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1、 机械设计课程设计 (V带轮单级齿轮减速器)班 级： 设 计 者： 指导老师： 日 期： 目 录1 题目及设计总体分析-32 选择电动机-43 传动装置的总传动比及分配各级传动比-54 计算传动装置的运动和动力参数 -65 窄V带轮的设计和计算-76 齿轮传动设计计算-97 轴的设计计算高速轴-15低速轴（含连轴器的选择和验算）-198 滚动轴承的选择和验算-239 键的强度校核-2410 减速器的润滑-2511 减速器箱体结构尺寸-2612 总结-2813 参考资料-28一 题目及设计总体分析如图为带式输送机传动简图，已知滚筒直径为400mm，输送带速1.1m/s, 运输带工作压力为2500
2、N。由电动机驱动，工作寿命10年，设每天工作8小时，允许3年一大修，带式输送机连续单项运转，载荷平稳。室内工作，有粉尘，计划产量10台，中等规模工厂生产。试设计此带式输送机减速器。 1、电动机 2、V带轮 3、箱体 4、低速齿轮 5、高速齿轮 6、联轴器 7、滚筒 、电动机轴 、输入轴 、输出轴二 选择电动机1 选择电动机按工作要求和条件，选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。2 电动机的容量电动机所需的工作效率为： 工作机所需要功率为： 2.75KW传动装置的总效率为： 按表2-3确定各部分效率：V带传动效率，滚动轴承传动效率，闭式齿轮传动效率，联轴器效率，传动滚筒效率，则 所需电动机
3、功率为： 电动机的额定功率要略大于P，由Y系列三相异步电动机技术数据选择电动机额定为4KW。3 电动机转速滚筒轴工作转速：52.55r/minV带传动的传动比常用范围，单级圆柱齿轮减速器传动比范围，则传动装置总传动比的合理范围为，故电动机转速的可选范围为：315.30840.76选用同步转速750r/min，满载转速720r/min的Y160M1-8型电动机。其主要技术参数如下：电动机型 号额定功率P（KW）同步转速（r/min）满载转速（r/min）Y160M1-8475072022电动机的相关尺寸：中心高H外形尺寸底角安装尺寸AB地脚螺栓孔直 径 K轴 伸尺 寸DE键公称尺 寸Fh1606
4、00417.5385254210154211012160三 传动装置的总传动比及分配各级传动比1 总传动比为： 13.702 分配传动装置各级传动比根据取V带传动的传动比，则减速器的传动比i为3.91四 计算传动装置的运动和动力参数1 0轴（电机轴）： 功率转速转矩 2 1轴（高速轴）： 功率；转速；转矩 ；3 2轴(低速轴)： 功率转速 转矩 4 3轴（滚筒轴）： 功率转速转矩 将上述计算得到的运动和动力参数列于下表 轴 名参数0轴1轴2轴3轴转速n(r/min)720205.7152.6152.61功率P（kw）3.203.072.952.89转矩T(N.m)42.44142.52535.
