减速器课程设计说明书.doc

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1、广东技术师范学院天河学院机械设计课程设计题 目 _ 姓 名 _学 号 _专 业 _指导老师 _日 期 _机电工程系二零一二年六月目 录机械设计任务书机械课程设计任务书 3机械课程设计第一阶段1.1确定传动方案 41.2电动机选择 41.3、传动件的设计 8机械课程设计第二阶段2.1装配草图设计第一阶段说明 162.2 轴的设计及校核162.3轴承的设计及校验212.4键的设计及校验22机械课程设计第三阶段3.1、轴与齿轮的关 233.2、端盖设计233.3、箱体尺寸的设计263.4、齿轮和轴承的润滑27机械课程设计小结4.1机械课程设计小结 28附1：参考文献机械设计课程设计任务书一、设计题目

2、带式运输机传动系统中的展开式二级圆柱齿轮减速器二、系统简图三、工作条件及设计要求该机室内工作，连续单向运转，工作时有轻微振动，两班制。要求使用期限十年。输送带速度允许误差 5 %。在中小型机械厂小批量生产。已知条件题 号123456输送带拉力F（N）1.61031.810321032.21032.41032.6103输送带速度v（m/s）2.42.42.11.81.61.6滚筒直径D(mm)400400400400450450四、设计工作量1.减速器装配图1张（A1）。2.减速器主要零件图两张，其中一张齿轮，一张轴（A3）。3.设计说明书1份，40006000字。 要求：（1）16开纸手写，要

3、求字迹工整，清洁。 （2）封面统一打印。 （3）正文中各数据由何表格获得均可写出。五、设计进度表（两周）2012.6.4-2012.6.15课程设计进度表序号设计阶段设 计 内 容设计参考时间（周）1准备工作布置设计任务，强调设计要求星期一（1）2传动装置总体设计（1）计算电动机功率，转速，选择电动机型号（2）确定总传动比，分配各级传动比（3）计算各轴转速，功率及转矩星期一（1）3各级传动零件设计设计齿轮传动，确定主要参数Z，m，B， d，a等星期一（1）4减速器装配草图设计（1）按工作情况、转速高低、转矩大小选择联轴器型号（2）选择轴承型号，进行轴的结构设计（3）确定轴上作用点及支点距离，进

4、行轴、轴承及键的校核计算星期二（1）5绘制减速器装配草图（1）进行减速器箱体及其附件的结构设计（2）选择比例尺，合理布置视图，确定零件位置。星期三（1）星期四（1）6绘制装配图（1）绘制装配图标注各种尺寸（外形、定位、配合等）（2）编写明细表，标题栏，减速器技术特性及技术要求星期五（1）星期一（2）星期二（2）7绘制零件图传动轴零件图一张，大齿轮零件图一张星期三（2）8编制设计说明书（1）编写设计说明书，包括设计目录，所有计算公式和计算数据，主要数据填写在计算结果一栏，并附上必要简图（3）编写参考资料（作者、书名、出版单位、出版年月）（4）写出设计总结，包括设计完成情况和设计体会星期四（2）9

5、答辩准备答辩 ，参加答辩星期五（2）六、成绩评定办法（1）设计考核部分：说明书：30% 装配图：30%，零件图：20%，答辩：10%，出勤：10%。（2）成绩评定：优秀，良好，中等，及格，不及格。（3）未按时完成者进行相应的扣分，不及格者进行重修，记入个人档案。七、指导教师黄健龙 董伟机电工程系 2011-6-4 课程设计第一阶段2.1 确定传动方案（1）、传动方案：方案：电动机直接通过带传动接在两级圆柱齿轮减速器上，该方案的优点是圆柱齿轮的设计、加工制造容易，采用卧式两级圆柱齿轮减速器。（2）、减速器内部工作方式：同轴式直尺啮合。（3）、减速器的总传动比为32.29，其中带传动为2，高速级与

6、低速级为3。减速器传动比范围为。（4）、部分面形式：水平剖分面形式。（5）、轴承类型：圆锥滚子轴承。（6）、联轴器类型：HL系列其中电动机和输入轴之间采用弹性套柱销联轴器HL1-J；工作机构和输出轴之间采用HL3-J1。2.2电动机的选择1、电动机的输出功率的计算已知工作机的阻力F和速度v，则工作机输入功率：式中F5.33kN5330N，v0.7m/s， 弹性套柱销联轴器(两个)： 12 = 0.992 滚筒： 2 = 0.96 3对滚子轴承： 33 = 0.983 V带传动： 4 = 0.96 2对8级圆柱齿轮传动：5 2= 0.982。查表91得：(由电动机至工作机的输入端)弹性连轴器效率

