广州大学机械设计课程设计完整版2

1、机械设计课程设计课题名称 带式单级圆柱齿轮减速器设计计算 学 院 土木工程 专 业 建筑环境与设备工程 班 级 姓 名 学 号 指导老师 完成日期 目录一 传动方案及主要技术参数说明1.1传动方案及设计要求 1.2 传动系统方案的选择 二 减速器结构选择及相关性能参数计算2.1 减速器结构2.2 电动机选择2.3 传动比分配2.4 动力运动参数计算三 V带传动设计3.1确定计算功率3.2确定V带型号3.3确定带轮的基准直径dd并验算带速v3.4确定带长及中心距3.5验算包角3.6确定V带根数Z3.7 确定粗拉力F03.8计算带作用于轴上的力Q四 齿轮的设计计算(包括小齿轮和大齿轮)4.1 齿轮

2、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 齿轮的结构设计五 轴的设计计算(从动轴)5.1 轴的材料和热处理的选择5.2 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 轴的强度校核六 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 联轴器的选择七 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

3、尺寸计算 参考文献第一章 传动方案及主要技术参数说明1.1传动方案及设计要求传动方案：带式输送机传动系统中的减速器。要求传动系统中含有单级圆柱齿轮减速器及V带传动。设计要求：（1）工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度35。（2）原始数据：运输带工作拉力F=3.5kN；运输带速V=1.2m/s；卷筒直径D=350mm。（3）其他条件：电力，三相交流，电压380/220V；使用折旧期8年；四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；运输带速度允许误差为±5%；一般机械厂制造，小批量生产。1.2 传动系统方案的选择带单级圆柱齿轮减速器第二章 减速器结构选

4、择及相关性能参数计算2.1 减速器结构本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。2.2 电动机选择1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）运输带卷筒所需功率P卷筒=FV=3.3*1.2=3.96Kw（2）总效率：=0.96×0.98×0.99×0.96×0.993=0.868（3）电动机所需功率为：Pd=P卷筒总=3.96/0.868=4.46kW查机械零件设计手册，取P电=5.5KW又由 滚筒工作转速：n筒=60×1000V/D=60×1000×1.2/（×350）=65.5r/min再

5、由各级传动比范围可知：n筒=（624）×65.5=3931572r/min所以 电动机选用 Y132M2-6型 n满 = 960 r/min2.3 传动比分配 工作机的转速n=60×1000v/（D） =60×1000×1.2/(×350) =65.5r/min 取 则2.4 动力运动参数计算1、计算各轴转速（r/min）=960 r/min=/=/=960/3=320 r/min=/=320/4.885=65.507 r/min=65.507（r/min） 2、计算各轴的功率（KW） 3、计算各轴扭矩（N·mm） =42.597(N

6、m) (Nm) = 569.941(Nm )将上述数据列表如下：轴号功率P/kW N /(r.min-1) /(Nm) i 04.4696042.597 30.96 14.282320122.679 24.15465.507581.513/4.8850.97 34.07165.507569.51310.98第三章V带传动设计3.1确定计算功率PC由课本P119表8-4查得：kA=1.1 PC=KAP=1.1×5.5=6.05KW3.2选择V带的带型根据PC、n1由课本P120图8-9得：选用B型3.3 确定带轮的基准直径dd并验算带速v1）根据图推荐，小带轮选用直径范围为112140

7、mm，选择dd1=140mm。2）验算带速v。按课本P120式（8-18）验算带的速度v =7.034m/s在5-25m/s范围内，带速合适。3）计算大齿轮的基准直径。根据课本P120式dd2=idd1，计算大带轮的基准直径dd2dd2=i带·dd1=3×140=420mm由课本表8-5，取标准值dd2=425mm3.4确定带长和中心矩(1)初取中心距a0由得395.5a01130， 根据总体布局，取ao=800 mm(2) 确定带长Ld：根据几何关系计算带长得=2512.88mm根据P121表8-6，取Ld =2500mm。 (3)计算实际中心距=793.56mm3.5验

