机械设计课程设计说明书一级齿轮减速器课程设计说明书

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1、西南科技大学课程设计说明书 目 录一、电动机选择3二、计算总传动比及分配各级的传动比4三、运动参数及动力参数计算4四、传动零件的设计计算5五、轴的设计计算12六、减速器结构设计24七、滚动轴承的选择及校核计算27八、键联接的选择及校核计算29九、联轴器的设计30十、密封和润滑的设计30十一、设计小结31已知条件：1工作参数 运输带工作拉力F= 6.5 kN。 运输带工作速度V= 1.2 m/s（允许带速误差5%）。 滚筒直径D= 400 mm。 滚筒效率0.96（包括滚筒与轴承的效率损失）。2使用工况 两班制，连续单向运转，载荷较平稳。3工作环境 室内，灰尘较大，环境最高温度35。4动力来源2

2、 三相交流电，电压380/220V。5寿命要求 使用折旧期8年，大修期4年，中修期2年，小修期半年。6制造条件 一般机械厂制造，小（大）批量生产。31计算过程及计算说明一、电动机选择1、电动机类型的选择： 选择Y系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。 2、电动机功率选择 (1)传动装置的总功率： (2)电机所需的工作功率：3、确定电动机的转速计算卷筒工作转速： 按指导书P7表1推荐的传动比合理范围，取一级圆柱齿轮减速 器传动比范围ia=36。则总传动比的范围为ia=936

3、。故电动机转速的可选范围为nd=ian卷筒=（936）57.32=(5152063)r/min。符合这一范围的同步转速有750r/min，1000 r/min和1500 r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有两种适用的电动机型号。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选择型号为Y160L-6的电动机，其主要性能如表一：型号额定功率/kw满载转速/(r/min)堵转转矩最大转矩质量/kg额定转矩额定转矩Y160L-6119702.02.0147二、计算总传动比及分配各级的传动比 1、总传动比： 2、分配各级传动比(1)据指导书P7表1，取齿轮。（2）三、运动参数

4、及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min） 轴：轴：轴： 卷筒轴：2、计算各轴的输入功率（KW）轴：轴： 轴： 卷筒轴：3、各轴输入转矩（Nm）电动机轴输出转矩为： 轴： 轴： 轴：卷筒轴输入轴转矩：3、各轴输出转矩（Nm）和功率（KW）分别乘以轴承效率由上数据，得表如下：四、传动零件的设计计算1、闭式齿轮传动的设计计算 (1)选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为260HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；由于减速器要求传动平稳，所以用圆柱斜齿轮。初选。查取教材可得： ， ， ，； 又由表查得各数据如下： ， ，

5、 ，取则 (2)按齿面接触疲劳强度设计查图可知： ； 则应力循环次数： 又查图可知： 则： 取、计算小齿轮最小直径，取齿宽系数 (4)、确定中心距 尽量使尾数为0或5,以便于制造和测量，所以初定。 (5)、选定模数、齿数、和螺旋角 一般，。初选， 则 由标准模数取 ，则 取 则 取 则 齿数比： 与的要求比较，误差为0.8% ，可用。于是 满足要求。 （6）、计算齿轮分度圆直径小齿轮 大齿轮 （7）、齿轮宽度 圆整大齿轮宽度 取小齿轮宽度 （8）、校核齿轮弯曲疲劳强度 查表可知： ； ； 取 根据、查表取：， 又 所以两齿轮齿根弯曲疲劳强度满足要求，此种设计合理。齿轮基本数据如下：2、开式齿轮

6、传动的设计计算 (1)选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为260HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；由于减速器要求传动平稳，所以用圆柱斜齿轮。初选。查取教材可得： ， ， ，； 又由表查得各数据如下： ， ， ，取则 (2)按齿面接触疲劳强度设计查图可知： ； 则应力循环次数： 又查图可知： 则： 取、计算小齿轮最小直径，取齿宽系数 (4)、确定中心距 尽量使尾数为0或5,以便于制造和测量，所以初定。 (5)、选定模数、齿数、和螺旋角 一般，。初选， 则 由标准模数取，则 取 则 取 则 齿数比： 与的要求比较，

7、误差为1.0% ，可用。于是 满足要求。 （6）、计算齿轮分度圆直径小齿轮 大齿轮 （7）、齿轮宽度 圆整大齿轮宽度 取小齿轮宽度 （8）、校核齿轮弯曲疲劳强度 查表可知： ； ； 取 根据、查表取：， 又 所以两齿轮齿根弯曲疲劳强度满足要求，此种设计合理。齿轮基本数据如下：五、轴的设计计算轴的设计计算与校核：不论何种具体条件，轴的结构都应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的位置；轴上零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。 按承载性质，减速器中的轴属于转轴。因此，一般在进行轴的结构设计前先按纯扭转对轴的直径进行估算，然后根据结构条件定出轴的形状和几何尺寸，最后校核轴的强度。这里因为从