5、50524.61传动比I3.53.911效率0.960.960.98五 窄V带轮的设计和计算1 确定计算功率由以上计算可知P=4kw，选工作情况系数，由 则2 选定V带带型由、查课本图89，选用SPZ型。3 确定带轮基准直径、取主动轮基准直径从动轮基准直径，根据表8-7，取 。则实际的传动比为带的速度，合适。4 确定V带的基准长度和传动中心距根据 有，初选计算带所需的基准长度 ：选取带的基准长度 则5 验算主动轮上的包角，合适。6 计算窄V带的根数 z由，查表85c 和表85d得， 查课本表88得，查课本表82得，代入上式得： 取z =27 计算预紧力 查课本表8-4得412.22N8 计算作
6、用在轴上的压轴力 9 确定带轮的结构尺寸由，采用腹板式结构，采用轮辐式。由V带设计可知 z=2根，则由课本表8-10可得 e=12mm,f=8mm,=2.0mm则带轮的宽度为小带轮的外径 大带轮的外径 六 齿轮传动设计计算1） 根据传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。2） 运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。3） 材料选择。小齿轮选用40，调质处理，齿面硬度280HBS（7级），大齿轮选用45钢，调质处理，齿面硬度240HBS（7级）。4） 选小齿轮齿数，则大齿轮齿数，取5） 按齿面接触强度设计根据设计计算公式 （1） 确定公式内的各计算数值a) 试选载荷系数b) 小齿轮传递的转矩由上
7、面的计算得 c) 由表10-7（课本 ）选取齿宽系数d) 由表10-6(课本 )查得材料的弹性影响系数e) 由图10-21d（课本 ）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳极限，大齿轮的接触疲劳强度极限f) 由式10-13（课本 ）计算应力循环次数g) 由图10-19(课本 )查得接触疲劳寿命系数，。h) 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(10-12)(课本 )，得（2） 计算a) 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值b) 计算圆周速度vc) 计算齿宽bd) 计算齿宽与齿高之比b/h模数 齿高 e) 计算载荷系数根据v=0.77m/s，7级精度，由图10-8（课本 ）查得动载
8、荷系数；直齿轮，假设.由表10-3(课本 )查得；由表10-2(课本 )查得使用系数；由表10-4(课本 )查得7级精度小齿轮相对支承非对称布置时，由b/h=10.68,查图10-13(课本 )得；故载荷系数f) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式10-10a (课本 )得g) 计算模数m6） 按齿根弯曲强度设计由式（10-5 ）（课本 ） 得弯曲强度设计公式为（1） 确定公式内的各计算数值a) 由图10-20c（课本 ）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限b) 由图10-18（课本 ）查得弯曲疲劳寿命，c) 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（1
9、0-12）（课本）得 ，d) 计算载荷系数 Ke) 查取齿形系数由表10-5（课本 ）查得，f) 查取应力校正系数由表10-5可查得，g) 计算大、小齿轮的并加以比较，大齿轮的数值大（2） 设计计算（模数越大，齿轮越安全）对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲强度设计的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲疲劳所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即m*z）有关，可取弯曲强度算得的模数1.447，并就近圆整为标准值m=2.5mm，按接触疲劳强度算得的分度圆，算出小齿轮齿数，大齿轮齿数，取。这样设计出的齿轮传动既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根
10、弯曲强度，并做到结构紧凑，避免浪费。则实际的传动比为。自此，实际的总传动比为，实际的滚筒转速为，误差绝对值为，合符要求。7） 几何尺寸计算（1） 计算分度圆直径，（2） 计算中心距（3） 计算齿轮宽度 取，8） 验算， 合适高速齿轮传动的相关数值模数 m2.5分度圆直径齿顶高齿根高全齿高齿顶圆直径齿根圆直径中心距齿宽七 轴的设计计算1 高速轴的设计1） 已知：，2） 作用在齿轮上的力由齿轮计算过程得 3） 初步确定轴的最小直径，先按式（15-2）（课本 ）初步估算轴的最小直径。轴为齿轮轴，45钢，调质处理。由表153取,则轴的最小直径显然是与带轮的配合处的直径，为了使所选的轴直径与带轮的孔相适
