機械設計課程設計說明書二級減速器直齒圓柱齒輪減速器

1、目 錄一 課程設計任務書 2 二 設計要求 3三 設計步驟 41. 傳動裝置總體設計方案 42. 電動機的選擇 53. 確定傳動裝置的總傳動比并分配傳動比 74. 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 85. 齒輪的設計 106. 軸的設計 157. 聯(lián)軸器的設計 208. 滾動軸承的設計 219. 鍵的設計 2310. 潤滑密封的設計 2311. 箱體結(jié)構(gòu)的設計 24四 設計總結(jié) 27五 參考資料 29一 課程設計任務書1.課程設計題目：設計帶式運輸機傳動裝置（簡圖如下）1二級減速器2運輸帶3聯(lián)軸器4電動機5滾筒2、已知條件：1、工作情況：連續(xù)單向運轉(zhuǎn),載荷較平穩(wěn)；2、工作環(huán)境：室內(nèi)，灰塵較大，環(huán)境

2、最高溫度35c；3、滾筒效率：j=0.96（包括滾筒與軸承的效率損失）；4、動力來源：電力，三相交流，電壓380/220v；5、檢修間隔期：4年1次大修，2年1次中修，半年1次小修；6、制造條件及生產(chǎn)批量：一般機械廠生產(chǎn)制造，小批量；7、允許運輸帶工作速度誤差為5%。3原始數(shù)據(jù)：題號參數(shù)31323334353637383940運輸帶工作拉力f（kn）3.03.54.04.55.05.56.06.57.07.5運輸帶工作速度v （m/s）1.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0滾筒直徑d（mm）400400400450400500450400450450每日工作時數(shù)t（h）8

3、88881616161616使用折舊期（y）8888888888二. 設計要求1.減速器裝配圖一張(a1)。2.cad繪制軸、齒輪零件圖各一張(a3)。3.設計說明書一份。三 設計步驟1. 傳動裝置總體設計方案本次設計數(shù)據(jù)：第32組數(shù)據(jù)：運輸帶工作拉力f（kn）：3.5運輸帶工作速度v(m/s):1.2 滾 筒 直 徑d(mm):400每日工作時間t(h):8使用折舊期（y）：8根據(jù)以上條件，決定采用普通齒輪傳動。因為齒輪傳動具有外廓尺寸小，傳動精度高，工作壽命長等優(yōu)點。又因為有較大的傳動比，采用兩級閉式齒輪傳動。實際工作環(huán)境，要求箱體的長度較小，所以采用二級展開式圓柱齒輪傳動。2. 電動機的

4、選擇1）.選擇電動機的類型按工作要求已知條件，選用三相籠型異步電動機，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380v，y型。1） .選擇電動機的容量電動機所需工作功率按公式（1），即，由公式（2），即，因此，由電動機至運輸帶的總效率為，式中，分別代表卷筒，深溝球滾動軸承，七級精度的一般齒輪，彈性聯(lián)軸器，齒式聯(lián)軸器的傳動效率。由機械設計課程設計手冊表1-7知，所以，電動機所需的工作功率為2） .確定電動機轉(zhuǎn)速卷筒工作轉(zhuǎn)速為按機械設計課程設計指導書表一推薦的傳動比合理范圍，二級展開式圓柱齒輪減速器傳動比，故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為：符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、1500r/min.。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由機械設計

5、課程設計手冊查出有三種適合的電動機型號，因此有三種方案，如表所示。方案電動機型號額定功率/kw滿載轉(zhuǎn)速（r/min）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩質(zhì)量/kg序號額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩1y132s-45.514402.22.3682y132m2-65.59602.02.0843y160m2-85.57202.02.0119綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量等因素，可見第1方案比較適合。所以，選擇電動機型號為y132s-4，其主要性能為：型號額定功率滿載轉(zhuǎn)速（r/min）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩質(zhì)量/kgy132s-45.514402.22.3683. 確定傳動裝置的總傳動比并分配傳動比（1） 總傳動比

