机械课程设计同轴式二级圆柱斜齿轮减速器毕业论文

1、目录1.设计任务书1二、传输方案的制定与说明1三、电机的选择34、计算传动装置总传动比，并分配各级传动比35.计算变速器的运动和动态参数46、传动部分的设计计算51 、三角带传动设计计算52.斜齿轮传动设计计算712的设计计算一、高速轴设计122.中速轴设计 1 5三、低速轴设计19准确检查轴的疲劳强度22八、滚动轴承的选型计算261.高速轴用轴承262.中速轴用轴承273.低速轴用轴承299.关键连接的选择和校验计算31十、联轴器32的选择11 、减速机配件的选择及箱体设计 3 212.润滑和密封 3 313.设计总结 3 414.参考文献3 5设计计算和解释结果设计任务书设计带式输送机用同

2、轴两级圆柱齿轮减速机总体布置草图工作条件工作稳定，单向操作原始数据输送滚筒扭矩 (Nm)传送带速度 (m/s)卷筒直径 (mm)皮带速度公差 (%)使用期限（年）工作制（班/天）13500.703205102设计内容电机选型及参数计算斜齿轮传动设计计算轴设计滚动轴承的选择键和联轴器的选择和检查装配图和零件图的绘制设计计算规范的编制设计任务减速机总装图1（0号或1号图）一张齿轮和轴零件图（2号或3号图）设计计算手册传输方案的制定与描述如任务书中的布置图所示，传动方案采用V带加同轴两级圆柱齿轮减速器。 V带可起到过载保护作用，同轴式可使减速机横向尺寸更小。设计计算和解释结果电机的选择电机选型根据工

3、作要求和工况，选用通用型Y（IP44）系列三相异步电动机。为卧式封闭结构。电机容量卷筒轴输出功率电机输出功率传输的总效率式中，为电机与卷筒轴之间各传动机构和轴承的效率。根据机械设计课程设计表2-4（本书以下未说明）：三角带传动；滚动轴承；圆柱齿轮传动；弹性联轴器；卷轴滑动轴承，然后所以电机额定功率从第 20 章的表 20-1 中选择电机的额定功率。电机转速V带传动常用传动比范围见表2-1，两级同轴圆柱齿轮减速机传动比范围见表2-2 ，则电机转速可选为设计计算和解释结果可以看出，同步转速为750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min的电机均满足要求。这里选取同步转

4、速为1000r/min和1500r/min的两台电机进行对比。下表：程序电机型号额定功率（千瓦）电机转速（r/min）电机质量 (kg)传动比同步完全读取总传动比V带传动两级减速机1Y132M-47.5150014408134.4682.513.7872Y160M-67.5100097011923.2182.210.554从表中数据可以看出，两种方案都是可行的，但是方案1的电机质量小，价格低。因此可以采用方案一，选用电机型号为Y132M-4。电机技术数据、外形及安装尺寸从表20-1和表20-2中找出Y132M-4电机的主要技术数据、外观和安装尺寸，并记录下来，并以清单形式备份。模型额定功率（千

5、瓦）同步速度(转/分钟)满载速度(转/分钟)堵转扭矩 额定扭矩最大扭矩 额定扭矩Y132M -47.5150014402.22.3HD乙G大号FGD质量（公斤）1323880331251510881计算变速器总传动比并分配各级传动比总传动比分配传动比取V带传动的传动比，二级圆柱齿轮减速器的传动比为所得结果符合一般圆柱齿轮传动和二级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。设计计算和解释结果计算变速器的运动学和动态参数各轴速度电机轴为0轴，减速机高速轴为I轴，中速轴为II轴，低速轴为III轴。各轴输入功率根据电机的额定功率，即扭矩状态电机轴高速轴中速轴低速轴转速（转/分）1440576153.640.9

