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1、减速器课程设计目 录机械设计课程设计任务书1传动方案的拟定及说明2电动机的选择3计算传动装置的运动和动力参数4传动件的设计计算5轴的设计计算12滚动轴承的选择及计算25键连接的选择及校核计算28联轴器的选择29减速器附件的选择29润滑与密封29设计小结30参考资料31机械设计课程设计任务书题目：设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器一 总体布置简图1电动机；2V带传动；3同轴式二级圆柱齿轮减速器；4联轴器；5卷筒；6带式运输机二 工作情况：工作平稳、单向旋转三 原始数据运输机工作轴的扭矩T（Nm）运输带速度V（m/s）卷筒的直径D（mm）带速允许偏差（）使用年限（年）工作制度
2、（班/日）14400.753505102四 设计内容1. 电动机的选择与运动参数计算；2. 斜齿轮传动设计计算3. 轴的设计4. 滚动轴承的选择5. 键和连轴器的选择与校核；6. 装配图、零件图的绘制7. 设计计算说明书的编写五 设计任务1 减速器总装配图一张2 齿轮、轴零件图各一张3 设计说明书一份六 设计进度1、 第一阶段：总体计算和传动件参数计算2、 第二阶段：轴与轴系零件的设计3、 第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制4、 第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写传动方案的拟定及说明由题目所知传动机构类型为：同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。本
3、传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以相同。结构较复杂，轴向尺寸较大，中间轴较长、刚度较差，中间轴承润滑较困难。电动机的选择1 电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y（IP44）系列的电动机。 2 电动机容量的选择1） 工作机所需转速的计算2） 工作机所需功率Pw 3） 电动机的输出功率PdPw/=0.83 电动机转速的选择1. 电动机的转速由表2-1查得V带传动常用传动比范围，由表2-2查得两级同轴式圆柱齿轮减速器传动比范围，则电动机转速可选范围为.初选为同步转速为1000r/min的电动机。4电动机型号的确定由表121查
4、出电动机型号为Y160M-6,其额定功率为7.5kW，满载转速970r/min。符合题目所需的要求。型号额定功率（kW）满载转速（r/min）质量（kg）Y160M-67.59702.02.0119D(mm)E(mm)FGD(mm)G(mm)4211012837计算传动装置的运动和动力参数传动装置的总传动比及其分配1 计算总传动比由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为：nm=970r/min, nw40.9r/min,可求得 i=23.722 合理分配各级传动比根据经验及老师指导选择带传动的传动比为=2。由于减速箱是同轴式布置，所以i1i2。因为i23.72
5、，所以,故速度偏差为0.2%60mm，符合，。螺纹连接中螺钉及垫圈的选择根据电动机轴尺寸d=42mm以及经验，查3附表1-10选择螺纹规格为M6，选择六角圆柱螺钉：螺钉GB/T70.1 M616，依上述螺纹及螺钉规格，查3附表1-15选择弹簧垫圈：垫圈GB/T 93 6，并且选取垫片厚度为5mm。B. 斜齿轮传动设计计算1 选精度等级、材料及齿数1） 材料及热处理；选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。2） 精度等级选用7级精度；3） 试选小齿轮齿数z122，大齿轮齿数；2 按齿面接触强度设计因为低速级
6、的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算按式（1021）试算，即 dt1） 确定公式内的各计算数值（1） 试选Kt1.6（2） 由图1030选取区域系数ZH2.433（3） 由表107选取尺宽系数d1（4） 由图1026查得10.765，20.875，则121.64（5） 由表106查得材料的弹性影响系数189.8（6） 由图1021d按齿面硬度查得小齿轮的极限接触疲劳强度Hlim1600MPa；大齿轮的极限接触疲劳强度为Hlim2550MPa；（7） 由式1013计算应力循环次数N160150.21（2830010） N2N1/i（8） 由图1019查得接触疲劳寿命系数KHN10
