机械设计课程设计带式运输机传动装置圆柱直齿轮二级减速器

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1、 机械设计课程设计目 录 课程设计任务书. 21、 确定传动方案，选择电动机及计算运动参数. 32、 齿轮传动的设计. 63、 轴的设计. 174、 滚动轴承的校核计算. 245、 平键联接的选用和计算. 256、 联轴器的选择计算. 257、 润滑方式. 268、 减速器附件. 279、 设计小结. 28参考资料目录. 30贵州大学明德学院机自专业机械设计课程设计任务书设计题目：设计带式运输机传动装置设计参数： 运输带拉力F=2500N 运输带的线速度V=1m/s 驱动卷筒直径： 要求传动效率： 传动尺寸无严格要求，中小批量生产 使用期限八年，单班制工作传动装置布置图1、 设计要求： 1.二

2、级减速器传动设计及计算； 2.二级减速器结构设计； 3.绘制减速器装配图及低速级大齿轮零件图； 4.编写设计计算说明书。2、 设计时间： 开始：2011年6月29日 结束：2011年7月15日 指导教师：陈 素 学生姓名：张宗远一、确定传动方案，选择电动机及计算运动参数（1） 方案选择根据传动装置的工作特性和对它的工作要求，并查阅相关资料，可选择两级展开式减速器传动方案，如图所示。传动装置布置图（2） 电动机的选择1. 计算带式运输机所需功率（工作机传动效率为1）2. 初估电动机额定功率P电动机所需输出的功率3. 选用电动机查资料【2】表（2.1）选用Y132M-4电动机，其主要参数如下:电动

3、机额定功率P3kw电动机满载转速1420电动机轴伸出端直径28电动机伸出端安装长度60（三）传动比的分配及转速校核1. 总传动比运输机驱动卷筒转速总传动比2. 传动比分配与齿数比考虑两级齿轮润滑问题，两级齿轮应有相近的浸油深度。参考资料【2】式（2.10）取，总传动比，经计算高速级传动比 低速级传动比因此闭式传动取高速级小齿轮齿数，大齿轮齿数齿数比低速级小齿轮齿数大齿轮齿数齿数比实际总传动比3. 核验工作机驱动卷筒的转速误差卷筒的实际转速转速误差，合乎要求（四）减速器各轴转速，功率，转矩的计算1. 传动装置的传动效率计算根据传动方案简图，并由资料【2】表（2.3）查出弹性联轴器效率8级精度圆柱

4、齿轮传动效率含轴承效率滑块联轴器运输机驱动轴一对滚动轴承效率=0.99故传动装置总效率与估计值相近，电动机功率确定无误。2. 各轴功率计算带式运输机为通用工作机，取电动机额定功率为设计功率。高速轴输入功率：中间轴输入功率：低速轴输入功率：P3=p3. 各轴转速计算高速轴的转速：中间轴的转速：低速轴的转速：4. 各轴转矩的计算：高速轴转矩：中间轴转矩：低速轴转矩：各轴运功动力参数列入下表轴名称功率转速转矩高速轴2.97142019.974中间轴2.881266.267103.295低速轴2.79463.617419.427二、齿轮传动的设计（1） 高速级齿轮传动设计计算注：本部分所设计图表、公式

5、均来自资料【1】1. 选定齿轮类型、精度等级、材料1） 按传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。2） 运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度（GB10095-88） (见表10-8)3） 材料选择 小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，4） 小齿轮齿数，大齿轮齿数2. 按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-9a)进行计算，即（1） 确定公式内的各计算数值1） 试选载荷系数2） 高速轴传递转矩3） 由表10-7选取齿宽系数。4） 由表10-6查得材料的弹性影响系数5） 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的

6、接触疲劳强度极限。6） 由式10-13计算应力循环次数7） 由图10-19取接触疲劳寿命系数。8） 计算解除疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12）得（2） 计算1) 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。2） 计算圆周速度。3） 计算齿宽b4) 计算齿宽与齿高之比。模数齿高5） 计算载荷系数根据，8级精度，由图10-8查得动载系数；直齿轮，；由表10-2查得使用系数；由表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，。由，查图10-13得；故载荷系数6) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得7） 计算模数m。， 按齿根弯曲强度设

