课程设计_二级直齿圆柱齿轮减速器

1、课 程 设 计设计题目：带式运输机二级直齿圆柱齿轮减速器系 别机械工程系班级学生学号指导教师职称起止日期40 / 40目录机械设计课程设计任务书3一、传动装置的总体设计51传动装置的总传动比与分配82计算传动装置的运动和动力参数8二带传动设计10三、齿轮的设计13四.轴的设计计算与校核27五轴承的寿命计算37六键连接的校核37七润滑与密封类型选择38八减速器附件设计39九 .主要尺寸与数据40十. 设计完成后的各参数42十一.参考文献43十二.心得体会44机械设计课程设计任务书专业：机械设计制造与其自动化 班级：机械10-2 ： 丁昊 学号：09一、设计题目设计用于带式运输机的展开式二级直齿圆

2、柱齿轮减速器二、原始数据(E6)运输机工作轴转矩T = 850 Nm运输带工作速度 v = 1.45 m/s卷筒直径 D= 410 mm三、工作条件连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限为10年，小批量生产，单班制工作，运输带速度允许误差为±5%。四、应完成的任务1、减速器装配图一（A0图或CAD图）2、零件图两（A2图或CAD图）五、设计时间2012年12月29日至2013年1月18日六、要求1、图纸图面清洁，标注准确，符合国家标准；2、设计计算说明书字体端正，计算层次分明。七、设计说明书主要容1、容（1）目录（标题与页次）；（2）设计任务书；（3）前言（题目分析，传动方案的拟定

3、等）；（4）电动机的选择与传动装置的运动和动力参数计算；（5）传动零件的设计计算（确定带传动与齿轮传动的主要参数）；（6）轴的设计计算与校核；（7）箱体设计与说明（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）减速器附件的选择与说明；（13）设计小结；（14）参考资料（资料的编号 与书名、作者、出版单位、出版年月）；2、要求和注意事项必须用钢笔工整的书写在规定格式的设计计算说明书上，要求计算正确，论述清楚、文字精炼、插图简明、书写整洁。本次课程设计说明书要求字数不少于6-8千字（或30页），要装订成册。工程学院机制教研室一、传动装置

4、的总体设计1 电机选择设计容计算与说明结 果1、 选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列鼠笼三相异步电动机。其结构为全封闭自扇冷式结构，电压为380VY系列防护式笼型三相异步电动机2、 选择电动机的容量工作机有效功率P=,根据任务书所给数据T=850Nm，V=1.45,工作机卷筒的n=(60*1000*v)/3.14*D=67.58r/min。则有：P=（T*n）/9550=850*67.58/9550=6.01kw.从电动机到工作机输送带之间的总效率为=式中，分别为V带传动效率, 滚动轴承效率，闭式齿轮传动效率，联轴器效率，卷筒效率。据机械设计手册知=0.96，=0.99，=0.97

5、，=0.99，=0.96，则有：=0.825所以电动机所需的工作功率为： P=7.28KW 取P=7.5KWPw =6.01kW1=0.962=0.993=0.974=0.995=0.96=0.825P=7.5KW3、 确定电动机的转速按推荐的两级同轴式圆柱斜齿轮减速器传动比I=840和带的传动比I=24，则系统的传动比围应为：I=I=（840）（24）=16160 所以电动机转速的可选围为 n=I=（16160）67.58 =（1081.2810812.8）符合这一围的同步转速有1000r/min,1500r/min和3000r/min三种。查询机械设计手册（软件版）常有电动机-三相异步电动

6、机-三相异步电动机的选型-Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件-电动机的机座号与转速对应关系确定电机的型号为Y132M-4.其满载转速为1440r/min,额定功率为7.5KW。n=67.58r/min电动机型号为Y132M-42 传动装置的总传动比与分配设计容计算与说明结 果1、总传动比I=21.312、分配传动比因为I=已知带传动比的合理围为24。故取V带的传动比=3则I分配减速器传动比，参考机械设计指导书图12分配齿轮传动比得高速级传动比，低速级传动比为=33计算传动装置的运动和动力参数设计容计算与说明结 果1、 各轴的转数电动机轴高速轴中间轴低速轴n=1440n=n=n=n=144

