一级斜齿圆柱齿轮减速器(机械课程设计相关)分解

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1、传动方案拟定题目：设计带式输送机传动装置中的一级斜齿圆柱齿轮减速器（1） 工作条件：皮带式输送机单向运转，有轻微振动，经常满载、空载启动、二班制工作，运输带允许速度误差为5%，使用寿命十年，每年工作300天。（2） 原始数据：输送带拉力F=3.2kN;带速V=1.15m/s；滚筒直径D=400mm。整体传动示意图二、电动机的选择1、电动机类型的选择：丫系列三相异步电动机（工作要求：连续工 作机器） ，卧式封闭结构。2、选择电动机的容量工作机的有效功率FW为Pw=FV=3.2X1.15=3.68kW从电动机到工作机传送带间的总效率为n。3n=12 3 4 5由机械设计课程设计指导书可知：:V带传

2、动效率0.96计算及说明Pw=3.68kW.：滚动轴承效率0.98（球轴承）.:齿轮传动效率0.97（8级精度一般齿轮传动）:联轴器传动效率0.99（齿轮联轴器）3由电动机到工作机的总效率n T|”=0.8312 34 5因此可知电动机的工作功率为：nPw打一kW=4.43kWI倆式中：.工作机实际所需电动机的输出功率，kW；Pw工作机所需输入功率。kW；n电动机至工作机之间传动装置的总功率。3、确定电动机转速按推荐的传动比合理范围，V带传动在（24）之间，一级圆柱齿轮传动在 （36）之间，所以总传动比的合理范围.=624，故电动机的转速可选范围为% =七-7=3301319 r/min，符合

3、这一范围的同步转速有750 r/min和1000 r/min。根据容量和转速，有机械设计手册查出有两种适用的电动机型号, 其技术参数及传动比的对比情况见下表：表1传动比方案方案电动 机型 号额定 功率（kW同步转 速r/mi n满载 转速r/mi n重量(kg)总传动比V带传 动减 速器n=0.83上卑=54.94r/min工作机卷筒轴的转速-GOXlOODVr/min=54.94r/min卷筒传动效率0.961Y132M2-65.510009608417.473.25.462Y160M2-85.575072011913.112.55.24综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器

4、的传动 比，可知方案1较合适（在满足传动比范围的条件下，有利于提高齿 轮转速，便于箱体润滑设计）。因此选定电动机型号为丫132M2-6额定功率为Ped=5.5kW，满载转速n=1000r/min。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、 传动装置的总传动比为960i=一=17.47则&4.942、 分配各级传动比因i=:-，初取.=3.2，则齿轮减速器的传动比为3、计算传动装置的运动参数和动力参数（1） 各轴转速I 轴 L -=300 r/min I岭赵II 轴，二=54.95 r/min11咳5-46卷筒轴二二二：4Lr/min（2） 各轴功率I轴片叩严淵轴卩广卩小訓严删i=17.47卷筒轴卩

5、皿二二392kWiTr(3) 各轴转矩I轴:.=：二:：.1nlII 轴： 一二 一二.IJnr卷筒轴:二二1 :-nm参数轴名电动机轴I轴I轴卷筒轴转速n/r - mill196030054.9454.94功率P/kW4.434.254.043.92转矩T/Nm44.07135.29702.13681.27传动比i3.25.461效率n0.960.950.97表2运动和动力参数四、V带设计设计参数应该满足带速二：二二二小带轮包角一 、一般带根数弓也外二等方面的要求。1、求计算功率Pc查表13-8得，倉咛;1册空觴2、选V带型号可用普通V带或窄V带，现选以普通V带。由_1/,n=960 r/m

6、in查机械设计基础表13-15可知选A型，山-11一:朮:二:3、求大小带轮基准直径；,由表13-9可知不小于75mm现取4 = 125mm二亠一述、卜加軒瘠心r曲加沁由表13-9可知取I-彩:m4、验证带速V_60X10005、求V带基准长度.-和中心距a初选中心距： 丽二佔 （赵）=1.5X （125+400） =787,5mm取屮800mm,符合册同）注2（赵）由机械设计基础第205页13-2式可得带长有表13-2对A型带选1 二二m/s的范围内，合适实际中心距：a殆 +呼=（800 -笃加）=826mm6、验算小带轮包角h勺- 一 - :,合适丄B.7、求V带根数人讥+囲）氓匕今n=9