8、动轴为轴，故只对轴进行强度的校核，对两根轴进行尺寸的设计计算过程。 具体步骤如下： 1、小齿轮轴的材料选择、热处理方式，许用应力的确定。选择45钢正火。硬度170217HBS初步计算各轴段直径 （1）计算d1，按下列公式初步计算出轴的直径，输出轴的功率P和扭矩T 最小直径计算（查机械设计基础教材表153 取 c=110）考虑键槽选择标准直径 （2）计算 因必须符合轴承密封元件的要求，经查表，取=30mm； （3）计算 ，且必须与轴承的内径一致，圆整=35mm，初选轴承型号为6207,查附表可知，B=17mm，D=72mm，； （4）计算 ，为装配方便而加大直径，应圆整为标准直径，一般取0，2，

9、5，8尾数，取=40mm； （5）计算 取 =50mm； （6）计算 ，同一轴上的轴承选择同一型号，以便减少轴承座孔镗制和减少轴承类型。 电动机轴各阶梯轴直径列表如下： 名称直径（mm）243035405035 3、计算轴各段长度 （1）计算 半联轴器的长度l=62mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上，而不压在轴的端面上，故第一段的长度应比l略短一些，取 =60mm; （2）计算 轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，取，其中d3为螺钉直径M8，由轴承外径D=72mm，查表，取d3=7mm， 式中，为箱体壁厚，取=8mm， 取轴旁连接螺栓的直径为10mm，查得； 由于轴承的轴颈直径和转速的乘积（1.52

10、）105，故轴承采用脂润滑，取 =9mm， 所以 m=8+16+14+8-9-17=4mm, 所以 =20+8.4+4=32.4mm，取 =33mm； （3）计算 ，式中，为大齿轮端面至箱体内壁距离，应考虑两个齿轮的宽度差，两齿轮的宽度差为5mm，取小齿轮至箱体内壁的距离为10mm，则 取 L3=42mm（4）计算 ; （5）计算 取L5=6 （6）计算 各段轴长度列表如下: 名称长度/mm60334258636 尺寸设计部分具体步骤如下： 1、大齿轮轴的材料选择、热处理方式，许用应力的确定。 选择45钢正火。硬度达到170217HBS,抗拉强度=600MPa，屈服强度=355MPa。=55M

11、Pa2、 初步计算各轴段直径 （1）按下列公式初步计算出轴的直径，输出轴的功率P和扭矩T 最小直径计算（查机械设计基础教材表142 取 c=110）考虑键槽选择标准直径 （2）计算 因必须符合轴承密封元件的要求，经查表，取=50mm； （3）计算 ，且必须与轴承的内经一致，圆整=55mm，初选轴承型号为6311,查附表可知，B=29mm，D=120mm，； （4）计算 ，为装配方便而加大直径，应圆整为标准直径，一般取0，2，5，8尾数，取=60mm； （5）计算 取 =75mm； （6）计算 ，同一轴上的轴承选择同一型号，以便减少轴承座孔镗制和减少轴承类型。 电动机轴各阶梯轴直径列表如下： 名

12、称直径（mm）405055607540 3、计算轴各段长度 （1）计算 L1段部分为插入开式齿轮的长度：b2小齿轮=110mm， 取L1=120mm （2）计算 轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，取，其中d3为螺钉直径，由轴承外径D=120mm，查表，取d3=7mm， ， 式中，为箱体壁厚，取=8mm， 取轴旁连接螺栓的直径为10mm，查得； 由于轴承的轴颈直径和转速的乘积（1.52）105，故轴承采用脂润滑，取 =9mm， 所以 m=8+16+14+8-9-29=8mm, 所以 取 ； （3）计算 ，式中，为大齿轮端面至箱体内壁距离，应考虑两个齿轮的宽度差，两齿轮的宽度差为5mm，取小齿轮至箱体内

13、壁的距离为10mm，则 取 L3=54mm（4）计算 ; （5）计算 取 L5=8mm （6）计算 ； 各段轴长度列表如下: 名称长度/mm120375458846 强度校核部分具体步骤如下：输入轴 求分度圆直径：已知 求转矩：已知求圆周力Ft，根据教材P142式（6.12）得： 求径向力Fr,根据教材P142式（6.12）得： 求轴向力Fa,根据教材P142式（6.12）得： 轴承支反力：该轴两轴承对称: 水平支反力： 垂直面内支反力： 得 作出弯矩图分别求出水平面和垂直平面内各力产生的弯距： 总弯距 作出计算弯矩图 校核轴的强度-1故安全。输出轴 求分度圆直径：已知 求转矩：已知 求圆周力

