机械设计课程设计传动装置轴系零件装配设计

1、课程设计说明书题目 传动装置轴系零件装配设计院 系 机电与信息工程学部 专 业 机械设计制造及其自动化 目录设计课题- 3 -摘 要- 4-一、传动方案的拟定- 5-二、电动机的选择- 5 -三、传动装置的运动和动力设计- 6 -四、齿轮传动的设计- 8 -五、V带设计- 9 -六、设计箱体的结构尺寸- 11 -七、传动轴的设计- 12 -八、滚动轴承的选择和计算- 19-九、键联接得选择和强度校核- 21 -十、联轴器得选择和计算- 22 -十一、减速器的润滑- 22 -十二、附图- 23 -十三、设计心得- 27 -十四、参考文献- 27 -设计课题1. 课程设计的内容带式运输机传动装置设

2、计的内容包括：单级减速器传动零件设计，包括齿轮、轴、轴承、联轴器的设计计算和选择；画出减速器装配图；编写设计计算说明书。2. 课程设计的要求与数据已知条件：（1）运输带工作拉力F=3.8 KN；（2）运输带工作速度v= 1.5 m/s；（3）卷筒直径D= 300 mm；（4）使用寿命：8年；（5）工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳；（6）制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量；（7）工作环境：室内，轻度污染环境；3. 课程设计应完成的工作（1）减速器装配图1张；（2）设计说明书1份。4. 设计题目：传动装置轴系零件装配设计 5. 应完成的项目：（1）传动方案拟定 （2）电动机选择

3、（3）传动装置的运动和动力设计 （4）齿轮传动设计 （5）V带的设计 （6）设计计算箱体的结构尺寸（7）传动轴的设计 （8）选择滚动轴承及寿命计算 （9）选择和校核键联接 （10）选择联轴器 （11）选择润滑方式、润滑剂牌号及密封件 6. 课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1设计准备：明确设计任务；准备设计资料和绘图工具传动装置的总体设计；选择电动机；计算传动装置运动和动力参数；传动零件设计计算；齿轮传动主要参数的设计计算1号楼4092减速器装配草图设计；轴系部件的结构设计；轴、轴承、键联接等的强度计算1号楼4093减速器装配图设计1号楼4094整理和编写设计计算说明书1号楼409

4、摘要随着机械化生产规模的日益扩大，除机械制造部门外，在动力、采矿、冶金、石油、化工、轻纺、食品等许多生产部门工作的工程技术人员，都会经常接触各种类型的通用机械和专用机械。他们必须对机械具备一定的基础知识。因此，机械设计基础如同机械制图，电工学，计算机应用技术一样是机械专业很重要的一门基础课程。我们平时上课就是按部就班地学习，学的比较散、知识掌握得不是很牢固、没有真正地联系贯通和通过实践检验过。此次设计课程将我们所学的知识系统地联系起来，让我们用自身所学的知识去处理实际生活中的问题真正地做到“学以致用”。减速器是我们日常生产中经常用到的部件，在各个行业都用用到。它在我们的生产生活中发挥着不可替代

5、的作用为我们带来了很多的便捷使得我们的设备能够按需求运转从而提高生产效率其重要性不言而喻。 本减速器说明书是本人按照课本题目要求，根据自身所学和一些参考资料设计编制而成。其中各个参数全部严格按照手册相关规定进行选择，真实而有效。本说明书系统地阐述了一级减速器的设计步骤和设计原理，以及设计参数的选取方法。由于参考资料的版本改变个别参数可能有所变化。 一、传动方案的拟定由于本设计的要求较低，并已知输出功率，为增大效率，故建立如图所示的传动方案及减速器构造。二、电动机选择1、电动机类型和结构的选择：选择Y系列的三相异步电动机，此系列电动机是属于一般用途的全封闭式自扇冷电动机，结构简单，工作可靠，并且

