机械设计课程设计说明书 11机电本 刘伟华

1、PAGE PAGE 34- - 机械零件课程设计说明书 课程名称： 机械零件课程设计 院 别： 机 电 学 院 专 业： 机械电子工程 班 级： 11机电本 姓 名： 刘伟华 学 号： 2011094243041 指导教师： 张 平 教务处制二一三年六月十六日目 录机械设计课程设计任务书1第一节 传动方案的分析31电动机的选择.42计算总传动比并分配各级传动比.43 计算传动装置的运动和动力参数5第二节 V带传动设计.6第三节 圆柱直齿轮的设计.9 1 高速级齿轮的设计9 2 低速级齿轮的设计.12第四节 轴的设计15 1高速级轴的设计.15 2中间轴的设计.19 3低速级轴的设计.21第五节

2、 轴承的选择和校核.23第六节 键的设计与校核.25联轴器的选择.26减速器的润滑、密封和润滑牌号的选择.26第九节 减速器箱体设计.28减速器附属零件的设计.31设计小结.33参考文献.33械零件课程设计任务书一、题目：设计带式输送机传动装置。要求：输送机由电机驱动，经传动装置驱动输送带移动。要求电机轴与工作机鼓轮轴平行，整机使用寿命如下表，每天工作小时数如下表，每年工作天数如下表，工作时不逆转，载荷平稳，允许输送带速度偏差为 5%。工作机效率如下表，要求有过载保护，按单件生产设计。二、原始数据：见附表三、要求：1、箱体内采用直齿轮二级齿轮传动2、从电机到箱体采用普能V带传动3、箱体采用铸铁

3、材料四、课程设计提交内容1设计传动方案；2减速器装配图一张(0号图幅)；3绘制中间轴和齿轮零件图各1张；4编写设计计算说明书一份。1机械设计课程设计任务书vF一、题目：设计一用于带式运输机上的两级圆柱齿轮减速器。二、已知条件：原始数据：2传动方案的分析传动装置是将原动机的运动和动力传递给工作机的中间装置。它常具备减速、改变运动形式或运动方向以及将动力和运动进行传递与分配的作用。传动装置是机器的重要组成部分。传动装置的质量和成本在整部机器中占有很大的比重，整部机器的工作性能、成本费用以及整体尺寸在很大程度上取决于传动装置设计的状况。因此，合理地设计传动装置是机械设计工作的一个重要组成部分。合理的

4、传动方案首先应满足工作机的性能要求。另外，还要与工作条件相适应。同时还要求工作可靠，结构简单，尺寸紧凑，传动效率高，使用维护方便，工艺性和经济性好。若要同时满足上述各方面要求往往是比较困难的。因此，要分清主次，首先满足重要要求，同时要分析比较多种传动方案，选择其中既能保证重点，又能兼顾其他要求的合理传动方案作为最终确定的传动方案。本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了三级传动，第一级传动为带传动，第二、三级传动为直齿圆柱齿轮传动。第一级传动采用带传动是因为带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级

5、，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。 第二、三级采用直齿圆柱齿轮传动是因为齿轮传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是双级圆柱直齿齿轮传动。3电动机选择，传动系统运动和动力参数计算一、电动机的选择1.确定电动机类型 按工作要求和条件,选用y系列三相交流异步电动机。2.确定电动机的容量（1）工作机卷筒上所需功率Pw和转速nwPw= Fv/1000 =17001.6/1000=2.72kwnw=60v1000/d=20.37rad(2)电动机所需的输出功率为了计算电动机所需的输出功率Pd，先要确定从电动机到工作机之间的总功率总。设1

6、、2、3、4、5分别为弹性联轴器、2对闭式齿轮传动（设齿轮精度为7级）、3对滚动轴承、V形带传动、工作机的效率，由2表1-7查得1 =0.99，2 =0.99，3 =0.98，4 =0.96，5 =0.96 ，则传动装置的总效率为 总=1223345 =0.990.9920.9830.965=0.87675=0.87670.96=0.843.选择电动机转速由2表13-2推荐的传动副传动比合理范围 普通V带传动 i带=24 圆柱齿轮传动 i齿=35则传动装置总传动比的合理范围为 i总=i带i齿1i齿2=2.84.853.47=47.12 i总=（24）（35）（35）=（18100）电动机转速的

7、可选范围为nd=i总nw=（18100）nw=18nw1000nw=根据电动机所需功率和同步转速，查2表12-1，选择一电动机，常选择电动机的转速有1000或1500，如无特殊需要，不选用750r/min以下的电动机。选用同步转速为960r/min选定电动机型号为Y132M1-6二、传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配1.传动装置总传动比 i总= nm / nw=式中nm电动机满载转速，960r/min; nw工作机的转速， 20.37r/min。2.分配传动装置各级传动比 i总=i带i齿1i齿2 分配原则： （1）i带i齿 （2）i带=24 i齿=35 i齿1=（1.31.5）i齿2 根

