机械设计课程设计设计热处理车间零件情况传输设备该设备传动系有电机减速器主传送带

前言本书是根据学校课程安排，在学习了《机械设计基础》这门课的基础上，为了完成作业编写而成。书内主要设计的是两级圆柱齿轮减速器，适用于机械加工过程中使用，可供机械加工人员参考。减速器设计书系列是由2007级交通运输专业全体学生在老师的指导下编写，本书是此系列之一，可对比其他减速器设计书一起使用。本书是按设计的进程，编写了电机的选择，带传动的设计，齿轮的设计，轴的设计，箱体的设计和减速器附件的设计等。对各部分的尺寸和结构选择均有详细的说明并加有设计图。同时，为使机械设计基础课程能够与现代计算机技术结合起来，本书的编写设计过程应用了机械。人口、画图工具等软件技术。本书参考的资料有：《机械设计基础（高等教育出版社）》第六版，《机械设计课程设计（东北大学出版社）》《机械设计师手册（机械工程出版）》等。承蒙韩旭东老师审阅书稿，提出了许多宝贵建议，在此谨致谢意。谨请读者对书中不妥之处提出宝贵意见。编者2008年1月5号目录TOC\o"1-5"\h\z第一项、电机的选择 4第二项、传动装置的运动和动力参数计算 5第三项、V带的设计并选择 8第四项、直齿轮设计和强度校核 12第五项、高速轴的结构设计和强度计算 20第六项、中间轴设计计算和强度计算 24第七项、低速轴的结构设计和强度计算 29第八项、减速器附件 33第九项、后记 ・44

设计任务书低速级：直齿轮高速级：直齿轮设计条件：设计热处理车间零件情况传输设备，该设备传动系有电机，减速器，主传送带。两班工作制，工作期限八年。设计参数：题号项目123456鼓轮直径(mm)300330350350380300传送带运转速度m/s0.630.750.250.80.80.7传送带从动轴所要扭矩(N•m)7006706509501050900本组选用第一组数据。 传动装置简图:I•输比E-他地地崎S用艇网外乩宇仝戏储！：!：.「卡喝心动

项目计算过程备注第一项电机的选择确定电动机的转速（1）选择电动机系列：按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y系列。⑵确定选择电动机功率：卷筒所需有效功率：P=FV/1000=2TV/1000Dn2.94=^9LKW=3.639KW0.808传动装置的总功率：mxn2止xn4灿亳义“ 2义”带 四 轴承 联轴器 鼓皮带传动效率：n带=0.95齿轮啮合效率：n=0.97（齿轮精度为八级）1止四滚动轴承效率：n=0.99（球轴承）承联轴器效率：n=0.99（齿式联轴器）联滚筒效率： n、i『0.96滚筒则传动总功率：n=0.95x0.972x0.994x0.99x0.96=0.825所需电机功率：P=Pw=」78-KW=2.18KWrn0.816《机械设计课程设计》P109表4.2—9

项目计算过程备注第二项传动装置的运动和动力参数计算选Y系列三相异步电动机Y112M-6型，额定功率P-2.2KW。⑶确定电动机的转速： 0滚筒轴转速n=60L=60义0.63=40.1r/minw兀D 兀x0.3电动机数据及总传动比《机械设计课程设计》P193表4.12-1据《机械设计课程设计》P109表4.2-9方案号电动机型号额定功率/kw同步转速/(r/min)满载转速/(r/min)电动机质量/kg总传动比1Y112M-62.2100094023.44由表4.12-2查得电动机中心高H=112mm,外伸轴段DxE=28mmx60mm.(4)分配传动比根据表4.2-9得i=2〜4依次取i=2.5,3,3.5列表如下：i带带2.5带33.5i减7.819.3766.7il3.253.563i22.402.632.23其中：减速器的传动比为%=:带

