机械设计课程设计说明书

1、沈阳工程学院课程设计设计题目： 用于带式输送机的一级圆柱齿轮减速器设计系 别 机械学院 班级 机制专 121 学生姓名 学号指导教师 郭维城 朱爽 职称 讲师起止日期： 2014 年 6 月 30 日起 至 2014 年 月 11 日止沈阳工程学院机械设计 课程设计成绩评定表系（部）： 机械学院 班级： 机制专 121 学生姓名：指导教师评审意见评价 内容具体要求权重评分加权 分调研 论证能独立查阅文献 , 收集资料；能制定课程设计方案 和日程安排。0.15432工作 能力 态度工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作，0.25432工作 量按期圆满完成规定的设计任务，

2、工作量饱满， 难度 适宜。0.25432说明 书的 质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字 通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表 完备，书写工整规范。0.55432指导教师评审成绩（加权分合计乘以 12）分加权分合计指 导 教 师 签 名：年月日评阅教师评审意见评价 内容具体要求权重评分加权 分查阅 文献查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力0.25432工作 量工作量饱满，难度适中。0.55432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字 通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表 完备，书写工整规范。0.35432评阅教师评审成绩（加权分合计乘以 8）

3、分加权分合计评 阅 教 师 签 名：年月日课程设计总评成绩分沈阳工程学院课程设计任务书课程设计题目：用于带式输送机的一级圆柱齿轮减速器设计系 别 机械学院 学生姓名 刘天河 指导教师 郭维城、朱爽 班级 机制专 121 学号 13职称 讲师课程设计进行地点： 实训 E312任 务 下 达 时 间： 2014 年 6 月 29 日起止日期： 2014 年 6月 30 日起至 2014年 7 月 12日止教 研 室 主任年 月 日批准用于带式输送机的一级圆柱齿轮减速器设计的原始资料及要求一）设计题目设计用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器二）原始数据（以实际数据为准）运输带工作拉力F=1150N运输

4、带工作速度v = 1.6m/s卷筒直径D= 260mm三）工作条件连续单向运转，载荷平稳，空载启动，使用期限为 10 年，小批量生产，两班制工作，运输带速度允许误差为 5%。（四）应完成的任务1、减速器装配图 1张（A0 图）2、零件图 2张（齿轮轴零件图一张，大齿轮零件图一张） （A3 图）3、设计计算说明书 1 份（五）时间安排（ 2 周）1、三天计算；2、一天画草图；3、四天画装配图及零件图；4、两天答辩。（六）设计说明书主要内容（1）目录（标题及页次） ；（2）课程设计任务书；（ 3）前言（题目分析，传动方案的拟定等） ；（4）电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算；（ 5）传动零

5、件的设计计算（确定带传动及齿轮传动的主要参数） ；（6）轴的设计计算及校核；（7）箱体设计及说明（8）键联接的选择和计算；（9）滚动轴承的选择和计算；（ 10）联轴器的选择；（11）润滑和密封的选择；（12）减速器附件的选择及说明；（13）设计总结；（14）参考资料（资料的编号 及书名、作者、出版单位、出版年月） ；（七）要求和注意事项1）图纸图面清洁，标注准确，符合国家标准；2）必须按学校规定的纸张与格式编写设计计算说明书， 要求计算正确， 层次 分明，论述清楚，文字精炼，插图简明，排版正确。3）本部分课程设计说明书要求字数约 6 千字（或 20-25 页），采用学校规定 的设计用纸与格式。

6、沈阳工程学院 机械学院机械原理与设计教学部目录第一章 绪论第二章 课题题目及主要技术参数说明2.1 课题题目2.2 主要技术参数说明2.3 传动系统工作条件2.4 传动系统方案的选择第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算3.1 减速器结构3.2 电动机选择3.3 传动比分配3.4 动力运动参数计算第四章 齿轮的设计计算 （ 包括小齿轮和大齿轮 ）4.1 齿轮材料和热处理的选择4.2 齿轮几何尺寸的设计计算4.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸4.2.2 齿轮弯曲强度校核4.2.3 齿轮几何尺寸的确定4.3 齿轮的结构设计第五章 轴的设计计算 （从动轴 ）5.1 轴的材料和热处理的选择5