8、算包角=159.42°120°，包角合适。3.6确定V带根数ZZ 根据dd1=140mm及n1=960r/min，查P118表8-3得P0=2.10KW,P0=0.30KW中心距a=793.56mm,包角=159.42°,包角合适K=0.95 并取KL=1.03则Z=2.576，取Z=33.7确定粗拉力F0F0=500查表得B型V带单位长度质量q = 0.17/m,则单根V带的初拉力：F0=500 =221.04N应使带的实际初拉力F0>(F0)min。3.8计算带作用于轴上的力QQ=2ZF0sin=2×3×221.04×sin

9、=1304.91N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，HB1904.2 齿轮几何尺寸的设计计算1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸 从相关文献查得： ,SHlim = 1 由查得 ： ZN1 = ZN2 = 1 YN1 = YN2 = 1.1由下： ， ，小齿轮的转矩 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K1.1计算尺数比 ：=4.885选择齿宽系数 ： 取1计算小齿轮分度圆直径766=766= 63.835( mm)确定齿轮模

10、数m m =(0.0070.02)a = (0.0070.02)×187.834=1.313.76 取m=2确定齿轮的齿数和 取 Z1 = 33 取 Z2 = 162实际齿数比 齿数比相对误差 ，<±2.5% 允许计算齿轮的主要尺寸 ，中心距 齿轮宽度 B1 = B2 + (510) = 7176(mm) ，取B1 =75 (mm)计算圆周转速v并选择齿轮精度 根据设计要求齿轮的精度等级为7级2 齿轮弯曲强度校核两齿轮的许用弯曲应力 ，计算两齿轮齿根的弯曲应力查课本P157表9-8得：=2.47 ，=2.06计算的值：/=2.47/244=0.01012>/=2

11、.06/204=0.01010 计算大齿轮齿根弯曲应力为=61.216 齿轮的弯曲强度足够3 齿轮几何尺寸的确定齿顶圆直径 由机械设计基础得 h*a =1 c* = 0.25齿距 P = 2×3.14=6.28(mm)齿根高 齿顶高 齿根圆直径 4 齿轮的结构设计大齿轮的有关尺寸计算如下（需要根据后面轴的设计来确定大齿轮的详细参数）：轴孔直径 d=50mm轮毂直径 D1=1.6d=1.6×50=80 mm； 取D1=80 mm轮毂长度 L=B2=66mm轮缘厚度 0=（34）m=68 mm； 取0=8 mm轮缘内径 D2=da2-2h-20=328-2×4.5-2

12、×8=303 mm 取D2=305 mm腹板厚度 c=0.3B2=0.3×66=19.8 mm； 取c=20 mm腹板中心孔直径 =0.5(+)=0.5(80+305)=192.5(mm)，取D0=193(mm)腹板孔直径 =0.25（-）=0.25（305-80）=56.25(mm) ，取=57(mm)齿轮倒角 n=0.5m=0.5×2=1 （装配图中不画倒角、圆角）齿轮结构图如下（转自CAD绘图）： 此图为CAD绘图（大齿轮即低速齿轮零件图）手绘图另画第五章 轴的设计计算5.1 轴的材料和热处理的选择由机械设计基础中的P224图表13-1查得选45号钢，调质处

13、理，HB217255=640MPa =355MPa =275MPa5.2 轴几何尺寸的设计计算初步计算各轴段直径 （此图摘自网上！）计算d1，按下列公式初步计算出轴的直径，输出轴的功率P和扭矩T P1=4.282kw, T1= 122.679N.m , n1=320 r/min最小直径计算（查机械设计基础P226表13-2，取A=120）主动轴 =A=120=28.49mm从动轴 =A=120=47.85mm考虑键槽 =28.49×1.03=29.34mm , 选取标准直径 =30mm考虑键槽 =47.85×1.03=49.29mm . 选取标准直径=50mm计算 , d3

14、=d2+(15)=5155，且必须与轴承的内径一致，圆整=55mm，查机械设计课程设计手册P70表6-1初选轴承型号为6311,可知，B=29mm， D=120mm，Cr=71.5 , C0r=44.8 ； 计算 , d4=d3+(15)=5660,，取=60mm；计算 , d5=d4+2a4=60+d4(0.070.1)=64.266 mm , 取 d5=65计算 , d6=d3=55mm，同一轴上的轴承选择同一型号，减少轴承类型。轴各阶梯轴直径列表如下： 名称直径（mm）305055606555计算轴各段长度（1）计算 半联轴器的长度l=52mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上，而不压在轴