7、60r/min,丄 二二:丄.查表13-3片广1二张叮由式13-9得传动比_查表13-5知：叫H!.：由萨址 查表13-7得：心=川,查表13-2得:8求作用在带轮轴上压力查表13-1得q=0.1Kg/m；的单根V带的初拉力：5OOPJ2.5 ?我703轴上的压力：FQ= 2ZFosm= 2X4X169.6Xsin= 1338N五、齿轮的设计（1）择齿轮类型，材料，精度，及参数1选用闭式斜齿圆柱齿轮传动（外啮合）2选择齿轮材料；小齿轮材料都取为45号钢，调质,HBS=197-286九晌=600MPa;；FE1=450MPa；大齿轮材料取为：45由此得(1,38+0.11)X095X1.09二j

8、-J,取4根o=号钢，正火处理HBS=156-217;Hlim2=380MPa;6E2=300MPa;表11-1);由表11-5： SH=1； SF=1.25;ZH=2.5; ZF=188.9;（表11-4）；Hi=；Hiimi/SH=600MPa;二H2=；Hiim2/SH=300MPa:-F1=：- FE1/SF=360MPa;:-F2=二FE2/SF=240MPa按齿轮接触强度设计计算：选取齿轮为8级的精度制造，取载荷系数 KA=1.3,（表13-3）; 齿宽系数d=1.2;（表11-6）初选螺旋角1 =15；小齿轮齿数乙=20;大齿轮齿数 Z2=20 5.46=110;3d-i -3-

9、、2 心 35.29.3 5.5 + 1 / 2.5 汉 188.9 汇 cos15 叹 0.98、2-.-（-）V 1.25.5300-79.33 mm模 数 叫二d1c匚=79.畧空1丄=3&取 mn=4;z120imn（ z1- z2）中心距a = 270 mm；2cos15s螺旋角： P=arccosmn（zz2）=arccos130=15.64;2a2 汇 270分度圆直径：d1=mn；=83.076 mm；d2=i 齿 d1=456.918 mm；cosP齿宽b=dd1=1.2 79.33=99.6 mm；取b =105mm；b2=100mm；验算齿面弯曲强度：2KT1uLZEZH

10、ZJ2uJ齿形系数YFa1=2.82；YSa1=1.57；YFa2=2.2；YSa2=1.84；（表11-8;11-9）2 KYFa Ysa1 _2 灯.3 灯 32 58 汉 2.82 灯 57=48Mpa.bmnz-i2100 420YFa2YSa22 2 x 1 84Fa2Sa2=48.=37.86MPa；2.82 1.57-F1 -YFa1Ysa1-F1二Fl；二F2二F2；故安全;齿轮的圆周速度:弋忻 二 83 300=1.3m/s60 100060000名称代号结果小齿轮大齿轮法面模数mn4螺旋角P15.64中心距a270 mm传动比i齿5.5法面压力角Otn20齿顶咼ha4齿根高

11、h f5全齿高h9顶隙c1.125齿数z20110分度圆直径d83.076456.918齿顶圆直径da91.076464.918齿根圆直径df73.076446.918齿轮宽b105100（详细见零件图）齿轮传动的几何尺寸，制表如下:名称符号结果公式机座壁厚58mm0.025a+1色8机盖壁厚8mm0.02a+1兰8六、减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计。机座凸缘壁厚度b12mm1.5机盖凸缘厚度bi12mm1.5 &机座底凸缘壁厚b220mm2.5 d地脚螺钉直径df24mm0.036a+12地角螺钉数n6a250-500时；n=6轴承旁连接螺栓直径d116 mm0.75df机盖与机座连接螺栓

12、直径d212 mm(0.5-0.6)df轴承端盖螺钉直径d310 mm(0.4-0.5)df窥视孔螺钉直径d48 mm(0.3-0.4)df定位销直径d10 mm(0.7-0.8)d2dfd1d2至外机壁距离G见卜表dfd2至凸缘边缘距离C2见卜表轴承旁凸台半径R1Q外机壁纸轴承作端面距离I140 mmC1+ C2+(8-12)大齿轮顶圆与内机壁距离12 mm1.26齿轮端面与内机壁距离10 mm6机盖机座肋厚m1, m7/7 mmmt=0.85& m = 0.856轴承端盖外径D2140/165 mm轴承端盖凸缘厚度t12 mm(1-1.2)d3螺栓直径M8M10M12M16M20M24M3

