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1、机械设计课程设计单级圆锥齿轮减速器设计说明书目录一、设计任务书二、传动方案的拟定三、电动机的选择5四、确定传动装置的总传动比和分配传动比6五、计算传动装置的运动和动力参数6六、传动零件的设计计算7七、轴的设计计算八、键联接的选择及计算九、轴承的选择及计算十、箱体结构的设计十一、减速器附件的选择十二、润滑密封设计十三、联轴器设计十四、设计小结十五、参考文献一、设计任务书机械制造及自动化专业机械设计设计任务书A学生姓名:1.1、 设计题目：设计一用于带式运输机上的单级圆锥齿轮减速器给定数据及要求已知条件：运输带工作拉力F=7.3kN；运输带工作速度v=0.43m/s（允许运输带速度误差为5%）；滚
2、筒直径D=383mm；两班制，连续单向运转，载荷较平稳。环境最高温度35；小批量生产。1.2、 应完成的工作1.2. 1、减速器装配图1张；1.2.2、 零件工作图2张（从动轴）；1.2.3、 设计说明书一份。二、传动方案的拟定2.1. 传动方案分析：机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。2.2. 设计方案本设计中原动机为电动机，工作机为皮带
3、输送机。传动为单级圆锥齿轮减速器。采用V带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。a、带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。b、齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。三、电动机的选择3.1. 电动机类型和结构的选择选择Y系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维
4、护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。3.2. 确定电动机的功率3.2.1、 计算所需功率PWPw =FvIOOOkW =73000.431000= 3.139kW3. 2.2.计算电动机输出功率Pd按常用机械传动效率简表确定各部分效率为:V带传动效率尸0.96,滚动轴承效率112=0.98,圆锥齿轮传动效率n3=0.96,弹性联轴器效率11l=0.99,卷筒轴滑动效率115=0.98,卷筒效率116=0.97。传动装置总效率为：=1122n3n4115n6=0.960.9820.960.990.980.97=0.83得出电动机所需功率为：Pd=PW错误!未找到引用源。
5、=3.847kW3.3、 确定电动机转速输送机卷筒转速错误!未找到引用源。21.4错误!未找到引用源。通常,V带传动常用的传动比范围i尸247,单级圆锥齿轮的传动比范围iz=236,则电动机转速可选范围为错误!未找到引用源。二错误!未找到引用源。i21.4X42=898.8rmin符合这一同步转速范围是750rmin0电机从重量、价格及传动比等方面考虑，选用Y160M2-8型电动机。其相关参数如下：型号额定功率满载转速起动转矩额定转矩最大转矩额定转矩轴径中心高Y160M2-85.5kw720rmin2.02.042mm160mm四、确定传动装置的总传动比和分配传动比4.1、 总传动比io=nm
6、nw=72O21.4=33.64.2、 分配传动装置传动比4.2.1、 取齿轮i=3（单级减速器i=23合理）4.2.2、 错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。X错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。/错误!未找到引用源。=33.6/3=11.2五、计算传动装置的运动和动力参数。轴电动机轴：PO=Pd=3.847KWno=nr=720rinTl9550媪=955OX封卫51.03Nm出7201轴高速轴：P1=P001=3.8470.96=3.69kW720,a/.11=240rmnii3T,=9550=9550146.83Nmj,2402轴低速轴：P2=P1n12=3
7、.690.980.963.47kWn240C-c/.n2=21.43rmn1211.2T2=9550握=955OX生。1546.36Nm小21.433轴滚筒轴：P3=P2n23=3.l0.98X0.96=2.92kWn3=nw=21.4rminT3=9550二错误!未找到引用源。5501303.08Nm入21.4六、传动零件的设计计算6.1、 皮带轮传动的设计计算6.1.1、 确定计算功率查表得KA=L2,则Pc=KP=1.2X3.847=4.62kW6.1.2、 确定V带型号按照任务书得要求，选择普通V带。根据Pc=4.62kW及川二720rmin,查图选用A型普通V带。6.1.3、 确定带