6、价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。 2、电动机容量选择：电动机所需工作功率为：d总 (kw) 其中FV/1000=3800×1.5/1000=5.7 (kw)带传动轴承齿轮传动联轴器驱动卷筒传动效率带轴承齿轮联轴器滚筒0.960.980.970.990.96总=带×3轴承×齿轮×联轴器×滚筒  =0.96×0.983×0.97×0.99×0.96=0.833   Pd =总=5.7/0.833=6.84(kw)1、 确定各级转速滚筒转速

7、工作转速v=n. .d/(60×1000)n筒=60×1000v/D=60×1000×1.5/（×300）=95.49(r/min) 取v带传动比i1=24一级圆柱齿轮减速器传动比i2=36 则总传动比合理范围为=624电动机的转速范围可选为 n=n×=95.49×(624)=527.942231.76(r/min)查设计手册附表8.1取电动机型号Y160M6电动机型号额定功率kw电动机转速(r/min)电动机质量k同步转速满载转速Y160M67.51000970116查设计手册附表8.2电动机主要外形和安装尺寸中心高H外形

8、尺寸L（AC/2+AD）×HD地脚安装尺寸A×B地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸D×E装键部位尺寸F×GD160600×417.5×385254×2101542×11012×8三、传动装置的运动和动力设计：1、运动参数及动力参数的计算 （1）计算各轴的转数： i总= n电动机/n=970/95.49=10.16 初步取 i齿轮=4 则 i带=10.16/4=2.54 n0=n电机=970r/minnI = n0/i带 =970/2.54=381.89 r/minnII = nI /i

9、齿轮=381.89/4=95.47r/min（2）计算1： I0轴：P = P工作=6.84KW轴： PI=P×带=6.84×0.96=6.57（KW）轴： PII= P×轴承×齿轮=6.57×0.98×0.97=6.25（KW）（）计算各轴的输出功率：由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率故：P=P×轴承=6.57×0.98=6.24 KWP= P×轴承=6.25×0.98=6.13 KW（）计算各轴的输入转矩：电动机轴输出转矩为：T=9.55×106×P电/n=955

10、0×6.84/970=67.34（N·m）轴：TI = T· ·带67.34×2.54×0.96=164.2（N·m） 轴： TII= TI·i齿轮·轴承·齿轮 =164.2×4×0.98×0.97=624.35（N·m） ()计算各轴的输出转矩：由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：则：T= TI×轴承164.2×0.98=160.92（N·m）T = TII×轴承=624.35×0.98=605.

11、62（N·m）综合以上数据，得表如下：轴名效率P （KW）转矩T （N·m）转速nr/min输入输出输入输出电动机轴6.8467.34970轴6.576.24164.2160.92381.89轴6.256.13624.35605.6295.47四、齿轮传动的设计：(1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。初估速度：小齿轮选软齿面，大齿轮选软齿面，小齿轮的材料为45钢调质，齿面硬度为241286HBS ，（表11-1），大齿轮选用ZG35SiMn调质，齿面硬度为200HBS，（表11-1）。(2)、由上述计算可知i= ，nI =381.89 r/min，P=6.4

12、4 KW；(3)、由表得，得：(4)、按齿轮接触面强度设计设齿轮按8级精度制造。去载荷系数K=1.5（表11-3），齿宽系数（表11-6）小齿轮上的转矩为去材料弹性系数（表11-4）齿数取=32，则=4×32=128 。故实际传动比i=128/32=4模数 齿宽 按表4-1取m=3mm，实际的，中心距 （5）验算齿轮弯曲强度齿形系数，；，由式（11-5）（6）、齿轮的圆周速度对照表11-2可知选用8级精度是合宜的。其他计算从略。五、V带设计（1）确定计算功率查书本表13-8得KA=1.2 则PC=PKA=1.2×6.25kw=7.5kw n=970 r/min（2）选择V带

13、的型号根据PC= 7.5kw，n=970 r/min，由书本图13-15查出此坐标点位于A型和B型交界处，先暂按选用B型计算。（3）确定大、小带轮基准直径、由课本表13-9查得: 应不小于125mm，现取140mm，由式（13-9）得由课本13-9 V带的基准直径系列中取标准直径=400mm（4）、验算带速V此带速在525m/s范围内，带轮直径选择合适。（5）、求V带的基准长度和中心矩 根据课本中推荐公式初步确定中心距：符合。由式（13-2）得带长查表13-2，对B型带选用=2500mm。再由式（13-16）计算实际中心距（6）、验算小带轮包角由式（13-1）得 合适（7）、求V带根数由式（1