7、.95；KHN20.97（9） 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1，安全系数S1，由式（1012）得 H10.95600MPa570MPa H20.97550MPa533.5MPa H551.75MPa2） 计算（1） 试算小齿轮分度圆直径d1td1t=70mm（2） 计算圆周速度v=0.82m/s（3） 计算齿宽b及模数mntb=dd1t=1104.94mm=104.94mmmnt=3.25h=2.25mnt=2.254.63mm=10.42mmb/h=104.94/10.42=10.07（4） 计算载荷系数K 已知载荷平稳，所以取KA=1根据v=0.82m/s,7级精度，由图108查得动
8、载系数KV=1.05；由表104查得KH=1.33由表1013查得KF=1.36由表103查得KH=KH=1.1。故载荷系数 =KAKVKHKH=11.051.4321.1=1.654（5） 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（1010a）得 d1=mm=106.1mm（6） 计算模数mn mn =mm=4.68mm3 按齿根弯曲强度设计由式(1017) mn1） 确定计算参数（1） 计算载荷系数=KAKVKFKF=11.051.331.1=1.54（2） 根据纵向重合度=1.744，（3） 查取齿型系数由表105查得YFa1=2.65；YFa2=2.225（4） 查取应力校正系数由表
9、105查得Ysa1=1.58；Ysa2=1.765（5） 计算F由图1020c查得 FE1=500MPa， FE2=380MPa，由图1018查得 KFN1=0.92， KFN2=0.95，取S=1.4,则F1= =328.57MPaF2= =257.86MPa（6） 计算大、小齿轮的并加以比较=0.01274=0.01523 大齿轮的数值大。2） 设计计算mn=3.25由于齿面解除疲劳强度仅仅取决于d1t，而与法面模数并没有直接的关系，因此模数的选择只需保证齿根弯曲疲劳强度即可，而通过较大的d1t来保证轮齿的齿面接触疲劳强度。因而取mn=3.5,d1=77mm4 几何尺寸计算1） 计算中心距
10、z1=22则z2=76a=171.5a圆整后取171.52） 计算大、小齿轮的分度圆直径d1=77mmd2= 266mm3） 计算齿轮宽度 b=dd1=77mm圆整为B1=80mm，B2=75mm4） 结构设计因大齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。轴的设计计算根据轴向力相互抵消的原则，初步选定输入轴齿轮A. II轴：根据前面计算可知：T=645.58Nm，P=10.14kW，n=151.6r/min，选定轴的材料为45钢调质。1 初步确定轴的最小直径d=48.9mm2 求作用在齿轮上的受力作用于大齿轮上的力：Ft1=3724NF
11、r1=Ft1=1399NFa1=Ft1tan=947N作用于小齿轮上的力：Ft2=12033NFr2=Ft2=4519NFa2=Ft2tan=3060N3 轴的结构设计1） 确定轴上零件的装配方案2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径a.） 初步选择滚动轴承。因为轴承要同时受径向力和轴向力的作用，且寿命要求较高，故选用圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据此轴的最小直径38mm，由轴承产品目录中初步选择中窄系列的圆锥滚子轴承30310，其内径为50mm，外径为110mm，T=29.25mm，B=27mm。I-II段轴用于安装轴承和套筒，故取直径为50mm。b.） II-III段安装小齿轮，其左端为
12、非定位轴肩，考虑到圆角半径，故取该段直径为56mm。c.） III-IV段分隔两齿轮，考虑到齿轮轴向定位的可靠，该段轴肩高度应为5mm，故取该段直径为66mm。d.） IV-V段安装大齿轮，直径取为56mm。e.） V-VI段安装套筒和轴承，直径取为50mm。3） 根据轴向和周向定位的要求确定轴的各段长度a.） I-II段轴承内圈宽度为27mm，初选套筒长度为22.5mm，所以初选该段长度为52.5mm。b.） II-III段上安装小齿轮，前面已经取定轴比齿轮轮毂短3mm，而小齿轮宽度为115mm，故此段轴长度为112mm。c.） III-IV段用于分开两齿轮，长度根据结构初选为100mm。d