项目计算过程备注两级齿轮减速器高速级的传动比L=jL35z-1% 减低速级的传动比：i2=^减1(5)传动装置的运动和动力参数计算0轴：0轴即电动机轴P0=Pr=2.18kwn0=940r/minP 218x103T0=9.55i=9.55x N-m=22.15N-m0 n 9400I轴：I轴即减速器高速轴P1=p0n01=p0n带=2.18x0.95=2.071kwnn0n0940313.33r/min11=• =• =c=I01，带 3P 2071x103T=9.55^=9.55 N-m=63.12N-m1 n 313.331II轴：II轴即减速器中间轴p2=p1n12=p1n齿”承=2.071x0.97x0.99=1.989kwn=n1=313.33r/min=96.41r/min2i3.2512项目备注计算过程项目备注P 1989x103T=9.55-2=9.55x N-m=197.02N-m2n 96.41III轴：III轴即减速器低速轴： p3=p2n23=P2n齿”承=1.989x0.97x0.99kw=1.91kwn96.41 p 1.91x103n=—= r/mm=40.17r/min；T=9.550=9.55 N-m=454.087N-mTOC\o"1-5"\h\zi2.40 3n 40.1723 3W轴：W轴即传滚筒轴:p4=p3n34=p3n齿n承=1.91x0.99x0.99kw=1.87kwp 八--1.87x103 一，_n=n=40.17r/min；T=9.55^=9.55x N-m=444.57N-m3 4n 40.174将上述结果汇总列于下表：轴序号功率P/Kw转速n/(r•min)转矩T/(N•m)传动形式传动比效率”02.1894022.15带传动30.95I2.071313.3363.12II1.98996.41197.02齿轮传动3.250.96III1.9140.17454.08齿轮传动2.40.96W1.8740.17444.57联轴器1.00.98

项目计算过程备注第三项V带的设计并选择一.一. 940已知条件：Y112M-6型电动机满载n=940r/mini=3,从动轴n= =313.33r/min1 2 3.计算功率Pc Ka=1.2 Pc=Ka.P=1.2*2.2kW=2.64kW.选取V带型号根据Pc=2.64KW和小带轮转速n1=940r/min,由图8-10可知，工作点处于A、Z型相邻区间之间，A型和Z型分别计算查表8—3工况系数（高等教育出版社《机械设计基础》第六版P136P133表8—2a123456A7590100106125140505663717580由机械设计基础138页可取e=0.01〜0.0选取e=0.01;dd=106mmn __ 940 一则大轮的基准直径：dd=(1-e)dd-1=(1-0.01)x106x =313取dd=315mm。〜 1ui,n 313.33 “22

项目计算过程备注从动轮实际转速n2实=nl(1-e)dd1/dd2=315.5r/min转速误差|n2实—n2|=0.056%<5%合适n2验算带速V二九.n1"d1="义940义dd1=5.2175m/s<25m/s,合适60x1000 60*1000.所以选A带。.初定中心距aa=2(d+d)=2x(106+315)=842mma=，(d+d)+3h=1x421+3x8=234.5mmmin2d1 d2 2根据结构要求取a=378mm.初算带的基准长度L00c ccc 2092 一,,L=2a+冗(d+d)+%厂l产=2X378+立x421+ =1446mm\ / d2d1 x x tcrc0 02d1d2 4a 2 4x3780取带的基准长度Ld=1400mm（高等教育出版社《机械设计基础》第六版P131表8-1

项目计算过程备注6实际中心距a^a+Ld-L0=378+1400—1446=355mm0 2 27小带轮包角a=1800--d2——-x57.30=146.27。>120。满足1 a8单根V带 \=940r/mind-=106mm利用插值法P=1.04kw9单根V带AP0 B型V带小带轮n1=940r/minn- 315 +/日i=—=—=—=3 查得 AP =0.108kwn- 10610V带根数 Ka=0.94K=0.83Z> Pc = 264 =2.64(P0+AP0)KaLK (1.04+0.108)x0.908x0.96取Z=3根采用V带A-940x311作用在轴上的张紧力 查得q=0.10kg/mP133表8-2aP134表8-2b表8-5,8-2bP144表8-8

「 500P2.5八I,500x2.64z2.5八八 匚F= c( -1)+qV2= x( -1)+0.10x5.212=155.2N0ZVK 3x5.21 0.89a取带的基准长度L广1400mm满足选带要求由V带设计可知，选取的是3根A型带.再根据经验公式推出结构尺寸h S S S B d dd a 1 2 0 1106 4 12 18 6 50 20 40结构图形如下图所示高等教育出版社《机械设计基础》第六版P142项目计算过程备注