6、6功率（千瓦）7.206.916.646.3 7扭矩 ( )49.74118.75422.361370.92设计计算和解释结果传动件设计计算V带传动设计计算确定计算能力因为是皮带输送机，所以一天两班倒。查看“机械设计”（V带设计部分在本书中没有描述，查看本书）得到工况系数选择三角带的皮带类型从中，从图 8-11 中选择类型 A确定皮带轮的参考直径并检查皮带速度选择小皮带轮的初级直径。从表 8-6 和表 8-8 中取小皮带轮的参考直径检查皮带速度 v. 按公式（8-13）检查皮带速度，所以皮带速度合适。计算大皮带轮的参考直径。根据公式（8-15a），计算大皮带轮的参考直径根据表 8-8，四舍五入

7、为确定V带的中心距a和参考长度根据公式（8-20），初步确定中心距。按公式（8-22）计算皮带所需的参考长度皮带参考长度选自表8-2A型设计计算和解释结果根据公式（8-23）计算实际中心距a。中心距从 518.4 变为 599.4 mm。检查小皮带轮上的包角确定根数计算单条V带的额定功率由总和，查表8-4a得根据，i=2.5 和 A 型皮带，查表 8-4b 得计算 V 波段的根数 z。拿 5 根棍子。计算单条三角带初始张力的最小值由表 8-3 可知，A 型带的单位长度质量为 q=0.1kg/m，所以皮带的实际初始张力应为计算最终压力5根设计计算和解释结果斜齿轮传动设计计算根据低速齿轮设计：小齿

8、轮扭矩、小齿轮转速、传动比。选择齿轮类型、精度等级、材料和齿数 = 1 * GB3 选择斜圆柱齿轮 = 2 * GB3 运输机为通用工作机械，速度不高，选用7级精度（GB10095-88） = 3 * GB3 根据机械设计（斜齿轮设计未描述，查阅本书）表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS；大齿轮材质为45钢（调质），硬度为240HBS，两者的硬度差为40HBS。 = 4 * GB3 选择小齿轮的齿数：大齿轮的齿数 = 5 * GB3 螺旋角的初始选择根据齿面接触强度设计按式（10-21）试算，即 = 1 * GB3 确定公式的计算值试载系数从图10-30中选择区域系数

9、从图 10-26 检查，小齿轮传递的扭矩从表 10-7 中选择齿宽系数由表 10-6 求出材料弹性的影响系数由图 10-21d 可根据齿面硬度求得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮接触疲劳强度极限通过公式 10-13 计算应力循环数：斜齿轮7 级精度设计计算和解释结果接触疲劳寿命系数由图 10-19 得到计算接触疲劳许用应力：以失效概率为1%，安全系数S=1，可通过公式（10-12）得到内容接触应力 = 2 * GB3 计算_试计算小齿轮分度圆的直径，由计算公式得出。计算圆周速度齿宽 b 和模量 m nt计算垂直重合计算负载系数 K根据表10-2中的服务系数，7级精度基于图10-8中的动载荷系数

10、；表10-4 中的值与正齿轮的值相同，所以； ;图10-13找到设计计算和解释结果所以负载系数：修正实际载荷系数计算得到的分度圆直径由公式（10-10a）求得计算模数根据齿根的抗弯强度设计由公式（10-17） = 1 * GB3 确定计算参数计算负载系数根据纵向重叠程度，得到螺旋角的影响系数，如图10-28所示。计算等效齿数求齿形系数查表10-5查找应力校正因子查表10-5计算弯曲疲劳许用应力小齿轮的弯曲疲劳强度极限见图10；大齿轮弯曲疲劳强度极限-20c设计计算和解释结果由图 10-18 求弯曲疲劳寿命系数取弯曲疲劳安全系数S=1.4，可通过公式（10-12）得到并比较大小齿轮大齿轮有大数字