8、据2表2-3，V形带的传动比取i带 = 2.8，则减速器的总传动比为 i =47.12双级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为 i齿1 =4.85低速级的传动比 i齿2 = i/i齿1 =3.47三、运动参数和动力参数计算 1.各轴转速计算 n= nm / i带 =960/2.8=342.9r/min n= n / i齿1 =342.9/4.85=70.6r/minn= n / i齿2 =70.7/3.47=20.37r/min2.各轴输入功率 P0= Pd=3.23kwP= Pd4 =3.230.96=3.10kw P= P23 =3.10.990.98=3.01kwP= P23 =3.00.99

9、0.98=2.92kw3.各轴输入转矩 表1 传动装置各轴运动参数和动力参数表 项目轴号功率转速转矩传动比 0轴3.239602.8 轴3.10342.94.85 轴3.0170.63.47轴2.9220.374传动零件的设计计算一、V带传动设计1.设计计算表项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果(1)确定计算功率Pca=d查1表13-8取 =(2)选择带的型号查1图13-15 选用A型带(3)选择小带轮直径查1 表13-9及图13-8， 得且故取100(4)确定大带轮直径=查1 表13-9 取=280（转速误差允许在5%）=280(5)验算传动比误差0合格(6)验算带速=5.0

10、3(7)初定中心距要求范围和初定公式要求范围初定值取=600(8)初算带长 (9)确定带的基准长度查1表13-2因为选用A型带取(10)计算实际中心距离（取整）(11)安装时所需最小中心距（取整）(12)张紧或补偿伸长量所需最大中心距(13)验算小带轮包角度合格(14) 单根V带的基本额定功率查1表13-3用内插法 (15) 单根V带额定功率的增量查1表13-5用内插法 (16) 长度系数查1表13-2由 得 (17)包角系数查1表13-7内插法(18)单位带长质量查1表13-1=0.1(19)确定V带根数取整得(20)计算初拉力(21)计算带对轴的压力2.带型选用参数表带型A 1002805

11、.0360516341250.12N 3带轮结构相关尺寸项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果(1)带轮基准宽bd查1表13-10因选用A型，故取mm(2)带轮槽宽bmm=13.07(3)基准宽处至齿顶距离ha查1表13-10 取整为3mm(4)基准宽处至槽底距离hf查1表13-10取整为9mm(5)两V槽间距e查1表13-10mm(6)槽中至轮端距离f查1表13-10mm=9(7)轮槽楔角查1表13-10则38度38(8)轮缘顶径damm(9)槽底直径dfmm(10)轮缘底径D1查1表13-106mmmm(11)板孔中心直径D0mm(12)板孔直径d0mm取40mm(13)大带

12、轮孔径d查3表12-1-12mmmm25mm(14)轮毂外径d1mm取50mm(15)轮毂长Lmm取50mm(16)辐板厚Smm取18mm(17)孔板孔数个10个二、渐开直斜齿圆柱齿轮设计（一）高速级直齿圆柱齿轮设计计算表项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果1选齿轮精度等级查1表11-2选取7级级7级2材料选择查1表11-1小齿轮45调质（280HBS）大齿轮45调质（240HBS）小齿轮45调质（280HBS）大齿轮45调质（240HBS）3选择齿数Z取个4按齿面接触强度设计1）载荷系数K查111-3表取K=1.3K=1.3（2）区域系数ZHZH = 2.5ZH = 2.5(

13、3)计算小齿轮传递的转矩T1(4)齿宽系数d由1表11-6(5)材料的弹性系数ZE由1表11- 4取MPa1/2(6) 齿轮接触疲劳强度极限由1表11-1（7）计算接触疲劳强度许用应力H取失效概率，查1表11-5，得安全系数SH=1（8）试算小齿轮分度圆直径按1式（113）试算mm58.62mm（9）计算圆周速度vm/s（10）计算齿宽Bb = dd1取mm（11）模数5按齿根弯曲强度设计（1）载荷系数K查111-3表取K=1.3K=1.3（2）齿形系数YFa根据齿数和由1图11-8YFa1=2.92YFa2=2.21YFa1=2.92YFa2=2.21（3）应力校正系数YSa由1图11-9Y

14、Sa1=1.56YSa2=1.81YSa1=1.56YSa2=1.81（4）齿轮的弯曲疲劳强度极限由1表11-1（5）计算弯曲疲劳许用应力F取失效概率，查1表11-5取弯曲疲劳安全系数SF1.25 （6）计算大小齿轮的并加以比较结论： （7）齿根弯曲强度设计计算由1式11-11结论：由齿根弯曲疲劳强度计算模数，取2mm。为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=58.62mm来计算应有的齿数。于是由=58.62/2 =29.31mm 取30，则Z2 = Z1i齿1 =145.5 取Z2 =1466几何尺寸计算（1）计算中心距a将中心距圆整为176mm176mm（2）计算齿

