的键：所以，三个键均符合要求。第九节、联轴器的选择与校核1、由于弹性联轴器的诸多优点，所以考虑选用它。初选HL4联轴器45×112 GB5014-85其主要参数如下：材料HT200公称转矩轴孔直径， 轴孔长， 许用转速由机械设计基础表17-1，可知道工作系数故计算转距故联轴器满足要求第十节、减速器附件的选择1、箱体及附件选择箱体设计（mm）名称符号参数设计原则箱体壁厚100.04a+d >8箱盖壁厚1100.85>8凸缘厚度箱座b151.

19、5箱盖b1151.51底座b2252.5箱座肋厚m8.50.85箱盖肋厚m18.50.851地脚螺钉型号df18取M20单级齿轮减速器，0.036a+12数目n4轴承旁联接螺栓直径d114.13取M160.75 df箱座、箱盖联接螺栓直径尺寸d211.3取M12（0.5-0.6）df观察孔盖螺钉C2d4（0.3-0.4）df凸台高度h结构而定凸台半径R1= C2箱体外壁至轴承盖座端面的距离l140C1+ C2+(510)注释：a：中心距之和，a190mm 2、附件为了保证减速器的正常工作，除了对齿轮、轴、轴承组合和箱体的结构设计给予足够的重视外，还应考虑到为减速器润滑油池注油、排油、检查油面高

20、度、加工及拆装检修时箱盖与箱座的精确定位、吊装等辅助零件和部件的合理选择和设计。 名称规格或参数作用窥视孔视孔盖145×112为检查传动零件的啮合情况，并向箱内注入润滑油，应在箱体的适当位置设置检查孔。图中检查孔设在上箱盖顶部能直接观察到齿轮啮合部位处。平时，检查孔的盖板用螺钉固定在箱盖上。材料为铸铁通气器通气螺塞M12×1.25减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大，为使箱内热胀空气能自由排出，以保持箱内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件等其他缝隙渗漏，通常在箱体顶部装设通气器。材料为Q235轴承盖凸缘式轴承盖六角螺栓（M8）固定轴系部件的轴向位置并承

21、受轴向载荷，轴承座孔两端用轴承盖封闭。轴承盖有凸缘式和嵌入式两种。图中采用的是凸缘式轴承盖，利用六角螺栓固定在箱体上，外伸轴处的轴承盖是通孔，其中装有密封装置。材料为HT150定位销M6×35为保证每次拆装箱盖时，仍保持轴承座孔制造加工时的精度，应在精加工轴承孔前，在箱盖与箱座的联接凸缘上配装定位销。中采用的两个定位圆锥销，安置在箱体纵向两侧联接凸缘上，对称箱体应呈对称布置，以免错装。材料为45号钢油面指示器油标尺M12检查减速器内油池油面的高度，经常保持油池内有适量的油，一般在箱体便于观察、油面较稳定的部位，装设油面指示器，采用2型 油塞M14×1.5换油时，排放污油和清洗剂，应在箱座底部，油池的最低位置处开设放油孔，平时用螺塞将放油孔堵住，油塞和箱体接合面间应加防漏用的垫圈（耐油橡胶）。材料为Q235起盖螺钉M8×30为加强密封效果，通常在装配时于箱体剖分面上涂以水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因胶结紧密难于开盖。为此常在箱盖联接凸缘的适当位置，加工出1个螺孔，旋入启箱用的圆柱端或平端的启箱螺钉。旋动启箱螺钉便可将上箱盖顶