6、（2） .分配傳動比考慮潤滑等條件的影響，取，（根據(jù)機械設計課程設計手冊p196查得）所以計算求得，4.計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 該傳動裝置從電動機到工作機共有三軸，依次為1,2,3軸。.1） 各軸轉(zhuǎn)速：1軸：2軸：3軸：卷筒軸：2） 各軸的輸入功率1軸：2軸：3軸：卷筒軸：3） 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩為電動機的輸入轉(zhuǎn)矩為：1軸：2軸：3軸：卷筒軸：運動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理于下表：軸名功率p/kw轉(zhuǎn)矩t/(nmm)轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動比效率i軸4.7414405.930.97ii軸4.60242.834.240.97iii軸4.4757.310.98卷筒軸4.3857.35.齒輪的設計1.

7、 高速極大小齒輪的設計1） 選定齒輪的類型、精度等級、材材料及齒數(shù)（1） 按運動簡圖所示的傳動方案，選用圓柱直齒齒輪傳動。（2） 運輸機一般為工作機，速度不高，故選用7級精度。（3) 材料選擇。由機械設計表6.1選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為260hbs，大齒輪為45鋼（正火），硬度為210hbs，二者材料硬度差為50hbs。（4） 選齒輪齒數(shù)。(5)按軟齒面齒輪非對稱安裝查表6.5，取齒寬系數(shù)2) 初步設計齒輪主要尺寸 (1) 設計準則:先由齒面接觸疲勞強度計算，再按齒根彎曲疲勞強度計算。兩者比較校核。(2) 按齒面接觸疲勞強度設計，即 試選載荷系數(shù)。由課本p117表6.3查得材料系

8、數(shù)。由課本圖p110圖6.8（b）按齒面硬度查得：小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限。計算應力循環(huán)次數(shù)：（3） 確定接觸疲勞許用應力：，所以，2.計算. 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。 齒數(shù)比其中，計算圓周速度。計算齒寬。確定載荷系數(shù)k由表6.2查的,由7級精度齒輪，取,由硬齒面，取按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 計算模數(shù) 查標準模數(shù)系列，取模數(shù)小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)計算分度圓直徑 計算中心距 計算齒輪寬度 取，。齒高h 按齒根彎曲強度校核 彎曲強度的校核公式 確定公式中各值：小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲強度極限；.計算大、小齒輪的并加以比較； 校核計算

9、：齒輪傳動的幾何尺寸：名稱符號公式齒1齒2齒3齒4齒數(shù)2514832136分度圓直徑5025980340齒頂高2.02.02.52.5齒根高2.52.53.1253.125齒頂圓直徑5426485345齒根圓直徑47.5256.573.75333.75中心距173210孔徑b齒寬504580786.軸的設計1）選擇軸的材料選擇軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其機械性能由表11.1和表11.4查得，2）求作用在齒輪上的力3）初步確定軸的最小直徑先按公式（11.2）初步計算軸的最小直徑。（根據(jù)機械設計表11.3選c=110）1軸：考慮鍵槽的影響，所以輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使

10、所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯(lián)軸器型號。又因為所取電動機型號為y132s-4，其軸徑為所以必須選軸孔直徑系列包括d=38mm的聯(lián)軸器,聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查機械設計表10.1，取，則：按照計算轉(zhuǎn)矩應小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機械設計課程設計手冊選用lx3型,其公稱轉(zhuǎn)矩為1250000nmm,許用轉(zhuǎn)速為4700r/min。半聯(lián)軸器得孔徑，故取=35mm；半聯(lián)軸器長度l=82mm。4.軸的結(jié)構(gòu)設計根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段長度和直徑1） 為了滿足辦聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2軸端右端需制出一軸肩，故取2-3段的直徑為40mm2） 初步選擇滾動軸承。因軸承只受徑向力的作用，故可