13、0Cl min13161822263440C2 min11141620242834表c1,c2值(mm)七：轴的设计1.高速轴的设计。(1)选择轴的材料：选取45号钢，调质，HBS=197-286(2)初步估算轴的最小直径根据各段 装配的零 件及定位 需要得出 轴径和长度人=110，=50=59，靂=58=59，：=60=95，臨=65氐：=7，返,：=70=42.5，冷1=60IP据教材公式，d _c 1理n查表14-2得c=110;p=3.952kw;m =253.70 r/min;3_d c|勺=28mm;28(1+5%)=26.6取dmin=30mm;MI2.轴的结构设计：考虑带轮的机

14、构要求和轴的刚度，取装带轮处轴径dmin= 30mm;齿轮轮毂直径：d毂=- =（52.5-70）mm取d毂=55mm；（1.5 -2）根据密圭寸件的尺寸，选取装轴承处的轴径为 d承=45mm；查机械设计手册第三版P949;选取轴承：型号孔 径 外 径宽B动载KN静载KN油r/mi n脂r/mi n7209AC45mm85 mm19 mm36.827.290006700两轴承支点间的距离：匚二 B 212 J B式中：B1 -小齿轮齿宽，冷 - 箱体内壁与小齿轮端面的间隙,厶2-箱体内壁与轴承端面的距离,B-轴承宽度，得到：L1=168mm带轮对称线到轴承支点的距离：BB3L l2l3k -3

15、;22式中：l2-轴承盖的凸缘厚度，（I2 =、G c 5 t -；2 - B=27 ）13-螺栓头端面至带轮端面的距离，15mmk-轴承盖M10螺栓头的高度，查得k=6;B3-带轮宽度；B3=2f +3e = 2x9+3x15=63 （查表13-10得 f ,e 的值）；求得：L2=88mm2.按弯扭合成应力校核轴的强度。（1）计算作用在轴上的力小齿轮受力分析圆周力： 已=2T1=2汉135.29XIO3/83=3257 Ndi径向力：FFWncos 戸=3257xta n20icos15.64J1231 N轴向力：Fa1 =Ft1ta nP=3257 xta n15.64=911.8 N（

16、2）计算支反力水平面：= F2H= Ft1/2 =3257/2 = 1628.5NL1dFr1+Fa1垂直面：F2v -22=840.9 NL1Fw =F1- F2V=1231-840.9=390N（3）求F在支点产生的反力：_ F L21338 汇 88小-F2F =697.7NL1168RF=FQ+F2V=1338 + 697 = 2035N（4）求垂直面的弯矩：L1M2v= F2V = 70.6N m2L1M1V= F1V =32.76N m2L= u=L：= u= b =(5)求水平弯矩：L1MIH= M2H- FIH136.794N m求合成弯矩：Ma _M2VM 2H=252 N

17、m2 2Ma，二 MMI2H=136.43 N m(6)求轴传递的扭矩：d“T =Ft135.29N m（7）求危险截面的弯矩当量:a-a截面最危险，其当量弯矩为MeM；CT）2=265 N m（8）计算危险截面处轴的直径:=35 mm安全;3.低速轴的设计。1选择轴的材料：选取45号钢，调质，197-2862初步估算轴的最小直径I D,据教材公式，d Ac I查表14-2得c=110;P=3.96 kw;n,= 54.95 r/mind 况=45.8;45.80.05=48.06 mm取dm in=50 mm；2.轴的结构设计：考虑带轮的机构要求和轴的刚度，取装联轴器处轴径：dmin=50

18、mm；齿轮轮毂直径：d毂=-(1.5-2)根据密封件的尺寸， 选取装轴承处的轴径为 d承=60mm；查 机械设计手册 第三版P949;选取轴承：型号孔径外径宽B动载KN静载KN油r/mi n脂r/mi n7212AC60mm110mm22mm38.528.590006700两轴承支点间的距离:L B12.订 2：2B；式中：Bi -小齿轮齿宽，M- 箱体内壁与小齿轮端面的间隙，=2-箱体内壁与轴承端面的距离，B-轴承宽度，得到：Li=166 mm带轮对称线到轴承支点的距离：BB3L21213k；22式中：12-轴承盖的凸缘厚度，（12=、q C25 t f；2- B=27）I3-螺栓头端面至带