11、 = 2 * GB3 设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算得到的法向模量大于由齿根弯曲疲劳强度计算得到的法向模量，能够满足抗弯强度。但为了同时满足接触疲劳强度，齿数应根据接触疲劳强度计算出的分度圆直径来计算。所以通过取，然后几何计算 = 1 * GB3 计算中心距圆心距为233mm = 2 * GB3 修圆后根据中心距修正螺旋角设计计算和解释结果由于数值变化不大，所以参数等不需要修改 = 3 * GB3 计算大小齿轮分度圆的直径 = 4 * GB3 计算齿轮宽度取整后取由于是同轴两级齿轮减速机，两对齿轮完全相同，保证了中心距完全相等，而且根据低速传动计算的齿轮接触疲劳强度必须具有可比性

12、为弯曲疲劳强度。满足高速齿轮传动的要求。为了使中间轴上的大小齿轮的轴向力相互抵消，高速小齿轮为左旋，大齿轮为右旋，低速小齿轮为右旋。手和大齿轮是左手。高速低速齿轮大齿轮齿轮大齿轮传动比3.713模数(mm)3螺旋角中心距(mm)233齿数3211932119齿宽(mm)10 510010 5100直径(mm)索引圈98.75367.2498.75367.24根圆91.25359.7491.25359.74附录104.75373.24104.75373.24回转左撇子右撇子右撇子左撇子设计计算和解释结果轴设计计算高速轴设计高速轴上的功率、速度和扭矩速度( )高速轴功率（ ）扭矩T ( )5766

13、.91118.75作用在轴上的力已知高速齿轮的分度圆直径= 98.75 。根据机械设计的公式（10-14）（轴的设计计算部分在本书中没有说明），那么初步确定轴的最小直径根据公式（15-2）初步估算轴的最小直径。选用轴的材质为45钢，经调质处理。根据表 15-3，取，所以我们有轴设计1）绘制轴上零件的装配图（如图） 设计计算和解释结果2）根据轴向定位的要求确定轴各段的直径和长度 = 1 * GB3 为满足V带轮的轴向定位，应在I-II轴段的右端做一个台肩，因此II-III段的直径取d II-III = 32mm。 V带轮与轴的长度为L 1 =80mm。为保证轴端挡圈只压在三角带轮上而不压在轴端面

14、上，I-II段的长度应略短于L 1 。现在取L- =75mm。= 2 * GB3滚动轴承的初步选型。由于轴承同时承受径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承。参考工作要求，根据d- =32mm，初步从轴承产品目录中选择0基本游隙组、标准精度等级的单列圆锥滚子轴承30307，其尺寸为dDT =35mm80mm22.75mm，所以d- = d- =35mm；而L- =21+21=42mm， L- =10mm。右侧滚动轴承使用轴肩进行轴向定位。从手册中查到，30308轴承的定位肩高h=4.5mm，所以套筒左端的高度为4.5mm， d- =44mm。= 3 * GB3 取安装齿轮的轴段-的直径d-=40

15、mm ，取L - =103mm，在齿轮左端与左端轴承之间用套筒定位.轴承端盖的总宽度为36mm（由减速机和轴承端盖的结构设计决定）。根据轴承端盖的装拆情况，取端盖外端面与V带轮右端面的距离L= 24mm，取L- = 60mm。至此，轴的各段的直径和长度已经初步确定。3) 零件在轴上的轴向定位V带轮与轴的圆周定位，使用平键10mm 8mm63mm，V带轮与轴的配合为H7/r6；齿轮和轴的圆周定位，使用12mm 8mm70mm的平键。为获得良好的中性，齿轮毂与轴的配合选择为H7/n6；滚动轴承与轴的圆周定位由过渡配合保证，所选轴的直径尺寸公差为m6。4) 确定轴上的圆角和倒角尺寸参考表15-2，取

