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1、指导老师签字：时 间：设计题目：用于带式运输机上的两级圆柱齿轮减速器学 院：雅安职业技术学院系 别：机电与信息工程系专 业：机电一体化技术设 计 者：学 号: 指导教师：完成日期: 2011年10月25日机械设计基础课程设计说明书前 言机械设计基础课程设计是我们第一次较全面的在机械设计方面的训练，也是机械设计基础课程的一个重要教学环节，其目的是：第一、通过机械设计课程设计，综合运用机械设计课程和其它有关课程的理论和知识，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，并使我们知识得到巩固，深化和扩展。第二、学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件部件、机械传动装置和简单机械的设计原理和
2、过程，第三、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。本次以两级圆柱齿轮减速器的设计为例，简单的对设计的一般步骤进行了解和掌握。齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使用着，是一种不可缺少的机械传动装置。其特点：形式多样，应用广泛，传递的功率可达近十万千瓦，圆周速率可达200m/s。齿轮传动的特点主要有：效率高、结构紧凑、工作可靠，寿命长、传动比稳定等特点。由于是初次进行这样全面系统的设计，还有很多不足的地方，望大家批评指正。目 录机械设计基础课程设计任务书1设计题目1工作简图1设计要求1设计步骤2第一节 传动
3、装置总体设计方案2一、电动机的选择2二、计算总传动比并分配各级传动比4三、计算传动装置的运动和动力参数5第二节 V带传动设计6第三节 圆柱直齿轮的设计9一、高速级齿轮的设计9二、低速级齿轮设计12第四节 轴的设计16一、高速级轴的设计16二、中间轴的设计20三、低速级轴的设计23第五节 轴承的设计27第六节 键的设计与校核27第七节 减速器箱体设计27第八节 减速器附件设计28第九节 润滑与密封31设计小结32致 谢34参考文献35附 录36附表一36附表二36附表三37机械设计基础课程设计任务书设计题目设计一用于带式运输机上的两级圆柱齿轮减速器。已知条件：运输带工作拉力F=3kN；运输带工作
4、速度v=1.3m/s（允许运输带速度误差为5%）；滚筒直径D=400mm；两班制，连续单向运转，载荷较平稳。环境最高温度350C；工作年限5年，小批量生产。工作简图设计要求1. 减速器装配图1张；2. 零件工作图12张（从动轴、齿轮）；3. 设计说明书1份。设计步骤第一节 传动装置总体设计方案运输带工作拉力F=3kN运输带工作速度v=1.3m/s滚 筒 直 径D=400mm原始数据工作条件 两班制，连续单向运转，载荷较平稳。环境最高温350C；工作年限5年，小批量生产。一、 电动机的选择选择电动机类型按工作要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭自扇冷笼型三相异步电动机。选择电动机容量解：工作机所
5、需的功率：其中，带式输送机的效率（查附表10-1，P131）。电动机的输出功率：其中为电动机至滚筒主轴传动装置的总效率，包括V带、两对齿轮传动、三对滚动轴承及联轴器等得效率，值计算如下：由附表10-1（P131）查得V带传动效率，两级圆柱直齿轮传动效率，一对滚动球轴承效率，联轴器效率，因此所以 根据选取电动机的额定功率，使,并由附表10-112（P212）查得电动机的额定功率为。选择电动机的转速先计算工作机主轴的转速，也就是滚筒的转速根据表3-1（P12）确定传动比的范围，取v带传动比，单级圆柱齿轮传动比，则总传动比的范围为电动机的转速范围为在这个范围内德电动机的同步转速有和，综合考虑电动机和