15、的端面上，故第一段的长度应比l略短一些，取=50mm; （2）计算 轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，取l1=20mm,e=1.2d3=8.4mm,其中d3为螺钉直径M8，由轴承外径D=120mm，查表，取d3=7mm， 式中，为箱体壁厚，取=8mm，取轴旁连接螺栓的直径为10mm，查得；由于轴承的轴颈直径和转速的乘积（1.52）×105，故轴承采用脂润滑，取 =9mm，所以 m=8+16+14+8-9-29=8mm, =20+8.4+8=36.4mm，取 =37mm；（3）计算 算的L3=53.5mm，取L3=54mm（4）计算 L4=b2-2=66-2=64mm（5）计算 L5=1.4

16、*0.09*60=7.56mm , 取L5=8mm（6）计算 L6=29+15+10-8=46mm；各段轴长度列表如下: 名称L6长度/mm50375464846简图如下：强度校核圆周力 =2000×581.513/324=3589.59 N径向力 =tan=3589.59×tan20°=1306.50 N取轴向力=0 L=118mm =0.5=0.5×3589.59 =1794.80=0.5L=1794.80×118×0.5/1000=105.9=0.5=0.5×1306.50 =653.25=0.5L=653.25

17、15;118×0.5/1000=38.54转矩T1=122.679 ，T2=-581.513校核如下：=112.69=134.6=366.65 由图表查得，=60MPa d110=10=28.203(mm) < 30mmd210=10=39.39(mm) < 50mm 则强度足够第六章 轴承、键和联轴器的选择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设计课程设计手册选择为6307 2个（GB/T276-1994），从动轴承为6311 2个（GB/T276-1994）从上有 =tan=3589.59×tan20

18、76;=1306.50 N从动轴承：选择6210（GB/T276-1994）型深沟球轴承 2个。各部分尺寸如下表：轴承代号尺寸/mmdDB63115512029寿命计划：要求轴承寿命：（8年两班制工作，按每年工作300天，每班工作16个小时）L=8*300*16=38400h计算选用轴承寿命：动载荷系数 ， 当量动载荷P=XFr+YFa=1306.50N 温度系数 载荷系数 对球轴承寿命系数,Cr=71.5 L =38400<=12355979轴承寿命合格主动轴承：主动轴承：选择6307（GB/T276-1994）型深沟球轴承 2个。各部分尺寸如下表：轴承代号尺寸/mmdDB630735

19、8017寿命计划：要求轴承寿命：（8年两般制工作，按每年工作300天，每班工作16个小时）L=8*300*16=38400h计算选用轴承寿命 基本额定动负荷Cr=33.2, 动载荷系数 当量动载荷 P=XFr+YFa=1306.50N 温度系数 载荷系数 对球轴承寿命系数 L =38400<=253228轴承寿命合格2 键的选择计算及校核选择45号优质碳素钢 , 其许用挤压应力主动轴外伸端，d=35mm，考虑到键在轴中部安装，选择平键 b=10，L=50，h=8 静连接工作面的挤压应力：p1=2TI×103/（k1l1d1）=2×122.679×103/（4

20、×35×50）=35.05MPa<则：强度足够， 合适从动轴外伸端，d=55，所以可以选择上面所述的平键就可以了！与齿轮联接处d=55mm，考虑键槽在轴中部安装，故同一方位母线上，选键14×52 GB/T10962004，b=10mm，L=45mm，h=8mm，选45号钢，其许用挤压应力=100MPap1=2TI×103/（k1l1d1）=2×122.679×103/（4×45×55）=24.78MPa<则强度足够，合格3 联轴器的选择 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=1.3=9550=9550×=787.273选用LT9型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩=1000，<。采用Y型轴孔，A型键轴孔直径选d=50，轴孔长度L=112LT9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·轴孔直径d/mm轴孔长度L/mm外径D/mm材料轴孔类型LT9100028505011265HT200Y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1 润滑的选择确定 1.1润滑方式 1.齿轮V=1.212 m/s 应用喷油