11、应，故取。4） 轴的结构设计。（1） 拟定轴的基本结构（2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度a) 为了满足带轮的轴向定位要求，-轴段右端需制出一轴肩，故取-段直径；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径。带轮与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在带轮上而不压在轴的端面上，故-段的长度应比略短一些，现取。b) 初步选择滚动轴承。因轴承仅受径向力的作用，故选用深沟球轴承（GB276-89）6308，其尺寸为，故取，而。右端轴承采用轴肩进行轴向定位，由手册上查得6308型轴承的定位轴肩高h=6mm,因此取。c) 取小齿轮处的直径。齿轮左端与轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为8
12、5mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短与轮毂宽度，故取。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，取h=6mm，则轴环处的直径=58mm。轴环宽度，取，则。d) 取轴承端盖的总厚度为20mm，端盖的外端面与大V带轮右端面的距离为30mm，故mm。e) 取轴承距箱体内壁距离s=8mm,齿轮距箱体内壁距离a=16mm，已知轴承宽度B=23mm，则至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。5） 求轴上的载荷在计算简图中，作为简支梁的轴的支撑跨距(其中B=23mm)。 由计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图，如上图所示。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算出的截面C的、及M的
13、值列于下表载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T6） 按弯扭合成应力校核轴的强度根据式（155）及上表中的数值，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由课本表151查得，因此，故安全2 低速轴的设计1） 1.已知：，2） 求作用在齿轮上的力,3） 初步确定轴的最小直径轴为齿轮轴，45钢，调质处理，由课本表153取,则轴的最小直径显然是与半联轴器的配合处，选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩 ，查课本表141查得，则,应小于联轴器公称转矩，查标准GB501485，选用HL4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250000。半联轴器的孔径，故取。半联轴器长度L=112mm，半联轴器
14、与轴配合的毂孔长度4） 轴的结构设计。（1） 拟定轴的基本结构 （2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度a) 为了满足半联轴器的轴向定位要求，-段左端需制出一轴肩，故取-段直径；右端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故-段长度应比略短一些，取mm。b) 初步选择滚动轴承。因轴仅承受径向力的作用，故选用深沟球轴承（GB276-89）6308，其尺寸为，故取。而。右端轴承采用轴肩进行轴向定位。取定位轴肩高度h =6mm，因此，取mm。c) 取安装齿轮轴段-的直径mm；齿轮左端与轴承之间采用套筒定位。
15、已知齿轮轮毂的宽度为80mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短与轮毂宽度，故取，齿轮右端采用轴肩定位，轴肩高度h=6mm，则 ,轴环宽度，取。d) 取轴承端盖的总厚度为20mm。取端盖的外端面与半联轴器左端面间的距离l=30mm，故取。e) 取轴承距箱体内壁距离s=8mm,齿轮距箱体内壁距离a=16mm，已知轴承宽度B=23mm，则至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。5） 求轴上的载荷在计算简图中，作为简支梁的轴的支撑跨距(其中B=23mm) 由计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图，如上图所示。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面B是轴的危险截面。现将计算出的截面B出的、及M的值列