6、传动装置的情况在确定最后的转速，为降低电动机的成本和经济，可选择同步转速为。根据同步转速查附表10-112（P212）确定电动机的型号为Y132S-4，其满载转速。此外，电动机的参数均可查附表10-114（P213）得出，如下表：电动机型号额定功率满载转速堵转转矩最大转矩质量额定转矩额定转矩Y132S-45.514402.02.368电机的安装尺寸如下表：机座号级数ABCDEFGHKABACADHDBBL132S4216140893880103313212280270210315200475二、 计算总传动比并分配各级传动比总传动比分配各级传动比为使带传动的尺寸不至过大，满足，可取V带传动，两
7、级圆柱齿轮传动 取；则 三、 计算传动装置的运动和动力参数各轴的转速各轴的功率各轴的转矩传动装置各轴运动参数和动力参数表参数轴名电动机轴轴轴轴滚筒轴转速/()144057619262.1062.10功率5.55.284.994.724.60转矩36.587.5248.2725.9707.4传动比2.533.0921第二节 V带传动设计确定计算功率计算功率是根据传递功率并考虑到载荷性质和每天运转时间长短等因素的影响而确定的。即其中，工作情况系数，查教材机械设计基础表5-2（P110）初选V带的型号根据计算功率和小带轮的转速，选择V带的型号。已知，依据教材机械设计基础图5-16（P110），初步选
8、用A型V带。确定带轮基准直径、带轮越小，传动结构越紧凑，但弯曲应力越大，使带的寿命降低。设计时应取小带轮的基准直径，的取值见表5-3（教材机械设计基础（P111）。大带轮的基准直径由下式确定由表5-3（教材机械设计基础（P111）取，由公式得 验算带速由带速计算公式（教材机械设计基础（P111）得带速在范围内，带速合适。确定V带的中心距和基准带长度初定中心距，由公式（5.4）（教材机械设计基础（P111）得 即 所以初定中心距有带传动的几何关系可得到带的基准长度计算公式：所以 由图5-17（教材机械设计基础（P111）查得A型带基准长度，计算实际中心距检验小带轮包角包角合适。Z型V带的截面尺寸
9、如下型号节宽顶宽高度楔角单位长度质量A11.013.08.0400.10确定V带的根数已知，由机械基础（P224）查得，基本额定功率 已知传动比，由机械基础（P224）查得，基本额定功率增量已知小带轮包角，由机械基础（P225）查得，包角修正因数 已知基准长度，由机械基础（P226）查得，带长修正因数 则V带的根数故取值为4根。确定作用在轴上得压力由机械设计基础（P109）表5-1，查得A型V带的单位长度质量，所以，单根V带的拉力作用在轴上得压力大带轮的结构图：第三节 圆柱直齿轮的设计一、 高速级齿轮的设计齿轮材料热处理方法齿面硬度小齿轮40Cr调质处理280HBS大齿轮45钢调质处理240H
10、BS选择齿轮齿数初定这个范围内，初步取值,根据公式，得 .按齿面接触疲劳强度设计根据题意知，该带式输送机工作较平稳，故选齿轮的载荷系数，查教材机械设计基础（P141）表6-3。计算小齿轮的传递转矩：齿宽系数：查教材机械设计基础（P145）表6-6得：；材料的弹性系数：查教材机械设计基础（P142）表6-4得：；齿轮接触疲劳强度极限：由附表一查得，；应力循环次数:一年按300天计算，一天两班制16小时，故所以 接触疲劳强度寿命系数:由附表二查得,;接触疲劳强度许用应力：按一般可靠性，取（由附表三查的得）计算小齿轮的分度圆直径：因为，所以按大齿轮进行计算。由公式（教材机械设计基础（P141）得 计
11、算小齿轮的圆周速度：计算模数： 查教材机械设计基础（P132）表6-1得：标准模数校核齿根弯曲疲劳强度校核公式 确定有关参数和系数：分度圆直径 齿宽 取 齿形系数:查教材机械基础（P185）表6-7得：，齿根弯曲疲劳强度计算：由附表一查得，弯曲疲劳强度寿命系数：由附表二查得，弯曲疲劳强度许用应力：按一般可靠性，取（由附表三查得）校核两轮的许用弯曲应力故齿轮的齿根弯曲疲劳强度足够。计算齿轮传动的中心距二、 低速级齿轮设计齿轮材料热处理方法齿面硬度小齿轮40Cr调质处理240HBS大齿轮45钢调质处理220HBS按齿面接触疲劳强度设计齿数和齿宽系数:取小齿轮的齿数，则大齿轮的齿数，圆整为.实际传动