7、0.99，滚动轴承效率0.99，闭式圆柱齿轮啮合效率0.97（按8级精度）。把上述值代入后得：=4.55kW 2、电动机的输入功率P的计算：本题中起动系数 ，故 查表16-2得，Y系列1500r/min电动机的具体牌号为：Y132S4-2-B3型额定功率为：5.5kW堵转转矩/额定转矩：2.2最大转矩/额定转矩：2.2 3、计算总传动比并确定传动比1）、计算总传动比在上面已经确定了电机满载转速为=1440r/min,利用公式5.6计算工作机的转速，并取=1.87：传动装置的总传动比 为1440/44.592）、传动比的分配 取带传动比为=2 而设高速级与低速级传动比相等，即： ，得4、传动装置

8、运动参数的计算 1）、各个参数说明： 、 、I、II、III轴的转速（） 、 、I、II、III轴的输入功率（） 、 、I、II、III轴的输入转矩() 电动机实际输出功率（） 电动机满载转（）2）、各个轴转速的计算： 3）、各个轴功率的计算： 4)、各个轴扭矩的计算 将以上数据列表如下：轴号转速n功率P输出转矩T传动比i效率电机轴14405.4420.95轴114405.1267.914.020.97轴2179.104.92262.354.020.97轴344.554.721011.8110.97车轮轴44.551.9581011.81 注：其中传动比和效率为上下相邻两格参数内的，如“传动比

9、1，指的是电机轴和轴1之间的传动比为1”2.3、传动件的设计1、V带的设计1) 确定V带型号工作情况系数KA 查表4-6计算功率Pc 由Pc=KAP=1.2 x 5.44V带型号 根据Pc和n1值查图4.62) 确定带轮基准直径D1和D2小带轮直径D1 查表4.7大带轮直径D2 D2=(n1/n2)D1=1440/720x100=200 mm 按表4.7圆整3) 验算带速vv=D1n1/60000=x100x1440/6000要求V带速在525 m/s 范围内4) 确定V带长度Ld和中心距a按0.7(D1+D2) a02(D1+D2) 初选a0a0=600mm，初算带基准长度LL=2 a0+

10、=2x600+ =1675 mm按表4.3圆整aa0+=500+(1800-1675)/25) 验证小带轮包角=180- (200-100)/662x57.36) 确定V带根数单根V带试验条件下许用功率P0 查表4.4传递功率增量P0 查表4.5(i=200/100=2)包角系数Ka 查表4.8长度系数KL 查表4.3z= =4.437) 计算初拉力F0F0= = =140.4N8) 计算轴压力QQ=2zF0 =2 x 5x 140.4 x =1399.6 N2、齿轮的设计1、传动件的设计说明 1）、闭式传动 采用软齿面 HBS 2）、齿轮的结构与齿轮的尺寸有关。齿轮的材料是根据齿轮尺寸决定的

11、，尺寸小时采用锻钢（40、45钢）；尺寸大时（如圆柱齿轮d 500mm）时，由于受到锻造设备能力的限制，采用铸钢。当毛坯的制造方法不同时，齿轮的结构也不同，也就是齿轮结构必须与毛坯的制造方法相适应。故不同的尺寸的齿轮要视其材料而决定结构。 3）、圆柱齿轮在强度计算中得到的齿宽应作为大齿轮齿宽，而小齿轮宽度应该取得大一些。一般，以补偿轴安装误差，保证足够的齿宽接触。 4）、齿轮传动的参数及尺寸分别进行标准化，也不能圆整，而有的尺寸则不能标准化，也不能圆整，如圆柱齿轮模数、压力角、中心距应该标准化，而齿数、齿宽及其他结构尺寸应该圆整；齿顶圆直径、齿根圆直径、齿高、齿顶高、齿根高等则不能圆整小数点后

