机械设计基础课程设计设计用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器

1、计 算 说 明 书设计题目_设计用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器 目录1.设计题目1题目名称1运动简图1设计条件1原始数据1设计课程的内容2设计工作量22.电动机选择计算2选择电动机类型2选择电动机功率2电动机转速及型号的确定33.传动比的计算3传动装置的总传动比3分配各级传动比44.运动参数及动力参数计算4计算各轴转速4计算各轴的功率4计算各轴转矩45.传动零件的设计计算5选择齿轮材料及热处理方式5确定齿轮传动的参数66.轴的设计计算7输入轴的设计计算7输入轴轴的结构设计8输出轴的设计计算117.键的选择15输入轴上键选择及校核15输出轴上键选择及校核168. 滚动轴承的选择及联轴器的选择

2、17滚动轴承的选择17联轴器的选择179.箱体及附件的设计18润滑及密封18齿轮传动的润滑18滚动轴承的润滑18润滑油的选择18密封方法的选取18减速器箱体设计19轴承端盖19窥视孔19油标19放油孔及放油螺塞20925定位销20启盖螺钉20地脚螺栓20箱体设计201. 设计题目设计用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器运动简图如下：图 1 传动方案设计简图1）工作情况：单向转动，载荷平稳，空载启动；1） 运动要求：混料机主轴转速误差不超过7；2） 使用寿命：10年，每年300天，每天8小时；3） 检修周期：半年小修；两年大修；4） 生产厂型：中小型机械制造厂；5） 生产批量：成批生产。原始数据具

3、体如下：表1-1 原始数据已知条件题号19混料机主轴扭矩（N·m）160混料机主轴转速（r/min）120（1） 电动机选型；（2） 带传动设计；（3） 减速器设计；（4） 键及联轴器选型设计；（5） 其他。（1）传动系统安装图1张；（2）减速器装配图1张；（3）设计计算说明书1份（A4纸）。2. 电动机选择计算计算项目计算及说明计算结果Y系列三相异步电动机此电动机高效、节能、振动小、噪声小、运行安全可靠，安装尺寸和功率等级符合国际标准，适合无特殊要求的各种机械设备。电动机功率选得合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。小于工作要求，不能保证正常工作，长期过载发热量大而过早损坏；容

4、量过大则电动机价格高，不满载运行，增加电能消耗，造成很大浪费。(1) 计算工作机所需功率Pw=FV/1000T-工作机主轴扭矩，单位为Nm；nw-工作机转速，单位为r/min；(2) 传动装置的总效率总：由查得（联轴器）=0.98，（滚动轴承）=0.98，总=带×2轴承×齿轮×联轴器5×82××87(3) 电机所需的工作功率：Pd=Pw/总= KW(4) 确定电动机的额定功率PedPed KW查表可知：Ped=11 KW总7PPd=KWPedKW10.764 KWPed=11 KW混料机主轴转速（r/min）： 按手册P7表1推荐的传

5、动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i1=36。取V带传动比i2=24，则总传动比理时范围为ia=620。故电动机转速的可选范围为：nd=ia×nw=（620）×120r/min=720r/min2400r/min符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，则选n=1000r/min。根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y160L6。其主要性能：额定功率：11KW，满载转

6、速970r/min。nd（满载）=970r/min计算项目计算及说明计算结果传动装置总传动比为i总：（由已知条件可知nw=120r/min）i总=nd/nwi i总根据查表得：取齿轮i齿轮=3（单级减速器i齿轮=36合理）i总=i齿轮×i带i带=i总/i齿轮/3=i带=i齿轮=3计算项目计算及说明计算结果nI=n带=970r/minnII=nI/i带=(r/min)nIII=nII/i齿轮=/3=(r/min)（nI=nw，nII为齿轮高速轴转速，nIII为齿轮低速轴转速）nI=970r/minnII=r/minnIII=r/min电动机轴功率： PI=Pd=KW高速齿轮轴功率：PI

7、I=PI×带=×0.95=KW低速齿轮轴功率：PIII=PII×轴承×齿轮=××7=KW由查得（联轴器）=0.98，（滚动轴承）=0.98，PI =KWPII=KWPIII=KW电动机轴转矩：TI = 9550×PI/nI= 9550×·m高速齿轮轴转矩：TII=9550×PII/nII=9550×/=N·m低速齿轮轴转矩：TIII=9550×PIII/nIII=9550×/=·mTI·mTII=N·mTIII=·m

8、计算项目计算及说明计算结果齿轮传动的设计计算考虑到混料机为一般机械，减速器传递功率不大，故大小齿轮均选用45钢。为制造方便，所以齿轮采用软齿面。采用材料时一般使小齿轮齿面硬度比大齿轮高2050HBs。齿面粗糙度Ram。材料相关属性表材料热处理方式硬度/HBs接触疲劳极限Hlim/MPa弯曲疲劳极限FE/MPa小齿轮45调质217286350400280340大齿轮45正火19728655062041048045钢小齿轮调质处理大齿轮正火处理8级精度按上表取小齿轮硬度为260HBs，接触疲劳极限弯曲疲劳极限；大齿轮硬度为220HBs，接触疲劳极限，弯曲疲劳极限按一般可靠度取最小安全系数，计算许用