12、比 传动比误差 查教材机械设计基础（P145）表6-6得：小齿轮的传递转矩齿轮的载荷系数：查教材机械设计基础（P141）表6-3得：材料的弹性系数：查教材机械设计基础（P142）表6-4得：齿宽系数：查教材机械设计基础（P145）表6-6得：；齿轮接触疲劳强度极限：由附表一查得，；应力循环次数：接触疲劳强度寿命系数:由附表二查得,;接触疲劳强度许用应力：按一般可靠性，取（由附表三查得）计算小齿轮的分度圆直径：由公式（教材机械设计基础（P141）得 计算小齿轮的圆周速度：计算模数：查教材机械设计基础（P132）表6-1得：标准模数校核齿根弯曲疲劳强度校核公式 确定有关参数和系数：分度圆直径 齿宽
13、 取 齿形系数:查教材机械基础（P185）表6-7得：，齿根弯曲疲劳强度计算：由附表一查得，弯曲疲劳强度寿命系数：由附表二查得，弯曲疲劳强度许用应力：按一般可靠性，取（由附表三查得），校核两轮的许用弯曲应力故齿轮的齿根弯曲疲劳强度足够。计算齿轮传动的中心距圆柱直齿轮参数表齿轮齿数分度圆直径齿宽模数中心距精度高速级小齿轮24727731448级大齿轮7221672低速级小齿轮3090953184.5大齿轮9427990第四节 轴的设计一、 高速级轴的设计轴的结构草图确定轴的材料选择40Cr,调质处理，查得强度极限，屈服极限，查教材机械设计基础（P216）表9-1。估算轴的最小直径其中，由机械原理
14、及机械零件P210表19-2查得。由于轴端有一个键槽，考虑直径增大（），将直径增大，所以 又因为装小带轮的电动机轴颈，高速级轴的第一段装配大带轮，所以取，大带轮定位轴肩高度，所以取该段直径，为了便于轴承端盖拆卸，取。该段轴要安装轴承，轴承选用6008型（,）（由附表10-36查得）（P159），即该段直径，。考虑到轴承的定位，取，根据图示取。此段轴与高速级小齿轮配合，取，。此段轴定位轴承，所以，。与轴承配合的轴段，选取同类型的轴承，则，。轴的结构尺寸1234567轴颈30354045504540长度50501860741018轴的强度校核，作用在齿轮1上的圆周力径向力作用在轴带轮上得外力计算垂
15、直面的支反力计算垂直面弯矩计算水平面的支承力由得：计算水平面弯矩求F在支点产生的反力计算F力产生的弯矩计算F在支点处的弯矩合成弯矩考虑最不利的情况，把与直接相加。计算危险截面当量弯矩计算危险截面处轴的直径其中由教材机械设计基础（P221）查得。因为，所以该轴是安全的。轴的弯矩、扭矩及弯扭合成图如下：二、 中间轴的设计轴的结构草图确定轴的材料选择45钢,正火、回火处理，查得强度极限，屈服极限，查教材机械设计基础（P216）表9-1。估算轴的最小直径其中，由机械原理及机械零件P210表19-2查得。由于轴上有两个键槽，考虑直径增大（），将直径增大，所以 各段轴的长度及直径的确定：由于轴端与轴承装配
16、，所以应符合轴承内径标准系列, 根据选用的6207轴承（,）,取。（由附表10-36查得）（P159），。：装配低速级小齿轮，且那么取，因为要比齿轮宽少。：定位高速级大齿轮，所以取，。：装配高速级大齿轮，取，。：装配轴承，选择同类型的轴承，则，。轴的结构尺寸12345轴颈3540504035长度2092107020轴的强度校核，作用在2、3齿轮上得圆周力径向力计算垂直面的支反力计算垂直面弯距计算水平面的支承力计算水平面弯矩则合成弯矩计算危险截面当量弯矩 计算危险截面处轴的直径其中由教材机械设计基础（P221）查得。由于，所以该轴是安全的。轴的弯矩、扭矩及弯扭合成图如下：三、 低速级轴的设计轴的