13、.） IV-V段上安装大齿轮，取轴比齿轮轮毂短3mm，而大齿轮宽度为110mm，故此段轴长度为107mm。e.） V-VI段轴承内圈宽度为27mm，初选套筒长度为22.5mm，所以初选该段长度为52.5mm。4 求轴上的载荷xOz平面内：xOy平面内：所以查得轴承30310的Y值为1.9，故，故，所以左侧轴承被“压紧”，所以有：Fa1=2671NFa2=558N5 按弯扭合成应力校核轴的强度由前面的受力分析可知该轴上的最大弯矩在B截面，其中M=883444Nmm，T=645580Nmm，Fa=2671 N，W=0.1=0.1=17561.6所以，45钢（调质）的许用应力为，又由于轴受扭转应力为
14、脉动的，所以。因此轴安全。B. I轴：1 已知数据：P1=10.56kW，n1=485r/min，T1=207.93Nm，d1=107.3mm。2 求作用在齿轮上的力3 初步确定轴的最小直径（取A0为115）4 轴的结构设计1） 确定轴上零件的装配方案2） 根据周向和轴向定位的要求确定轴的各段直径a) 由于轴最左端要与大带轮相连，考虑到大带轮的基准直径，该段轴直径必须与其相配，故I-II段轴直径选为38mm。b) 考虑到大带轮的轴向定位可靠，其右端应制出一定位轴肩，定位轴肩高度应达3.5mm，所以II-III段直径选为45mm。c) 初步选择滚动轴承。因为轴承要同时受径向力和轴向力的作用，且寿
15、命要求较高，故选用圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据此轴的最小直径38mm，由轴承产品目录中初步选择中窄系列的圆锥滚子轴承30310，其内径为50mm，外径为110mm，T=29.25mm，B=27mm。故III-IV段轴直径定为50mm。d) 根据轴承手册查得轴承定位轴肩高度应为5mm，故IV-V段轴直径定为60mm。e) VI-VII段轴要安装齿轮，考虑到轴肩要有2mm的圆角，经标准化，该段直径定为55mm。f) 为了齿轮轴向定位可靠，定位轴肩高度应达5mm，所以V-VI段直径选为65mm。g) VII-VIII段轴要安装轴承，直径定为50mm。3） 轴上零件的定位：a) VII-VIII段
16、轴安装轴承，轴承内圈宽27mm，根据结构选择套筒长度为22.5mm，且VI-VII段轴应比相应的齿轮轮毂段3mm，故该段长度定为27+22.5+3=52.5mm。b) VI-VII段上安装齿轮，前面已经取定轴比齿轮轮毂短3mm，而小齿轮宽度为115mm，故此段轴长度为112mm。c) V-VI段为轴环，主要用于定位小齿轮，根据经验公式长度取为8mm。d) IV-V段左侧为一定位轴肩，用于定位轴承，根据经验及结构，该段长度取为12mm。e) III-IV用于安装轴承，而轴承内圈宽度27mm，故该段长度为27mm。f) 最左端与大带轮相连，根据大带轮的结构设计确定大带轮的宽度为137mm，由此选择
17、大带轮的轮毂长度为75mm，为了保证轴端挡圈只压在轮毂上而不压在轴的断面上，故轴的最右端长度应略小一些，取为70mm。g) 根据减速器和轴承端盖的结构设计，轴承端盖总宽度取为30mm。而考虑到轴承盖的装拆，轴承盖外端应与大带轮的左端面有27.5mm的间距，从而VI-VII段轴的长度为27.5+32.5+2.25+30=92.25mm。4） 确定轴上圆角和倒角尺寸参照表15-2，取各倒角为1.6，各圆角半径为1.6mm。5 求轴上的载荷xOz平面内：xOy平面内：所以查得轴承30310的Y值为1.9，故，故，所以左侧轴承被“压紧”，所以有：Fa1=2408NFa2=1422N6 按弯扭合成应力校
18、核轴的强度由前面的受力分析可知该轴上的最大弯矩在C截面，其中M=466966Nmm，T=207930Nmm，Fa=1422 N，W=0.1=0.1=12500所以，45钢（调质）的许用应力为，又由于轴受扭转应力为脉动的，所以。因此轴安全。C. III轴1 作用在齿轮上的力2 初步确定轴的最小直径取A0=115，则3 轴的结构设计1） 轴上零件的装配方案2） 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度a) 由于轴最左端要与联轴器相连，该段轴直径必须与其相配，所以这里应该先根据公称转矩选择联轴器，再进行轴的设计。由Tca=，查手册，选择HL6型弹性柱销联轴器，其公称转矩为3150Nm，轴孔直径70mm
19、，半联轴器长度142mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度107mm。故取V-VI段轴的直径为70mm。b) 考虑到半联轴器的轴向定位可靠，其右端应制出一定位轴肩，又考虑到上面毡圈密封的要求，定位轴肩高度应达2.5mm，所以II -III段直径选为75mm。c) 初步选择滚动轴承。因为轴承要同时受径向力和轴向力的作用，且寿命要求较高，故选用圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据此轴的最小直径80mm，由轴承产品目录中初步选择轻窄系列的圆锥滚子轴承30216，其内径为80mm，外径为140mm，T=28.25mm，B=25mm。故IV-V段轴直径定为80mm。d) IV-V段轴要安装齿轮，考虑到轴肩要有2m