9、应力： 得：小齿轮；大齿轮；（1） 按齿面接触强度设计设齿轮按8级精度制造。取载荷系数1.3，齿宽系数，小齿轮上的转矩T195509550=58.1N。 取,齿数取，则。模数，齿宽，b值应加以圆整，作为大齿轮的齿宽b2，而使小齿轮的齿宽，取，按标准模数系列取，实际，中心距齿顶高：齿根高：全齿高：齿顶圆：齿根圆：（2）齿根弯曲疲劳强度校核计算齿形系数， (3)验算结果：轮齿弯曲强度满足要求。计算项目计算及说明计算结果已知输入轴传递的功率，转速，小齿轮的齿宽,齿数，模数，压力角，载荷平稳。按照“轴的常用材料及其主要力学性能表”进行选择，选取45号钢为轴的材料，调质处理。由，查“常用材料的值和C值表

10、”知45号钢C值范围为118107，取C=115，计算后得，取（考虑有键槽，将直径增大5%）。最终取值33mm（1）确定轴的结构方案右轴承从轴的右端装入，靠轴肩定位。齿轮和左轴承从轴的左端装入，齿轮右侧端面靠轴肩定位，齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位，左右轴承均采用轴承端盖，齿轮采用普通平键得到圆周固定。（2） 确定轴的各段直径 轴结构示意图1轴段为最小径，安装带轮，；2轴段安装轴承端盖，按照轴肩原则，取；3轴段安装轴承及挡油圈，为减少装配轴承处的精加工面长度设置轴肩，其中d3为轴承内径大小 (根据机械设计课程上机与设计续表13-3：取深沟球轴6309），轴承宽；轴两端装轴承处

11、轴径相等，则7段取；4轴段安装齿轮，齿轮内径，齿轮的轴向定位轴肩，取；6、7之间有砂轮越程槽，取。（3） 确定轴的各段长度 结合绘图后确定各轴段长度如下：1轴段的长度取（根据带轮结构及尺寸）；2轴段总长度（根据外装式轴承端盖的结构尺寸，起厚度，还有箱体的厚度取10mm）；3轴段(轴承的宽与套筒的长度和)；4轴段（因为齿轮的齿宽为70mm，轴段的长度应比零件的轮毂短2-3mm）；5、6、7轴段长度；则轴的全长为。按弯矩复合强度计算 已知： 转矩 小齿轮分度圆直径 圆周力 径向力 法向力两轴承间距离为162mm,因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=81mm（1）绘制轴受力简图如下（2）绘制垂直面

12、弯矩图如下垂直面内的轴承支反力：水平面内的轴承支反力：由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为(3)绘制水平面弯矩图如下：截面C在水平面上弯矩为：(4)绘制合弯矩图如上(5)绘制扭矩图如上 转矩：(6)当量弯矩计算 转矩产生的扭转力按脉动循环变化，取=0.6，截面C处的当量弯矩：(7)校核危险截面C的强度 判定危险截面为第四段轴的中心面，轴的材料选用45钢，调质处理，查机械设计基础表14-1得，表14-3查得则：该轴强度足够。 已知输出轴传递的功率，转，大齿轮的齿宽,齿数，模数，压力角，载荷平稳。1)初步估算轴的直径 按照“轴的常用材料及其主要力学性能表”进行选择，选取45号钢为

13、轴的材料，正火处理。 由，查“常用材料的值和C值表”知45号钢C值范围为118107，取C=115，计算后得，取（考虑有键槽，将直径增大5%）。最终取45mm2）轴的结构设计（1）确定轴的结构方案右轴承从轴的右端装入，靠轴肩定位。齿轮和左轴承从轴的左端装入，齿轮右侧端面靠轴肩定位，齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位，左右轴承均采用轴承端盖，齿轮采用普通平键得到圆周固定。（2）确定轴的各段直径 轴结构示意图 由图中个零件配合尺寸关系知；，。（3）确定轴的各段长度 结合绘图后确定各轴段长度如下：1轴段的长度取（根据联轴器结构及尺寸）；2轴段总长度（根据外装式轴承端盖的结构尺寸，其厚度

14、，还有箱体的厚度取10mm）；3轴段(轴承的宽与套筒的长度和)；4轴段（因为齿轮的齿宽为65mm，轴段的长度应比零件的轮毂短2-3mm）；5、6、7轴段长度（考虑到轴承的宽度及砂轮越程槽的宽度）；则轴的全长为。3）按弯矩复合强度计算 已知： 转矩： 大齿轮分度圆直径 圆周力 径向力 法向力两轴承间距离为162mm,因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=81mm（1）绘制轴受力简图如下（2）绘制垂直面弯矩图如下 垂直面内的轴承支反力： 水平面内的轴承支反力： F为;F力在支点产生的反力：由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为(3)绘制水平面弯矩图如下截面C在水平面上弯矩为：F力产