15、轮的分度圆直径dmm（3）计算齿轮的齿根圆直径dfmm（4）计算齿轮宽度Bb = dd1圆整后取：B1 = 65mmB2 = 60mmmmB1 = 65 mm B2 = 60mm（二）低速级直齿圆柱齿轮设计计算表项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果1选齿轮精度等级查1表11-2选取8级级8级2材料选择查1表11-1小齿轮ZG35SiMn调质（269HBS）大齿轮ZG35SiMn调质（241HBS）小齿轮ZG35SiMn调质大齿轮ZG35SiMn调质3选择齿数Z个4按齿面接触强度设计（1）载荷系数K查111-3表取K=1.3K=1.3（2）区域系数ZHZH = 2.5ZH = 2

16、.5(3)计算小齿轮传递的转矩T1(4)齿宽系数d由1表11-6(5)材料的弹性系数ZE由1表11- 4取MPa1/2(6) 齿轮接触疲劳强度极限由1表11-1（7）计算接触疲劳强度许用应力H取失效概率，查1表11-5，得安全系数SH=1（8）试算小齿轮分度圆直径按1式（113）试算mm92.12mm（9）计算圆周速度vm/s（10）计算齿宽Bb = dd1B1=100mmB2=95mmmmB1=100mmB2=95mm（11）模数5按齿根弯曲强度设计（1）载荷系数K查111-3表K=1.3K=1.3（2）齿形系数YFa根据齿数和由1图11-8YFa1=2.72YFa2=2.24YFa1=2.

17、72YFa2=2.24（3）应力校正系数YSa由1图11-9YSa1=1.59YSa2=1.77YSa1=1.59YSa2=1.77（4）齿轮的弯曲疲劳强度极限由1表11-1（5）计算弯曲疲劳许用应力F取失效概率，查1表11-5取弯曲疲劳安全系数SF1.25 （6）计算大小齿轮的并加以比较结论：（7）齿根弯曲强度设计计算由1式11-11结论：由齿根弯曲疲劳强度计算模数，取3mm。为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=92.12mm来计算应有的齿数。于是由=92.12/3=30.7 取 ，则Z2 = Z1i齿1 =107.6 取Z2 = 1086几何尺寸计算（1）计算中

18、心距a将中心距圆整为209mm209mm（2）计算齿轮的分度圆直径dmm（3）计算齿轮的齿根圆直径mm（4）计算齿轮宽度Bb = dd1圆整后取:B1 = 100mm B2 = 95mmmmB1= 100mmB2 =95mm（三）直齿轮设计参数表传动类型模数齿数中心距齿宽高速级直齿圆柱齿轮2 mm低速级直齿圆柱齿轮3 mm5轴的设计计算减速器轴的结构草图一、轴的结构设计轴的结构草图（直径和长度标号）1选择轴的材料及热处理方法查1表14-1选择轴的材料为优质碳素结构钢45；根据齿轮直径，热处理方法为正火。2确定轴的最小直径查1的扭转强度估算轴的最小直径的公式：再查 1表14-2，查C=112 考

19、虑键：取圆头普通平键3确定各轴段直径并填于下表内名称依据单位确定结果由最小直径算出密封圈：手册P94选择毡圈与圆柱滚子轴承（N207E）配合，取轴承内径， 设计定位轴肩取轴肩高度h=3.5mm高速级小齿轮分度，结合加工分析且查表4-2 设计定位轴肩取轴肩高度h=3.5mm 与圆柱滚子轴承（N207E）配合，取轴承内径， 4选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。查 2，故选用脂润滑。将与轴长度有关的各参数填入下表名称依据单位确定结果箱体壁厚查 2表11-1 9mm地脚螺栓直径及数目n查 2表11-1螺栓的标准直径系列时，n=4mm个=20mmn=4轴承旁联接螺栓直径查 2表11-1螺栓的标准直

20、径系列取16mm轴承旁联接螺栓扳手空间、查 2表11-2=22,=20=22=20轴承盖联接螺钉直径查 2表11-110mm轴承盖厚查 2表11-1012mm小齿轮端面距箱体内壁距离查 2 轴承内端面至箱体内壁距离查 2轴承支点距轴承宽边端面距离a5.计算各轴段长度。名称计算公式单位计算结果带轮宽度圆柱滚子轴承（N207E）圆柱滚子轴承（N207E）配合,17mm据轴2可推出箱体内壁距离L（总长）（支点距离）二、轴的结构设计轴的结构草图（直径和长度标号）1选择轴的材料及热处理方法查1表15-1选择轴的材料为优质碳素结构钢45；根据齿轮直径，热处理方法为正火回火。2确定轴的最小直径查1的扭转强度