16、于下表载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T6） 按弯扭合成应力校核轴的强度根据式（155）及上表中的数值，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由课本表151查得，因此，故安全八 滚动轴承的选择和验算1 高速轴上的轴承1） 选择深沟球轴承（GB276-89），轴承代号为6308，其尺寸为，基本额定载荷。2） 寿命验算按课本表13-6，取。则轴承的当量动载荷因为，所以按轴承B1的受力验算又因为减速器的寿命,，合适。2 低速轴上的轴承1） 选择深沟球轴承（GB276-89），轴承代号为6308，其尺寸为，基本额定载荷Cr=40.8kN。2） 寿命验算按课本表13-6，取。则
17、轴承的当量动载荷因为，所以按轴承C2的受力验算 ，合适。九 键的强度校核1 高速轴联轴器的键联接校核1） 选择键联接的类型和尺寸大带轮处选用单圆头普通平键（C型），L=50mm。小齿轮处选用圆头普通平键（A型），L=80mm。2） 校核键联接的强度键、轴材料都是钢，由课本表6-2查得许用挤压应力为。键的工作长度， ,。键与联轴器键槽的接触高度，。由课本式（6-1）得 ， 合适。， 合适。2 低速轴齿轮、联轴器的键联接校核 1）选择键联接的类型和尺寸大齿轮处用圆头普通平键（A型），L=70mm。半联轴器处用单圆头普通平键（C型），L=70mm。2）校核键联接的强度键、轴材料都是钢，由表6-2查得
18、许用挤压应力。键的工作长度，。键与联轴器键槽的接触高度，。由课本式（6-1）得，合适。，合适。十 减速器的润滑1 润滑方式的选择齿轮用润滑油润滑，并利用箱内传动件溅起的油润滑轴承。因为润滑脂承受的负荷能力较大、粘附性较好、不易流失，所以轴承用润滑脂润滑。2 密封方式的选择计算可得，各轴与轴承接触处的线速度，所以采用毡圈密封3 润滑油的选择因为该减速器属于一般减速器，查机械手册可选用中负载工业齿轮油N200号润滑，轴承则选用ZGN2润滑脂润滑。十一 减速器箱体结构尺寸1箱座壁厚因为，所以，2箱盖壁厚3箱座凸缘厚度4箱盖凸缘厚度5箱座底凸缘厚度6地底螺钉直径，取M207地底螺钉数目因为，但计算结果
19、，故取8轴承旁联接螺栓直径，取M149箱盖与箱座联接螺栓直径，取M1010联接螺栓的间距12窥视孔盖螺钉直径,取M813定位销直径14凸缘上螺栓凸台的中心至外箱壁的距离15轴承旁凸台半径16凸台高度17箱体外壁至轴承座端面距离19大齿轮顶圆与内箱壁距离20齿轮端面与内箱壁距离21箱盖，箱座筋厚， 22大齿轮齿顶圆至箱底内壁的距离23箱底至箱底内壁的距离24减速器中心高25箱体内壁至轴承座孔端面的距离26轴承端盖凸缘厚度27轴承端面至箱体内壁的距离28旋转零件间的轴向距离29齿轮顶圆至轴表面的距离十二 总结我经过这次的设计作业，真是感触良多！1 我发现原来做好一件以前看似简单的东西真的很不容易。
20、我发现我过往的学习，无论是作业还是考试，都是立足于很片面的单个知识点上的。这根本就无法解决实际问题，因为实际问题都是各种知识的大综合。虽然这次的设计作业也还只是纸上谈兵，并且也只是部分知识的小综合，但也使我认识到学海无涯，必须思勤上进。2 我坦白，开始设计时，我先参考了师兄师姐的作业，才再自己一步一步的做。但我很不幸的在随后的设计过程中发现他们有许多的错误。有很多简直是原则性的错误，甚至书上的公式都抄错。我想他们是不是有很多东西根本就还没搞懂呢？！当然，我知道我也还有很多不太明白的地方，设计上也存在着许多问题，但我至少认为，作为一个学生，最起码要对得起自己的学习把我们总不能完全没弄懂就COPY
21、过来吧？！我一步一脚印地走过来了，学到了很多，也对得起自己了，所以我认为我这段时间没有白过。3 学习真的是一件不简单的事。知识，不但老师不可以从他们身上“交”到我们的脑海里，而且不通过实践也是无法真正掌握的。甚至，课堂之外的自学才是真正意义上的学习。而老师的作用，正如他们自己所说，是起引导作用的。我还是要重复一次，这次的设计作业真的是使我认识到学海无涯，要思勤上进。4 这次的设计作业遇到很多问题，很想弄明白，但是因为找到的参考资料有限，又忙于英语考级，只能暂时跳过去。放假以后一定要把这些问题搞懂。另外，以后做设计要吸取经验，参考资料要找齐全些。十三 参考资料1 机械设计高等教育出版社濮良贵、纪
22、名刚主编（文中简称课本）2 机械设计课程设计西北工业大学出版社张富洲主编3 机械设计手册（软件版）R2.0机械工业出版社数字化手册系列（软件版）编写委员会编制选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。=4kw选用Y160M1-8型电动机。i=3.91实际，K=1.7892M=2.5mm实际i=3.90625选用深沟球轴承（GB276-89）6308mm=52mm=14mm选用HL4型弹性柱销联轴器选用深沟球轴承（GB276-89）6308mmmm=12大带轮处选用单圆头普通平键（C型）小齿轮处选用圆头普通平键（A型）大齿轮处用圆头普通平键（A型）半联轴器处用单圆头普通平键（C型）毡圈密封负载工业齿轮油N200号，ZGN2润滑脂润滑。