7、.2 轴几何尺寸的设计计算5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径5.2.2 轴的结构设计5.2.3 轴的强度校核第六章 轴承、键和联轴器的选择6.1 轴承的选择及校核6.2 键的选择计算及校核6.3 联轴器的选择第七章 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算7.1 润滑的选择确定7.2 密封的选择确定7.3 减速器附件的选择确定7.4 箱体主要结构尺寸计算第八章 总结参考文献第一章 绪 论本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算， 在设计计算中运用到 了机械设计基础、机械制图、工程力学、公差与互换性等多门课程 知识，因此是一个非常重要的综合实践环节 ,也是一次全面

8、的、 规范的实践训 练。通过这次训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。主要体现在如下几 个方面：（1）培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和 其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能 力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。（2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了 一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科 学的工程设计能力和创新能力。（3）加强了我们对 Office软件中 Word功能的认识和运用。第二章 课题题目及主要技术参数说明2.1 课题题目带式输送机传动系统中的减速器。要求

9、传动系统中含有单级圆柱齿轮减速器及 V 带传动2.2 主要技术参数说明输送带的最大有效拉力 F=1150N，输送带的工作速度 V=1.6 m/s，输送机滚 筒直径 D=260 mm。2.3 传动系统工作条件带式输送机在常温下连续工作、单向运转；空载起动，工作载荷较 平稳；两班制（每班工作 8小时），要求减速器设计寿命为 8年，大修期为 3年，中批量生产；三相交流电源的电压为 380/220V。2.4 传动系统方案的选择图 1 带式输送机传动系统简图计算及说明结果第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算3.1 减速器结构本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。3.2 电动机选择（一）工作机的功率

10、PwPw =FV/1000=1150×1.6/1000=1.84kw（二）总效率 总总 = 带 齿轮 联轴器 滚筒 轴2 承3=0.96×0.98 ×0.99 ×0.96 ×0.99 3=0.867（三）所需电动机功率 Pd电动机选用：Pd=pw/总=1.84/0.867=2.12(KW)Y100L1-4查机械零件设计手册得 Ped = 2.2 kw电动机选用 Y100l1-4n 满 = 1430 r/min3.3 传动比分配工作机的转速 n=60×1000v/ （ D）=60×1000×1.6/(3.14 

11、15;260)=117.589r/minI 总=n 满 /n=1430/117.589=12.161(r/min)取 i带 3则 i 齿=i 总 /i 满=12.161/3=4.054i带 33.4 动力运动参数计算i 齿 =4.054（一）转速 n计算及说明结果n0 =n 满 =1430(r/min )nI = n0 / i带 = n满 / i 带 =1430/3=476.667 ( r/min )nII =nI /i齿 =476.667/4.054=117.579(r/min )nIII =nII =117.579( r/min )（二） 功率 PP0=Pd =2.12(kw)P1=p0带

12、=2.12 ×0.94=1.993 (kw)P2=p1 齿 轮 轴 承 =1.993 × 0.98 ×0.99=1.934(kw )P3=p2 联 轴 器 轴 承 =1.934 × 0.99 ×0.99=1.895(kw)（三）转矩 TT0=9550P0/n0=9550×2.12/1430=14.158(N ·M)T1=T0带 i 带=14.158×0.96 ×3=40.775(N ·M)T2=T1齿轮 轴承 i 齿=40.775×0.98 ×0.99 ×4.054

13、=160.376(N ·M)T3=T2联轴器轴承 i 齿带=160.376 × 0.99 ×0.99 ×1=157.185(N·M)计算及说明结果将上述数据列表如下：轴号功率 P/kWN/(r.min )T/ (N m)i02.100143014.12630.9611.993473.33340.68421.934117.579158.8724.0250.9731.895117.579155.71010.98第四章 齿轮的设计计算4.1 齿轮材料和热处理的选择小齿轮选用 45 号钢，调质处理， HB236大齿轮选用 45 号钢，正火处理， HB

14、1904.2 齿轮几何尺寸的设计计算4.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸由机械零件设计手册查得 Hlim1 =580Mpa,Hlim2 =380Mpa,SHlim = 1 Flim1 =420Mpa,Flim2 =300Mpa,SFlim =1.25=n1/n2=476.667/117.579=4.054 由机械零件设计手册查得ZN1 = ZN2 = 1YN1 = YN2 = 1.1H lim1Z N1 580 1由 H1 H lim1 N1580MPaSH lim1H2=HLIM1ZN2/SHlim =380/1=380Mpa计算及说明结果F1F lim1YN1420 1.1 369

