武汉理工大学课程设计模版

1、武汉理工大学课程设计模版机械设计基础课程设计计算说明书设计题目带式运输机单级斜齿圆柱齿轮减速器能动学院院( 系)轮机 1201班设计者李泽之指导老师卢耀舜武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书目录1. 设计任务书32. 传动方案设计33. 电动机的选择计算44. 齿轮传动的设计计算65. 轴的设计计算及联轴器的选择106. 键连接的选择计算157. 滚动轴承的校核158. 润滑和密封方式的选择179. 箱体及附件的结构设计和计算1710. 设计小结1911. 参考资料20- 1-武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书1减速器的设计任务书1 1 设计目的：设计带式运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器。

2、1 2 工作条件及要求：用于铸工车间运型砂，单班制工作（8 小时工作制），工作有轻微振动，使用寿命为10 年。带式运输机的工作数据如下：运输带工作拉力 F运输带的速度 V卷筒的直径 D（ N）（m/s）（ mm）8002.72302传动方案设计根据已知条件可计算出卷筒的转速为V6010002.7601000nwD224.31r / min230若选用同步转速为1000r/min 或 1500r/min 的电动机则可估算出传动装置的总传动- 2-武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书比为 4.15 或 6.22 ，考虑减速器的工作条件和要求，暂选下图所示传动方案，其特点为：减速器的尺寸紧凑，闭式

3、齿轮传动可保证良好的润滑和工作要求。运卷轴联轴齿齿 轮联轴轴电 动3电动机的选择计算3 1 电动机的选择311 电动机类型的选择根据动力源和工作要求，选Y 系列三相异步电动机。312 电动机功率 Pe 的选择FV800 2.7工作机所需有效功率 。 PW2.16KW10001000P由传动示意图可知：电动机所需有效功率PdW KW- 3-武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书式中，为传动装置的总效率1234n =0.886。设1， 2， 3，4 分别为滚动轴承（3 个）、闭式齿轮（设齿轮精度为8 级）、弹性连轴器（ 2 个）、运输机卷筒的效率。查表得10.99 ， 20.97 ， 3 0.99

4、， 4 0.96，则传动装置的总效率320.9930.970.9920.960.8861234电动机所需有效功率PdPw2.162.44KW 。0.886查表选取电动机的额定功率Pe 为3KW 。313 电动机转速的选择工作机所需转速V6010002.7601000224.31r / min 。nwD230查表 2-3 知总传动比i =3 5。则电动机的满载转速。 nw = nmx i+251.88x(35)=(755.641259.4)r / min查表选取满载转速为nm =960r/min同步转速为 1000r / min 的 Y132S-6 型电动机，则传动nm9604.28 ，且查得电

5、动机的数据及总传动比如下：装置的总传动比 inw224.31电动机型号额定功率 KW同步转速 r/min满载转速 r/minY132S-63KW1000r/min960r/min总传动比轴伸尺寸 D ×中心高 mm平键尺寸 F ×GE3.9838mm×80mm132mm10mm×33mm3 2 传动比的分配由传动示意图可知：只存在减速器的单级传动比，即闭式圆柱齿轮的传动比，其值i=4.283 3 传动装置的运动和动力参数计算331 各轴的转速计算由传动示意图可知 ,轴，的转速：n1nm960r / minn2n1960i224.30r / min4.28

6、n3n2224.30r / min- 4-武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书332 各轴的输入功率计算因为所设计的传动装置用于专用机器，故按电动机的所需功率Pd 计算。轴，的输入功率：P1Pd12.44 0.99 2.42KWP2P1232.42 0.97 0.992.32KWP3P2132.32 0.99 0.992.27 KW333 各轴的输入转矩计算轴，的输入转矩：T1 =9550 P1n1 =24.07 N.mT2=9550 P2n2=98.78 N.mT3=9550 p3n3=89.47 N.m以供查询。轴号转速 n功率 P转矩 T传动比 ir/minKWN· M960

7、2.4224.074.28224.302.3298.781224.302.2796.654齿轮传动的设计计算如传动示意图所示：齿轮和的已知数据如下表：齿轮功率 P KW转速 n转矩 T N ·M- 5-武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书r/minP12.42 KWn1960r / minT124.07 NMP2 =2.32kwn3224.30r / minT3=98.78 NM4 1 选择齿轮精度按照工作要求确定齿轮精度为8 级。4 2 选择齿轮材料考虑到生产要求和工作要求，查图表，可得（小）、（大）齿轮的选材，及相应数据如下：材热处理弯曲疲劳极限应接触疲劳极限应齿轮硬度料45