7、计由式（10-5）得弯曲强度的设计公式为（1） 确定公式内的各计算数值1） 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限；2） 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,;3） 计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得4） 计算载荷系数K。5) 查取齿形系数。由表10-5查得;6) 查取应力校正系数由表10-5查得；7） 计算大、小齿轮的并加以比较小齿轮的数值大。（2） 设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力

8、，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.13并就近圆整为标准值m=1.5，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数。小齿轮齿数大齿轮齿数这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。几何尺寸计算（1） 计算分度圆直径（2） 计算中心距（3） 计算齿轮宽度 齿顶圆直径齿根圆直径 2. 高速级齿轮传动的几何尺寸高速级齿轮传动的几何尺寸归于下表名称计算公式结果模数1.5法面压力角分度圆直径40.5216齿顶圆直径43.5219齿根圆直径 37212中心距128齿宽40.5463.齿轮的结构设计小齿轮1由于直径较

9、小，采用齿轮轴结构；大齿轮2的结构尺寸计算如下表代号结构尺寸计算公式结果轮毂处直径56轮毂轴向长L46倒角尺寸n0.75齿根圆处厚度3.75腹板最大直径205板孔分部圆直径130板孔直径37腹板厚 12结构草图如附图1（2） 低速级齿轮传动设计计算注：本部分所设计图表、公式均来自资料【1】1.选定齿轮类型、精度等级、材料1）按传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。2）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度（GB10095-88） (见表10-8)3）材料选择 小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为260HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为220HBS，二者材料硬度差为40HBS。4）小齿

10、轮齿数，大齿轮齿数Z4=1132.按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-9a)进行计算，即（1）确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数2）高速轴传递转矩3）由表10-7选取齿宽系数。4）由表10-6查得材料的弹性影响系数5）由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。6）由式10-13计算应力循环次数7）由图10-19取接触疲劳寿命系数。8）计算解除疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12）得（2）计算1）试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。2）计算圆周速度。3）计算齿宽b4）计算齿宽与齿高之比。模数齿高5）计算载荷系数根据，8

11、级精度，由图10-8查得动载系数；直齿轮，；由表10-2查得使用系数；由表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，。，查图10-13得；故载荷系数6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得7）计算模数m。， 按齿根弯曲强度设计由式（10-5）得弯曲强度的设计公式为（1）确定公式内的各计算数值1）由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限；2）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,;3）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得4）计算载荷系数K。5）查取齿形系数。由表10-5查得;6）查取应力校正系

12、数由表10-5查得；7）计算大、小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大。（2）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.8并就近圆整为标准值m=2，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数。小齿轮齿数大齿轮齿数这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 几何尺寸计算（1）计算分度圆直径（2）计算中心距（3）计算齿轮宽度齿顶圆直径齿根圆直

13、径 2.低速级齿轮传动的几何尺寸低速级齿轮传动的几何尺寸归于下表名称计算公式结果模数2法面压力角分度圆直径72300齿顶圆直径76304齿根圆直径67295中心距186齿宽72803.齿轮的结构设计小齿轮3由于直径较小，采用齿轮轴结构；大齿轮4的结构尺寸计算如下表代号结构尺寸计算公式结果轮毂处直径 93轮毂轴向长L 75倒角尺寸n1齿根圆处厚度6腹板最大直径285板孔分部圆直径189板孔直径48腹板厚143、 轴的设计 在两级展开式减速器中，三根轴跨距应该相等或相近，而中间轴跨距确定的自由度较小，故一般先进行中间轴的设计，以确定跨距。（1） 中间轴设计1.选择轴的材料因中间轴是齿轮轴，应与齿轮

14、3的材料一致，故材料为45Cr调质，由资料【1】P362表15-1查出，2. 轴的初步估算由资料【1】P370式（15-2） 由资料【1】P370表15-3查出，因此考虑该处轴直径尺寸应当大于高速级轴颈处直径，取3. 轴的结构设计根据轴上零件的定位、转配及轴的公益性要求，参考表8.3、图8.4，初步确定出中间轴的结构如图。（1）各轴段直径的确定由资料【2】P95表5.9查出优选6206滚子轴承。轴颈直径齿轮2处轴头直径齿轮2定位轴肩高度，由资料【2】P67表4.1查出该处直径齿轮3的直径：，由资料【2】P94表5.9查出轴承的安装尺寸4. 按许用弯曲应力校核轴（1） 轴上力的作用点及支点跨距的