7、0 r/min=480r/min=152.38r/min=67.42 r/min=67.58 r/min2、各轴输入功率P=P=7.28KWP=PP=P =6.71KWPP =6.44KWP=7.28KWP=6.99kWP=6.71kWP6.44kW3、各轴的输出功率P×0.99=7.20kWP×0.99=6.92kWP×0.99=6.64kWP×0.98=6.31kWP=7.20kWP=6.92kWP=6.64kWP=6.31 kW3、各轴的输入转矩T=9550=9550 =48.28NT=9.55T=9.55TN N将上述计算结果汇总与下表:带式传动

8、装置的运动和动力参数：轴名功率P KW转矩T Nmm转速r/min输入输出输入输出电动机轴72872048314401轴6.996921394802轴671631421152383轴6443.399126742卷筒轴6389097N.mN.mm二带传动设计设计容计算与说明结 果1 确定计算功率P据2表8-7查得工作情况系数K=1.1。故有： P=KPP=8.252 选择V带带型据P和n有2图8-11选用A带A带3 确定带轮的基准直径d并验算带速（1） 初选小带轮的基准直径d有2表8-6和8-8，取小带轮直径d=90mm。验算带速v，有： =6.78 因为6.78m/s在5m/s30m/s之间，

9、故带速合适。 （3）计算大带轮基准直径d 取=280mm 新的传动比i=3.11d=90mmv=6.78=270i=3.114 确定V带的中心距a和基准长度L(1)据2式8-20初定中心距a=500mm(2)计算带所需的基准长度 =1599mm由2表8-2选带的基准长度L=1600mm（3）计算实际中心距=499.5500中心局变动围：a=500mm=1599mma=500mm=476mm=5 验算小带轮上的包角=6 计算带的根数z（1）计算单根V带的额定功率P由和r/min查2表8-4a得 P=1.064KW据n=1440，i=3和A型带，查28-4b得P=0.17KW查2表8-5得K=0.

10、945，K=0.99，于是： P=(P+P)KK=1.154KW（2）计算V带根数z 故取7根。Z=77 计算单根V带的初拉力最小值（F）由2表8-3得A型带的单位长质量q=0.1。所以 =135N应使实际拉力F大于（F）=135N8 计算压轴力F压轴力的最小值为： （F）=2（F）sin=27135sin158°/2 =1855N（F）=1855N三、齿轮的设计1 高速级齿轮设计设计容计算与说明结 果1、选定齿轮类型、精度等级、材料与齿数1）按要求的传动方案，选用圆柱直齿轮传动； 2）运输机为一般工作机器，速度不高，故用8级精度；（GB1009588） 3）材料的选择。由2表10-

11、1选择小齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS，大齿轮的材料为45钢（正火）硬度为200HBS，两者硬度差为40HBS； 4）选小齿轮齿数为Z=24，大齿轮齿数Z可由Z=得 Z=75.6，取77；直齿圆柱齿轮45钢小齿轮调质处理大齿轮正火处理8级精度z1=24z2=772、按齿面接触强度设计3、按齿根弯曲强度设计4、尺寸计算按公式： （1）确定公式中各数值 1）试选K=1.3。 2）由2表10-7选取齿宽系数=1。 3）计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知： T=1.39N。 4）由2表10-6查的材料的弹性影响系数Z=189.8MP 5）由2图10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强

