[理学]二级减速器机械课程设计

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1、机械设计课程设计姓名： 班级： 学号： 指导教师： 成 绩： 日期：2010 年 6 月 15日 目 录1. 设计目的22. 设计方案33. 电机选择54. 装置运动动力参数计算75.带传动设计 96.齿轮设计187.轴类零件设计288.轴承的寿命计算319.键连接的校核3210.润滑及密封类型选择 3311.减速器附件设计 33 12.心得体会 3413.参考文献 351. 设计目的 机械设计课程是培养学生具有机械设计能力的技术基础课。课程设计则是机械设计课程的实践性教学环节，同时也是高等工科院校大多数专业学生第一次全面的设计能力训练，其目的是： （1）通过课程设计实践，树立正确的设计思想，

2、增强创新意识，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与实际知识去分析和解决机械设计问题的能力。 （2）学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律。 （3）通过制定设计方案，合理选择传动机构和零件类型，正确计算零件工作能力，确定尺寸和掌握机械零件，以较全面的考虑制造工艺，使用和维护要求，之后进行结构设计，达到了解和掌握机械零件，机械传动装置或简单机械的设计过程和方法。 （4）学习进行机械设计基础技能的训练，例如：计算，绘图，查阅设计资料和手册，运用标准和规范等。2. 设计方案及要求 据所给题目：设计一带式输送机的传动装置（一级展开式圆柱直齿轮减速器）方案图如下： 技术与条件说明：1）传

3、动装置的使用寿命预定为 8年每年按350天计算， 每天16小时计算；2）工作情况：单向运输，载荷平稳，室内工作，有粉尘，环境温度不超过35度；3）电动机的电源为三相交流电，电压为380/220伏；4）运动要求：输送带运动速度误差不超过；滚筒传动效率0.96；5）检修周期：半年小修，两年中修，四年大修。设计要求 1）减速器装配图1张； 2）零件图2张（低速级齿轮，低速级轴）； 3）设计计算说明书一份，按指导老师的要求书写 4）相关参数：F=1.35KN，V=1.6，D=260mm。3. 电机选择3.1 电动机类型的选择 按工作要求和工作条件选用Y系列鼠笼三相异步电动机。其结构为全封闭自扇冷式结构

4、，电压为380V。3.2 选择电动机的容量工作机有效功率P=,根据任务书所给数据F=1.35KN，V=1.6。则有：P=2.25KW从电动机到工作机输送带之间的总效率为 式中，分别为V带传动效率，齿轮传动效率，联轴器效率。据机械设计手册知=0.96，=0.97，=0.99， 则有： =0.960.970.99=0.92 所以电动机所需的工作功率为： P=2.45KW 3.3 选择电动机的转速由P和查手册得： 选Y132S-6 电动机电动机技术参数电动机类型额定功率额定转速额定电压KWr/minVY132S-639603804. 装置运动动力参数计算4.1 传动装置总传动比和分配各级传动比1）传

5、动装置总传动比设工作机的转速 =r/min总传动比 2）分配到各级传动比 由传比方案：皮带传动比 齿轮传动比 分配原则：取=2.7 =/=8.1/2.7=34.2 传动装置的运动和动力参数计算电动机轴：转速：n=960输入功率：P=P=2.45KW输出转矩：T=9.55=9.55 =2.43N轴（高速轴）转速：n=输入功率：P=P输入转矩T=9.55轴（中间轴）转速：n=输入功率：P=P=2.24 输入转矩：T=9.55 各轴运动和动力参数表4.1轴 号功率（KW）转矩（N）转速（）电机轴2.452.439601轴2.316.203562轴2.241.821185.带传动设计5.1 确定计算功

6、率P据2表8-7查得工作情况系数K=1.2。故有：P=Fv=1.35 P=KP5.2 选择V带带型 据P和n有2图7-12选用A带。5.3 确定带轮的基准直径d并验算带速 （1）初选小带轮的基准直径d有图7-12及表7-4，取小带轮直径d=100mm。 （2）验算带速v，有： =5.03 因为5.03m/s在5m/s30m/s之间，故带速合适。 （3）计算大带轮基准直径d 取=280mm 新的传动比=2.805.4 确定V带的中心距a和基准长度L (1)初定中心距a0.7（即0.7（100+280）2（100+280）故取mm(2)计算带所需的基准长度 =1612.8mm由2表7-2选带的基准