8、调质HB1220 HBS钢45 正火HB2210 HBS钢力F lim 1220 MPaF lim 2210MPa力H lim 1565MPaH lim 2621 .5MPa由于该齿轮传动为闭式软齿面传动，主要失效形式为齿面疲劳点蚀，故应按接触疲劳强度进行设计，并校核其齿根弯曲疲劳强度。4 3 许用应力计算齿轮、的循环次数（使用寿命为10 年）为：N160n2at60 960 10 300 81.38 109N260n3at60224.30 10 3008 3.23108查图得 YN1 YN 21,ZN11,ZN21.1 ,设 mn 5mm 取 YST1,YX 1YX 21, SF min 1

9、.4, SH min1.1, ZW1（两轮均为软齿面）- 6-武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书可求得：HP 1H lim 1ZN1ZW565 11481.83MPaSH min1.1HP 2H lim 2 Z N 2 ZW621.511565MPaSH min1.14 4 按接触疲劳强度进行设计441 小齿轮的名义转矩T132.23NM442 选取各系数并列表载荷系数K 1.7 （斜齿轮电动机传动）齿宽系数重合度系数d 1.0（软齿面）Z0.85443 初定齿轮的参数Z120, Z2iZ14.282085 .6，取 Z2=77u86154.3,20444 初算分度圆直径并确定模数和螺旋角

10、因两齿轮均为钢制，故ZE189.8 MPa ，则- 7-武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书Z21d1754KT1 uuHP 2d0.85224.074.3175431.7481.831.04.340.672mmd2ud14.340.672174.890mmad1d240.672174.890107.781mm22所以 a取圆整值为a110mm；法向模数：mn2a cos2100COS15mm ，Z1Z220861.823圆整为标准值 mn2mm 。调整螺旋角：arccosmn (Z1Z 2 )arccos2 (20 86)15.499 15 29'56"2a2100445

11、 计算齿轮的几何尺寸螺旋角15 29'56" ，法向模数 mn 2mm ，齿数 Z120,Z286 ，中心距 a 110mm .d1mn Z12 2041.667mm,coscos15 29'56"分度圆直径：mn Z22 102d 2179.167mmcoscos15 29'56"d a1d12mn41.667 2245.667mm,齿顶圆直径：d 22mn179.1672 2183.167mmd a2d f 1d12.5mn41.6672.5236.667mm,齿根圆直径：d22.5mn179.1672.52174.167mmd f 2

12、b2d d11.041.66741.667，取 b241.667mm齿宽：b1b2 (5 10)46.667 51.667mm, 取b146.667mm- 8-武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书446 计算齿轮的圆周速度齿轮实际传动比i=86/20=4.3，相对误差百分比为（ 4.3-4.28 ） /4.3=0.5%<5%符合精度要求。448 齿轮的受力分析齿轮，的受力情况如下图所示：Fr2齿接运输带Ft2 F a2FrFa1 F t1齿接电机- 9-武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书各力的大小分别为：圆周力：2000T1200024.071155.351 NFt 141.667

13、d12000T2200098.78Ft 2d21102.658N179.167径向力： Fr 1Ft 1 tann1155.351tan 20483.035 Ncoscos15 29 '56"Fr 2Ft 2tan ntan 20cos1102.658418.057 Ncos15 29'56"轴向力： Fa1Ft 1 tan1155.351tan15 29'56"320.385 NFa2Ft 2 tan1102.658 tan15 29'56" 305.773N5轴的设计计算及联轴器的选择5 1 选择轴的材料该轴无特殊要求

14、，因而选用调质处理的45 钢。查表知B650MPa 。5 2 初算轴径轴的轴径即为电动机外伸轴直径D38mm高速轴（与齿轮配合） ： 查表取 C=110并且安装联轴器处有一个键槽，故轴径：dmin 1 1.10 C 3 P121.10 110 3 2.4216.468mmn960低速轴（与齿轮配合）： 查表取 C=110，并且安装联轴器处有一个键槽，故轴径dmin 2 1.10 C 3 P21.10 110 32.32n26 .364mm3224.30- 10-武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书轴：查表取 C=110，并且安装联轴器处有一个键槽，故轴径dmin 3 1.05 C 3 P41

15、.05 110 32.2724.983mmn 4224.305 3 联轴器的选择由电动机外伸轴径 D 38mm及传动要求，公称转矩 TnT1T2 ，查表选取 LT7 弹性套柱销联轴器 YA3882 GB 4323 2002，故取轴与联轴器连接的轴径为30mm。YC3282因为轴与轴的最小轴径分别为dmin 2 26.364mm, d min 324.983mm 并考虑传动要求，公称转矩 Tn T3YA3282GB584386 ，故轴与T4 ，查表选取凸缘联轴器 YL1082YC32联轴器连接的的轴径为 32mm，轴与联轴器连接的的轴径为32mm。5 4 轴承的选择根据初算轴径，考虑轴上零件的轴