19、轮端面的距离，15mmk-轴承盖M10螺栓头的高度，查得k=6；B3-联轴器宽度；B3=2f 3e=2 9 3 15 =63 （查表13-10得 f,e 的值）；求得：L2=112 mm3按弯扭合成应力校核轴的强度。（1）计算作用在轴上的力小齿轮受力分析圆周力：Ft2=玉=2汉702.13 03/456.918=3073Nd2径向力：巳-珏怡管 COS P=3073xta n20 cos15.64 =1161N轴向力：Fa2=Ft2ta n0=3073xta n15.64860.3N（3）计算支反力水平面：F,H=F2H=Ft2/2 = 3073/2 =1516.5NF2b _F2d垂直面：F

20、2v -2一一590.1NL1F1V=F2 F2V=1516.5+590.1=1750.6 N（4）求垂直面的弯矩：L1M2V= F2V =49.48N m2M1V= F1VL1=147 N m2（3）求水平弯矩：M1H=M2H=F1H旦=129N m2（7）求轴传递的扭矩：-JT= Ft2 =702 N m2（8）求合弯矩：M =JM：+M；H=191.2 N m1、求危险截面的弯矩当量：Me= JM2+（町）2=465 N m(10)计算危险截面处轴的直径：3d -八：轴承校核计算1、高速轴承的校核寿命为48000小时，校核初选的7209AC轴承两轴承径向力：Frl= Flv2+ F2=

21、V3902+ 1628.52= 1674.5Frf=+ FH2= V84a9a+ lfi2B2= 1832.8轴向力：一=?ii查机械设计基础表16-11可知：e=0.68_ _:-_=1138.4F#2二EX = 0168 X 1832.8=1246.3由于二，所以2为压紧端故.F；1-巳=2050.2计算轴承的当量动载荷：F屮1138.4nzn由一 一.一一 -；查表16-11可知： 岭lo/lid所以- 7- rF-205毗r.由一 一；查表16-11可知：所以r - - 1 r:- -_:计算所需的径向基本额定动载荷 咅： 因为.-故以轴承2的径向当量动载荷.为计算依据。因受中等冲击查

22、表Me竺=43 mm安全;0.1:盘0.1 6016-9得：一1】工作温度正常，查表16-8得-:。所以_fpXPE/ 60n-7L5X253S0 x300=小:- 36.2kN1 _,=1583.7N=EX F2 = 0.68 X1646=1119.28N由于，所以2为压紧端故；単皿绑. - J 一1=2444N计算轴承的当量动载荷:所以R-.F 2444由一- -.-;查表16-11可知：Fr;i则Lh所以二：-匚 亠二屮二.-C.I.N计算所需的径向基本额定动载荷一：因为H( _故以轴承2的径向当量动载荷为计算依据。因受中等冲击查表16-9得：.-J、工作温度正常，查表16-8得厂:。

23、fpXPa/ SOn-；L5X2B01w.60X95“小丄: 22.7kN58.2kN因此合适九、键的设计由于齿轮和轴材料均为钢，故取(T P=120Mpa1、输入轴与大带轮轮毂联接采用平键联接轴径d=30mm,L=60mm,T=135.29N m查机械设计基础课本P156得，选用圆头普通A型平键，得:b=8mm，h=7mm，键长范围L=18,训90mm。由f銅十查表16-11可知:键长取L=50 mm。键的工作长度l=Lb=42mm。强度校核：由P158式10-26得(Tp=4T/dhl=61MpacP=120Mpa所选键为：普通A型8X7平键2、 输入轴与齿轮联接采用平键联接轴径d=55m

24、m,L=105mm,T=135.29N m查课本P156得，选用圆头普通A型平键，得：b=16mm,h=10mm，键长范围L=45180mm。键长取L=90mm。键的工作长度l=Lb=74mm。强度校核：由P158式10-26得cp=4T/dhl=109 MpacP=120Mpa所选键为：普通A型16X10平键3、 输出轴与齿轮2联接用平键联接轴径d=65mm,L =100mm查课本P156得，选用圆头普通A型平键，得：b=20mm,h=12mm，键长范围L=56220mm。键长取L=90 mm。键的工作长度l=Lb=70mm。强度校核：由P158式10-26得cp=4T/dhl=32 Mpa