7、长度L=1800mm（3）计算实际中心距 5.5 验算小带轮上的包角5.6 计算带的根数z（1）计算单根V带的额定功率P由和r/min查表7-6得 P=0.47KW据n=960，i=2.7和A型带，查7-8得 P=0.05KW查表7-9得K=0.95，查表7-2得K=0.99，于是： P=(P+P)KK =（0.47+0.05）0.950.99 =0.49KW（2）计算V带根数z 故取6根。5.7 计算单根V带的初拉力最小值（F）由表7-1得A型带的单位长质量q=0.1。所以 =72.8N应使实际拉力F大于（F）5.8 计算压轴力F压轴力的最小值为： （F）=2（F）sin=2672.80.9

8、9 =864.86N5.9 带轮宽度B=(z-1)e+2f=（6-1）21.5mm6.齿轮设计1.选定齿轮类型，精度等级，材料及模数 1）按要求的传动方案，选用圆柱直齿轮传动； 2）运输机为一般工作机器，速度不高，故用8级精度；（GB1009588） 3）材料的选择。由2表8-3选择小齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS，大齿轮的材料为45钢（正火）硬度为200HBS，两者硬度差为40HBS； 4）选小齿轮齿数为Z=30，大齿轮齿数Z可由Z=得 Z=90，2.按齿面接触疲劳强度设计 按公式： （1）确定公式中各数值 1）试选K=1.41。 2）由2表8-8选取齿宽系数=1。 3）计算小齿

9、轮传递的转矩，由前面计算可知： T=6.2N。 4）由表8-6查的材料的弹性影响系数Z=190MP 5）由图8-20a查MQ线得：按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限=720MP；大齿轮的接触疲劳强度极限=580MP。 6）安全系数由表8-11取=1 7）寿命系数，查图8-24得 8）算接触疲劳许用应力。 =1720=720MPa =1580=580MPa (2) 计算 确定小齿轮分度圆直径d，代入 中较小的值 1）计算小齿轮的分度圆直径d，由计算公式可得： =49.02mm 2)计算圆周速度。 =0.93m/s 3）计算齿宽b b=149.02mm 4）计算模数与齿高 模数 由表8-7取标

10、准模数m=2 齿高 5) 计算齿宽与齿高之比 6）计算载荷系数K。 已知使用系数K=1，据v=0.9级精度。由图8-11得K=1.12图8-14得K=1.41由2图8-5得K=1.2 故载荷系数： K=KKKK =1=1.41 7)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径： 3.按齿根弯曲疲劳强度设计 按公式： （1）确定计算参数 1）计算载荷系数。 K=1.41 2）查取齿形系数 由图8-18查得Y=2.25，Y=2.19 3）查取应力校正系数 由图8-19查得Y=1.63，Y=1.78 4）由2图8-25a查得小齿轮的弯曲疲劳强度极=300MP，大齿轮的弯曲疲劳强度极限=220MP 5）寿命

11、系数由图8-29a取 6）尺寸系数，由图8-30 6）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.6，则有： =375MPa =275MPa4.几何尺寸计算（1）计算分度圆直径 mm （2）计算中心距 a =120mm （3）计算齿轮宽度 b= B=6mm，B=60mm 5. 大小齿轮各参数见下表高速级齿轮相关参数(单位mm)表6-1名称符号计算公式及说明模数m2压力角齿顶高2.5齿根高=(+)m=3.75全齿高=(+)m=5.62分度圆直径=m Z=60180齿顶圆直径=m=64=（）=184齿根圆直径m=55m=175基圆直径=中心距表6-17.轴类零件设计7.1 I轴的设计计算1.求

12、轴上的功率，转速和转矩 由前面算得P=2.31kw=356r/min，T =61967.70N2.求作用在齿轮上的力 已知高速级小齿轮的分度圆直径为d=60mm 而 =2065.59N F=2065.59=751.81N =8000.06N3.初步确定轴的最小直径 现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理据2表11-3，取C=110，于是得： d=20.517mm因为轴上应开2个键槽，所以轴径应增大5%-7%故d=21.95mm，又此段轴与大带轮装配，综合考虑两者要求取d=24mm，查4P表14-16知带轮宽B=21.5mm故此段轴长取21mm。4. 轴的结构设计（1）拟定轴上零

