593638849机械设计课程设计单级斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书(含全套图纸）

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1、图纸联系QQ153893706目录引言1第一章 传动系统总体方案设计21.1 传动方案的拟定21.2 选择电动机31.2.1选择电动机的类型31.2.2选择电动机的容量31.2.3确定电动机的转速31.3 传动装置总传动比的分配41.3.1 传动装置的总传动比41.4计算传动装置的运动参数和动力参数41.4.1各轴的转速41.4.2各轴的功率51.4.3 各轴的转矩5第二章 传动零件的设计62.1带传动的设计62.1.1确定计算功率62.1.2 确定带轮的基准直径62.1.3确定V带的中心距62.1.4 验算小带轮上的包角72.1.5 计算带的根数72.1.6 计算压轴力72.1.7 带轮的主

2、要参数83.1 齿轮的设计83.1.1 高速轴II和低速轴III想啮合的一对齿轮的设计83.1.1.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数83.1.1.2按齿面接触强度设计83.1.1.3按齿根弯曲疲劳强度设计103.1.1.4几何尺寸计算1142轴的设计124.2.1轴的设计124.2.1.1求出作用在齿轮上的力124.2.1.2选择轴的材料及确定许用应力124.2.1.3按照扭转强度估算最小轴径124.2.1.4轴的结构设计125.2.2轴的设计145.2.2.1求出作用在齿轮上的力145.2.2.2选择轴的材料及确定许用应力145.2.2.3按照扭转强度估算最小轴径145.2.2.4轴的结

3、构设计145.2.2.5求轴上的载荷16285.2.2.6按弯扭合成应力校核轴的强度185.2.2.7精确校核轴的疲劳强度1863轴承寿命的校核216.3.1轴上轴承寿命的校核216.3.1.1求出两轴承受到的径向载荷216.3.1.2求两轴承的计算轴向力226.3.1.3求轴承当量动载荷226.3.1.4验算轴承的寿命2364键强度的校核236.4.1轴上键强度的校核232.4.1.1确定许用应力232.4.1.2确定键的工作长度232.4.1.3强度计算232.4.1.4键槽尺寸23第三章 箱体结构及减速器附件设计2431箱体设计243.1.1铸造箱体的结构设计2432箱体附件设计253.

4、2.1箱体附件的设计253.2.2窥视孔和窥视孔盖253.2.3通气器253.2.4起吊装置253.2.5油标263.2.6油塞与排油孔263.2.7定位销263.2.8起盖螺钉26设计感想27参考文献28引言随着生产技术的不断发展和人民生活水平的日益提高，机械产品种类日益曾多，例如，各种金属切削机床、仪器仪表、重型机械、轻工机械、纺织机械、石油化工机械、交通运输机械、海洋作业机械、钢铁成套设备以及办公设备、家用电器、儿童玩具等等。各种机械设备一般均需实现生产和操作过程的自动化，或者实现某一工艺过程。因此，机械设备设计需要进行机械运动方案的设计和构思、各种传动机构和执行机构的选用和创新设计。这

5、些新机械设备的创新设计要求设计者除了掌握典型机构的工作原理、结构特点、设计方法和应用场合等知识以外，还要考虑如何选择巧妙的工艺动作过程来达到预定的机械功能要求，如何选用或创新机构形式并组合成机械运动方案完成上述选定的工艺动作过程。机械设计课程设计要求针对某种简单机械（它的工艺动作过程比较简单）进行机械运动简图设计，其中包括机器功能分析、工艺动作过程确定、执行机构选择、机械运动方案评定、机构尺度综合等等。通过机械设计课程设计，可以进一步巩固、掌握并初步运用机械原理的知识和理论，更为重要的是培养开发和创新机械能力。创新能力的培养在机械设计课程设计中占有十分重要的位置。 2011年1月8日第一章 传

6、动系统总体方案设计1.1 传动方案的拟定传动方案图如下：上图为带式运输机的传动装置图。设计题目：设计一个用于带式运输机上的单级斜齿轮圆柱斜齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限10年(365天/年),三班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V。其中设计的主要参数为：输送带拉力为 2800N 输送带速度为 2.5m/s 滚筒直径为 450mm每日工作时数 24h 传动年限 10年 其中，运输带速度允许误差为带速的55%1.2 选择电动机1.2.1选择电动机的类型按照工作要求和