11、以選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)=40mm，由機械設計課程設計手冊表6-1查得，選取6309深溝球滾動軸承（gb/t 276-1994）。其尺寸為，故45mm；而。3).由小齒輪尺寸可知，齒輪處的軸端5-6的直徑，。取，取，。(2).軸上零件的軸向定位 聯(lián)軸器與軸的軸向定位均采用平鍵連接。按由機械設計課程設計手冊表4-1查得a類平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為。滾動軸承與軸的軸向定位是由過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。(3).確定軸上圓角和倒角尺寸參考機械設計課程設計手冊表1-27，取軸端圓角。求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖。在確定軸承的支點位置時，對于630

12、9型深溝球軸承，其支點就是軸承寬度b的中點。因此，作為簡支梁的軸的支撐跨距。根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面c是軸的危險截面?，F(xiàn)將計算處的截面c處的、及的值列于下表。載荷 水平面h 垂直面v支反力彎矩總彎矩 ，扭矩按彎扭合成應力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面c）的強度。根據(jù)上表數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由課本p288表11.2查得因此，故安全。7. 聯(lián)軸器設計：1）高速軸聯(lián)軸器因為高速軸直接與電動機的輸出軸相連，又因為電動機

13、選擇的型號為y132s-4，可以查的電動機的輸出軸徑為。所以聯(lián)軸器孔徑必須包含38mm，且應選擇彈性聯(lián)軸器。軸的最小直徑根據(jù)，聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查機械設計表10.1，取，則：查機械設計課程設計手冊表可選lx3彈性聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為1250nm,半聯(lián)軸器得孔徑，故取=35mm；半聯(lián)軸器長度l=82mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。2）低速軸聯(lián)軸器因為低速軸直接與滾筒軸相連，作為輸出軸。，聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查機械設計表10.1，取，則：，查機械設計課程設計表13.3可選hl6彈性聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為3150nm,半聯(lián)軸器得孔徑，故半聯(lián)軸器長度l=142mm。8.滾動軸承的設計選擇低速軸軸承的一對

14、深溝球6315滾動軸承。根據(jù)滾動軸承型號查機械設計課程設計手冊表6-1得到，和。cr=112kncor=76.8kn（1）畫軸的受力簡圖。（2）求軸承徑向支反力、（a）垂直平面支反力、= =1657.674n=2051.427n（b）水平面支反力、=80.574n=561.47n（c）合成支反力、=1659.631n=2126.876n（5）計算軸承的當量載荷、由于fa=0查1 表13-5 ：x11.41,y10查1表13-6取載荷系數(shù) 1.1p1fpfr1=1.11659.631=1825.5941n查1 表13-5 ：x21 ,y20p2fpfr21.12126.876=233.95636

15、n（6）校核所選軸承由于兩支承用相同的軸承，故按當量動載荷較大的軸承p2計算，查1表13-6取載荷系數(shù) 1 ，查1表13-4取溫度系數(shù) 1 ，計算軸承工作壽命：=x=4198311.9h(83008)h=19200h結(jié)論：所選的軸承滿足壽命要求。9. 鍵聯(lián)接設計 聯(lián)軸器與輸入軸間鍵的選擇及校核軸徑，輪轂長度，查手冊，選a型平鍵，其尺寸為，現(xiàn)校核其強度：,， 查表12.1得，因為，故鍵符合強度要求。10. 潤滑密封設計對于二級展開式圓柱齒輪減速器，因為傳動裝置屬于輕型的，且轉(zhuǎn)速速較低，所以軸承采用脂潤滑，箱體內(nèi)選用l-an22號潤滑油，裝至規(guī)定高度。油的深度為64。 從密封性來講為了保證機蓋與機