14、Ft，根据教材P142式（6.12）得： 求径向力Fr,根据教材P142式（6.12）得： 求轴向力Fa,根据教材P142式（6.12）得： 轴承支反力： 该轴两轴承对称: 水平支反力： 垂直面内支反力： 得 作出弯矩图分别求出水平面和垂直平面内各力产生的弯距： 总弯距 作出计算弯矩图 校核轴的强度1.212齿轮端面与内箱壁距离10箱盖、箱座肋厚、0.8 0.85=6.4、=6.8轴承端盖外径轴承端盖凸缘厚度(11.2) 10轴承旁联接螺栓距离S 根据机械设计课程设计指导书P26，得如下表格：七、滚动轴承的选择及校核计算 根据根据条件，轴承预计寿命(一年按300个工作日计算）Lh=163008

15、=38400h 1、计算输入轴承 初选深沟球轴承6207，查手册有：Cr=25500N,Cor=15200N 由教材表8.6取 =1.0 又 轴承I： 由教材表8.5，用线性插值法取e=0.25 由表8.5求得：x1=0.56,y1=1.75所以轴承II ： 轴承寿命计算：P1P2 故取P=P1=1880.865N深沟球轴承=3取f t=1由教材P175（8.2）式得=4281738400h预期寿命足够,所选轴承6207合格 2、计算输出轴承初选深沟球轴承6311，查手册有：Cr=71500N,Cor=44800N 由教材表8.6取 =1.0 又 轴承I： 由教材表8.5，用线性插值法取e=0

16、.19 由表8.5求得：x1=0.56,y1=2.30所以轴承II ： 轴承寿命计算P1P2 故取P=P1=2229.85N深沟球轴承=3n2=194r/min取f t=1由教材P175（8.2）式得预期寿命足够,所选轴承6311合格八、键联接的选择及校核计算 1、联轴器与I（输入）轴的联接 轴径d1=24mm,L1=60mm 查手册P53选用A型平键，得： GB/T 1096 键 8740(A型） 根据教材P77（3.1）式得p=4T1dhl=48938024740 =53.2Mpap(120Mpa) 2、输入轴与齿轮1联接采用平键联接 轴径d2=40mm L2=58mm 查手册P53选A型

17、平键，得： GB/T 1096 键 12845(A型） 根据教材P77（3.1）式得 p=4T2dhl =24.83Mpap(120Mpa)3、输出轴与齿轮2联接用平键联接轴径d3=60mm L3=58mm 查手册P53 选用A型平键，得：GB/T 1096 键 181145(A型）根据教材P77（3.1）式得 p=4T2dhl=57.2Mpap (120Mpa)4、 输出轴与齿轮3之间的联接轴径d4=40mm L4=120mm 查手册P53 选用A型平键，得：GB/T 1096 键 12890(A型）根据教材P77（3.1）式得 p=4T2dhl=59.00Mpap (120Mpa)九、联轴

18、器的设计由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑装拆方便及经济问题，选用弹性套柱销联轴器，取工作情况系数 选用LT5联轴器 弹性套柱销联轴器,根据主动轴连接联轴器处，将各种参数列表如下：型号公称转矩T许用转数n轴孔直径d轴孔长度L外径D材料轴孔类型LT512546002562130HT200Y型联轴器承受转矩故： 合适。十、密封和润滑的设计 1. 密封 由于选用的电动机为低速，常温，常压的电动机则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。 2润滑

19、(1) 对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度v 12m/s,采用浸油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离H不应小于3050mm。对于单级减速器，浸油深度为一个齿全高，这样就可以决定所需油量，单级传动,每传递1KW需油量V0=0.350.7m3。(2) 对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，且难以经常供油，所以选用润滑脂润滑。这样不仅密封简单，不宜流失，同时也能形成将滑动表面完全分开的一层薄膜。十一、设计小结 机械设计课程设计是我们机械类专业学生第一次较全面的机械设计训练，是机械设计和机械设计基础课程重要的综合性与实践性环节。(

20、1) 通过这次机械设计课程的设计，综合运用了机械设计课程和其他有关先修课程的理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。(2) 学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。(3) 进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理等。 参考资料：机械设计（武汉理工大学出版社，杨明忠、朱家诚主编）机械设计课程设计指导书（高等教育出版社，罗圣国、李平林等主编）机械设计课程设计手册（高等教育出版社，吴宗泽、罗圣国主编）机械设计课程设计图册（高等教育出版社，龚溎义主编）机械原理（高等教育出版社，第七版，郑文纬、吴克坚主编）