8、轮直径(1)确定小带轮基准直径根据图推荐，V带小带轮选用直径最小为75mm(A型)，选择dt11=140mm。(2)验算带速。二错误!未找到引用源。二错误!未找到引用源。=5.28m於5ms120647.2包角合适。6.1.6、 确定V带根数Z错误!未找到引用源。根据ddl=140mm及n1=720rmin,查表得P0=I.56KW,P0=O.09KW根据4=156.98及错误!未找到引用源。查表得错误!未找到引用源。带入公式后Z2.77,取：Z=36.1.7、 确定初拉力人Fl500错误!未找到引用源。查表得q=0.1kgm,则：3=500错误!未找到引用源。-462(-)+o.15.282
9、=236.73N5.2830.966.1.8、 计算带轮轴所受压力QQ=2ZFsin错误!未找到引用源。=2X3X236.73XSin曳暨=1391.82N26.2、 齿轮传动的设计计算6.2.1、 齿轮的材料及热处理方法小齿轮选用40Gr,调质处理，齿面硬度为280S。大齿轮选用45Gr,调质处理，齿面硬度250S,HBSm52=280-250=30,合适。故错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。=380HBS=630MPa=1550.2HBS=205MPa6.2.2、 2.2.选取设计参数粗选8级精度取小齿轮齿数Zl错误!未找到引用源。，则大齿轮Z2=20X3错误!未找到引用源。，实际传
10、动比错误!未找到引用源。传动比误差：错误!未找到引用源。i-ioI=3-33=O2.5%o与要求相差不大，可用。并取错误!未找到引用源。=03,错误!未找到引用源。6.2.3、 齿轮疲劳强度设计（1）小齿轮上的转矩T尸错误!未找到引用源。二错误!未找到引用源。5503.69/240=146.38Nm（2）查表，取载荷系数K=I.2（3）按齿面接触疲劳强度设计得错误!未找到引用源。二966错误!未找到引用源。（4）确定齿轮模数错误!未找到引用源。取标准模数：m=4.5mm（5）小齿轮直径错误!未找到引用源。6.2.4、 齿轮几何尺寸计算（1）分度圆直径错误!未找到引用源。d,=mz=4-5X60
11、=270mm（2）分度圆锥角错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。（3）锥距错误!未找到引用源。（4）齿宽b=tf=0.3X14230=42GMk因整取446.2.5、 校核弯曲疲劳强度LE错误!未找到引用源。二错误!未找到引用源。=21.08ZF错误!未找到引用源。二错误!未找到引用源。=189.69查得错误!未找到引用源。=4.33,错误!未找到引用源。=4.005尸错误!未找到引用源。=168.9MP1错误!未找到引用源。=233MPa合格呢h错误!未找到引用源。=156.03MPa错误!未找到引用源。=184MPa合格七、轴的设计计算7.1、 输入轴的设计7.1.1.确定轴上零件的定
12、位和固定方式（如图）7.1.2.按扭转强度估算轴的最小直径dC115错误!未找到引用源。； =28. 60mm 240增大7%经圆整取最小轴径dmin=30mm7.1.3v轴的结构设计左起第一段，由于安装带轮，属于基孔制配合，因开有键槽，增大7%并圆整,取轴径30沆加，长度60加m为了便于安装，轴端进行2X45倒角。左起第二段直径取36三o根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，则取第二段的长度40m,左起第三段，该段装有滚动轴承，选用圆锥滚子轴承，取轴径40mm,长度为左起第四段,其直径略大于第三段轴，取50mm,长度取90加加。左起第五段为滚动轴承段，则此段的直径为40m
13、m,长度取32加加。左起第六段，对轴承右端进行定位，有小齿轮，取轴径32根加。长度取80瓶加。综上，输入轴各段参数如下表：、轴值123456长度L(mm)604032903280直径d(mm)3036405040327.2、 输出轴的设计7.2.1. 确定轴上零件的定位和固定方式（如图）7.2.2. 按扭转强度估算轴的最小直径错误!未找到引用源。115q陛=2859mmV240增大7%经圆整取最小轴径dmin=30mm7.2.3. 确定轴各段直径和长度左起第一段，由于安装联轴器，因开有键槽，轴径扩大7%并圆整，取轴径30加冲长度58根出为了便于安装，轴端进行2X45倒角。左起第二段直径取36m