12、至少保留2位准确数字，而啮合角、螺旋角等则应计算到度、分、秒。 5）、开式的传动： 开式的传动主要失效形式是磨损，故按弯曲强度计算时，所得的模数要增大10%20%，并取标准值。作为动力传动的齿轮，其最小模数不得小于1.5，开式齿轮要采用耐磨性较好的材料。 由于开式齿轮往往是悬臂式布置故而刚度小，因此齿宽小一些，以避免大的载荷集中。 3、低速级圆柱齿轮设计及计算1） 选择齿轮材料，确定许用应力 由（机械设计课本）表6.2选 ：小齿轮40Cr调质： 大齿轮45正火： 许用接触应力与齿轮材料、热处理方法、齿面硬度、应力循环次数等因素有关。 其计算公式为： 接触疲劳极限 查（机械设计课本）图64得：接

13、触强度寿命系数 应用循环次数N 由（机械设计课本）式67： 查（机械设计课本）图65得； 接触强度最小安全系数：，则 所以取许用弯曲应力 ：由（机械设计课本）式612，弯曲疲劳强度极限 查（机械设计课本）图67， 弯曲强度寿命系数 查（机械设计课本）图68弯曲强度尺寸系数 查（机械设计课本）图69 弯曲强度最小安全系数：则： 2）、齿面接触疲劳强度设计计算 确定齿轮传动精度等级，按，估取圆周速度，参考（机械设计课本）表6.7、表6.8选取齿轮为：2公差组8级小轮分度圆直径，由（机械设计课本）式65得齿宽系数 查（机械设计课本）表6.9，按齿轮相对轴承为非对称布置小轮齿数 ， 在推荐值2040中

14、选 大轮齿数： 圆整取105齿数比 传动比误差： 小轮转矩 ： 载荷系数K： 使用系数 查表6.3动载系数 由推荐值1.051.4取齿间载荷分配系数 由推荐值1.01.2取齿向载荷分布系数 由推荐值1.01.2取载荷系数K 得材料弹性系数 查表6.4节点区域系数 查图63（） 螺旋角系数重合度系数 ，由推荐值0.750.88取0.78，故齿轮模数m 按表6.6圆整m3m标准中心距a 圆整后取： 分度圆螺旋角：=12.56小轮分度圆直径 ： 圆周速度v ： 齿宽b ，大轮齿宽： 小轮齿宽 ： 3）、 齿根弯曲疲劳强度校核计算由（机械设计课本）式610 当量齿数 齿形系数 查表6.5 小轮 大轮应

15、力修正系数 查表6.5 小轮 大轮重合度 ： 解得： 重合度系数解得：故 4）、齿轮其他主要尺寸计算大轮分度圆直径： 根圆直径 ： 顶圆直径 5）、 高速级圆柱齿轮几何参数项目小齿轮大齿轮模数m33齿数Z27109压力角2020分度圆直径d83335 齿顶高ha33齿根高hf3.753.75齿顶圆直径da89314齿根圆直径df75.5327.5标准中心距a209齿宽b88832、高速级圆柱齿轮设计及计算选择齿轮材料，确定许用应力 由（机械设计课本）表6.2选 ：小齿轮40Cr调质：大齿轮45正火： 高速级齿轮设计跟低速级一样，将齿宽系数改为0.8。高速级圆柱齿轮几何参数如下项目小齿轮大齿轮模

16、数m33齿数Z27109压力角2020分度圆直径d83335齿顶高ha33齿根高hf22齿顶圆直径da89341齿根圆直径df75327.5标准中心距a209齿宽b7166课程设计第二阶段设计2.1、装配草图设计第一阶段说明 1）、准备 减速器装备图采用三个视图及必要局部剖视图才能表达完整。根据传动件尺寸大小，参考类似的减速器装配图，估计出待设计的减速器外部轮齿尺寸，并考虑标题栏、明细栏、零件序号及技术要求等位置，选择合适的比例尺，合理的布局图面。 2）、在俯视图的位置上画三根线作为传动轴1、2、3的中心线，并绘出传动件的外廓。小轮宽度应大于大齿轮510mm，二级传动件之间的轴向间隙=815m

17、m。 3）、画出箱体内壁线及减速器中心线。在俯视图上小齿轮端面与箱体内壁之间间隙和大齿轮顶圆之间间隙为。 如下图： 图2：俯视图草图4）、按纯扭矩初步估算轴径。确定轴的跨距。先按纯扭矩确定轴径，在经轴的阶梯化吧跨距准确的确定下来。按照纯扭矩计算轴径时，用降低许用扭转剪切应力的方法来计入弯矩的影响。 2.2、轴的设计及校核 1、轴1的设计及校核 1）、计算作用在齿轮上的力 转矩 轴1上小齿轮分度圆直径 圆周力 径向力 轴向力2）、初步估算轴的直径 选取45号钢材作为轴的材料，调制处理 由式8-2：，计算轴的最小直径并加大3%以考虑键槽的影响。查表8.6 取A=115 则 3）、轴的结构设计（1）