20、m的圆角，确定该段轴径为84mm。e) 为了齿轮轴向定位可靠，定位轴肩高度应达5mm，所以V-VI段直径选为94mm。f) 最右侧轴段要安装轴承，右侧轴承由轴肩轴向定位，故V-VI段轴右侧为定位轴肩，根据结构取VI-VII段轴直径为80mm。3） 轴上零件的定位：h) I-II段轴安装半联轴器，根据半联轴器的配合尺寸为107mm，为了保证轴端挡圈只压在联轴器上而不压在轴的断面上，故该段长度应略短一些，取为104mm。i) 根据减速器和轴承端盖的结构设计，轴承端盖总宽度取为25mm。而考虑到轴承盖的装拆，轴承盖外端应与大带轮的左端面有24.25mm的间距，从而II -III段轴的长度为24.25
21、+3.25+25=52.5mm。j) III-IV段安装轴承，根据结构和经验该段长度取为53mm。k) IV-V段安装轴承，为了定位可靠，该段长度应比与之相配合的大齿轮的轮毂宽度略小一些，故取为12mm。l) V-VI用于安装轴承，而轴承内圈宽度25mm，故该段长度为25mm。4） 确定轴上圆角和倒角尺寸参照表15-2，取各倒角为2，各圆角半径为2mm。综上，结果如下：I-IIII-IVIV-VV-VIVI-VIIVII-VIII直径707580849480长度10452.55310710257 求轴上的载荷首先根据轴的结构简图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取a值。其中30
22、216的a=30mm。从而可以作出轴的计算简图，并进而作出弯矩，扭矩图：xOz平面内：xOy平面内：所以查得轴承30216的Y值为1.4，故，故，所以右侧轴承被“压紧”，所以有：Fa1=2940+1939=4879NFa2=1939N8 按弯扭合成应力校核轴的强度由前面的受力分析可知该轴上的最大弯矩在B截面，其中M=554816Nmm，T=2004680Nmm，Fa=4912 N，W=0.1=0.1=59270.4所以，45钢（调质）的许用应力为，又由于轴受扭转应力为脉动的，所以。9 精确校核轴的疲劳强度1） 判断危险截面由于截面IV处受的载荷较大，直径较小，所以判断为危险截面其Mc=1425
23、15Nm，Tc=2004680Nmm，Fa=1972N。2） 截面IV左侧 ， 截面上的切应力为由于轴选用45钢，调质处理，所以由2P355表15-1，。综合系数的计算由，经直线插入法查附表3-2，算得因轴肩而形成的理论应力集中为，由2P37附图3-1轴的材料敏感系数为，故有效应力集中系数为查2附图3-2得尺寸系数为，2附图3-3得扭转尺寸系数为，由2P40附图3-4根据轴采用磨削加工，表面质量系数为，轴表面未经强化处理，即，则综合系数值为碳钢系数的确定碳钢的特性系数取为，综上，轴的疲劳安全系数为故轴的截面IV左侧安全。3） 截面IV右侧， 截面上的切应力为由于轴选用45钢，调质处理，所以由2
24、P355表15-1，。综合系数的计算由2附表3-8用插值求出，取由2附图3-4根据轴采用磨削加工，表面质量系数为，轴表面未经强化处理，即，则综合系数值为碳钢系数的确定碳钢的特性系数取为，综上，轴的疲劳安全系数为故轴的截面IV右侧也安全。综上，轴强度满足要求。滚动轴承的选择及计算I轴：1） 径向力2） 轴向力由前面对轴的受力分析可知，轴向力为，3） 当量载荷由轴承手册查得30310轴承的e=0.31，Y=1.9，C=76.88kN，由于，所以，。由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为，则，计算时应以A轴承为准。4） 轴承寿命的校核，故额定使用年限年II轴：1） 径向力2） 轴向力由前面对轴
25、的受力分析可知，轴向力为，3） 当量载荷由轴承手册查得30310轴承的e=0.31，Y=1.9，C=76.88kN，由于，所以，。显然轴承B当量载荷较大，只按照轴承B进行寿命计算。由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为4） 轴承寿命的校核，故额定使用年限年III轴：1） 径向力2） 轴向力由前面对轴的受力分析可知，轴向力为，3） 当量载荷由轴承手册查得30216轴承的e=0.42，Y=1.4，C=91.70kN，由于，所以，。由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为则，计算时应以A轴承为准。4） 轴承寿命的校核，故额定使用年限年键连接的选择及校核计算I轴：1) 大带轮处的键根据轴的长