14、mo根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，则取第二段的长度6（h加。左起第三段，该段装有滚动轴承，选用圆锥滚子轴承，取轴径40加小长度为46川加。左起第四段，对轴承起到轴肩定位作用，其直径大于第三段轴，取50加侬根据整体布局，长度取120?MQ第四段尾部有轴肩，长度4mm,直径58mm。左起第五段安装大圆锥齿轮，根据齿轮的孔径，此段的直径取44mm,长度取58Wwno左起第六段，为轴承安装段，根据轴承的尺寸，取轴径40檐恤长度取65加m综上，输出轴各段参数如下表：轴值、1段2段3段4段4段尾5段6段长度L(mm)、58604012045865直径d(mm)303640505
15、844407.3、 轴的强度校核由于该轴为转轴，应按弯扭组合强度进行校核计算。大齿轮分度圆直径：已知d2=270mm转矩：已知Tz=564.5N-m圆周力：Ft=2T2d2=2错误!未找到引用源。564.5错误!未找到引用源。/270=4181.48N径向力错误!未找到引用源。和轴向力错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。*!来找到引用轴承支反力:FrL2+Ft1555.94X224+888.80X攀J=1621.17N错误!未找到引用源。垂直面弯矩：Mg=-RSG=-6S23X224100O=T4llV-md270Mva2=Mm1+F-=-141888.80X=10537JVEwv2210
16、00求支反力E4181.48M=RflN=G=-=2090.74JV求水平弯矩Mwe=Rm2=2090.74X2241000=46832Nm计算合成弯矩Ms=0MG=JMVCIW+MHC3=(i41)s(46832)s=468.54A；mMc2=Mv01+Mhc2=J(IO537尸+(46832尸=480.02JVm轴单向转动，扭转切应力为脉动循环变应力，取Qgo.6,则当量弯矩为MLaT=0.6564.5=225.8Nm计算合成弯矩MC2=+力=480.02Nm轴单向转动，扭转切应力为脉动循环变应力，取QgO.75,则当量弯矩为M=T=0.75564.51000=423.38Nm计算总当量弯
17、矩M.B=Jm92Mt2=423382=42338Nm错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。二错误!未找到引用源。根据以上数据，作出轴的受力简图(a),垂直面受力图(b),垂直面弯矩图(c),轴水平面受力简图(d),水平弯矩图(e),合成弯矩图(f),扭矩当量弯矩图(g),总当量弯矩图(h)如下。轴的材料为45钢，调质处理，川二60Mpa.从总当量弯矩图可以看出，截面C为危险截面。截面C为齿轮处，dc=70mm,则Afnl _ 64005 IOOO0.1 X 701=l&66MPa ,t = 60MPa 强度足够八、键联接的选择及计算高速轴与带轮连接选用键A10850=
18、54.21MPaqp=1004T_4146.381000dhl30x8x45输入轴与小齿轮连接选用键AlOX8X50_ 4T5dhl4146.38100030x8x45=54.21MPaqp=100输出轴与大齿轮连接选用键A18ll504T45645100O,=88.48MPa1=100AZPaJBdhl5811X4Olpj输出轴与联轴器连接选用键A14X9X564T45645100Oa=-=97,S7MPa%故，轴承2压紧，轴承1放松。则错误!未找到引用源。，错误!未找到引用源。9.5. 计算当动载荷对轴承1错误!未找到引用源。对轴承2错误!未找到引用源。，P2=0.4F,1+L7%=367
19、0.07N因错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。，故按轴承2的当量动载荷计算寿命，即取P二错误!未找到引用源。二错误!未找到引用源。N9.6. 轴承寿命校核计算101CT104IX228000竺La=X()三=46195aWnvf9P,6086.6JX3670T1920(A故所选轴承符合要求.十、箱体结构的设计10.1. 窥视孔和窥视孔盖在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以便检查齿面接触斑点和赤侧间隙，了解啮合情况。润滑油也由此注入机体内。窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。10.2. 放油螺塞减速器底部设有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞赌注。10.3.