18、确定轴的结构方案右轴承从轴右端装入，靠轴肩定位。齿轮和左轴承从轴的左端装入，齿轮右侧端面靠轴肩定位，齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位。左右轴承均采用轴承端盖，半联轴器靠轴端档圈得到轴向固定。齿轮和半联轴器采用普通平键得到轴向固定。采用单列圆锥滚子轴承和弹性柱销联轴器。 （2）确定各轴段长度和直径 段 根据圆整（按照GB5014-85）,并由、选择联轴器型号为HL6-JA型联轴器(按照GB5014-85),比轂孔长度30短15mm，作为第一段的长度。段 为使半联轴器定位，轴肩高度，孔倒角C取3mm（GB6403.4-86）,且符合标准密封内径（JB/ZQ4606-86）。取端盖宽

19、度20mm，端盖外端面与半联轴器右端面30段 为便于拆装轴承内圈，且符合标准轴承内径。查GB/T297-95，暂选滚动轴承型号为30210，其宽度B=20。T=21.75,轴承润滑方式选择：，故选择脂润滑，齿轮与箱体内壁间隙取8，考虑轴承脂润滑，要求轴承与齿轮间要有挡油环，取挡油环轴承距箱体内壁为f=26.25mm，段 ，为使套筒端面可靠地压紧齿轮， 应比齿轮毂孔长（取等于齿宽）短段 取齿轮右端定位轴肩高度h=4.5mm,则轴环直径=62mm，查设计中的轴承标准，轴肩高度应满足轴承拆卸要求，否则应将轴环分为两个轴段，轴段长度=15段 该段轴径直径与右侧轴承处直径相同，为；该段轴长度为下面是轴1

20、的弯矩图和扭矩图： 2、轴2的设计 1）、计算作用在齿轮上的力 转矩 轴2上大齿轮分度圆直径 圆周力 径向力 轴向力 轴2上小齿轮分度圆直径 圆周力 径向力 轴向力2）、初步估算轴的直径 选取45号钢材作为轴的材料，调制处理 由式8-2：，计算轴的最小直径并加大6%以考虑双键槽的影响。查表8.6 取A=115 则 3）、轴的结构设计（1）确定轴的结构方案两个齿轮和左右轴承分别从轴的相应两端装入，大齿轮右侧端面和小齿轮左侧端面靠轴肩定位，齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位。左右轴承均采用轴承端盖 （2）确定各轴段长度和直径段 根据圆整（按照GB5014-85）,且符合标准轴承内径。

21、查GB/T297-95，暂选滚动轴承型号为30208，其宽度T=20。轴承润滑方式选择：，故选择脂润滑，取箱体内壁距轴承距离为f=8mm，小齿轮左侧端面距箱体内壁距离为16mm，故段 齿轮内轴段，为便于拆装齿轮，取，略大于前面轴径；长度段 为了使减速器整体好看，取大小齿轮之间距离，该段轴径比两侧轴径大10mm，以靠轴肩定位齿轮。段 齿轮内轴段，为便于拆装齿轮，取；长度。段 该段轴承与第一段基本相同，仅到箱体内壁距离不同。该处距箱体内壁18mm3、轴3的设计 1）、计算作用在齿轮上的力 转矩 轴1上小齿轮分度圆直径 圆周力 径向力 轴向力 方向如图所示： 2）、初步估算轴的直径 选取45号钢材作

22、为轴的材料，调制处理 由式8-2：，计算轴的最小直径并加大3%以考虑键槽的影响。查表8.6 取A=115 则 3）、轴的结构设计（1）确定轴的结构方案右轴承从轴右端装入，靠轴肩定位。齿轮和左轴承从轴的左端装入，齿轮右侧端面靠轴肩定位，齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位。左右轴承均采用轴承端盖，半联轴器靠轴端档圈得到轴向固定。齿轮和半联轴器采用普通平键得到轴向固定。采用单列圆锥滚子轴承和弹性柱销联轴器。 （2）确定各轴段长度和直径 段 根据圆整（按照GB5014-85）,并由、选择联轴器型号为HL3-J型联轴器(按照GB5014-85),比轂孔长度30短15mm，作为第一段的长度。