项目计算过程备注第四项直齿轮设计和强度校核III齿轮齿面接触强度计算：(1)确定作用在小齿轮上的转矩T1,根据前面的计算可知T1=63.12x104N.mm(2)选择齿轮材料，确定许用接触应力[oH], 1根据工作要求，采用齿面硬度W350HBs小齿轮选用45钢，调质，硬度为260HBS.大齿轮选用45钢质.硬度为220HBs可确定许用接触应力[。H]小齿轮[o]=380+0.7HBS=380+0.7x260=562MPa大齿轮[o]-380+0.7HBS-380+0.7x220=534MPa⑶选用齿宽系数4=0.4(4)确定载荷系数K,因齿轮相对轴承不对称布置,故取K=1.6(5)计算中心距2KKT 1 _11.6x6.312x10000a=48(i+1)2— 1—=48x(3.25+1)3] =132.2mmVi。[o] 33.25x0.4x5342vah(6)选择齿数并确定模数.取Z1=26.则，Z=i・Z=3.25x26=84.5取842a 2x132.2 _m= = =2.40mmZ2+Z2 26+84由《机械设计基础(高等教育出版)》P195表9-5

项目计算过程备注

取标准模数m=2.5(7)齿轮几何尺寸计算小齿轮分度圆直径及齿顶圆直径：d1=mZ1=65mmda=d+2m=70mm大齿轮分度圆直径及齿顶圆直径:d2=mZ2=210mda=d+2m=215m中心距：a=1+%=W+21°=137.5mm2 2大齿轮宽度b=。a=55mm小齿轮宽度因小齿轮齿面硬度高，为补偿装配误差,避免工作时在大齿轮面上造成压痕，一般b应比b宽些取b=b+5=59mm⑻确定齿轮的精度等级齿轮圆周速度。九dn 3.14x65x313.33 ,v=——= =1.07m/s.60000 60000根据工作要求和圆周速度,选用9级精度由《机械设计基础(高等教育出版)》P175表9-1项目计算过程备注由《机械设计基础（高等教育出版）》P184表由《机械设计基础（高等教育出版）》P184表9-3［。］=140+0.2HBS=192MPa9-3［。］=140+0.2HBS=184MPa⑵查齿形系数Y：比较YF/［。F］小齿轮Z=26 查得Y=2.60大齿轮Z2=84 用插入法得丫F2=2.225Y 26 Y 2.225^4-=—=0.01354 -F2-=—=0.012［。F］1192 ［。F］2 184YY>，所以应验算小齿轮[oF]1 [oF]1⑶验算弯曲应力’计算时应以齿宽b「弋入.则，o二2KTYF1二2义1.6义6.312义104X2.6二58.76<192MPa安全f1 bZm2 55x26x2.5.2尺寸小的齿轮制成实心齿轮，尺寸大的齿轮制成有腹板的单个齿轮。小齿轮设计图如下图:

inW齿轮齿面接触强度计算：(1)确定作用在小齿轮上的转矩T1,根据前面的计算可知T1=19.7X104N.mm(2)选择齿轮材料，确定许用接触应力[oH], 1由《机械设计基础(高等教育出版)》P195表9-5根据工作要求，采用齿面硬度由《机械设计基础(高等教育出版)》P195表9-5小齿轮选用45钢，调质，硬度为260HBS.大齿轮选用45钢质.硬度为220HBs可确定许用接触应力[oH]小齿轮[o]=380+0.7HBS=380+0.7x260=562MPa大齿轮[o]=380+0.7HBS=380+0.7x220=534MPa⑶选用齿宽系数1=0.4(4)确定载荷系数K,因齿轮相对轴承不对称布置,故取K=1.6(5)计算中心距2a=48(i十):"-48x(2.4十l/."由X10000二171.05mm弋i。[o] 32.4x0.4x5342,ah(6)选择齿数并确定模数.取Z1=26.则，Z=i・Z=2.4x26=62.4'622a 2x171.05m= = =3.89mmZ2+Z2 26+62