13、件的装配方案 通过分析比较，装配示意图7-1 图7-1 （2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）I-II段是与带轮连接的其d=20mm，l=20mm。 2）II-III段用于安装轴承端盖，轴承端盖的e=15mm（由减速器及轴的结构设计而定）。根据轴承端盖的拆卸及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖与I-II段左端的距离为25mm。故取l=40mm，因其右端面需制出一轴肩故取d=22mm。 3）初选轴承，因为有轴向力故选用深沟球轴承，参照工作要求并据=22mm，由轴承目录里初选6205号其尺寸为d=25mm52mm15mm故=25mm。又右边采用轴套定位取轴套l=28，所以=45mm。

14、4）取安装齿轮段轴径为=26mm，齿轮左端与左轴承之间用轴套定位，已知齿轮宽度为55mm为是套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于齿轮宽度故取=53mm。齿轮右边为轴肩定位，轴肩l=10mm。=80mm。=16mm，选用6205号其尺寸为d=25mm52mm15mm，右边用端盖定位。（3）轴上零件的周向定位 齿轮，带轮与轴之间的定位均采用平键连接。按d由5P表4-1查得平键截面b,键槽用键槽铣刀加工长为14mm。同时为了保证带轮与轴之间配合有良好的对中性，故选择带轮与轴之间的配合为，同样齿轮与轴的连接用平键8745，齿轮与轴之间的配合为轴承与轴之间的周向定位是用过渡配合实现的，此处选轴的直径尺

15、寸公差为m6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考2表15-2取轴端倒角为1.其他轴肩处圆觉角见图。 5.求轴上的载荷 先作出轴上的受力图以及轴的弯矩图和扭矩图7-2 图7-2 现将计算出的各个截面的M，M 和M的值如下： F=594.443N F=300N F=128.277N F=-17.50125N M=37449.909N M=8081.451N M=-2187.65625 =38311.95028 M= =37513.75113N T=43361.06N 6.按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核危险截面的强度，从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面A是轴的危险截面。

16、则根据2式15-5及上面的数据，取=0.6轴的计算应力: =1.48MP 前面选用轴的材料为45钢，调制处理，由2表15-1 查得=60Mp，故安全。7.2 II轴的设计计算1.求轴上的功率，转速和转矩 由前面算得P=2.134KW，n=470，T =43361.06N2.求作用在齿轮上的力 已知中间轴大小齿轮的分度圆直径为 d=150mm d=70mm 而 F=578.147N F=F578.147=210.428N 同理可解得： F=3567.92N，F=F1298.617N 3.初步确定轴的最小直径 现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理据2表15-3，取A=110，于是

17、得： d=A25.917mm 因为轴上应开2个键槽，所以轴径应增大5%-7%故d=27.130mm，又此段轴与轴承装配，故同时选取轴承，因为轴承上承受径向力，故选用深沟球轴承，参照工作条件可选6206其尺寸为：d=故d=30mm右端用套筒与齿轮定位，套筒长度取24mm所以l=48mm 4.轴的结构设计 （1）拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，装配示意图7-4 图7-4 （2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）II -III段为高速级大齿轮，由前面可知其宽度为50mm，为了使套筒端面与大齿轮可靠地压紧此轴段应略短于齿轮轮毂宽度。故取l=42mm，d=36mm。 2）III-IV段为大

18、小齿轮的轴向定位，此段轴长度应由同轴条件计算得l =10mm，d=40mm。 3）IV-V段为低速级小齿轮的轴向定位，由其宽度为75mm可取l=72mm，d=36mm 4）V-VI段为轴承同样选用深沟球轴承6206，左端用套筒与齿轮定位，取套筒长度为24mm则 l =48mm d=30mm （3）轴上零件的周向定位 两齿轮与轴之间的定位均采用平键连接。按d由5P表4-1查得平b,按d得平键截面b=10其与轴的配合均为。轴承与轴之间的周向定位是用过渡配合实现的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。 （4）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考2表15-2取轴端倒角为1.个轴肩处圆觉角见图。5.求轴上的载荷 先作

19、出轴上的受力图以及轴的弯矩图和扭矩图如图7-4。现将计算出的各个截面的M，M 和M的值如下： F=3827.317N F=1156.294N F=1393.030N F=831.709N M=225811.703N M=76893.551Nmm M=-82188.77N M=-55308.6485N M=240303.806N M=94718.872N T=124877.21N 图7-46.按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核危险截面的强度，从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面B和的右侧是轴的危险截面,对该轴进行详细校核，对于截面B则根据2式15-5及上面的数据，取=0.