15、生的弯矩为:截面C上F力产生的弯矩为:(4)绘制合弯矩图如上,考虑到最不利的情况，把与直接相加：则(5)绘制扭矩图如上 转矩：(6)当量弯矩计算 转矩产生的扭转力按脉动循环变化，取=0.6，截面C处的当量弯矩：(7)校核危险截面C的强度 判定危险截面为第四段轴的中心面，轴的材料选用45钢，正火处理，查机械设计基础表14-1得，表14-3查得则：该轴强度足够。计算项目计算及说明计算结果（1）最小直径处：1）选择键型：该键为静联接，为了便于安装固定，选择普通A型平键。2)确定键的尺寸：该轴上最小直径为，轴长，按（，）查得，用于此处连接的键的尺寸为，3)强度校核：轴所受转矩，键连接的挤压强度，强度满

16、足要求。该键标记为：键。(2)齿轮处1）选择键型：该键为静联接，为了便于安装固定，选择普通A型平键。2）确定键的尺寸：该轴上最小直径为，轴长，按（，）查得，用于此处连接的键的尺寸为，3）强度校核：键连接的挤压强度（根据机械设计基础：表10-10），强度满足要求。该键标记为：键。（1）最小直径处1）选择键型：该键为静联接，为了便于安装固定，选择普通A型平键。2)确定键的尺寸：该轴上最小直径为，轴长，按（，）查得，用于此处连接的键的尺寸为，3)强度校核：轴所受转矩，键连接的挤压强度（根据机械设计基础：表10-10），强度满足要求。该键标记为：键（2）齿轮处：1）选择键型：该键为静联接，为了便于安装

17、固定，选择普通A型平键。2）确定键的尺寸：该轴上最小直径为，轴长，按（，）查得，用于此处连接的键的尺寸为，3）强度校核：键连接的挤压强度，强度满足要求。该键标记为：键。8. 滚动轴承的选择及联轴器的选择计算项目计算及说明计算结果根据设计条件，轴承预计寿命：小时（1）计算输入轴承对于输入轴的轴承选择，首先考虑深沟球轴承。初选用6010型深沟球轴承，其内径为50mm,外径为80mm，宽度为16mm，极限转速（脂）：7000r/min；极限转速（油）：9000r/min。（2）计算输出轴承对于输出轴的轴承选择，考虑深沟球轴承，初选6013型深沟球轴承，其内径为65mm，外径为100mm，宽度为18m

18、m，极限转速（脂）：5600r/min；极限转速（油）：7000r/min轴与传送带相连是利用键连接传递力和扭矩，不需用联轴器；轴与滚筒之间用联轴器联接实现力和扭矩的传递。需选用合适的联轴器。考虑此运输机的功率不大，工作平稳，考虑结构简单、安装方便，故选择弹性柱销联轴器。计算转矩按下式计算：式中 T名义转矩；N·mm；KA工作情况系数；取KA，则：输出轴的转速为n2=120r/min输出轴输出段直径为d=45mm。根据机械设计课程上机与设计书上续表14-5：可选择YL11,YLD11型弹性联轴器 。KA计算项目计算及说明计算结果此减速器中，齿轮传动属于闭式齿轮传动。因为在设计的减速器

19、中，大齿轮的圆周速度为1.68m/s，小于12m/s，故可以采用油池润滑。在箱体内注入润滑油，使大齿轮浸入油池一定深度，在齿轮运转时，借助大齿轮把润滑油带到啮合区进行润滑。油浸高度约为六分之一大齿轮半径，约为30mm。对滚动轴承采用油润滑，由于此减速器轴承的润滑属于低、中速轴承的润滑，故采用油浴润滑。齿轮与轴承采用同种润滑油比较便利，考虑该装置用于小型设备，选用L-CKD150润滑油。选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。轴承

20、端盖全部采用外装式轴承端盖（根据机械设计课程上机与设计：表13-4与表15-3）1）输入轴的轴承端盖：轴承外径100，螺栓直径，端盖上螺栓数目4；，D03=380+25=405 ，2）输出轴的轴承端盖：轴承外径130，螺栓直径，端盖上螺栓数目4；，D03=410，窥视孔用于检查传动零件的啮合、润滑及齿轮损坏情况，并兼做注油孔，可向减速器箱体内注入润滑油，观察孔应设置在减速器箱盖上方的适当位置，以便直接进行观察并使手能伸入箱体内进行操作，平时观察孔用盖板盖住。窥视孔孔盖的结构尺寸(根据机械设计课程上机与设计：表15-8）：100mm 140mm 120mm箱体宽-（15-20）M6 4个6h10mm为指示减速器内油面的高度符合要求，以便保持箱内正常的油量，在减速器箱体上需设置油面指示装置。本设计选用长形油标，油标尺中心线与水平面成45度，注意加工油标