15、.6MPaF1SF lim1.25 aF2F lim 2YN 2300 1.1 264MPaF2SF lim1.25 a（一）小齿轮的转矩 T IT1 9550P1 /n1 9550 1.993/476. 667 39.93(N m)（二） 选载荷系数 K由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取 K 1.1（三）计算尺数比=4.054（四）选择齿宽系数 d根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取d 1（五）计算小齿轮分度圆直径 d1d1计算及说明结果d12.32KT I (u 1) ZE2d H

16、22u H=2.3231.1 399930 (4.054 1) 189.8 189.81 5302 4.054580 580= 42( mm)六）确定齿轮模数 ma d1 1 42 1 4.054 106.134 mm 22m =(0.0070.02)a = (0.0070.02) ×106.134取 m=2七）确定齿轮的齿数 Z1和 z2Z1 = 21Z2 = 85d1 44.714Z1 1 22.36 取 Z1 = 24 m3Z2Z1 4.054 21 85 取 Z2 = 85八）实际齿数比' Z2Z185214.048齿数比相对误差 0.0015d1 =42mmd2 =

17、170mm <± 2.5% 允许九) 计算齿轮的主要尺寸d1 mZ1 2 21 42( mm)d2 mZ2 2 85 170(mm)计算及说明结果11中心距 ad1 d 242 170 106 mma=120mm2 1 2 2齿轮宽度 B2 d d1 1 42 42(mm)B1 = B2 + (510) = 4752(mm)取 B1 =50 (mm)B1=57mm（十）计算圆周转速 v 并选择齿轮精度B2=48mmvd1n1 3.14 42 476.667 1.048 m/sV=1.189060 1000 60 1000(m/s)查表应取齿轮等级为 9 级，定为 IT7但根据设

18、计要求齿轮的精度等级为 7 级。4.2.2 齿轮弯曲强度校核（一） 由 421 中的式子知两齿轮的许用弯曲应力F1 369.6MPaF 2264MPa（二）计算两齿轮齿根的弯曲应力由机械零件设计手册得YF1 =2.95YF 2 =2.35比较YF / F 的值YF 1 / F1=2.95/369.6=0.00793>YF 2/ F 2=2.35/264=0.00703计算大齿轮齿根弯曲应力为计算及说明结果2000KT1YF 1B2m2Z22000 1.1 115164 .99 2.9544 22 85强度足够49.96( MPa )F1齿轮的弯曲强度足够齿轮几何尺寸的确定da1=46mm

19、 da2 =174m m齿顶圆直径 da 由机械零件设计手册得 h a =1 c = 0.25 da1 d1 2ha1 Z1 2ha m (21 2 1) 2 46(mm) da2 d2 2ha 2 Z2 2ha m (85 2 1) 2 174( mm)齿距P = 2×3.14=6.28(mm)h=4.5mmS=3.14mmP=6.28mm hf=2.5mm ha=2mm df1=43mm df2=187mm齿根高h f h a c m 2.5(mm)齿顶高ha h a m 1 2 2(mm)齿根圆直径 d fDf1=d1-2hf=42-2×2.5=37(mm)Df2=d

20、2-2hf=170-2×2.5=165(mm)4.3 齿轮的结构设计小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的关尺寸计算如下：轴孔直径d=50( mm)轮毂直径D1=1.6d=1.6×50=80(mm)轮毂长度LB2 66(mm)轮缘厚度0(34)m = 6 8(mm) 取 0 =8轮缘内径D2=da2 -2h-2 0 =174-2×4.5-2×8结果计算及说明= 149(mm)取 D2 = 150(mm)腹板厚度 c=0.3B2=0.3×48=14.4取 c=15(mm)腹板中心孔直径D 0 =0.5(D1+D2 )=0.5

21、(170+80)=125(mm)腹板孔直径 d 0 =0.25( D2 - D1 )=0.25(150-80)=17.5(mm)取 d0 =16(mm)齿轮倒角 n=0.5m=0.5× 2=1齿轮工作如图 2 所示：结果计算及说明第五章 轴的设计计算5.1 轴的材料和热处理的选择由机械零件设计手册中的图表查得 选 45 号钢，调质处理， HB217 255b =650MPas =360MPa1 =280MPa5.2 轴几何尺寸的设计计算按照扭转强度初步设计轴的最小直径从动轴 d2 =c P22n2=1151.955117.587=29.35D2=32mm考虑键槽 d2 =29.35&