7、条件，选用Y型全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压为380V。1.2.2选择电动机的容量电动机所需功率，按照公式可得： 由公式可得：根据带式输送机工作类型，可以取工作机的效率为0.90，（一般笼形电动机在额定运行时效率约为72%93%）传动装置的总效率为*查表可得机械传动和摩擦副的效率概略值，确定各部分的效率为：联轴器效=0.99，滚动轴承传动效率（一对）0.99，闭式齿轮传动效率=0.97带的传动效率=0.95，代入公式可得kw所需电动机的功率为因载荷平稳，电动机的额定功率略大于即可。由表格所示Y系列三相异步电动机的技术参数，选电动机的额定功率为11kw。确定电动机的转速卷筒轴工作转速为由

8、表可知，单级圆柱齿轮减速器一般传动比6，带传动单级传动比常用值为24，最大值为15，则总传动比合理范围=1224，故电动机转速的可选范围为（1224）106.1r/min=12742547r/min符合这一范围的同步转速有，由表查得电动机的数据及计算的总传动比列于表1-1中。表1-1方案电动机类型额定功率/kw电动机的转速级数同步转速满载转速1Y160M411150014602.22.3 4根据表1-1，综合考虑电动机和传动装置等方面要求，选择方案1，即选用电动机型号为Y160M41.3 传动装置总传动比的分配1.3.1 传动装置的总传动比代入数据可得；=1460/106.1=13.76各级传

9、动比分配单级圆柱斜齿轮传动比=4V带带传动比 = =3.441.4计算传动装置的运动参数和动力参数1.4.1各轴的转速电动机轴 轴I: =1460r/min高速轴II： 424.419r/min低速轴III： 106.1r/min滚筒轴： 106.1r/min1.4.2各轴的功率I 轴：*11*0.9=9.9kwII 轴：=9.31*0.95*0.99=9.31kwIII 轴： =9.31*0.99*0.97=8.94kw滚筒轴：=8.94*0.99*0.99=8.76kw1.4.3 各轴的转矩电动机轴I：=71.95n*mII轴：9550=209.49n*mIII轴：9550=804.68n

10、*m滚筒轴：9550=788.48n*m第二章 传动零件的设计2.1带传动的设计2.1.1确定计算功率由机械设计手册查表得工作情况系数 1.4 故 11*1.4kw=15.4kw根据及由机械手册查表得可选用的V带带型为 B 型。2.1.2 确定带轮的基准直径，并验算带速v。1）初选小带轮的直径，查表得，取小带轮的基准直径=180mm2）验算带速 v 由公式V= 验算带速，代入数据 即有 V=13.75m/s因为5m/s V 。2.1.7 计算压轴力压轴力的最小值为 =2 * z*sin=24270.34sin =2107.29 N2.1.8 带轮的主要参数小轮直径（mm）大轮直径（mm）中心距

11、a（mm）基准长度（mm）V带型号带的根数z1806309923150B43.1 齿轮的设计3.1.1 高速轴II和低速轴III想啮合的一对齿轮的设计3.1.1.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）按传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。2)材料选择及热处理方法所设计的齿轮传动属于闭式传动，采用硬齿面的钢制齿轮，查表得，选用的材料为：选用大、小齿轮的材料均为40Cr ，并经调质及表面淬火 ，齿面硬度为4855HRC ，表面淬火，轮齿变形不大。3)运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度等级。4)选小齿轮齿数为，则大齿轮齿数为。5)选取螺旋角，初选螺旋角。3.1.1.2按齿面接触强度设计由公

12、式可得确定公式内的各计算数值试选由图选取区域系数由图可查得， 则小齿轮的转矩为因大小齿轮均为硬齿面故宜选取稍小的齿宽系数，现取由表查得材料的弹性影响系数由图查得大小齿轮的接触疲劳强度极限 。由式可得，计算应力循环次数=，由图取接触疲劳寿命系数,计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数S=1，由式可得计算接触应力1) 计算 计算小齿轮分度圆直径，有计算公式得 计算圆周速度=1.09m/s 计算齿宽b及模数b=0.8h=2.25计算纵向重合度计算载荷系数K已知使用系数,根据V=1.09m/s,7级精度。由图查得动载荷系数由表查得由图查得由表查得,故载荷系数K=按实际的载荷系数核正所算得分度圆直

13、径，有公式可得计算模数mm3.1.1.3按齿根弯曲疲劳强度设计1) 确定计算参数 计算载荷系数 根据纵向重合度，由图查得螺旋角影响系数 计算当量齿数查取齿形系数，由表可得 查取应力校正系数，由表查得 由图查得大小齿轮的弯曲疲劳强度极限由图查取弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由公式可得计算大，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法面模数大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取=2.5，已可满足弯曲强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数，于是由20.72取，则验算传动比误差-5i0.07d,故h=4m

