机械设计基础课程设计模板

机械设计基础课程设计——单级斜齿轮圆柱齿轮减速器学校：大连海洋大学专业：轮机工程学«»*J>*J>*J>*J>*J>*J>*J>*J>*J>*J>号:**********姓名：张***指导师:设计题目：带式输送机单级齿轮减速器运动简图:工作条件：输送机连续工作，单向传动，载荷变化不大，空载启动，使用期限10年，单班制工作，输送带允许误差为5%。设计工作量：设计计算说明书1份（A4纸20页以上，约6000-8000字）；主传动系统减速器装配图（主要视图）1张（A2图纸）；零件图（轴或齿轮轴、齿轮）2张（A3图纸）。专业科：赵斌教研室：郭新民指导教师：张锋开始日期20**年5月5日完成日期20**年6月30日

第二节、传动方案的拟定及说明传动方案如第一节设计任务书（a）图所示，1为电动机，2为V带，3为机箱，4为联轴器，5为带，6为卷筒。由《机械设计基础课程设计》表2—1可知，V带传动的传动比为2~4,斜齿轮的传动比为3~6,而且考虑到传动功率为KW，属于小功率，转速较低，总传动比小，所以选择结构简单、制造方便的单级圆柱斜齿轮传动方式。第三节、电动机的选择单级圆柱斜齿轮传动1.传动系统参数计算⑴选择电动机类型.选用三相异步电动机，它们的性能较好，价廉，易买到，同步转有3000,1500,1000,750r/m四种，转速低者尺寸大；为了估计动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和拟定传动方案，可先由已知条件计算起驱动卷筒的转速nw60x1000v60x1000x1.7.n———1/（Iar*/minn—120.3r/minn———［右U.。，/munwnD3.14x270w经过分析，任务书上的传动方案为结构较为简单、制造成本也比较低的方案。（2）选择电动机1）卷筒轴的输出功率PwFV1200x0.75…-cPw—2.125kwPw—————2.125晶100010002）电动机的输出功率Pdp寸=k/n传动装置的总效率n=门带•门2滚•门齿轮.门联.门滑=0.96X0.98’X0.98X0.99X0.96=0.86故Pd=P“/n=2.125/0.86=2.4KWPJ.4KW电动机的转速为了便于选择电动机的转速，先推算电动机转速的可选择范围。根据《机械设计基础课程设计》表II2-1查得V带传动的传动比i】=2〜4,单级圆柱斜齿轮传动比P=3〜6，则电动机可选范围为1IIn』=nwXi】XP=721〜2406r/min故选择1500r/min转速的电动机。根据《机械设计基础课程设计》表20-1选定电动机Y1001-2-41500r/min转速电动机的技术数据和外形、安装尺寸的电动机。由《机械设计基础课程设计》表20-1、表20-2可查出Y1001-2-4型电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸满载转速1430r/min第四节、计算传动装置的运动和动力参数计算传动装置的总传动比和传动比分配总传动比由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速nw，可得传动装置总传动比为ici=ms/nw=1430/120=11.91传动装置传动比分配id=iiXL式中"，L分别为带传动和单级圆柱减速器的传动比。为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取i:l=2.3，则单级圆柱减速器传动比为仍=曲h=11.91/2.3=5.18。