16、轴端倒角，各圆角半径如图轴段数长度（毫米）直径（毫米）配合说明-7530与V型皮带轮键配套二至三6032找到肩膀III-IV4235配合滚动轴承30307，套筒定位-10340与小齿轮键联轴器匹配-1044定位环六至七2335兼容滚动轴承30307总长度313mm找到轴上的负载首先，根据轴的结构图，做一个简单的轴计算图。确定轴承支点位置时，取手册中的a值。对于3030 7 型圆锥滚子轴承， a=1 8 mm 见手册。因此，轴的支撑跨度为L1=118mm， L2 + L3 = 74.5+ 67.5 = 1 42mm。根据轴的计算图，制作了轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图和弯矩扭矩图可以看出，C段

17、为轴的危险段。首先计算C部分的MH 、 MV和M的值并列于下表。设计计算和解释结果设计计算和解释结果加载水平面H垂直平面V反作用力F,C截面弯矩M总弯矩扭矩根据弯曲和扭转的联合应力检查轴的强度根据公式（15-5）和上表中的数据，随着轴的单向旋转，扭转剪应力，取，轴的计算应力选用轴材质为45Cr，调质处理。从表 15-1 检查。因此，它是安全的。中速轴设计中速轴上的功率、速度和扭矩速度( )中速轴功率（ ）扭矩T ( )153.66.64422.36作用在轴上的力已知高速齿轮的分度圆直径为，根据公式（10-14），则已知低速齿轮的分度圆直径为，根据公式（10-14），则安全设计计算和解释结果初步

18、确定轴的最小直径根据公式（15-2）初步估算轴的最小直径。选用轴的材质为45钢，经调质处理。根据表 15-3，取，所以我们有轴设计1）绘制轴上零件的装配图（如图） 2）根据轴向定位的要求确定轴各段的直径和长度 = 1 * GB3 滚动轴承的初步选型。由于轴承同时承受径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求，根据d- = d- = 45mm，从轴承产品目录中初步选用标准精密级单列圆锥滚子轴承30309，其尺寸为dDT= 45mm 100mm 27.25mm，所以L- = L - =27+20=47mm。两端滚动轴承采用轴套进行轴向定位。根据手册，30309轴承的定位肩高h=4.5mm

19、，所以左套筒左侧和右套筒右侧的高度为4.5mm。= 2 * GB3取安装大齿轮的轴截面II-III的直径d II-III = 50mm；用套筒定位在齿轮左端和左端轴承之间。= 3 * GB3为轴向定位大齿轮，取d III-IV = 55mm，并考虑与高低速轴的配合，取L III-IV = 100mm。至此，轴的各段的直径和长度已经初步确定。设计计算和解释结果3) 零件在轴上的轴向定位大小齿轮与轴的圆周定位均为14mm9mm70mm的平键。为保证齿轮与轴的良好对中，齿轮毂与轴的配合为H7/n6；滚动轴承与轴的圆周方向采用过渡配合保证定位，此处选用的轴的直径公差为m6。4) 确定轴上的圆角和倒角尺

20、寸参考表15-2，取轴端倒角，各圆角半径如图轴段数长度（毫米）直径（毫米）配合说明-4945配合滚动轴承30309，套筒定位二至三9850配合大齿轮键III-IV9055定位环-10350与小齿轮键联轴器匹配-4545兼容滚动轴承30309总长度385mm找到轴上的负载首先，根据轴的结构图，做一个简单的轴计算图。确定轴承支点位置时，取手册中的a值。对于3030 9 型圆锥滚子轴承，请从手册中找到a= 21 mm 。因此，轴的支撑跨度为L 1 =76mm， L 2 =192.5， L 3 = 74.5mm 。根据轴的计算图，制作了轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图和弯矩扭矩图可以看出，C段为轴的危