15、确定齿轮对轴的力作用点按简化原则应在齿宽的中点，因此可决定中间轴上两齿轮力的作用点位置。轴颈上安装的6206轴承从资料【2】P95表5.9可知B=16mm，故可计算出支点跨距和轴上各力作用点相互位置尺寸，见图。（2） 绘轴的受力图，见附图。（3） 计算轴上的作用力：齿轮2：齿轮3：（4） 计算支反力垂直面支反力，参考附图绕支点B的力矩和,得同理，得校核：计算无误水平平面（XY平面）同样，由绕B点力矩的，得由，得校核：计算无误（5） 转矩，绘弯矩图垂直平面内的弯矩图：附图C处弯矩 D处弯矩 水平面弯矩图：附图C处弯矩 D处弯矩 （6） 合成弯矩：附图C处：D处：（7） 转矩及转矩图：附图（8）

16、计算当量弯矩，绘弯矩图应力校正系数 （9） 校核轴径C剖面：强度足够D剖面：（齿根圆直径）强度足够5. 轴的细部结构设计由资料【2】P108表6.1查出键槽尺寸 ；由资料【2】P109表6.2查出键长L=40mm由表4.5查出导向锥面尺寸；由表4.3得砂轮越程槽尺寸 ；由资料【2】P365表15-2查出各倒角，圆角半径的推荐值。（2） 高速轴的设计1. 轴的材料由于该轴为齿轮轴，与齿轮1的材料相同，为40调质。2. 按切应力估算轴径由资料【1】查出系数C=112轴伸出段直径考虑与电机轴半联轴器相匹配的联轴器的孔径标准尺寸的选用，取。资料【2】P117表6.93.轴的结构设计1）划分轴段轴伸段；

17、过密封圈处轴段；轴颈；轴承安装定位轴段；齿轮轴段。2） 确定各轴段的直径由于轴伸直径比强度计算的值要大许多，考虑轴的紧凑性，其他阶梯轴段直径应尽可能以较小值增加，因此轴伸段联轴器用套筒轴向定位，与套筒配合的轴段直径。选择滚动轴承6206.，轴径直径（资料【2】）根据轴承的安装尺寸（资料【2】）齿轮段照前面齿轮的安装尺寸分度圆直径；齿顶圆直径；齿根圆直径。3） 确定各轴段的轴向长度两轴承颈间距（跨距）;A为箱体内壁间距离，由中间轴段设计知A=154mm。轴承内端面与内壁面之距取=10mm；B为轴承宽B=16mm轴伸段长度由联轴器轴向长决定 P117表6.9 轴颈段长度由轴承宽确定齿轮段轴向长度决

18、定于齿轮宽度，轴向位置由中间轴2齿轮所需啮合位置确定；直径为轴段长度在齿轮尺寸和位置确定后，即可自然获得。直径为轴段长由端盖外与端盖内两部分尺寸组成；端盖处尺寸为：,h为端盖螺钉（M8）六角厚度，。端盖内尺寸，根据其中，壁厚轴承旁联接螺栓扳手位置尺寸见资料【2】表7.1.，7.2端盖凸缘厚度 资料【2】表7.17轴承内端面与内壁的距离。B轴承宽度，6206轴承 B=16mm轴段长度高速轴的强度校核等同于中间轴（省略）（3） 低速轴的设计展开式减速器低速轴设计的全过程同于高速级（略）低速级轴结构如图4、 滚动轴承的校核计算考虑轴受力较小，且主要是径向力，故选用的是单列深沟球轴承中间轴6206两个