运动参数及动力参数的计算各轴转速n0=n就=1430r/minn1=n0/i1=1430/2.3=622r/minn2=n0/(i】Xp)=120r/min各轴输入功率P0=P^=2.4kWP1=P0X带=2.4X0.96=2.31kWP2=P1Xn滚Xn齿=2.3X0.98X0.98=2.21kW各轴输入转矩0轴T0=9550P0/n0=9550X2.4/1430=16.03N-mI轴T1=9550P1/n「9550X2.31/622=35.47N-mII轴T2=9550P2/n2=9550X2.21/120=175.88N-m第五节、传动零件的设计计算V带传动的设计⑴确定计算功率工作情况系数*月查《机械设计基础》表11-9”且=1.0（单班制、每天工作8小时）Pc=KA•P=1.0X2.4=2.4KW⑵选择带型号根据此=2.4,-1430r/min,查图初步选用普通A型带.⑶选取带轮基准直径妈"。查《机械设计基础》表11-12d,轮基准直径壶为带的滑动率，⑷验算带速v_血V旎_-60x1000-.选取小带轮基准直径"』|=90mm，则大带一'"—&）刁返=1430^622X90（1-0.02）=202.9mm式中；

d.通常取（1%〜2%），查表后取改=200mmPc=2.4KW普通A型带"山=90mmd.3=200mmnx90X143060X1000=6,74m/s在5〜20m/s范围内，V带充分发挥。V=6.74m/sV带基准长度Ld和中心距aa0=1.5(90+200)=435mm取a0=435，符合0.7(扁+〃)<%<2(编+虹)由式(13-2)带长LW2a+：(d+d)+气2乌「2=1332.3mm002d1d24a0Ld=1400mma=469mm按表13-2定相近的基准长度Ld=1400mm，再由式(13-16)计算实际中心距aWa0+=435+(1400-1332)/2=469mm验算包角a1，由式(13-1Ld=1400mma=469mmaw180。—dd2—dd1x57.3。=165.5。>120。，合适1a求确定v带根数z因"』I=90mm，nm=1430r/min，带速v=6.74m/s，得实际传动比i=二二dd2=228nd(1—e).8Po=1.07kw查表得单根v带功率增量AP0=0.17KW，包角修正系数Ka=0.96，带长修正系数Kl=0.96,则由公式得Z=c=1.53(P+AP)K豪l故选2根带。确定带的初拉力F0(单根带)查表13-1得q=0.10kg/m，故可由式(13-17)得单根V带的初拉力魄=500^(—&J=146.157N作用在轴上的压力F=2ZFsin%=2X5X146.157Xsin164°/2=1447NQ02带轮的结构设计查《机械设计基础课程设计》GB-10412-89得带轮缘宽度B=80mm2、齿轮传动的设计选择材料与热处理根据工作要求，采用齿面硬度＜=350HBS，查《机械设计基础》表11-1得小齿轮选用40Cr,调质，硬度为250HBS大齿轮选用ZG35SiMn,调质，硬度为220HBS由《机械设计基础》图11-7C得Email=680MPaE疝n2=510MPa,，由《机械设计基础》表11-4得SH=1.1,所以[b皿1]==680/1.1MPa=618MPa[b莎刁==510/1.1MPa=539MPa由《机械设计基础》图11-10C得BFliml=240Mpa，bFiiz=160Mpa。由《机械设计基础》表11-4得SF=1.4，所以[夕Flim1]=240/1.4MPa=171MPa[b『血卫]=160/1.4MPa=114.3MPa按齿面接触强度计算设齿轮按8级精度制造。取载荷系数K=1.2(表11-3)，齿换系数中=0.4。a小齿轮上的扭距T1=9550P1/n1=9550X6.38/626=35.47N-m按式(11-5)计算中心距『305YKT*…/305丫1.2x9.77x10000a-("士岫^]据项对土岫疝Jgo=109mmH'a取a=110mm齿数取Z=36,Z=5.18X36=186.5,则取Z=186,实际传动比=5.16mn=2a^cosB/(Z1+Z2)=2X190Xcos15°/(36+205)=1.25mm按表4-1,取mn=1.5，去定螺旋角BB=arccos[mn•(Z1+Z2)/2a]=17-9519°齿宽b=中a=0.4X190=76mm，取b2=76mm,b1=84mm验算弯曲强度当量齿数：Zv1=Z1/cos3B=41.8,Zv2=Z2/cos3B=238.1查图11-9得YF1=2.44,YF2=2.13,所以^_1.6KT%cos0_1.6x1.2x9.733x104x2.44xcosp_704M〃f1_bzm276x36x1.52.