20、6，轴的计算应力 =12.38MP前面选用轴的材料为45钢，调制处理，由2表15-1查得=60Mp，。对于的右侧 由2表15-1查得 由2表3-8查得 由2附图3-4查得由2中和得碳钢的特性系数，取，故综合系数为 故右侧的安全系数为 S=1.5故该轴在截面的右侧的强度也是足够的。综上所述该轴安全。7.3 III轴的设计计算1.求轴上的功率，转速和转矩 由前面算得P=1.967KW，n=49.58r/min，T=376768.94N2.求作用在齿轮上的力 已知低速级大齿轮的分度圆直径为 d=224mm而 F=6728.017N F=F6728.0172448.798N3.初步确定轴的最小直径 现

21、初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理据2表15-3，取A=110，于是得： d=A37.51mm同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩T=K查2表14-1取K=1.3.则：T 按计算转矩应小于联轴器的公称转矩的条件查5P表8-7可选用HL3型弹性柱销联轴器。其公称转矩为630000N。半联轴器孔径d=38mm，故取d=38mm半联轴器长度L=82mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度l=60mm。4. 轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，装配示意图7-5 图7-5（2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）为满足半联轴器的轴向定位，I-II右端需制出一轴肩故II-

22、III段的直径d=38mm；左端用轴端挡圈定位取轴端挡圈直径D=38mm。半联轴器与轴配合的毂孔长为22mm，为保证轴端挡圈只压在联轴器上而不压在轴上，故I-II段长度应比L略短一些，现取l=22mm. 2）II-III段是固定轴承的轴承端盖e=12mm。据d =38mm和方便拆装可取l=60mm。 3）初选轴承，因为有轴向力故选用深沟球轴承，参照工作要求d=50mm，由轴承目录里初选6210号其尺寸为d=50mm95mm20mm，l=46.5mm由于右边是轴肩定位，d=50mm，l=20mm，d=56mm，l=52mm。 4）取安装齿轮段轴径为d=56mm，已知齿轮宽为70mm取l=10mm

23、。齿轮右边-段为轴套定位，轴肩高h=10mm则此处d=70mm。取l=67mm、l=63。.（3）轴上零件的周向定位齿轮，半联轴器与轴之间的定位均采用平键连接。按d由5P表4-1查得平键截面b键槽用键槽铣刀加工长为40mm。选择半联轴器与轴之间的配合为，同样齿轮与轴的连接用平键16键槽用键槽铣刀加工长为50mm齿轮与轴之间的配合为轴承与轴之间的周向定位是用过渡配合实现的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考2表15-2取轴端倒角为1.个轴肩处圆觉角见图。 5.求轴上的载荷 先作出轴上的受力图以及轴的弯矩图和扭矩图如图7-6。 现将计算出各个截面处的M，M和M的值如下

24、： F=3000N F=3728.154N F=4503.431N F=2224.588N M=-25955N M=389546.7815N M=390140.498N T=376768.94Nb 图7-6 6.按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核危险截面的强度，从轴的结构图以及弯 矩图和扭矩图中可以看出截面A是轴的危险截面，则根据2式15-5及上面的数据，取=0.6，轴的计算应力 =25.675MP 前面选用轴的材料为45钢，调制处理，由2表15-1 查得=60Mp，故安全。8.轴承的寿命计算8.1 I轴上的轴承6208寿命计算预期寿命：已知N，47000h44800h故 I轴

25、上的轴承6208在有效期限内安全。8.2 II轴上轴承6210的寿命计算预期寿命：已知，20820h44800h 故III轴上的轴承6214满足要求。9.键连接的校核9.1 I轴上键的强度校核查表4-5-72得许用挤压应力为-段键与键槽接触疲劳强度 故此键能安全工作。-段与键槽接触疲劳强度故此键能安全工作。9.2 II轴上键的校核查表4-5-72得许用挤压应力为II-III段键与键槽接触疲劳强度故此键能安全工作。 IV-V段与键槽接触疲劳强度 故此键能安全工作。9.3 III轴上键的校核 查表4-5-72得许用挤压应力为 I-II段键与键槽接触疲劳强度 故此键能安全工作。 -段与键槽接触疲劳强