25、cP=120Mpa所选键为：普通A型20X12平键4、 输出轴与联轴器联接用平键联接轴径d=50mm,L=110mm查课本P156得,选用圆头普通A型平键，得:b=14mm ,h=9mm键长范围L=36160mm。键长取L=90mm。键的工作长度l=Lb=76mm。强度校核：由P158式10-26得cp=4T/dhl=15.8 MpacP=120Mpa所选键为：普通A型14X9平键十、联轴器的选择根据低速轴最小端轴颈选择LZ4型弹性柱销齿式联轴器型号公称转矩Tn/N m许用转速nr/min轴孔直径d1,d2,dz轴孔长度L、L1D BS质量 KgLZ1112500012-2427-527642

26、2.51.7LZ2250500016-3230-8290502.53.0LZ3630450025-4244-112118 7037.3LZ41800420040-6084-142158 90415.3联轴器的校核三二：三二f54.95r/minn2=1- - 4200r/min合适十一、润滑与密封1、润滑方式齿轮的润滑由于速度低于2m/s，轴承采用脂润滑ZI-1GB7324-1994，闭式 齿轮采用工业闭式齿轮油L-CKC150GB5903-1995,浸油深度以 从动轮一个齿高为宜。2、密封方式（1） 箱座与箱盖凸缘的密封选用接合面涂密封胶703（2） 观察孔、注油孔等处密封选用石棉橡胶纸（3

27、） 轴承盖密封高速轴：透盖B 35 54 GB/T 13871-1992盲盖O 87.5X2.65-A-N-GB/T34521-2005低速轴： d1门！60 1000兀 x 83 汽30060000=1.3m/s透盖B42 62 GB/T 13871-1992盲盖O128-3.55-A-N-GB/T34521-2005(4)其他处密封轴承靠近机体内壁处用挡油板密封，防止润滑油进入轴承内部。十二、附件设计A视孔盖和窥视孔：在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够 的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔 与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加

28、强密封， 盖板用铸铁制成，用M8紧固。B油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧， 以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块， 由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不 能太低，以防油进入油尺座孔而溢出。D通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在 机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡。E位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘 的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度。十三、设计小结这次关于带式运输机上的

29、单级展开式圆柱齿轮减速器的课程设 计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践 考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过两个星期 的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识为我们以后的 工作打下了坚实的基础。1机械设计是机械工业的基础，是一门综合性相当强的技术课程， 它 融 机械制图、机械设计基础、工程力学、机械制造、CAD制图等于一体，使我们能把所学的各科的知识融会贯通，更加熟 悉机械类知识的实际应用。2这次的课程设计，对于培养我们理论联系实际的设计思想；训练综 合运用机械设计和有关先修课程的理论，结合生产实际反系和解决工 程实际问题的能力；巩固、加深和扩展有关机

30、械设计方面的知识等方 面有重要的作用。3在这次的课程设计过程中，综合运用先修课程中所学的有关知识与技能,结合各个教学实践环节进行机械课程的设计，一方面，逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力，特别是提高了 分析问题和解决问题的能力，为我们以后对专业产品和设备的设计打 下了宽广而坚实的基础。4本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。衷心的感谢老师的 指导和帮助。5设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机 械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能 力。参考资料1机械设计，高等教育出版社，西北工业大学机械原理及机械 零件教研室 编著，2006年5月第

31、八版；2机械设计课程设计指导书，高等教育出版社，李平林，黄少 颜等主编，2009年5月第二十九版。3机械设计实用手册 ， 机械工业出版社， 王少怀、 徐东安等主 编，2009年4月第二版。4机械设计课程设计图册，高等教育出版社，李平林，黄少颜 等主编，2009年5月第二十九版。机械设计基础，高等教育出版社，杨可桢，程光蕴等主编2006年5月第五版。目录第一章传动方案拟定第二章电动机的选择第三章 计算总传动比及分配各级的传动比第四章V带设计第五章齿轮的设计第六章减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计第七章轴的设计第八章轴承校核计算第九章键的设计第十章联轴器的选择第十一章润滑与密封第十二章附件设计第十三章设计小结参考文献