<In]=171MpaOF2=OF1・YF2/YF1=61.5Mpa<:oF2]=114.3Mpa求圆周速度VV=nd1n1/(60X1000)=1.86m/S对照表11-2可知选8级精度是合宜的。齿轮结构参数分度圆直径d_d'=mn-^_56.76mm11cospd_d_—^_p_323.23mm齿顶圆直径d_d+2hd_d+2h齿根圆直径(d■f1df2中心距_58.26mm,_324.73mm_d1~h_d-匕2aa=190mm+c+c^m_54.885mm,

m_321.355mmn大齿轮齿宽b2=76mm小齿轮齿宽b1=84mm通过对减速器结构的分析，可知小齿轮左旋，大齿轮右旋比较合适。

第六节、轴的设计计算1、初步确定轴的最小直径1轴的材料选择，45钢，调质处理，由表14-2查得C=110,P=6.38KW1n=626r/min初步确定11轴的最小直径/3第六节、轴的设计计算1、初步确定轴的最小直径1轴的材料选择，45钢，调质处理，由表14-2查得C=110,P=6.38KW1n=626r/min初步确定11轴的最小直径/3①d3C^~n=23.8mm由于轴端开键槽，会削弱轴的强度，故需增大轴径5%~7%取dd.1=25mm2轴的材料也选45钢，调质处理，由表14-2查得C=110，P=6.13KW，2n=111r/min初步确定22轴的最小直径dPd==Cx[-n^=4i.9mm,由于轴端开键槽，会削弱轴的强度，故需增大轴径5%~7%，取d2.由齿轮的旋向分析2轴受力情况=45mmdim2(1)由以上计算分析可知道，大齿轮右旋，径向力、圆周力、轴向力大小如下:F2T=1—2.12d口FjgaF=12r2cospcos17.9519。F=Ftgp=3260xtg17.9519。=1056N2必2"=3260323.23x10-3N3260X屹20。=1247N(2)2轴受力情况如(3-1)图所示F2VF—F・LF•%2v1247x143/2-1056x323.23/2=-570n143M=F当=1630x0.143/2=116.5N•m求合成弯距M=Jmy2+mh2=/129.92+116.52=174.5N•mM'=yM，v2+MH2=123.4N-m危险截面的当量弯距由图(3-4)可见，截面a-a最危险，其转距T2=527.4NmMe当量弯距Me=，、；M：+(aT)2如认为轴的扭切应力是脉动循环变力，取折合系数a=0.6，代入上式M=\M2+(aT)2=\,'174.52+(0.6x527.4)2=361.4N•m校核直径轴的材料为45钢，调质处理，由表14-1查得。b=650MPa，由表14-3查得、L60MPad>wM/（0.山1J=如361.4x103/（0.1x60）=39.2mm考虑到键槽对轴的削弱，将d值加大4%,故d=1.04X39.2=40.76哑故轴符合强度要求第七节、滚动轴承的选择及计算1、轴承的安装方案轴1和轴2的轴承均采用正装（面对面），其原因在于正装轴承（面对面）适合于传动零件位于两支承之间，轴承反装（背靠背）适合于传动零件处于外伸端，而且支承跨距不大，故采用两端固定式。轴承类型选为角接触球轴承。入下图所示：0)山)正装（面对面）反装（背靠背）2、轴承的校核（1）轴承的预期寿命取为Lh=14400h，由前面的计算知道，F2=1247N，F2=1056N2轴的工作转速n2=111r/min，初选轴承7211AC，查《机械设计基础课程设计》表15-6得到基本额定动载荷Cr=38.8KN，基本额定静载荷Cor=31.8KN