17、结构草图确定轴的材料选择45钢,正火、回火处理，查得强度极限，屈服极限，查教材机械设计基础（P216）表9-1。估算轴的最小直径其中，由机械原理及机械零件P210表19-2查得。由于轴肩有一个键槽，考虑直径增大（），将直径增大，所以 又因轴的最小端显然与联轴器装配，根据联轴器内孔标准直径选取 考虑到联轴器的定位与密封垫的配合，应使，计算联轴器的转矩选择弹性柱销联轴器，按，查附表10-48（P174），选用LX4弹性联轴器，半联轴器长度 与轴配合毂孔长度 半联轴器孔径 符合条件，则。为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则，为了方便轴承的拆卸，取。该处安装轴承，选择轴承6012型（,）（由附表1
18、0-36查得）（P159），则，。轴承定位轴肩，取，由轴的结构草图得到。为使低速级大齿轮在轴向定位，取，。此段轴与低速级大齿轮装配，取，因为要比齿轮宽少。此段轴安装轴承，选择同类型的轴承，则，。轴的结构尺寸1234567轴颈50556065756560长度82502050108720轴的强度校核， 作用在4齿轮上得圆周力径向力 计算垂直面的支反力计算垂直面弯距计算水平面的支承力计算水平面弯矩则合成弯矩计算危险截面当量弯矩计算危险截面处轴的直径其中由教材机械设计基础（P221）查得。因为此轴的最小直径，所以该轴是安全的。轴的弯矩、扭矩及弯扭合成图如下：第五节 轴承的设计三根轴上的轴承数据如下表；
19、轴承代号600816406817.011.8620717357225.515.2601218609531.524.2第六节 键的设计与校核键的设计轴名转矩轴颈配合键的型号键的类型轴87.530大带轮：A型50高速级小齿轮：轴248.240高速级大齿轮：40低速级小齿轮：轴725.950联轴器：65低速级大齿轮：键的校核轴上的键：与大带轮配合：第七节 减速器箱体设计根据教材机械设计、机械设计基础课程设计得；名称符号依据值箱座（体）壁厚8箱盖壁厚8箱座凸缘厚度12箱盖凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺栓直径M16地脚螺栓数目轴承旁连接螺栓直径M12箱盖、箱体连接螺栓直径M10轴承端盖螺钉直径及数
20、目查手册P23直径M10数目4检查孔盖螺钉直径查手册P238，至箱外壁距离查手册P23221816，至凸缘边缘距离查手册P232014轴承座外径轴承旁连接螺栓距离轴承旁凸台半径轴承旁凸台高度箱外壁至轴承端面距离箱盖、箱座筋厚77大齿轮顶圆与箱内壁间距离10齿轮端面与箱内壁距离10第八节 减速器附件设计窥视孔盖和窥视孔根据中心距查教材P47表5-16得螺钉尺寸螺钉数10075150100125-80124排油孔和油塞选用六角头油塞根据教材P51表5-19得262312319.61717通气器由于在室内使用，选用通气器（一次过滤）就可以了，根据教材P49表5-18得1816.514191024油标
21、根据教材P51表5-19得41663512852622起吊装置箱盖采用M16吊环螺钉，箱座采用吊钩。第九节 润滑与密封减速器的润滑1. 该减速器采用油润滑，对于的齿轮传动可采用油润滑，将齿轮浸入油中。当齿轮回转时粘在其上的油液被带到啮合区进行润滑，同时油池的油被甩上箱壁，有助散热。2. 为避免浸油润滑的搅油功耗太大和保证齿轮啮合区的充分润滑，传动件浸入油中的深度不宜太深或太浅，一般浸油深度以浸油齿轮的一个齿高为适度，但不少于10mm。3. 一般齿顶圆至油池底面的距离不应小于，为了有利于散热，每传递功率的需油量约为，所以此减速器的需油量为。4. 高速圆周速，可选用320工业闭式齿轮油。减速器的密
22、封轴伸出处的密封为占圈式密封，轴承室内侧的密封为封油环密封，检查孔盖板，排油螺塞，油标与箱体的接合面均需加纸封油垫或皮封油圈。减速器采用钙钠基润滑脂（）。设计小结经过几周的课程设计，我终于完成了自己的设计，在整个设计过程中，我是改了又改、改了又改，无数次的问老师，最后在自己坚持不懈的努力下，终于完成了设计。同时我还是感觉学到了很多的关于机械设计的知识，这些都是在平时的理论课中不能学到的。还将过去所学的一些机械方面的知识系统化，使自己在机械设计方面的应用能力得到了很大的加强。除了知识外，也体会到作为设计人员在设计过程中必须严肃、认真，并且要有极好的耐心来对待每一个设计的细节。在设计过程中，我们会