16、座連接處密封，凸緣應有足夠的寬度，連接表面應精刨，密封的表面要經(jīng)過刮研。而且，凸緣連接螺柱之間的距離不宜太大，并均勻布置，保證部分面處的密封性。軸承端蓋采用凸緣式軸承端蓋，易于加工和安裝。因為輸出軸、輸入軸轉(zhuǎn)速都較低，故二者均可采羊毛氈圈密封，輸出軸選用氈圈75，輸入軸選用氈圈40.11.箱體結(jié)構(gòu)的設計減速器的箱體采用鑄造（ht200）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)為了保證齒輪佳合質(zhì)量，大端蓋分機體采用配合.1. 機體有足夠的剛度在機體為加肋，外輪廓為長方形，增強了軸承座剛度2. 考慮到機體內(nèi)零件的潤滑，密封散熱。因其傳動件速度小于12m/s，故采用侵油潤油，同時為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴?/p>

17、距離h大于40mm為保證機蓋與機座連接處密封，聯(lián)接凸緣應有足夠的寬度，聯(lián)接表面應精創(chuàng)，其表面粗糙度為3. 機體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性.鑄件壁厚為10mm，圓角半徑為r=5。機體外型簡單，拔模方便.4. 對附件設計 a 視孔蓋和窺視孔在機蓋頂部開有窺視孔，能看到 傳動零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進行操作，窺視孔有蓋板，機體上開窺視孔與凸緣一塊，有便于機械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強密封，蓋板用鑄鐵制成，用m8緊固b 油螺塞：放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機體外壁應凸起一塊，由機械加工成螺塞頭部的支承面，并加封

18、油圈加以密封。c 油標：油標位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。油尺安置的部位不能太低，以防油進入油尺座孔而溢出.d 通氣孔：由于減速器運轉(zhuǎn)時，機體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便達到體內(nèi)為壓力平衡.e 位銷：為保證剖分式機體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機體聯(lián)結(jié)凸緣的長度方向各安裝一圓錐定位銷，以提高定位精度.f 吊鉤：在機蓋上直接鑄出吊鉤和吊環(huán)，用以起吊或搬運較重的物體。減速器機體結(jié)構(gòu)尺寸如下：名稱符號減速器型式及尺寸關(guān)系/mm箱座壁厚10箱蓋壁厚10箱蓋凸緣厚度15箱座凸緣厚度15箱座底凸緣厚度25地腳螺釘直徑20地腳螺釘數(shù)目4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑

19、16機蓋與座聯(lián)接螺栓直徑12聯(lián)接螺栓的間距180軸承端蓋螺栓直徑8視孔蓋螺釘直徑6定位銷直徑9、到外箱壁距離26、22、18、至凸緣邊緣距離24、16軸承旁凸臺半徑凸臺高度外箱壁至軸承座端面距離40大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離12齒輪端面與內(nèi)箱壁距離12箱蓋、箱座肋厚、；軸承端蓋外徑軸承端蓋凸緣厚度9軸承旁聯(lián)接螺栓距離四 設計總結(jié) 我們這次機械設計課程設計是做帶式運輸機用的二級圓柱齒輪減速器。在兩個星期的設計過程中，讓我明白一個簡單機械設計的過程，知道一個設計所必須要準備些什么，要怎樣去安排工作，并學習機械設計的一般方法，掌握機械設計的一般規(guī)律；也通過課程設計實踐，培養(yǎng)了我綜合運用機械設計課程和其他先修課程的理論與生產(chǎn)實際知識來分析和解決機械設計問題的能力；學會怎樣去進行機械設計計算、繪圖、查閱資料和手冊、運用標準和規(guī)范。還有就是激發(fā)了我的學習興趣，能起到一種激勵奮斗的作用，讓我更加對課堂所學內(nèi)容的更加理解和掌握。 這次機械課程設計中，我遇到了很多問題，但同學討論和老師 指導起到了很大的作用，這就是團隊的精神。自己在設計中所遇到的困難，讓我明白要做好一個機械設計是一件不容易的事，必須有豐富的知識面和實踐經(jīng)驗，還必須有一個好的