16、向定位和固定，假设选用深沟球轴承，查表可估选出装轴承处的轴径及轴承型号，见下表：装轴承处的轴轴号轴承型号径滚动轴承 620630mmGB/T27694滚动轴承 621050mmGB/T276-945 5 齿轮的结构设计551 大齿轮因为齿顶圆直径：da 2183.167mm200mm ，为了减轻重量和节约材料，并考虑机械性能，故大齿轮采用实心式齿轮结构，且取与轴连接处的直径为50mm。- 11-武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书552 小齿轮因为齿顶圆直径：da 145.667mm100mm , 故作成齿轮轴形式。5 6 轴的设计计算561 轴径和轴长的设计高速轴 :D1=32mm D2=

17、40mm D3=45mm D4=55mm D5=41.237mm D6=55mm D7=45mm L1=80mm L2=58mm L3=17mm L4=15mm L5=46.237mm L6=15mm L7=17mm低速轴：D1=32mm D2=40mm D3=50mm D4=52mm D5=60mm D6=55mm D7=50mm L1=80mm L2=49mm L3=37mm L4=35mm L5=5mm L6=13mm L7=17mm- 12-武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书低速轴的校核（1）受力分析：低速轴上齿轮的受力情况，已经分析清楚（见齿轮部分“7）”）。各力的大小分别为：圆

18、周力：Ft 22000T22000 98.78Nd21102.658179.167径向力： Fr 2tan ntan 20418.057 NFt 21102.658coscos15 29'56"轴向力： Fa 2Ft 2 tan1102.658tan15 29'56"305.773NAD Ft2BC水平面的受力和弯矩图FRAFRB垂直面的受力和弯矩图Fa2Fr2FRAFRB合成弯矩图- 13-武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书转矩图T2当量弯矩图T2（2）轴承的支反力：水平面上的支反力： FRAFt 21102.658551.329NFRB22垂直面上的

19、支反力：FRA'( Fa 2 d2 / 2)FR 248.59 / 97.18305.773 179.167 / 2418.057 48.59 / 97.18 36.990NFRB'( Fa 2d2 / 2)FR 2 48.59 / 97.18305.773179.167 / 2418.057 48.59 / 97.18 543.997N（ 3）画弯矩图：剖面 C处水平面的弯矩： M C 48.59 FRA10 332.510Nm垂直面上的弯矩：M 'C14859F 'RA 10 31.780N mM ;C2(48.59 F ' RAFa 2d2 / 2

20、)10 326.177 NmM合成弯矩：M2'232.51021.780232.559 NmC1M CM C1M C2M C'232.510226.177241.739 NmC 22（4）画转矩图 T2 98.78 N m（5）画当量弯矩图：因单向回转，视转矩为脉动循环。已知B650MPa , 查表得 1 b 59MPa , 0 b 98MPa ，则1 b /0 b 0.602M剖面 C处的当量弯矩M-'C1M C21( T2)2M c1 72.315Nm'C 2M C22( T2)241.7392(0.602 107.26) 276.886N m- 14武汉理

21、工大学机械设计基础课程设计说明书（6）判断危险剖面并验算强度：剖面 D 当量弯矩最大，而其直径与邻段相差不大，估剖面D为危险剖面。已知M eM C'272.886Nm, 1 b59.0MPaM e76.8861091 be0.15036.15MPa 0.1d 3剖面 C 处的直径最小，顾该剖面也为危险剖面M D(T )2T0.602 107.26 64.571MPaM e64.5691091 be0.1d30.132319.706 MPa 所以其强度足够。6. 键连接的选择计算各处的键均采用有轻度冲击的普通平键半圆键的联接方式，查表可得p 100 120MPa电动机处的键是查表所得，故

22、无须校核。低速轴联轴器处选键C10× 70 GB1096-2003 ，其挤压强度为4T2498781000p p32822.05MPadhl70低速轴齿轮处选键A16×32 GB1096-79 ，其挤压强度为4T2498.781000p p501024.70MPadhl32所以各键强度足够 .- 15-武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书7. 滚动轴承的校核在轴的设计计算部分已经选用如下表所示深沟球轴承：装轴承处的轴轴号轴承型号径滚动轴承 620630mmGB/T276-94滚动轴承 621050mmGB/T276-94低速轴轴承的校核7.1 轴的受力状况及轴承载荷计算水