12、度极限=580MP；大齿轮的接触疲劳强度极限=560MP。 6）由2图10-19取接触疲劳寿命系数K=0.95； K=1.05。 7）计算接触疲劳许用应力。 取失效概率为1，安全系数S=1，有 =0.95580=551MP =1.05560=588MP (2) 计算 确定小齿轮分度圆直径d，代入 中较小的值 1）计算小齿轮的分度圆直径d，由计算公式可得： =70.5mm 2)计算圆周速度。 v=1.77m/s 3）计算齿宽b b=170.5=70.5mm 4）计算模数与齿高 模数 齿高 5) 计算齿宽与齿高之比 6）计算载荷系数K。 已知使用系数K=1.25，据v=1.77，8级精度。由2图1

13、0-8得K=1.1，K=1.46。由2图10-13查得K=1.40，由2图10-3查得K=K=1 故载荷系数： K=KKKK =1.1=2.01 7)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径： 8）计算模数m m=3.按齿根弯曲疲劳强度设计 按公式：（1）确定计算参数 1）计算载荷系数。 K=KKKK=1.1 =1.93 2）查取齿形系数 由2表10-5查得Y=2.65，Y=2.22 3）查取应力校正系数 由2表10-5查得Y=1.58，Y=1.77 4）由2图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极=330MP，大齿轮的弯曲疲劳强度极限=310MP 5）由2图10-18取弯曲疲劳寿命系数K=0.

14、90，K=0.956）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则有： =212Mp =210MP 7）计算大、小齿轮的 ，并加以比较=0.01975 =0.01871经比较大齿轮的数值大。 （2）设计计算 m=2.64 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取 m =3mm，已可满足弯曲疲劳强度。于是有：=27.26取Z=28，则Z3.2=89.6取=89，新的传动比i3.184.几何尺寸计算（1）计算分度圆直径mm（2）计算中心距 a=175.5mm（3）计算齿轮宽度 b= B=90mm，B=85mm由此设计有：名称计算公式结果/mm模

15、数m3压力角齿数2889传动比i 3.15分度圆直径84267齿顶圆直径90273齿根圆直径75258中心距175.5齿宽9085T=139N.m=551MPa=588MPa=70.5mm1.77m/sh=6.62mmK=2.01d=81.78mmm=3.41mm212MPa210MPa89 84mm267mma=175.5mmb=84mm=90mm=85mm 2、低速齿轮的设计设计容计算与说明结 果1选、定齿轮类型、精度等级、材料与齿数1）按要求的传动方案，选用圆柱直齿轮传动； 2）运输机为一般工作机器，速度不高，故用8级精度；（GB1009588） 3）材料的选择。由2表10-1选择小齿轮

16、材料为45（调质）硬度为240HBS，大齿轮的材料为45钢（正火）硬度为200HBS，两者硬度差为40HBS； 4）选小齿轮齿数为Z=24，大齿轮齿数Z可由Z=得Z=78.48，取78；直齿圆柱齿轮45钢小齿轮调质处理大齿轮正火处理8级精度z1=24z2=782、按齿面接触强度设计3、按齿根弯曲强度设计4、尺寸计算 按公式： d2.32 （1）确定公式中各数值 1）试选K=1.3。 2）由2表10-7选取齿宽系数=1。 3）计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知：=4.2N。 4）由2表10-6查的材料的弹性影响系数Z=189.8MP 5）由2图10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限

17、=580MP；大齿轮的接触疲劳强度极限=560MP。 6）由2图10-19取接触疲劳寿命系数K=1.07； K=1.13。 7）计算接触疲劳许用应力。 取失效概率为1，安全系数S=1，有 =1.07580=620.6MP =1.13560=632.8MP (2) 计算 确定小齿轮分度圆直径d，代入 中较小的值 1）计算小齿轮的分度圆直径d，由计算公式可得： d2.32=97.12mm 2)计算圆周速度。 v=0.77m/s 3）计算齿宽b b=197.12=97.12mm 4）计算模数与齿高 模数 齿高h=2.25=2.25 5) 计算齿宽与齿高之比=10.66 6）计算载荷系数K。 已知使用