F]=、；F1V2+F2f[8172+16302=2441N—F2=^FV2+F2=J（—570）2+16302=1726.8N由表16-13查得轴承的内部轴向力为：II=0.68xF=0.68x2441=1660N1=0.68xF=0.68x1726.8=1174.2Nr2因为F2'+Fa2>F1'所以Fa1==F2'+Fa2=2230.2NFa1=F1'=1174.2N（2）计算轴承的当量动载荷由表16=13查得e=0.68而F2230.2a1==0.91>er2441F1174.2=—=0.68=eF1726.8r2查表16-12得，X1=0.41,Y1=0.87,X2=1,Y2=0，所以P1=X1Fr1+Y1Fa1=0.41X2441+0.87X2230.2=2941.1NP2=X2Fr2+Y2Fa2=1726・8N(3)轴承寿命的校核因为轴的结构要求两端选择同样尺寸的轴承，进P1较大，故以它来校核轴承的寿命106Cr,,Lh=——（一）£=h>14400h11第八节、键联接选择及校核1,本设计均采用：普通圆头平键普通平键一一用于静联接一即轴与轮毂间无相对轴向移动，构造：两侧面为工作面，靠键与槽的挤压和键的剪切传递扭矩型式：大齿轮处选择圆头一A型（常用）一为防转、键（指端铣刀加工）与槽同形、键顶上面与毂不接触有间隙联轴器与带轮处均选择C型键2,键联接的设计及强度校核1）已知参数：1轴轴径d—25mm,带轮轮毂宽度为70mm扭矩T1=97.33Nm载荷有轻微冲击2轴安装大齿轮处轴径d—60mm,齿轮轮毂宽度为76mm扭矩T=527.4Nm载荷有轻微冲击安装联轴器处轴径d—45mm,；联轴器轮毂宽度为112mm扭矩T=527.4Nm载荷有轻微冲击键材料为45钢2）失效形式：压溃（键、轴、毂中较弱者一一静联接）磨损（动联接）键的剪断（较少）4Trr校核挤压强度条件为：。。=<[b]。PdhlPPp键p毂p轴[bp]——许用挤压应力Mpa，表5-1P113T-扭矩（Nmm）h--高度l—工作长度l=L-b(A型键L——-公称长度）d-轴径（mm）[b]=min"],[b],[b]}3）计算安装带轮处的键：b「4T4x97.33x103=34.5Mpa<[b]pdhl26x7x62安装大齿轮处的键:安装联轴器处的键:\o"CurrentDocument"4T…一…\o"CurrentDocument"=61.5Mpa<[b]dhlp4T……\o"CurrentDocument"=68.1Mpa<[b]dhlp所以，三个键均符合要求。第九节、联轴器的选择与校核1、由于弹性联轴器的诸多优点，所以考虑选用它。初选HL4联轴器45X112GB5014-85其主要参数如下：材料HT200公称转矩TT250N-m轴孔直径d2=45mm,轴孔长L=112mm,许用转速京］=5700r/min由《机械设计基础》表17-1，可知道工作系数KA=1.5故计算转距T=K•T=1.5x527.4=791.1N•m故联轴器满足要求第十节、减速器附件的选择1、箱体及附件选择箱体设计（mm）名称符号参数设计原则箱体壁厚6100.04a+8>8箱盖壁厚61100.856>8凸缘厚度箱座b151.56箱盖b——1151.561底座b2252.56箱座肋厚m8.50.856箱盖肋厚m8.50.8561地脚螺钉型号d——f18取M20单级齿轮减速器，0.036a+12数目n4轴承旁联接螺栓直径d—114.13取M160.75df箱座、箱盖联接螺栓直径尺寸d211.3取M12(0.5-0.6)d观察孔盖螺钉C2d4(0.3-0.4)df凸台高度h结构而定凸台半径R=C箱体外壁至轴承盖座端面的距离l_140C,+C2+(5~10)注释：2：中心距之和，a—190mm2、附件为了保证减速器的正常工作，除了对齿轮、轴、轴承组合和箱体的结构设计给予足够的重视外，还应考虑到为减速器润滑油池注油、排油、检查油面高度、加工及拆装检修时箱盖与箱座的精确定位、吊装等辅助零件和部件的合理选择和设计。名称规格或参数作用窥视孔视孔盖145X112为检查传动零件的啮合情况，并向箱内注入润滑油，应在箱体的适当位置设置检查孔。图中检查孔设在上箱盖顶部能直接观察到齿轮啮合部位处。平时，检查孔的盖板用螺钉固定在箱盖上。