项目计算过程备注取标准模数m=4(7)齿轮几何尺寸计算小齿轮分度圆直径及齿顶圆直径：d1=mZ1=104mmda=d+2m=112mm大齿轮分度圆直径及齿顶圆直径:d2=mZ2=248mda=d+2m=256m中心距：八j二吐空"176mm2 2大齿轮宽度b=。a=70.4mm小齿轮宽度因小齿轮齿面硬度高，为补偿装配误差,避免工作时在大齿轮面上造成压痕，一般b应比b宽些取b=b+5=75.4mm⑻确定齿轮的精度等级齿轮圆周速度九dn 3.14x104x96.41八厂”,v=——= =0.525m/s.60000 60000根据工作要求和圆周速度,选用9级精度由《机械设计基础(高等教育出版)》P175表9-1

项目计算过程备注2轮齿弯曲强度验算(1)确定许用弯曲应力，[。]=140+0.2HBS=192MPa[o]=140+0.2HBS=184MPa⑵查齿形系数YF比较YF/[oF]小齿轮Z=26 查得Y=2.60大齿轮Z2=62 用插入法得丫F2=2.275Y 2.6 Y 2.275=——=0.01354 -~F2-= =0.01236[oF]1192 [oF]2 184Y Y ~ 、一一..一一一>一一，所以应验算小齿轮[oF]1 [oF]1(3)验算弯曲应力计算时应以齿宽b2代入.则，o二2KTYF.二2X1.6X1.9"104X2.6二55.97<192MPa安全F1 bZm2 70.4x26x4.2直径不大的齿轮制成实心齿轮，尺寸大的齿轮制成有腹板的单个齿轮。小齿轮设计图如下图：由《机械设计基础(高等教育出版)》P184表9-3项目计算过程备注第五项高速轴的结构设计和强度计舁。*根据结构要求取20mmd=d+4=24mmd2二25mmd=30mmd=d=25mm△2三&二8h、12、13分别为1、2、3齿轮厚。△3为2。3。齿轮间距箱体内壁轴向距离L=△2+13+^3+1/2l2+1/2li+△2=158.4mm△1=4为油润滑d1=30为1轴承厚bi=48.2为1轴承盖厚△-30为轴承盖至带轮距离a=40为带轮厚 t=2.6为缩进量第一轴长L1=L+2△i+2di+△4+ait=312mm；《机械设计基础（高等教育出版社）》P143e由轴承盖确定。.P162《课程设计》e取10mm.由轴承定，课本P401项目计算过程备注

1.按弯矩、转矩合成强度计算(1)决定作用在轴上的载荷F =Fb==515.96NrcvbcFRCVb=544.32x128.4=69890.7项目计算过程备注

轴截面I—I处的当量弯矩：M[=*MilI+(dT'=%;74376.32+(0..58义63120)2=83463.3N-mmII—II处的当量弯矩：MI=jQTh=J0..58x470602=37872N•mm故轴截面I—I处的直径：d=JM =31834633=24.76mm满足强度要求4 30.1[。1/ \0.1x55项目计算过程备注

第六项中间轴设计计算和强度计算因为在截面I-I处有键槽，所以轴的直径要增加3%,并考虑结构要求取d4=30mm轴截面II—II处的直径：d=1 身—=3i---——=19.59mm满足强度要求取250\0.1［。1/30.1x55d2=30+（4~6）=34~36mm 取35mmd3=40mm （查表得）d4=d1=35mm长度计算箱体内壁轴向距离L=A2+13+^3+1/2l2+1/2li+A2=158.4mmd2=16为二轴承厚△1=4为油润滑第二轴长L2=L+2△+2d2=198.4mm根据《机械设计基础》P407，取用的轴承为30307E（35）项目计算过程备注

项目计算过程备注

项目计算过程备注

义F===726.73NRCVFRBVa=92.672义57.7=5347.2计算过程备注

轴截面1—1处的当量弯矩：M'=6M'W+(aT)=J133454.72+(0.6*197020)2=178281.29N-mm轴截面II-II处的当量弯矩：M':JM'2+(aT1:J161654.92+(0.6*197020)2:200265.8N-mmII rWII 'M、=Jm'2+(aT}:J161654.92+(0.6*197020)2:200265.8N-mmII WWII车由截面I—I处的直径d广=31.88mm；31.88x(1+3%)=32.84取35mm轴截面II—II处的直径：项目计算过程备注第七项低速轴的结构设计和强度计算。d=31.14mm;31.14x(1+3%)=34.14取40mm根据受力分析计算验证，可得设计中选择尺寸合理根据《机械设计师手册