14、3-15）得 令,查表13-3得kW由式（13-9）得传动比查表13-5得 kW由查表13-7得，查表13-2得,由此可得 取4根（8）、求作用在带轮轴上的压力查表13-1得q=0.17/m，故由式（13-17）得单根V带的初拉力 作用在轴上的压力（9）、带轮结构设计（略）六、设计箱体的结构尺寸名称结果（mm）名称结果(mm)机座壁厚 8轴承盖螺钉分布圆直径130机盖壁厚 8轴承座凸缘端面直径150机座凸缘厚度12螺栓孔凸缘的配置尺寸22，20，30机盖凸缘厚度12地脚螺栓孔凸缘尺寸25，23，45机座底凸缘厚度20箱体内壁与齿轮距离12地脚螺栓直径18.75箱体内壁与齿轮端面距离12地脚螺栓

15、数目6底座深度230轴承座旁联接螺栓直径14.05外箱壁至轴承端面距离47机座与机盖联接螺栓直径9.38视孔盖固定螺钉直径6轴承盖固定螺钉直径7.5机座加强筋厚度8窥视孔盖螺钉直径5.63机盖加强筋厚度7定位销直径 7.5七、传动轴的设计1、输入轴的设计（1）、按扭矩初算轴径因小齿轮分圆直径太小，选用齿轮与轴同体结构，共用材料45钢调质，由课P241表14-1得硬度217255HBS根据课本P245（14-2）式查P245,表14-2，取C=115  （因作用于轴上的弯矩比传递的转矩大）考虑有键槽，将直径增大5%，则d =29.68×(1+5%)=31.17mm选择标准直径

16、尺寸d=32mm（2）、轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮右端由轴肩定位，左端用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和套筒定位，采用过渡配合固定，结构方案如下图。 （3）、确定轴各段直径和长度按从左到右，顺序排列各个轴直径段的序号，以此为段、段以上面计算为依据，并考虑该段轴零件的要求，确定州的最小直径为。故： 段：V型皮带轮安装段，该段安装v型皮带轮，在各轴段中直径最小。考虑结构尺寸等因素,取直径为：d1=32mm 。 （大于按扭矩计算之轴颈）由P224表13-10，可计算带轮宽度B：Bmin

17、 =（z-1）e+2fmin =（5-1）×15 + 2×11.5=83mm，选取B=83mm考虑到轴端挡圈的安装，此段轴长度取L1=81mm，轴与带轮由平键连接，轴上平键键槽：宽b=7mm，深t=4mm。轴头倒角C=1.0×45° 段：润滑密封段，根据，同时考虑半联轴器的毂孔倒角为C=2mm，需保证h>C，故取h=4，则确定d2=d1+8=40mm。该段轴位置处于安装带毛毡圈密封的轴承盖中，因d2为58mm并非是毡圈密封轴径的标准尺寸，因而可参考毛毡圈密封标准尺寸d2=60mm来设计。毛毡圈宽度可定为b=7mm，轴承盖内端顶轴承外环的凸

18、台宽度为t=10mm。安装轴承的轴头伸出轴承1mm。考虑到螺钉头及预留空间长度j=15mm，所以该段轴长度为：L2= l2+t-3-b-1+j=32+10-0.3-7-1+15=48.3mm，取L2=50。 段：滚动轴承安装段初选6207型深沟球轴承，其内径为d3=45mm 装轴承的轴颈倒角为1×45，轴承宽度为b=17mm。考虑齿轮在箱体内的润滑散热空间需要，齿轮端面和箱体内壁的距离为：，取2=10mm。考虑该段轴的长度应略大于轴承宽度。故该段轴长度为：L3= b轴承+2+20=17+2+9=39mm， 段：该段为安装齿轮处，此处设计一个非定位轴肩，取d4=50，L4=76mm 该