23、段 为使半联轴器定位，轴肩高度，孔倒角C取3mm（GB6403.4-86）,且符合标准密封内径（JB/ZQ4606-86）。取端盖宽度15mm，端盖外端面与半联轴器右端面35mm段 为便于拆装轴承内圈，且符合标准轴承内径。查GB/T297-95，暂选滚动轴承型号为7008C，其宽度B=15。轴承润滑方式选择：，故选择脂润滑，取箱体内壁距轴承距离为f=8mm，段 左侧轴肩到齿轮轴的齿轮的离右端面4mm处的距离为35mm，直径略大于前者取44mm段 为定位方便故意设的轴肩，取直径为54mm、长度8mm段 该段轴径直径与段直径相同，为；该段轴长度由箱体内壁自然生成，为58mm2.3、轴承设计及校验

24、1）、第一对轴承的校验 代号：30210； =73.2KN；e=0.42；Y=1.4 2）、第二对轴承的校验 代号：30208；=63KN；e=0.37；Y=1.6 3）、第三对轴承的校验 代号：30215； =138KN；e=0.55；Y=1.4 2.4、键的设计1）、轴1联轴器上键 10*8*50 挤压强度条件为： ， 合格2）、轴2大齿轮内键， 16*10*50 挤压强度条件为： ， 合格3）、轴2小齿轮内键 16*10*64 挤压强度条件为： ， 合格4）、轴3齿轮内键 22*14*68 挤压强度条件为： ，合格 5）、轴3、联轴器 18*11*75 挤压强度条件为： ， 合格第三阶段

25、装配图设计3.1、轴与齿轮的关系第一根轴的轴径和齿轮齿根圆尺寸相近，故而将齿轮与柱设计为一体，设计成为一个齿轮轴。其余各个齿轮和轴径相差较大，采用平键连接。、 3.2、端盖设计 材料：HT1501）、轴1： 轴承外径45，查表15-3知： 选用螺栓直径=8；端盖上螺栓数目为4 =115 =140 e=1.2*8=9.6 m由结构确定 由密封尺寸来确定。 b=7 轴2（1）： 轴承外径40，查表15-3知： 选用螺栓直径=8；端盖上螺栓数目为4 =110 =140 e=1.2*10=12 m由结构确定 由密封尺寸来确定。 b=7 轴2（2）： 轴承外径40，查表15-3知： 选用螺栓直径=8；端

26、盖上螺栓数目为4 =110 =140 e=1.2*10=12 m由结构确定 由密封尺寸来确定。 b=7 2)、轴3 轴承外径75，查表15-3知： 选用螺栓直径=10；端盖上螺栓数目为4 =160 =190 e=12 m由结构确定 由密封尺寸来确定。 b=7 3.3、箱体尺寸的设计 名 称数据（mm）箱体壁厚10箱盖壁厚10箱座上部凸缘厚度b12箱盖凸缘厚度12箱座底凸缘厚度b220地脚螺钉直径M20（共4个）轴承旁连接螺栓直径M16盖与座连接螺栓直径M16链接螺栓间距平均（15到200）轴承端盖螺钉直径M10检查孔盖螺钉直径M10定位销直径dM8、至外箱壁距离32、30、30、至凸缘边缘距离

27、28、20、30轴承旁凸台半径23凸台高度h便于扳手操作为准外箱壁至轴承座端面距离C1+C2+8齿轮顶圆与内箱壁距离20齿轮端面与内箱壁距离8箱盖肋厚10箱座肋厚10轴承端盖外径D2D+（5-6）轴承旁联结螺栓距离S尽量靠近，、不干涉3.4、齿轮和轴承的润滑由于齿轮圆周速度v120P0=1.32P0 =0.17Ka=0.98KL=1.01Z=4.43F0=140.4Q=1399.62公差组8级合格m3mb=39mm参考文献1. 唐大放，冯小宁等。机械设计工程学II. 徐州：中国矿业大学出版社，20012. 王洪欣，李木等。机械设计工程学I. 徐州：中国矿业大学出版社，20013. 刘鸿文。材料力学(第四版).北京：高等教育出版社，20044. 李爱军等。画法几何及机械制图. 徐州：中国矿业大学出版社，20025. 甘永立。几何量公差与检测（第四版）. 上海：上海科学技术出版社，20016. 任嘉卉，李建平等。机械设计课程设计. 北京：北京航空航天大学出版社，20007. 程志红 机械设计 徐州 东南大学出版社