26、度 故此键能安全工作。10.润滑及密封类型选择10.1 润滑方式齿轮采用飞溅润滑，在箱体上的四个轴承采用脂润滑，在中间支撑上的两个轴承采用油润滑。10.2 密封类型的选择1. 轴伸出端的密封 轴伸出端的密封选择毛毡圈式密封。2. 箱体结合面的密封 箱盖与箱座结合面上涂密封胶的方法实现密封。3. 轴承箱体内，外侧的密封 （1）轴承箱体内侧采用挡油环密封。 （2）轴承箱体外侧采用毛毡圈密封。11.减速器附件设计11.1 观察孔及观察孔盖的选择与设计 观察孔用来检查传动零件的啮合，润滑情况，并可由该孔向箱内注入润滑油。平时观察孔盖用螺钉封住，。为防止污物进入箱内及润滑油渗漏，在盖板与箱盖之间加有纸质

27、封油垫片，油孔处还有虑油网。 查表6表15-3选观察孔和观察孔盖的尺寸分别为和。11.2 油面指示装置设计油面指示装置采用油标指示。11.3 通气器的选择通气器用来排出热膨胀，持气压平衡。查表6表15-6选 型通气帽。11.4 放油孔及螺塞的设计 放油孔设置在箱座底部油池的最低处，箱座内底面做成外倾斜面，在排油孔附近做成凹坑，以便能将污油放尽，排油孔平时用螺塞堵住。查表6表15-7选型外六角螺塞。11.5 起吊环的设计 为装卸和搬运减速器，在箱盖上铸出吊环用于吊起箱盖。11.6 起盖螺钉的选择 为便于台起上箱盖，在上箱盖外侧凸缘上装有1个启盖螺钉，直径与箱体凸缘连接螺栓直径相同。11.7 定位

28、销选择 为保证箱体轴承座孔的镗孔精度和装配精度，在精加工轴承座孔前，在箱体联接凸缘长度方向的两端，个装配一个定位销。采用圆锥销，直径是凸缘连接螺栓直径的0.8倍。 12.主要尺寸及数据 箱体尺寸： 箱体壁厚=10mm 箱盖壁厚=8mm 箱座凸缘厚度b=15mm 箱盖凸缘厚度b=15mm 箱座低凸缘厚度b=25mm 地脚螺栓直径d=24mm 地脚螺栓数目n=4 轴承旁联接螺栓直径d=M16 机座与机盖联接螺栓直径d=M12 联接螺栓d的间距l=150mm 轴承端盖螺钉直径d=M10 窥视孔盖螺钉直径d=M8 定位销直径d=10mm d,d,d至外箱壁的距离c=34mm，22mm，18mm d，d

29、至凸缘边缘的距离c=28mm，16mm 轴承旁凸台半径R=16mm 凸台高度根据低速轴承座外半径确定 外箱壁至轴承座端面距离L=70mm 大齿轮顶圆与内箱壁距离=14mm 齿轮端面与内箱壁距离=12mm 箱盖，箱座肋厚m=m=7mm 轴承端盖外径D2：凸缘式端盖：D+（55.5）d 以上数据参考机械设计课程设计指导书传动比：原始分配传动比：i=2.2 i=4.70 i=3.27修正后 : i=2.24 i=4.68 i=3.26各新的转速 ：n= n= 各轴的输入效率：各轴的输入转矩：轴 号功率（KW）转矩（N）转速（）电机轴65.99701轴5.71.34332轴5.475.792.53轴5

30、.251.7728.4卷同轴5.151.7328.4参考文献:1 宋宝玉，王连明主编，机械设计课程设计，第3版。哈尔滨：哈滨工业大学出版社，2008年1月。2 濮良贵，纪明刚主编，机械设计，第8版。北京：高等教育出版社，2006年5月。3 蔡春源主编，机械设计手册齿轮传动，第4版，北京：机械工业出版社，2007年3月。4 吴宗泽主编，机械零件设计手册，第10版，北京：机械工业出版社，2003年11月。5 吴宗泽，罗圣国主编，机械课程设计手册，第3版，北京：高等教育出版社。6 骆素君，朱诗顺主编. 机械设计课程设计简明手册，化学工业出版社，2000年8月.设计心得： 机械设计课程设计是机械课程中

31、一个重要的环节通过了几个周的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。 由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现问题，如：在选择计算标准间是可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准确。课程设计运用到了很多知识，例如将理论力学，材料力学，机械设计，机械原理，互换性与测量技术等，是我对以前学习的知识有了更深刻的体会。通过可程设计，基本掌握了运用绘图软件制图的方法与思路，对计算机绘图方法有了进一步的加深，基本能绘制一些工程上的图。 在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中海培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。34