18、系数K=1.25，据v=0.77，8级精度。由2图10-8得K=1.05，K=1.46。由2图10-13查得K=1.38，由2图10-3查得K=K=1 故载荷系数： K=KKKK =1.25=1.92 7)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径： d=d=97.12=118mm 8）计算模数m m=4.91mm3.按齿根弯曲疲劳强度设计 按公式： m（1）确定计算参数 1）计算载荷系数。 K=KKKK=1 =1.45 2）查取齿形系数 由2表10-5查得Y=2.65，Y=2.30 3）查取应力校正系数 由2表10-5查得Y=1.58，Y=1.72 4）由2图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度

19、极=330MP，大齿轮的弯曲疲劳强度极限=310MP 5）由2图10-18取弯曲疲劳寿命系数K=0.95，K=0.976）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则有： =223.9Mp =214.8MP 7）计算大、小齿轮的 ，并加以比较0.0187 0.0184经比较大齿轮的数值大。 （2）设计计算 m3.4mm 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取 m =4mm，已可满足弯曲疲劳强度。 于是有： Z=29 取Z=29，则Z2.2629=65.54取=65 新的传动比i2.244.几何尺寸计算 （1）计算分度圆直径（2）计算中心距

20、 a188mm （3）计算齿轮宽度 b108=108mm B=100mm，B=95mm由此设计有：名称计算公式结果/mm模数m4 齿数2965传动比2.24分度圆直径116260齿顶圆直径124268齿根圆直径106344中心距188齿宽10095T2=42N.m=620.6MPa=632.8MPa=97.12mmV=0.77m/smmh=9.11mmK=1.92d=97.12mmm=4.91mmF1=223.9MPaF2=214.8MPaK =1.45Z1=29Z2=65d1=116mmd2 =260mma=188mmb=108mm=100mm=95mm6.轴的设计计算与校核1、 高速轴的设

21、计设计容计算与说明结 果1、已知条件 功率转矩转速6.99Kw139N·m480r/min2、选择轴的材料因传递的功率不大，并对重量与结构尺寸无特殊要求，故选用常用的材料45钢，调制处理45钢，调制处理F=3310NF=1205NF=18553、求作用在齿轮上的力已知高速级小齿轮的分度圆直径为d=84mm 而 F=3310N F=F3310=1205N 压轴力F=1855N4、初步确定轴的最小直径现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理据2表15-3，取A=110，于是得： d=A27mm因为轴上应开2个键槽，所以轴径应增大10%-15%故d=31.05mm，又此段轴与

22、大带轮装配，综合考虑两者要求取d=32mm，查4P表14-16知带轮宽B=78mm故此段轴长取76mm。6、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（1）拟定轴上零件的装配方案 通过分析比较，装配示意图（2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）I-II段是与带轮连接的其d=32mm，l=76mm。 2）II-III段用于安装轴承端盖，轴承端盖的e=9.6mm（由减速器与轴的结构设计而定）。根据轴承端盖的拆卸与便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖与I-II段右端的距离为38mm。故取l=58mm，因其右端面需制出一轴肩故取d=35mm。 3）初选轴承，因为有轴向力故选用深沟球轴承，参照工作

23、要求并据d=35mm，由轴承目录里初选6208号其尺寸为d=40mm80mm18mm故d=40mm。又右边采用轴肩定位取=52mm所以l=139mm，=58mm，=12mm 4）取安装齿轮段轴径为d=46mm，齿轮左端与左轴承之间用套筒定位，已知齿轮宽度为90mm为是套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于齿轮宽度故取l=86mm。齿轮右边-段为轴套定位，且继续选用6208轴承，则此处d=40mm。取l=46mm（3）轴上零件的周向定位 齿轮，带轮与轴之间的定位均采用平键连接。按d由5P表4-1查得平键截面b,键槽用键槽铣刀加工长为70mm。同时为了保证带轮与轴之间配合有良好的对中性，故选择带轮