21、险段。首先计算C部分的MH 、 MV和M的值并列于下表。加载水平面H垂直平面V反作用力FC截面弯矩M总弯矩扭矩设计计算和解释结果设计计算和解释结果根据弯曲和扭转的联合应力检查轴的强度根据公式（15-5）和上表中的数据，随着轴的单向旋转，扭转剪应力，取，轴的计算应力选用轴材质为45Cr，调质处理。从表 15-1 检查。因此，它是安全的。低速轴设计低速轴上的功率、速度和扭矩速度( )中速轴功率（ ）扭矩T ( )40.966.371370.92作用在轴上的力已知低速齿轮的分度圆直径为，根据公式（10-14），则初步确定轴的最小直径根据公式（15-2）初步估算轴的最小直径。选用轴的材质为45钢，经调

22、质处理。根据表 15-3，取，所以我们有轴设计绘制轴上零件的装配图（如图） 安全设计计算和解释结果根据轴向定位的要求确定轴各段的直径和长度 = 1 * GB3 为满足半联轴器的轴向定位，应在-轴段的左端做一个挡肩，因此取-段的直径为d- = 64mm。半联轴器与轴匹配的轮毂孔长度L 1 = 107mm 。为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上，-段的长度应比L 1略短，现取L VI-VII = 105mm。= 2 * GB3滚动轴承的初步选型。由于轴承同时承受径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承。参考工作要求，根据d- =65mm，初步从轴承产品目录中选择标准精密级单列圆锥滚子轴承3

23、0314，其尺寸为dDT=70mm150mm38mm ，所以d- = d- =70mm；而L- =38mm， L- =38+20=58mm。左端滚动轴承用轴环轴向定位。 30314型轴承的定位高度h=6mm见表15-7，因此得d II-III =82mm。右端轴承用轴套轴向定位，同样轴套右端高度为6mm。= 3 * GB3取安装齿轮轴-段直径d- =75mm；使用套筒定位在齿轮右端和右端轴承之间。已知轮毂宽度为100mm，为使套筒端面可靠地压住齿轮，轴截面应略短于轮毂宽度，故取l - =98mm。= 4 * GB3轴承端盖总宽度为30mm（由减速机和轴承端盖的结构设计决定）。根据轴承端盖的装拆

24、情况，取端盖外端面与联轴器左端面的距离L=30mm，故取L- =60mm。至此，轴的各段的直径和长度已经初步确定。零件在轴上的轴向定位半联轴器与轴的连接，平键为18mm 11mm80mm，半联轴器与轴的配合为H7/k6。齿轮与轴的连接，平键为20mm12mm80mm。为保证齿轮与轴的良好对中，齿轮毂与轴的配合为H7/n6。确定轴上的圆角和倒角尺寸参考表15-2，取轴端倒角，各圆角半径如图轴段数长度（毫米）直径（毫米）配合说明-3870兼容滚动轴承30314二至三1082衣领III-IV9875与大齿轮采用键联接配合，套筒定位-5870兼容滚动轴承30314-6068配合端盖做联轴器的轴向定位六

25、至七10563与耦合键匹配总长度369毫米设计计算和解释结果设计计算和解释结果找到轴上的负载首先，根据轴的结构图，做一个简单的轴计算图。确定轴承支点位置时，取手册中的a值。对于30 314 型圆锥滚子轴承， a= 31 mm 可在手册中找到。因此，轴的支撑跨度为根据轴的计算图，制作了轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图和弯矩扭矩图可以看出，B段是轴的危险段。 B部分的MH 、 MV和M值首先计算并列于下表。加载水平面H垂直平面V反作用力FB 截面弯矩M总弯矩扭矩根据弯曲和扭转的联合应力检查轴的强度根据公式（15-5）和上表中的数据，随着轴的单向旋转，扭转剪应力，取，轴的计算应力选用轴材质为45Cr