14、m，则轴环段的直径为73mm，轴肩宽度b取12mm。齿轮端面，轴承端面应与箱体内壁保持一定的距离。轴承端面到箱体内壁距离，齿轮端面到内壁的距离。考虑到齿轮左端面距箱体内表面需留一定距离，所以有=16 mm ，=22 mm 。至此，已经初步确定了轴的各段直径和长度。3)轴上零件的周向定位齿轮，半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接，查表得齿轮上的平键截面bh=18mm11mm，键槽用键槽铣刀加工，长为36mm。同时为了保证齿轮有轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6。滚动轴承与轴的周向定位是由配合来保证，此处轴的直径的公差为m6。5.2.2.5求轴上的载荷1)首先根据轴上的结构

15、图，做出轴的计算简图，如图2-3所示。已知,，在确定轴承的支点位置时，从手册中查取a值，对于7208AC型角接触球轴承从手册中查得a=9mm。因此，作为简支梁的轴的支承跨距。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。图2-32)根据垂直面受力图求垂直面支座约束反力，并画出垂直面内的弯矩图，如图2-4所示。所以图2-43)根据水平面受力图求垂水平支座约束反力，并画出水平面内的弯矩图，如图2-5所示。所以图2-54)求合成弯矩，并画出合成弯矩图，如图2-6所示。图2-65)求扭矩，并画出扭矩图，如图2-7所示。T=2.09图2-76)从轴的结构以及弯矩和扭矩图中可以看出C是轴的危险截面。现将计算出的

16、截面C处的,，T及M的值列于下表，如表2-1所示。表2-1载荷水平面H垂直面V支反力F,弯矩M总弯矩扭矩TT=2.095.2.2.6按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面C)的强度。按照公式及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前面已经选定了轴的材料为45钢，调质处理，由表查得。因此，故安全。5.2.2.7精确校核轴的疲劳强度1)判断危险截面截面A，B只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但是由于轴的最小直径是按照扭转强度较为宽裕确定的，所以截面A，B均无需校核。从应力

17、集中对轴的疲劳强度影响来看，截面IV和V处的过盈配合引起的应力集中最为严重，从受载的情况来看，截面C上的应力最大。截面IV的应力集中的影响和截面V的相近，但是截面IV不受到扭矩作用，故截面不需要校核。截面的右侧截面比较大，故截面的右侧截面不需要校核。故只要校核截面的左侧截面和C截面即可。2)截面左侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面左侧的弯矩M为截面上的扭矩为 T=2.09截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45钢，调质处理。由表可查得155MPa。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按表查取。因r/d=2/44=0.045 , D/d=50/44=1.136,经插值后可以查得=1.

18、8， =1.35又由表可得轴的材料的敏感系数为 故有应力集中系数按照下试计算由图可以查得尺寸系数为，由图可以查得扭转尺寸系数为。按照磨削加工，由图可得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，由公式可得综合系数为由碳钢的特性系数可得于是，计算安全系数值，按照公式可得1.5故可知安全。3)截面C抗弯截面系数 抗扭截面系数 弯矩M及弯曲应力为扭矩及扭矩切应力为=2.09过盈配合处的，由表可得，于是可得=3.2 ，=2.52按照磨削加工，由图可得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，由公式可得综合系数为所以C截面的安全系数为28.371.5故安全足够。63轴承寿命的校核6.3.1轴上轴承寿命的校核6.3

19、.1.1求出两轴承受到的径向载荷 和将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面(3-1a)和水平面(3-1b)两个平面力系，其中图(3-1c)中的为通过另加转矩而平移指向轴线，图(3-1a)中的亦应通过另加弯矩而平移到作用于轴线上。受力分析可知：由第二章的设计计算可知圆周力径向力轴向力所以 3820N5208N图3-16.3.1.2求两轴承的计算轴向力 和对于角接触球轴承，按表可知轴承派生轴向力,因此 所以轴承1被放松，轴承2被压紧。 6.3.1.3求轴承当量动载荷和因为 ， ，因为 e ，所以，P= 由表可查得径向载荷系数和轴向载荷系数为轴承1 , 轴承2 , 因为轴承运转中有轻微的冲击载荷，由表