24、与轴之间的配合为，同样齿轮与轴的连接用平键14，齿轮与轴之间的配合为轴承与轴之间的周向定位是用过渡配合实现的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考2表15-2取轴端倒角为2.其他轴肩处圆觉角见图。mm2中间轴。设计容计算与说明结 果1.求轴上的功率，转速和转矩由前面的计算得P=6.71KW，n=152.38，T =4.2N2、初步确定轴的最小直径现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理据2表15-3，取A=110，于是得： d=A38.8mm 因为轴上应开2个键槽，所以轴径应增大10%-14%故d=44.6mm，又此段轴与轴承装配，故同时选取轴承，因为

25、轴承上承受径向力，故选用深沟球轴承，参照工作条件可选6210其尺寸为：d=50故d=50mm右端用套筒与齿轮定位，套筒长度取24mm所以l=48mm 45钢，调制处理d=38.8mm3，轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，装配示意图（2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）II -III段为高速级大齿轮，由前面可知其宽度为85mm，为了使套筒端面与大齿轮可靠地压紧此轴段应略短于齿轮轮毂宽度。故取l=79mm，d=68mm。 2）III-IV段为大小齿轮的轴向定位，此段轴长度应由同轴条件计算得l =20mm，d=80mm。 3）IV-V段为低速级小齿轮的轴向定位，由其

26、宽度为113mm可取l=112mm，d=56mm 4）V-VI段为轴承同样选用深沟球轴承6210，左端用套筒与齿轮定位，取套筒长度为24mm则 l =48mm d=50mm （3）轴上零件的周向定位 两齿轮与轴之间的定位均采用平键连接。按d由5P表4-1查得平b,按d得平键截面b=16其与轴的配合均为。轴承与轴之间的周向定位是用过渡配合实现的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。 （4）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考2表15-2取轴端倒角为2.个轴肩处圆觉角见图l=79mmd=68mml =20mmd=80mml=112mmd=56mml =48mmd=50mm3 III轴的设计计算1.求轴上的功率，

27、转速和转矩由前面算得P=6.44KW，n=67.4r/min，T=9.12N2.求作用在齿轮上的力已知低速级大齿轮的分度圆直径为 d=260mm而 F=7015N F=F70152553N3.初步确定轴的最小直径现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理据2表15-3，取A=110，于是得： d=A50.3mm同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩T=K查2表14-1取K=1.3.则：T 按计算转矩应小于联轴器的公称转矩的条件查5P表8-7可选用GY7型弹性柱销联轴器。其公称转矩为1600000N。半联轴器孔径d=50mm，故取d=50mm半联轴器长度L=112mm，半联轴器与轴配合

28、的毂孔长度l=102mm。d=50.3mmT=11856000N*mmd=50mm4. 轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，装配示意图（2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）为满足半联轴器的轴向定位，I-II右端需制出一轴肩故II-III段的直径d=52mm；左端用轴端挡圈定位取轴端挡圈直径D=52mm。半联轴器与轴配合的毂孔长为102mm，为保证轴端挡圈只压在联轴器上而不压在轴上，故I-II段长度应比L略短一些，现取l=132mm. 2）II-III段是固定轴承的轴承端盖e=12mm。据d =52mm和方便拆装可取l=95mm。 3）初选轴承，因为有轴向力故选用深

29、沟球轴承，参照工作要求d=55mm，由轴承目录里初选6211号其尺寸为d=55mm100mm21mm，l=21mm由于右边是轴肩定位，d=65mm，l=98mm，d=71mm，l=12mm。 4）取安装齿轮段轴径为d=63mm，已知齿轮宽为115mm取l=111mm。齿轮右边-段为轴套定位，轴肩高h=6mm则此处d=70mm。取l=48mm（3）轴上零件的周向定位齿轮，半联轴器与轴之间的定位均采用平键连接。按d由5P表4-1查得平键截面b键槽用键槽铣刀加工长为95mm。选择半联轴器与轴之间的配合为，同样齿轮与轴的连接用平键22齿轮与轴之间的配合为轴承与轴之间的周向定位是用过渡配合实现的，此处选