21、估算轴的最小直径的公式：再查 1表14-2，C= 112 3确定各轴段直径并填于下表内名称依据单位确定结果与轴承（圆柱滚子轴承N209E）配合，取轴承内径， 查表1-14标准尺寸，且设计定位轴肩取轴肩高h=4.5mm查表1-14标准尺寸，且与轴承（圆柱滚子轴承N209E）配合，取轴承内径， 4选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。查 2,故选用脂润滑。轴长度有关的各参数填入下表名称依据单位确定结果轴承支点距轴承宽边端面距离a5.计算各轴段长度名称计算公式单位计算结果考虑齿轮对位2.5mm且考虑齿轮对位取L（总长）（支点距离）三、轴的结构设计轴的结构草图（直径和长度标号）1选择轴的材料及热处理

22、方法查1表14-1选择轴的材料为优质碳素结构钢45；根据齿轮直径，热处理方法为正火回火。2确定轴的最小直径查1的扭转强度估算轴的最小直径的公式：再查 1表14-2，C=112 考虑键：取圆头普通平键3确定各轴段直径并填于下表内名称依据单位确定结果并查表1-14标准尺寸63mm密封圈：手册P94选择毡圈d2=75mm与圆柱滚子轴承（N216E）配合，取轴承内径， 取设计定位轴肩取轴肩高度h=5.5mm查表1-14标准尺寸取与圆柱滚子轴承（N216E）配合，取轴承内径， 4选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。查 2（二），故选用油润滑。将与轴长度有关的各参数填入下表名称依据单位确定结果轴承支点

23、距轴承宽边端面距离a5.计算各轴段长度名称计算公式单位计算结果查表8-1机械设计课程设计手册（p97）弹性套柱销联轴器LT10与圆柱滚子轴承（N216E）配合与圆柱滚子轴承（N216E）配合,26据轴2可推出箱体内壁距离且考虑齿轮移位2.5mm取考虑齿轮移位2.5mmL（总长）（支点距离）6轴承的选择和校核一、轴承的选择和校核1轴轴承的选择选择轴轴承的一对圆柱滚子轴承，校核轴承，轴承使用寿命为9年，每年按360天计算，每天工作10小时，合计工作32400小时。2根据滚动轴承型号，查出和。圆柱滚子轴承型号N209E， 3校核轴轴承是否满足工作要求（1）画轴的受力简图。(如下图示)高速级大齿轮分度

24、圆 低速级小齿轮 （2）求轴承径向支反力、 垂直平面支反力、如上图受力分析可得： （b）水平面支反力、如上图受力分析可得： （c）合成支反力、解：根据力的合成，得 （3）求两端面轴承的派生轴向力、由于选用的是圆柱滚子轴承，且承受纯径向载荷，所以公称接触角=0。所以，=0（4）确定轴承的轴向载荷、由于是直齿圆柱齿轮传动，没有轴向力，又没有派生轴向力。所以 =0（5）计算轴承的当量载荷、查1 P68 表6-1： 所以（6）校核所选轴承由于两支承用相同的轴承，查1表P68 表6-1取载荷系数 1.2，查1表16-8取温度系数1 ，计算轴承工作寿命： =结论：符合强度条件7键联接的选择和校核一、轴大齿

25、轮键1键的选择选用普通圆头平键A型,轴径,查1表10-9得 2键的校核键长度小于轮毂长度，前面算得大齿轮宽度,根据键的长度系列选键长。查1表10-9得 键 单键键联接的组成零件为优质碳素结构钢45 键的工作长度所以所选用的平键强度足够。8联轴器的选择查1表17-1得KA=1.5查2 表8-5，选用弹性套柱销联轴器:选用弹性套柱销联轴器LT10 联轴器为钢时，许用转速为、需用转矩，允许的轴孔直径为9减速器的润滑、密封和润滑牌号的选择一、传动零件的润滑1齿轮传动润滑因为齿轮圆周速度，故选择浸油润滑。2滚动轴承的润滑二、减速器密封1.轴外伸端密封采用 毡圈、密封圈 接触式密封。如下图示2.轴承靠箱体内侧的密封采用挡油环接触式密封。如下图示:3.箱体结合面的密封上下平面均铣平，精度达3.2以上，涂胶，圆锥销定位，螺栓固定。10减速器箱体设计及附件的选择和说明一、箱体主要设计尺寸名称计算依据计算过程计算结果箱座壁厚9mm箱盖壁厚取9mm箱座凸缘厚度13.5mm箱盖凸缘厚度13.5mm箱座底凸缘厚度22.5mm地脚螺栓直径查 2表11-120mm地脚螺钉数目4轴承旁联接螺栓直径依据标准取16mm箱盖与箱座联接螺栓直径选取10mm10mm联接螺