23、碰到好多问题，这些都是平时上理论课中不会碰到，或是碰到了也因为不用而不去深究的问题，但是在设计中，这些就成了必须解决的问题，如果不问老师或是和同学讨论，把它搞清楚，在设计中就会出错，甚至整个方案都必须全部重新开始。比如轴上各段直径的确定，以及各个尺寸的确定，以前虽然做过作业，但是毕竟没有放到非常实际的应用环境中去，毕竟考虑的还不是很多，而且对所学的那些原理性的东西掌握的还不是很透彻。但是经过老师的讲解，和自己的更加深入的思考之后，对很多的知识，知其然还知其所以然。刚刚开始时真的使感觉是一片空白，不知从何处下手，在画图的过程中，感觉似乎是每一条线都要有一定的依据，尺寸的确定并不是随心所欲，不断地
24、会冒出一些细节问题，都必须通过计算查表确定。 设计实际上还是比较累的，每天在电脑前画图或是计算的确需要很大的毅力。从这里我才真的体会到了做工程的还是非常的不容易的，通过这次课程设计我或许提前体会到了自己以后的职业生活吧。在作业过程中,我遇到了许多困难,一次又一次的修改设计方案修改，这都暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足，令我非常苦恼.后来在老师的指导下,我找到了问题所在之处,并将之解决.同时我还对机械设计基础的知识有了更进一步的了解。致 谢在这半学期的毕业设计过程中，我遇到了好多困难。在此，我首先要感谢任老师，正是由于他的指导和帮助我才能顺利完成本次毕业设计。任老师治学严谨、知识渊博。
25、在设计的过程中，任老师经常抽出时间和我们一起讨论设计时需要注意的一些问题和要求。我们遇到解决不了的问题，他也会尽快的帮我们解决。最后要感谢所有关心和帮助过我的老师、同学和朋友们，他们为我提供了很多有价值的资料信息，帮我解决了很多难题，并且给了我很多的鼓励，衷心的感谢你们!参考文献1. 陈霖 甘露萍 机械设计基础.北京：人民邮电出版社，2008.112. 张建中 何晓玲 机械设计、机械设计基础课程设计.北京：高等教育出版社，2009.33. 陈长生 霍振生 机械基础.北京：机械工业出版社，2003.84. 杨黎明 机械原理及机械零件.北京：高等教育出版社，19955. 沈序康 机械零件课程设计指
26、导书. 雅安职业技术学院机电专业教研室，2008.46. 沈序康 课程设计指导书. 雅安职业技术学院机电一体化技术专业教研室，2008.3附 录附表一附表二1 结构钢、调质钢、碳钢经正火、珠光体和贝氏体球墨铸铁、珠光体黑心可锻铸铁、渗碳淬火钢，当允许有一定量点蚀时；2 结构钢、调质钢、碳钢经正火、珠光体和贝氏体球墨铸铁、珠光体黑心可锻铸铁、渗碳淬火钢、表面硬化钢，不允许出现点蚀时；3 经气体渗氮的调质钢和渗碳钢、氮化钢、灰铸铁、铁素体球墨铸铁；4 碳钢调质后液体氮化。1 调质钢，珠光体、贝氏体球墨铸铁，珠光体黑色可锻铸铁；2 碳钢经表面淬火、渗碳淬火的渗碳钢；火焰或感应淬火钢和珠光体、贝氏体球墨铸铁；3 渗氮的氮化钢；渗氮的调质钢和渗碳钢；铁素体球墨铸铁；灰铸铁；结构钢；4 碳氮共渗的调质钢和渗碳钢。附表三最小安全系数参考值S H 、S F使用要求最小安全系数接触强度弯曲强度高可靠度（99.99%）1.501.602.00较高可靠度（可达99.9%）1.251.301.60一般可靠度（不大于99%）1.001.101.25低可靠度(90%)0.851.00注：1. 在经过使用验证或对材料强度、载荷工况及制造精度拥有较准确的数据时，可取表中S F下限值。2. 一般齿轮传动不推荐采用低可靠度的安全系数值。3. 采用低可靠度的接触安全系数数值时，可能在点蚀前先出现齿面塑性变形。