（机械工程出版社）》P358取Q/2B121.2.2.00刚性凸缘联轴器《机械设计课程设计（东北大学出版社）》P146取30314圆锥滚子轴承由联轴器决定，查表得出由轴承决定，查表得出e由轴承盖确定。P162《课程设计》e取15mm项目备注 J1匚水平1J1垂直 ：11 °11转矩 ; 1 111合成 \Jr।1 当星 1 LTQ55—TO76.619S5:然限4191按弯矩，转矩合成计算强度1332.8义59.2=425.58n126.2+59.2F =Frb=1332.8义126.2=907.22NRCVb+c126.2+59.2项目计算过程备注

轴截面I—I处的当量弯矩：M[=JM2+(aT卜=7157033.1842+(0.6x454080)2=314463.56N•mm项目计算过程备注II—II处的当量弯矩:MI=j(aT)2=aT=290448N•mm故轴截面I—I处的直径:=38.52mmd_:M]=38.52mm4=T：0.1[oI1b]一弋0.1x55第八项减速器附件因为在截面I—I处有键槽，所以轴的直径要增加3%，并考虑结构要求取d4=50mm

轴截面II—II处的直径： 第八项减速器附件d― =3：0=37.52mm0 310.1[o1b] 30.1x55因为在轴截面II-II处有键槽，所以轴的直径要稍微加大，根据标准取d0=45mm1查孔与检查孔盖根据视觉效果选取尺寸大小结果如下表，结构设计图如下图。AAiA2BBiB2d4Rh150210180125155140M67.552通气器根据要求选取型号大小如下表，结构设计图如下图:

项目计算过程备注

轴承盖Dd3d2D0D2ee1mD1D4b通盖①526767827.2124148428通盖②85891051259.6163781758闷盖①526767827.2124148428闷盖②626777927.2124058528闷盖③626777927.2124058528闷盖④85891051259.6163781758轴承套的设计图闷盖 通盖4螺塞及封油垫由结构要求螺塞及封油垫尺寸如下表计算过程dD4螺塞及封油垫由结构要求螺塞及封油垫尺寸如下表计算过程dD0LlaDSDid2HM20X1.5302815425.42221222结构及位置要求如图5起吊装置a.：箱盖上的吊耳d=b=(1.5~2.5)8=(12~20)取d=16；R=(1.0~1.2)d=(16~19.2)取R=18E=(0.8~1.0)d=(9.6~16)取E=14结构如图

箱盖上的吊耳箱座上的钓钩计算过程备注项目b箱盖上的吊耳箱座上的钓钩计算过程备注项目b箱座上的钓钩b二(1.8〜2.5)4(14.4〜20)取b=20B=C+C=16+20=36H=0.8XB=0.8X36=28.8h=0.5H=14.4, r=0.25X36=9结构及位置图如图所示《机械设计课程设计

（东北大学）》P137页键公称尺寸长度尺寸轴槽深度毂槽深度键①6X6323.52.8键②8X7454.03.3键③10X8505.03.3键④12X8635.03.3键14X9635.53.8键12X8635.03.36键减速器结构中，有6处用到键，分别出现在V带轮与轴的联接键1.齿轮1与高速轴联接键2.齿轮2、3与中间轴的联接键3、4.齿轮4与低速轴的联接键5.联轴器与低速轴的联接键6。此6处全部选用普通平键，代号GB1096-79联轴器djd2d3d4d5DD1D2Lll1d4Q/ZB121.2.20040137070160125801457020M12由轴径与扭矩，决定选择刚性凸缘联轴器代号：Q/ZB121.2.2.00《机械设计师手册（机械设计出版社）》（P358表2—4一6）具体结构图如图所示8油标尺的选择（机械设计书P157）尺寸大小如下表ddid2d3habcDDiM1641663512852622具体结构如图所示:项目计算过程备注9密封圈（设计书P157）密封圈有2个，轴径不同，结构尺寸如下表轴径Dd1BD0d0b253924738266405339752416