19、段长为齿轮宽度，故安装齿轮处要设计一个非定位轴肩，取段为轴环的直径，用来定位齿轮，故须在轴段和轴段之间设计一定位轴肩，按，同时考虑齿轮轮毂倒角C=2.5，取h=6，故d5 =62.L4=85-1=84mm 段：轴段应按照轴承的安装尺寸确定，查手册得，d6 =57，L6=8mm 段：右轴承安装段， 初选6207型深沟球轴承，其内径为d7=45mm, 装轴承的轴颈倒角为1×45，轴承宽度为：b=17mm。考虑齿轮在箱体内的润滑散热空间需要，齿轮端面和箱体内壁的距离为：2=10mm 。考虑该段轴的长度应略大于轴承宽度，故该段轴长度为：L7=38mm设计结构尺寸时应注意以下细节： a. 处于

20、轴承孔中的轴长度比轴承宽度大2，这样可以避免轴端部倒角减其与轴承内孔的接触长度。b. 处于带轮孔中的轴长度比带轮宽度小2，这样便于用轴端挡圈使带轮轴向定位和夹紧。c. 处于齿轮安装孔中的轴长度比齿轮宽度小2，其目的是使左边套筒能紧紧顶住齿轮左端面，使齿轮轴向定位和固定。高速轴的各段结构尺寸表（单位：mm）   段号轴颈直径号轴颈直径尺寸轴颈长度代号轴颈长度尺寸相关零件配合部位配合部位结构尺寸1d132L181带轮宽度782d240L250密封宽度123d345L339轴承宽B174d450L476齿轮宽度 85 5d562L5846d657L6

21、87d745L738                        1. 高速轴的设计。 选择轴的材料：选取45号钢，调质， 217255HBS 初步估算轴的最小直径 根据教材公式：，取C=115，则考虑有键槽，将直径增大5%，则d =46.35×(1+5%)=31.17mm选择标准直径尺寸d=32mm 轴的结构设计 考虑带轮的机构要求和轴的刚度，取装带轮处

22、轴径，根据密封件的尺寸，选取装轴承处的轴径为 两轴承支点间的距离：，式中： 小齿轮齿宽， 箱体内壁与小齿轮端面的间隙， 箱体内壁与轴承端面的距离，=12mm 轴承宽度，选取6213型深沟球轴承，查表13-3，得到得到： 带轮对称线到轴承支点的距离 式中：轴承盖的凸缘厚度，=32mm（） 螺栓头端面至带轮端面的距离， 轴承盖M8螺栓头的高度，查表可得带轮宽度，得到：2.按弯扭合成应力校核轴的强度。 计算作用在轴上的力 小齿轮受力分析 圆周力： 径向力： 轴向力： 计算支反力 水平面： 垂直面： 得： 作弯矩图 水平面弯矩： 垂直面弯矩： 合成弯矩：作转矩图 当扭转剪力为脉动循环应变力时，取系数，

23、 则： 按弯扭合成应力校核轴的强度 轴的材料是45号钢，调质处理，其拉伸强度极限，对称循环变应力时的许用应力。 由弯矩图可以知道，A剖面的计算弯矩最大 ，该处的计算应力为： D 剖面的轴径最小，该处的计算应力为：轴的结构图见零件图所示2. 低速轴的设计。 选择轴的材料：选取45号钢，调质，217255HBS 初步估算轴的最小直径 根据教材公式，取C=115，则 轴的结构设计 考虑带轮的机构要求和轴的刚度，取装带轮处轴径，根据密封件的尺寸，选取装轴承处的轴径为 两轴承支点间的距离：，式中： 小齿轮齿宽， 箱体内壁与小齿轮端面的间隙， 箱体内壁与轴承端面的距离， 轴承宽度，选取6312型深沟球轴承