23、平面上的支反力： FRAFt 21102.658FRB2551.329N2FRA'( Fa 2 d 2 / 2)FR 248.12 / 96.2436.990N垂直面上的支反力：FRB'( Fa 2d2 / 2) FR248.12 / 96.24 543.97 NFR1FRA2FRA'2551.329236.9902552.568N轴承所承受的径向载荷FRB2FRB'2551.3292543.9972FR 2774.511N轴向外载荷 FA305.373 N轴承的转速 n=224.30r/min单班制工作，预期寿命10 年，则L10 300824000h7.2

24、求当量动载荷FA- 16-武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书FRFR查表取 f p 1.2,轴承 2处 Cr 31.5KN ,C 0r20.5KN按图，轴承未承受轴向载荷，故P1f p FR11.2 552 .568 663.082N轴承受轴向载荷 FA2 FA ； FA 2 / C 0r286.007 / 205000.014 ，查表取e 0.19, FA2 / FR2305.373 / 774.5100.39e0.19 ，查表取 X 0.56, Y2.3P2 f p ( XFR 2 YFA 2 ) 1.2 (0.56867.3942.3252.189)1856.304P1故仅计算轴承的

25、寿命即可。7.3 求轴承的寿命Lh106( Cr )106（ 31500 ) 30.323 106 h L60nP260 251.97 1856.304实际寿命比预期寿命大，故所选轴承合适。8. 润滑和密封方式的选择8.1 齿轮润滑剂的选择因是闭式齿轮传动，且齿轮选用45 钢，调质处理，其硬度HB 2180HBSHB1220HBS280HBS,且节圆处： v2.090m / s2m / s- 17-武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书所以两个齿轮均采用油润滑，开油沟，油沟尺寸为a× b× c=5mm× 8mm× 5mm。查表，选择润滑油的黏度为118，

26、选择油的代号为AN150全损耗系统用油GB443-19898.2 齿轮的润滑方式因为 v2.090m / s2m / s 故采用油池浸润润滑。8.3 轴承的润滑采用飞溅方式直接用减速器油池内的润滑油进行润滑。8.4 密封方式的确定根据减速器的密封要求，选择接触式密封方式，根据轴径查表选择毡圈油封及槽，分别选：毡圈 40JB/ZQ4406-86、毡圈 40 JB/ZQ4406-86 。箱体剖分面上允许涂密封胶或水玻璃，不允许塞入任何垫片或填料。9. 箱体及附件的结构设计和计算9.1 减速器铸造箱体的结构尺寸参照表 5-1 各部位尺寸列于下表：符结构符结构名称名称号尺寸号尺寸连轴螺栓直箱体壁厚8m

27、md110mm接承径- 18-武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书螺旁沉头座箱盖壁厚18mmD1栓直径通孔直d1/b12mm径箱座C1凸缘尺寸C2凸缘螺栓d2直径厚B112mm箱箱盖沉头度体D座直2箱径座B225mm通孔d2/底座直径-26mm13.5mm20mm16mm10mm18mm10mm- 19武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书高h35mm螺栓l150m轴承m度间距旁凸半20mm15mm台11RC径凸缘轴承盖外D280mm,尺寸C212mm805mm径12mm轴承盖螺钉直8mm直径f3dd径地数目N4 个视孔盖螺钉直d6mm4脚径螺 通孔直D/15mm定位销螺钉直d6mmf钉径径

28、沉头座D032mm箱体外壁至轴L150mm直径承端面的距离- 20-武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书大齿轮顶圆与底座凸C122mm1 10mm箱体内壁距离缘20mm齿轮端面与箱10mm尺寸22C体内壁的距离箱座135m箱座m7mmH肋高度m厚箱盖m17mm油面高度h50mm铸件有 1：20 的拔模斜度，铸造圆角半径取R=2mm,沉头座锪平。9.2 附件设计窥视孔和视孔盖窥视孔开在啮合区的上方并有适当的大小，窥视孔平时用盖板盖住， 加密封垫圈， 螺钉连接。尺寸如下：l190mm, l2 75mm, l 3 60mm, b1 70mm,b2 55mm,b3 40mm, 4mm，R 5mm, d 7mm, 孔数为 4通气器选 M12× 1.25 型通气塞。起吊装置选吊耳环和吊钩。吊耳环尺寸为：d16mm, R16mm,e16mm, b16mm吊钩尺寸为： B27 mm, H21.6mm,h10.8mm, r6.75mm, b16 mm- 21-武汉理工大学机械设计基础