材料为铸铁通气器通气螺塞M12X1.25减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大，为使箱内热胀空气能自由排出，以保持箱内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件等其他缝隙渗漏，通常在箱体顶部装设通气器。材料为Q235轴承盖凸缘式轴承盖六角螺栓(M8)固定轴系部件的轴向位置并承受轴向载荷，轴承座孔两端用轴承盖封闭。轴承盖有凸缘式和嵌入式两种。图中采用的是凸缘式轴承盖，利用六角螺栓固定在箱体上，外伸轴处的轴承盖是通孔，其中装有密封装置。材料为HT150定位销M6X35为保证每次拆装箱盖时，仍保持轴承座孔制造加工时的精度，应在精加工轴承孔前，在箱盖与箱座的联接凸缘上配装定位销。中采用的两个定位圆锥销，安置在箱体纵向两侧联接凸缘上，对称箱体应呈对称布置，以免错装。材料为45号钢油面指示器油标尺M12检查减速器内油池油面的高度，经常保持油池内有适量的油，一般在箱体便于观察、油面较稳定的部位，装设油面指示器，采用2型油塞M14X1.5换油时，排放污油和清洗剂，应在箱座底部，油池的最低位置处开设放油孑L，平时用螺塞将放油孔堵住，油塞和箱体接合面间应加防漏用的垫圈(耐油橡胶)。材料为Q235起盖螺钉M8X30为加强密封效果，通常在装配时于箱体剖分面上涂以水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因胶结紧密难于开盖。为此常在箱盖联接凸缘的适当位置，加工出1个螺孔，旋入启箱用的圆柱端或平端的启箱螺钉。旋动启箱螺钉便可将上箱盖顶起。起吊装置箱座吊耳+吊环螺钉M12经过估算减速器重量约为1.05-2.1kN，为了便于搬运，在箱体设置起吊装置，采用箱座吊耳+吊环螺钉M12，材料20钢正火。第十一节、润滑与密封一、润滑1，本设计采用油润滑原因：润滑冷却效果较好，f较小，但供油系统和密封装置均较复杂，适于高速场合。润滑方式：飞溅润滑，由于转速＜2m/s,不容易形成油雾，通过适当的油沟来把油引入各个轴承中。1)齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为50+10〜20mm。取为60mm。(2)滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。

（3）润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。2,滚动轴承内侧的挡油盘由于输入轴的齿轮直径小，设计为齿轮轴，齿顶圆小于轴承的外径，为防止啮合时所挤出的热油大量冲向轴承内部，增加轴承阻力，设置挡油盘（冲压件）二、密封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。在轴承盖的轴孔内设置密封件。本设计采用接触式一一毡圈密封第十三节、参考资料目录张建中主编.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2007.吴宗泽、罗圣国主编.机械设计课程设计手册.3版.北京：高等教育出版社，2006.袭桂义主编.机械零件设计图册.人民教育出版社，2008.王昆等主编.《机械设计机械设计基础课程设计》高等教育出版社，2008.李稳贤、符林芳主编.《机械制图》陕西师范大学出版社.2009.3435303132r29.'364Jg伽DOH7©^55k6<f]OOII7^42r6©-©5图19-4一级圆柱齿轮技术条件1.装配前，全部零件用煤油清洗.箱体内不许有杂物存在，在内壁涂两次不被机油浸蚀的涂料;2.用涂色法检轮斑点。齿高按触斑点不小「40%：齿长接触斑点不小于50%：必要时可以研糜啮合齿面，以便改善接触情况：3.调格轴承时所留拙H间隙如F：。40为0.05-0J:05法008-0.15:.4.装配时•剖分面不允许使用任何填料,可涂以密封油漆成水玻璃,试转时.应检香