22、#215;1.05=30.82选取标准直径 d2 =32 mm轴的结构设计 根据轴上零件的定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则， 主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。轴的强度校核从动轴的强度校核圆周力Ft = 2000T2 =2000×158.872/192=1654.92 d2径向力Fr = Ft tan=1654.92×tan20°=602.34由于为直齿轮，轴向力 Fa =0 作从动轴受力简图：（如图 3 所示）RA RBRHARHB水平面弯矩Ft垂直面弯矩合力弯矩扭矩危险截面 当量弯矩从动轴受力简图L=110mm结果从动轴 承 2 个计算及说明RHA =

23、RHB =0.5 Ft =0.5× 1654.92=827.46( N )M HC =0.5 RHA L=827.46×110× 0.5/1000=51.72( N m)RVA =RVB =0.5 Fr =0.5×602.34 =301.17( N m)MVC =0.5 RVA L=501.17×110× 0.5/1000=36.4( N m) 转矩 T=158.872(N m)校核MC= MHC2 MVC2 = 51.72 2 18.822 =55.04 ( N m)M e= M C 2 aT 2 = 55.042 0.6 158.

24、872 2 =118.42( N m)由图表查得， 1 b =55MPa3 3 118.42d10M e =10 118.42 =29.21(mm)0.1 1 b 0.1* 55考虑键槽 d=29.21mm < 45mm则强度足够第六章 轴承、键和联轴器的选择6.1 轴承的选择及校核考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用单列深沟球轴承主 动轴承根据轴颈值查机械零件设计手册选择 6207 2 个 (GB/T276-1993)从动轴承 6209 2 个(GB/T276-1993) 寿命计划：计算及说明结果两轴承受纯径向载荷P= F r =602.34 X=1 Y=0从动轴轴承寿命：深沟球轴承

25、6209，基本额定功负荷Cr =25.6KNft =1=36 6 3106 ftCr10625.6 1 1000 3L10h =t r = =108812060n2 P 60 117.589 602.341预期寿命为： 8 年，两班制L=8×300×16=38400<L10h轴承寿命合格6.2 键的选择计算及校核（一）从动轴外伸端 d=42，考虑键在轴中部安装故选键10× 8GB/T10962003，b=16，L=50，h=10，选 45 号钢，其许用挤压力p =100MPaF t 4000TI 4000 158.872p = t = I = =82.75&

26、lt; pp h l hld 8 30 32 p则强度足够，合格（二）与齿轮联接处 d=50mm，考虑键槽在轴中部安装，故同一方位母线上，选键 14×10 GB/T1096 2003，b=10mm，L=45mm ， h=8mm ，选 45 号 钢，其许 用 挤压 应力p =100MPaF t 4000TI 4000 158.872p = t = I = =45.392< ph lhld 8 35 50则强度足够，合格从动轴 外伸端 键 10 ×40GB/1096 2003与齿轮 联接处 键 14 ×52GB/T10962003计算及说明结果6.3 联轴器的选

27、择由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆 装方便及经济问题，选用弹性套柱联轴器K=1.3KPII1.3 1.916TC =9550 II =9550×=202.290CnII117.589选用 TL8选用 TL8 型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩T n =250，型弹性套住联轴器TCTn 。采用 Y 型轴孔，A 型键轴孔直径 d=3240，选 d=35， 轴孔长度 L=82TL8 型弹性套住联轴器有关参数型号公称 转矩 T/(N·m)许用 转速 n/(r ·min 1轴孔 直径 d/mm轴孔 长度 L/mm外 径 D/mm材料轴孔 类型键 槽 类 型TL6

28、25033003582160HT200Y型A型第七章 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算及装配图7.1 润滑的选择确定润滑方式齿轮浸油 润滑轴承脂 润滑1. 齿轮 V=1.212 m/s 应用喷油润滑，但考虑成 本及需要，选用浸油润滑2. 轴承采用润滑脂润滑润滑油牌号及用量结果计算及说明齿轮用150 号机 械油轴承用2L3 型润滑脂结果1. 齿轮润滑选用 150 号机械油，最低最高油面距 1020mm， 需油量为 1.5L 左右2. 轴承润滑选用 2L3 型润滑脂，用油量为轴承间 隙的 1/31/2 为宜7.2 密封形式1.箱座与箱盖凸缘接合面的密封 选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法2.观察孔和油孔等处接合面的密封 在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封3. 轴承孔的密封 闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部轴的外伸端与透盖的间隙，由于 V<3（ m/s），故选用半粗羊毛毡加 以密封4. 轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封， 防止润滑油进入轴承内部7.3 减速器附件的选择确定列