19、，高速轴6206两个，低速轴6209两个（GB/T276-94）寿命计算：（一）中间轴滚动轴承的校核计算 查课程设计表 5.9 1. 计算轴承载荷：（1）在水平面内轴承所受的载荷 (2)计算当量动载荷：2. 验算轴承寿命因 故只需验算2轴承轴承预期寿命与整机寿命相同为：轴承实际寿命 具有足够使用寿命所以轴承6206安全，合格。3轴承静负荷计算（省略）（2） 高速轴滚动轴承校核计算校核过程及方法与中间轴承相同，参考中间轴承计算方法（3） 低速轴滚动轴承校核计算低速级滚动轴承经过计算选用6209，经校核计算满足要求，其校核过程与中间轴相同（省略）5、 平键联接的选用和计算（1） 中间轴与齿轮2的键

20、连接选用及计算，经前面设计计算知本处轴径为d2=35mm 由表6.1选择键：10840GB/1095-79键的接触长度l=L-b=40-10=30 接触高度 ，由资料【1】键静连接挤压许用应力则强度足够，合格（二）高速轴与低速轴上的键连接选用及校核方法与中间轴相同，经校核强度足够。过程省略6、 联轴器的选择计算（一）高速轴输入端联轴器的选择高速级的转速较高，选用有缓冲功能的弹性套柱销联轴器。由表6.5查出载荷系数K=1.5，则计算转矩 工作转速 轴径，电动机查表6.9选用联轴器为：合乎上述工作要求。（二）低速轴输出端联轴器的选择低速级同样选用有缓冲功能的弹性套柱销联轴器计算转矩 工作转速 轴径

21、， 查表6.7选用金属滑块联轴器为： D=110 L=70 h=16 s=0.5七、润滑方式 由于所设计的减速器齿轮圆周速度较小，低于2m/s，故齿轮的润滑方式选用油润滑，轴承的润滑方式选用脂润滑。考虑到减速器的工作载荷不是太大，故润滑油选用中负荷工业齿轮油（GB59031986），牌号选68号。润滑油在油池中的深度保持在6880mm之间。轴承的润滑脂选用合成锂基润滑脂（SY14131980）。牌号为ZL2H。由于轴承选用了脂润滑，故要防止齿轮的润滑油进入轴承将润滑脂稀释，也要防止润滑脂流如油池中将润滑油污染。所以要轴承与集体内壁之间设置挡油环。八、减速器附件1.窥视孔及窥视孔盖：由于受集体内

22、壁间距的限制，窥视孔的大小选择为长75mm，宽50mm。盖板尺寸选择为长115mm，宽90mm。盖板周围分布4个M8的全螺纹螺栓。由于要防止污物进入机体和润滑油飞溅出来，因此盖板下应加防渗漏的垫片。考虑到溅油量不大，故选用石棉橡胶纸材质的纸封油圈即可。考虑到盖板的铸造加工工艺性，故选择带有凸台的铸铁盖板。2.通气器：为防止由于机体密封而引起的机体内气压增大，导致润滑油从缝隙及密封处向外渗漏，使密封失灵。故在窥视孔盖凸台上加安通气装置。由于减速器工作在情节的室内环境中，故选用结构简单的通气螺塞即可，其规格为M101。3.放油孔及放油螺塞：为了能在换油时将油池中的污油排出，清理油池，应在机座底部油

23、池最低处开设放油孔。选择放油螺塞规格为M121.25。考虑到其位于油池最底部，要求密封效果好，故密封圈选用材质为工业用革的皮封油圈。4.油面指示器：为了能随时监测油池中的油面高度，以确定齿轮是否处于正常的润滑状态，故需设置油面指示器。在本减速器中选用杆式油标尺，放置于机座侧壁，油标尺型号选择为M12。5.吊耳和吊耳环：为了方便装拆与搬运，在机盖上设置吊耳，在机座上设置吊耳环。吊耳用于打开机盖，而吊耳环用于搬运整个减速器。考虑到起吊用的钢丝直径，吊耳和吊耳环的直径都取16mm。6定位销：本减速器机体为剖分式，为了保证轴承座孔的加工和装配精度，在机盖和机座用螺栓联接后，在镗孔之前，在机盖与机座的连