24、，查表13-3，得到得到：2.按弯扭合成应力校核轴的强度。 计算作用在轴上的力 小齿轮受力分析 圆周力： 径向力： 轴向力： 计算支反力 水平面：垂直面： 得： 作弯矩图 水平面弯矩： 垂直面弯矩： 合成弯矩：作转矩图 当扭转剪力为脉动循环应变力时，取系数， 则： 按弯扭合成应力校核轴的强度 轴的材料是45号钢，调质处理，其拉伸强度极限，对称循环变应力时的许用应力。有弯矩图可知，C处弯矩最大，假设C处为最小直径，若 ，则轴其他地方都必符合要求。 (安全)轴的结构图见零件图所示八、 滚动轴承的选择和计算1.高速轴选取滚动轴承 选取的轴承：型号为6308深沟球轴承（每根轴上安装一对）查课程设计表1

25、3-3和查机械基础表18-11， 轴承A的径向载荷轴向载荷： 轴承B的径向载荷轴向载荷： 由此可见，轴承A的载荷大，应该验算轴承A.计算轴承A 的径向当量动载荷, 其中, 查表13-3得到：，取，故查表18-11得：则其径向当量动载荷因两端选择同样尺寸的轴承，故选轴承A的径向当量动载荷为计算依据。工作温度正常，查机械基础表18-8得；按中等冲击载荷，查表18-9得，按设计要求，轴承得寿命为：则：由查课程设计表13-3,6309深沟球轴承得额定动载荷，所以选取得轴承合适。2.低速轴选取滚动轴承 选取的轴承：型号为6312深沟球轴承（每根轴上安装一对）查课程设计表13-3和查机械基础表18-11，

26、 轴承A的径向载荷轴向载荷： 轴承B的径向载荷：轴向载荷： 由此可见，轴承A的载荷大，应该验算轴承A.计算轴承A 的径向当量动载荷, 其中, 查表13-3得到：，取，故查表18-11得：则其径向当量动载荷因两端选择同样尺寸的轴承，故选轴承A的径向当量动载荷为计算依据。工作温度正常，查机械基础表18-8得；按中等冲击载荷，查表18-9得，按设计要求，轴承得寿命为：则：由查课程设计表13-3,6312深沟球轴承得额定动载荷，所以选取得轴承合适。九、键联接得选择和强度校核1、 高速轴与V带轮用键联接 选用圆头普通平键（C型）按轴径d=32mm，及带轮宽，查课本P156表10-9选择C1070（GB/

27、T 1096-2003）强度校核：键得材料选为45号钢，V带轮材料为铸铁，查表得键联接得许用应力键得工作长度，挤压应力： (安全)2、 低速轴与齿轮用键联接 选用圆头普通平键（A型）轴径d=50mm,及齿轮宽，查表10-1选键C1480（GB/T 1096-2003） 强度校核：键材料选用45号钢，齿轮材料为铸钢，查表得许用应力键得工作长度；挤压应力：(安全)3、 联轴器键联接 选用圆头普通平键（A型）轴径d=40mm,及轮毂，查表10-1选键1680（GB/T 1096-1979）强度校核：键材料选用45号钢，齿轮材料为铸钢，查表得许用应力键得工作长度；挤压应力：(安全)十、联轴器得选择和计

28、算联轴器得计算转矩，因在前面已经考虑功率备用系数1.2，故 式中：查表取工作系数根据工作条件，选用十字滑块联轴器，许用转矩许用转速；配合轴径，配合长度。十一、减速器的润滑 齿轮传动的圆周速度 因为：，所以采用油池润滑；大齿轮浸入油池一定的深度，齿轮运转时就把润滑油带到啮合区，同时也甩到箱壁上，借以散热。当V较大时，浸入深度约为一个齿高；当V较小时，如（0.50.8m/s）时，可达到齿轮半径的1/6。由课本P184表11-7，根据齿面接触应力大小可选用LCKB抗氧防锈工业齿轮油。对轴承的润滑， 因 为：，采用脂润滑，由表14-2选用钙基润滑酯LXAAMHA2(GB491-1987)，只需要填充轴承空间的1/21/3.并在轴承内侧设挡油环。 十二、附图 三维模型图工程图三维图齿轮造型图工作图传动轴十三、设计心得这次关于传动装置轴系零件装配设计的课程设计使我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机