26、度和直径，选择普通平键10863(C型)2) 小齿轮处的键根据轴的长度和直径，选择普通平键161090(A型)II轴：两处键均选择普通平键1610100(A型)，且此两段轴直径相同，III轴：1) 联轴器处的键根据轴的长度和直径，选择普通平键2012100(C型)2) 大齿轮处的键根据轴的长度和直径，选择普通平键2214100(A型)由于键采用静联接，冲击轻微，所以许用挤压应力为，所以上述键皆安全。联轴器的选择根据前面的轴的设计已经选择了HL6型弹性柱销联轴器，其公称转矩为3150Nm，轴孔直径70mm，半联轴器长度142mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度107mm。（具体过程见前）减速器附件的
27、选择1. 通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M3622. 油标尺选用油标尺M123. 起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳4. 放油螺塞选用外六角油塞M161.5润滑与密封1. 齿轮的润滑由于齿轮的圆周速度2m/s，所以宜选用飞溅润滑。3. 润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用N220工业齿轮油。4. 密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，为防止润滑油外泄，用毡圈密封。轴承盖尺寸按用其定位的轴承的外径决定。设计小结作为一名学生，类似的课程设计是十分有意义，而且是十分必要的。在已度过的大二时间里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专
28、业基础课的理论面，如何去锻炼我们的实践面？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当数查阅大量的设计手册了。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计手册是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在作设计，但我们不是艺术家。他们可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依.有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。 作为一名专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的，由于本次大作业要求用 auto CAD制图，因此要想更加有效率的制图，
29、我们必须熟练的掌握它。 虽然过去从未独立应用过它，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率好高，记得大一CAD时觉得好难就是因为我们没有把自己放在使用者的角度，单单是为了学而学，这样效率当然不会高。边学边用这样才会提高效率，这是我作本次课程设计的第二大收获。但是由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。参考资料1.机械原理 孙桓、陈作模、葛文杰主编高等教育出版社 2006年2.机械设计 濮良贵 纪名刚主编 高等教育出版社 2001年3.机械设计手册 吴宗泽 罗圣田主编 高等教育出版社 1993年4.机械设计课程设计 刘俊龙 何在洲主编 机械工业出版社 1992年5.机械设计课程设计 卢颂峰
30、王大康主编 北京工业大学出版社 1993年6.机械设计课程设计蔡广新 主编 机械工业出版社2002年7.中国机械设计大典第六卷 中国机械工程学会、中国机械设计大典编Pw=6.17kW所选电动机型号Y160M-6满载转速970r/mini=23.72=2i1=i2=3.44速度偏差满足要求A型小带轮包角满足要求5根小带轮采用腹板式结构小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS7级精度d1t取mn=3.5a=171.5mmd1=77mmd2=266mmB1=80mmB2=75mm轴安全轴安全轴的截面IV左侧安全轴的截面IV右侧也安全轴强度满足要求额定使用年限22年，故该轴承安全。额定使用年限19年，故该轴承安全。额定使用年限78年，故该轴承安全。安全安全安全安全安全HL6型弹性柱销联轴器公称转矩为3150Nm通气器M362油标尺M12外六角油塞M161.5浸油润滑毡圈密封