24、接凸缘上应装配定位销。定位销采用圆锥销，安置在机体纵向两侧的联接凸缘得结合面上，呈非对称布置。圆锥销型号选用GB117-86 A650。7.起盖螺钉：在机盖与机座联接凸缘的结合面上，为了提高密封性能，常涂有水玻璃或密封胶。因此联接结合较紧，不易分开。为了便于拆下机盖，在机盖地凸缘上设置一个起盖螺栓。取其规格为M820。其中螺纹长度为16mm，在端部有一个4mm长的圆柱。8.铸铁减速器箱体主要结构尺寸 机械设计 箱座壁厚8mm箱盖壁厚8mm箱盖凸缘厚度12mm箱座凸缘厚度12mm地脚螺钉直径20mm (M20)地脚凸缘宽50mm地脚螺钉数目6轴承旁联接螺栓直径16mm (M16)盖与座联接螺栓直

25、径10mm (M10)轴承端盖螺钉直径8mm (M8) 数目24检查孔盖螺钉直径8mm (M8)定位销直径6mm 小5.59 大6 长50外箱壁至轴承端面距离45mm箱座底部凸缘宽度50mm低速级齿顶圆与内箱壁距离10mm箱盖、箱座筋厚6.8mm箱座深度202mm箱座高度220mm9、 设计小结 三周机械设计课程设计提前结束了，由于有两科设计，每天从早到晚大部分时间都用都来做机械设计这门课程的设计工作，虽然有点点累却也感到很充实。 作为一名机械设计制造及其自动化大三的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。在已度过的将近三年的大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是

26、专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种机械设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。这次机械设计课程设计是对二级直齿圆柱齿轮减速器进行设计，是我们第一次较全面的机械设计知识的综合运用，通过这次练习，使得我们对机械设计知识有了一个较为系统全面的认识，加深了对所学知识的理解和运用，将原来看来比较抽象的内容实现了具体化，初步掊养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用相关课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展了有关方面的知识。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。为了

27、让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计书是十分必要的，同时也是必不可少的。我们做的是课程设计，而不是艺术家的设计。艺术家可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依.有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计 作为一名专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的，虽然本次课程设计没有要求用Auto CAD制图，但由于我以前自学过solidworks，我就用的solidworks制的图。用solidworks制图方便简洁，易修改，速度快，我的设计，大部分尺寸都是在solidworks上设计出来的。这样，有了尺寸就能很好的控制图纸的布局

28、。 在本次课程设计中，我独立完成了自己的设计任务，通过这次设计，弄懂了一些以前书本中难以理解的内容，对以前所学知识的进行了巩固。在设计中，通过老师的指导，使自己在设计思想、设计方法和设计技能等方面都得到了一次良好的训练。感 谢我从本课题的选择，从最初的草稿设计，到最后定稿及重复修改等都得到了陈老师的悉心指导与教诲，感谢陈老师多次地为我指点迷津，帮助我开拓思路，精心点拨，热忱鼓励。是她的耐心指引让我们眼前一亮，引领我们看到知识的奇妙，开拓我们的视野；是她的平易近人与亲切让我们更懂得如何团结互助；是她给了我们战胜机械设计课程设计过程中的种种困难的勇气，是她的谆谆教导带给我们积极探索的追求。她实事求

29、是的教学态度，孜孜不倦的教诲，严谨的治学精神，精益求精的工作作风深深地感染并激励着我，在此，谨向陈老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 此外，还要感谢在课程设计过程中帮助我的同学及关心我的人们，谢谢你们。 间十分紧张制作中难免有粗糙的地方，敬请谅解并批评指正！参考资料目录1机械设计课程设计，高等教育出版社，周元康 林昌华 张海兵 主编，修订版 2机械设计（第四版），高等教育出版社，邱宣怀主编， 3机械制图，高等教育出版社，刘朝儒，彭福荫，高治一编，；5 简明材料力学第二版. 刘鸿文主编. 高等教育出版社Y100L2-4三相异步电机P=3Kw合乎要求总效率小齿轮调质；大齿轮45钢调质小齿轮40Cr调质;大齿轮45钢调质计算无误计算无误高速轴调质寿命足够轴承6206安全，合格键连接强度足够齿轮的润滑方式选用油润滑 轴承的润滑方式选用脂润滑 35