26、，调质处理。从表 15-1 检查。因此，它是安全的。准确检查轴的疲劳强度判断危险部分节仅受扭矩影响。虽然键槽、轴肩和过渡配合引起的应力集中会削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是根据抗扭强度确定的，所以第段不需要校核。从应力集中对轴疲劳强度的影响来看，、段的过盈配合引起的应力集中最为严重；从载荷情况来看，B截面上的应力最大。 III段的应力集中效应与IV段相似，但III段不受扭矩影响，轴径也较大，无需做强度校核。虽然B截面上的应力最大，但应力集中并不大（过盈配合和键槽造成的应力集中在两端），而且这里的轴直径也很大，所以B截面不需要检查。第一节和第二节显然不需要检查。从机械设计第三章的附录可以看

27、出，键槽的应力集中系数小于过盈配合，所以轴只需要检查第四节左右两侧即可。安全设计计算和解释结果第四节左侧弯曲截面系数扭转截面系数截面左侧的弯矩为第 IV 部分的扭矩为截面弯曲应力截面上的扭剪应力轴的材质为45Cr，调质处理。查表15-1截面上轴肩形成的理论应力集中系数见附表3-2插值后可以发现同样从图3-1可以得到轴材料的灵敏度系数为因此，有效应力集中因子为尺寸因子由图 3-2 得到扭转尺寸系数见附图3-3轴经磨削加工，得到图3-4的表面质量系数为轴未经表面强化，即 q =1 ，则综合系数为设计计算和解释结果碳钢的特征系数从3-1和3-2得到,取;,取;因此，计算安全系数值，根据公式(15-6

28、)(15-8)，可得所以你知道它是安全的。第四节右侧弯曲截面系数扭转截面系数截面IV右侧的弯矩为第 IV 部分的扭矩为截面弯曲应力截面上的扭剪应力轴的材质为45Cr，调质处理。查表15-1截面上轴肩形成的理论应力集中系数见附表3-2安全设计计算和解释结果插值后可以发现同样从图3-1可以得到轴材料的灵敏度系数为因此，有效应力集中因子为尺寸因子由图 3-2 得到扭转尺寸系数见附图3-3轴经磨削加工，得到图3-4的表面质量系数为轴未经表面强化，即 q =1 ，则综合系数为碳钢的特征系数从3-1和3-2得到,取;,取;因此，计算安全系数值，根据公式(15-6)(15-8)，可得所以你知道它是安全的。安

29、全设计计算和解释结果滚动轴承的选择与计算轴承寿命高速轴用轴承选用30307型圆锥滚子轴承，查看“课程设计”表15-7，得到，两个轴承承受的径向载荷之和从高速轴的标定过程可以看出：,求两个轴承的计算轴向力总和取自机械设计表13-7因为所以求轴承的当量动载荷和设计计算和解释结果由“机械设计”表13-6，取载荷系数检查轴承寿命因为，所以按轴承1的受力校核计算因此，选用的轴承满足寿命要求。中速轴用轴承选择30309型圆锥滚子轴承，查看“课程设计”表15-7，得到，两个轴承承受的径向载荷之和从中速轴的标定过程可以看出：,求两个轴承的计算轴向力总和满足生活要求设计计算和解释结果取自机械设计表13-7因为所

30、以求轴承的当量动载荷和由“机械设计”表13-6，取载荷系数检查轴承寿命因为，所以按轴承1的受力校核计算因此，选用的轴承满足寿命要求。满足生活要求设计计算和解释结果低速轴轴承选择30314型圆锥滚子轴承，查看“课程设计”表15-7，得到，两个轴承承受的径向载荷之和从低速轴的标定过程可以看出：,求两个轴承的计算轴向力总和取自机械设计表13-7因为所以求轴承的当量动载荷和设计计算和解释结果由“机械设计”表13-6，取载荷系数检查轴承寿命因为，所以按轴承2的受力校核计算因此，选用的轴承满足寿命要求。满足生活要求设计计算和解释结果关键连接的选择和检查计算从“机械设计”公式（6-1 ） ，键、轴、轮毂均为钢制，按“机械设计”表6-2，取V 形皮带轮上的