20、可得，取，则6.3.1.4验算轴承的寿命已知预期使用寿命为5000h 。因为,所以按照轴承2的受力验算5000 h所以所选轴承的寿命足够。64键强度的校核6.4.1轴上键强度的校核2.4.1.1确定许用应力由第二章的设计计算可知，该连接为静联接，选用圆头平键(A型)，平键截面bh=12mm8mm，长为36mm。联接中轮毂材料的强度最弱，由表可以查得2.4.1.2确定键的工作长度键的工作强度2.4.1.3强度计算 由公式可得：所以所选的键联接强度足够。2.4.1.4键槽尺寸键标记为：键1242GB/T1096-2003该平键联接宽度极限偏差按一般联接，由表可查得：轴槽深 轴槽宽 轮毂槽深 轮毂槽

21、宽轴、轮毂键槽及其尺寸如图3-2图3-2第三章 箱体结构及减速器附件设计31箱体设计3.1.1铸造箱体的结构设计减速器箱体支承和固定轴系的零件，保证了传动零件的正确啮合及箱体内零件的良好的润滑和可靠的密封。设计铸造箱体结构是应考虑箱体的刚度、结构工艺性等几个方面的要求。箱体尺寸主要按照经验确定，减速器的主要尺寸如下：箱体壁厚： 箱盖壁厚： 箱座的凸缘厚度： 箱盖的凸缘厚度：箱座底的凸缘厚度：地脚螺栓直径： 地脚螺栓个数轴承旁联接螺栓直径：箱盖、箱座联接螺栓直径：轴承端盖螺钉直径：检查孔盖螺钉直径：箱盖的肋板厚度为： 箱盖的肋板厚度为：大齿轮顶圆与箱体内壁间的距离：齿轮端面与箱体内壁间的距离：3

22、2箱体附件设计3.2.1箱体附件的设计为了检查传动件啮合情况、注油、排气、指示油面、通气、加工及装配时的定位、拆卸和吊运，需要在减速器上安装以下附件。3.2.2窥视孔和窥视孔盖窥视孔是为了观察运动件的啮合情况、润滑状态，润滑油也可以由此注入。为了便于观察和注油，一般将窥视孔开在啮合区的箱盖顶部。窥视孔平时用盖板盖住，称为窥视孔盖。窥视孔盖底部垫有耐油橡胶板，防止漏油。3.2.3通气器由于传动件工作时产生热量，使箱体内温度升高、压力增大，所以必须采用通气器沟通箱体内外的气流，以平衡内外压力，保证减速器箱体的密封性。通气器设置在箱盖上。3.2.4起吊装置起吊装置用于减速器的拆卸和搬运。箱盖用掉耳环

23、，箱座用吊钩。主要的尺寸如图4-1。图4-13.2.5油标油标用来指示油面的高度，应设置在便于检查及油面较稳定之处。3.2.6油塞与排油孔为将箱体内的废油排出，在箱体座面的最低处应设置一排油孔，箱座底面也做成向排油孔方向倾斜的平面。平时排油孔用油塞加密封圈封住。油塞直径为20mm。3.2.7定位销为保证箱体轴承座孔的镗孔精度和装配精度，在箱体联接凸缘上距离较远处安置两个定位销，并尽量放在不对称位置，以便于定位精确。销A635。3.2.8起盖螺钉为了便于起盖，在箱盖侧边的凸缘上装1个起盖螺钉。起盖时，先拧动此起盖螺钉顶起箱盖。设计感想通过这次机械设计课程设计，进一步巩固了机械设计的理论知识，在设

24、计过程遇到了许多困难，比如，齿轮的设计计算，带传动的设计，联轴器的选定，轴承的校核，运动最优方案的设计等等。在设计过程中同时也需绘制简图，这就要求具有较好的CAD绘图技术。整个过程中，关键性的工作是运动方案的设计，然后细分到每一部分需要执行的功能，动力部分、传动部分、控制部分、执行部分，这是机器包含的组成部分。设计时应注意运动的协调性这次课程设计提高了我们综合运用机械设计课程理论的能力，培养了分析和解决一般机械运动实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展，对以后专业的学习也奠定了坚实的基础 。参考文献1 胡家秀简明机械零件设计实用手册北京：机械工业出版社，1999：337-361，3842 任成高机械设计基础北京：机械工业出版社，2006：200-2013 曹岩solidworks机械设计实例精解北京：机械工业出版社，2006：143-169，206-2104 叶修梓，陈超祥Solidworks基础教程零件与装配北京：机械工业出版社，2006：282-2985 濮良贵，纪名刚机械设计北京：高等教育出版社，2006：218-223，338-341，378-3836 金清萧机械设计课程设计 武汉：华中科技大学出版社，2007： 8-127 吴宗泽机械设计实用手册 北京：化学工业出版社，2003： 1157-1296