20、油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。10.4. 通气器减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内热涨气自由逸出，达到集体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。10.5. 启盖螺钉机盖与机座结合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后结合较紧，不易分开。为便于取盖，在机盖凸缘上常装有一至二个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。在轴承端盖上也可以安装启盖螺钉，便于拆卸端盖。对于需作轴向调整的套环，如装上二个启盖螺钉，将便于调整。10.6. 定位销为了保证轴
21、承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联结后，镇孔之前装上两个定位销，孔位置尽量远些。如机体结构是对的，销孔位置不应该对称布置。10.7、调整垫片调整垫片由多片很薄的软金属制成，用一调整轴承间隙。有的垫片还要起调整传动零件轴向位置的作用。10.8 、环首螺钉、吊环和吊钩在机盖上装有环首螺钉或铸出吊环或吊钩，用以搬运或拆卸机盖。10.9 v密封装置在伸出轴与端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内。密封件多为标准件，其密封效果相差很大，应根据具体情况选用。箱体结构尺寸选择如下表：名称符号尺寸箱座壁厚8箱盖壁厚8箱座凸缘厚度b12箱盖凸缘厚度b112箱座底凸缘厚度b220地脚螺钉直
22、径df16地脚螺钉数目n4轴承旁联结螺栓直径dl12箱盖与箱座联接螺栓直径d28连接螺栓d2的间距1160轴承端盖螺钉直径d38窥视孔盖螺钉直径d46定位销直径d6df,dl,d2至外箱壁距离Cl22,18,14df,d2至凸缘边缘距离C220,16,12轴承旁凸台半径Rl20,16,12凸台高度h根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准外箱壁至轴承座端面距离Ll40大齿轮顶圆与内箱壁距离l26齿轮端面与内箱壁距离28箱盖、箱座肋厚ml,m28,8轴承端盖外径D2116,160轴承端盖凸缘厚度t140轴承旁联接螺栓距离S尽量靠近，以Mdl和Md2互不干涉为准，一般取s=D2十一、减速器附件
23、的选择11.h通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M12XL2511.2 %油面指示器选用杆式游标M1211.3 起吊装置箱盖采用M8吊环螺钉、箱座采用吊钩。11.4 、放油螺塞选用外六角油塞及垫片M14XL5十二、润滑密封设计12.1. V齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向的速度,浸油高度约为六分之一大齿轮半径,取为40mmo12.2. 滚动轴承的润滑轴承采用开设油沟、飞溅润滑。12.3. 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CKC150工业齿轮油。12.4. 密封方法的选取选用凸缘式轴承端盖，用螺钉固紧在轴承座孔的端面上，可准确调整轴承
24、间隙。轴承端盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。十三、联轴器设计计算转矩错误!未找到引用源。所以考虑选用弹性柱销联轴器GYH6错误!未找到引用源。GB/T5843-20030其主要参数如下：公称转矩：900Nm轴孔直径：50mm质量：7.59Kg转动惯量：0.015Kg错误!未找到引用源。m2十四、设计小结机械设计课程设计是我们专业学生第一次较全面的机械设计训练，是机械设计和机械设计基础课程重要的综合性与实践性环节。本次设计历时一周，期间遇到了各种各样的问题，但都通过查资料、网络搜索、老师同学交流等方式解决了。通过本次课程设计我有以下收获：(1)综合运用了机械设计课程和其他有关选修课程的理论
25、，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，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展；(2)学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程；(3)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。但由于时间紧迫，所以这次的设计也存在许多缺点，比如某些尺寸没有考虑圆整，齿轮的计算不够精确等。通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备。总而言之，通过这次设计，我认识到了，机械设计是一个系统性很强的工作,是需要明晰的条理与充分的耐心才可以圆满完成的。这更为以后工作打下了良好的基础。十五、参考文献参考文献：1濮良贵等主编机械设计第九版，高等教育出版社；2张锋等主编机械设计课程设计手册，高等教育出版社；3焦永和等主编工程制图，高等教育出版社，2008年6月；4荣辉等主编机械设计基础，北京理工大学出版社，2010年7月;月。5孔凌佳主编机械基础设计实践，北京理工大学出版社，2010年7