30、轴的直径尺寸公差为m6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考2表15-2取轴端倒角为2.个轴肩处圆觉角见图。d=52mml=132mmd=55mml=21mmd=65mml=98mmd=71mml=12mmd=63mml=111mmd=70mml=48mm5.求轴上的载荷先作出轴上的受力图以与轴的弯矩图和扭矩图如图7-6。 现将计算出各个截面处的M，M和M的值如下： F=794N F=2182N M=-139744N M=384032N M=408667N T=9.12NF=794NM=-139744NM=384032NM=408667NT=9.12N6.按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通

31、常只校核危险截面的强度，从轴的结构图以与弯 矩图和扭矩图中可以看出截面A是轴的危险截面，则根据2式15-5与上面的数据，取=0.6，轴的计算应力=13.4MP 前面选用轴的材料为45钢，调制处理，由2表15-1 查得=60Mp，故安全。=13.4MPa7. 轴承的寿命计算（一）、轴上轴承6211的寿命计算预期寿命：已知74619>24000h 故III轴上的轴承6211满足要求。74619符合要求8. 键连接的校核III轴上键的校核查表4-5-72得许用挤压应力为 I-II段键与键槽接触疲劳强度故此键能安全工作。-段与键槽接触疲劳强度 故此键能安全工作。键的强度符合要求9润滑与密封类型选

32、择1 润滑方式齿轮采用飞溅润滑，在箱体上的四个轴承采用脂润滑，在中间支撑上的两个轴承采用脂润滑。2 密封类型的选择1. 轴伸出端的密封 轴伸出端的密封选择毛毡圈式密封。2. 箱体结合面的密封 箱盖与箱座结合面上涂密封胶的方法实现密封。3. 轴承箱体，外侧的密封 （1）轴承箱体侧采用挡油环密封。 （2）轴承箱体外侧采用毛毡圈密封10. 减速器附件设计1 观察孔与观察孔盖的选择与设计观察孔用来检查传动零件的啮合，润滑情况，并可由该孔向箱注入润滑油。平时观察孔盖用螺钉封住，。为防止污物进入箱与润滑油渗漏，在盖板与箱盖之间加有纸质封油垫片，油孔处还有虑油网。 查表6表15-3选观察孔和观察孔盖的尺寸分

33、别为和。2 油面指示装置设计油面指示装置采用油标指示。.3 通气器的选择通气器用来排出热膨胀，持气压平衡。查表6表15-6选 型通气帽。4 放油孔与螺塞的设计放油孔设置在箱座底部油池的最低处，箱座底面做成外倾斜面，在排油孔附近做成凹坑，以便能将污油放尽，排油孔平时用螺塞堵住。查表6表15-7选型外六角螺塞。.5 起吊环的设计为装卸和搬运减速器，在箱盖上铸出吊环用于吊起箱盖。6 起盖螺钉的选择为便于台起上箱盖，在上箱盖外侧凸缘上装有1个启盖螺钉，直径与箱体凸缘连接螺栓直径一样。.7 定位销选择为保证箱体轴承座孔的镗孔精度和装配精度，在精加工轴承座孔前，在箱体联接凸缘长度方向的两端，个装配一个定位销。采用圆锥销，直径是凸缘连接螺栓直径的0.8倍。11. .主要尺寸与数据箱体尺寸： 箱体壁厚=10mm 箱盖壁厚=8mm 箱座凸缘厚度b=15mm 箱盖凸缘厚度b=12mm 箱座低凸缘厚度b=25mm 地脚螺栓直径d=19mm 地脚螺栓数