機械設計課程設計展開式二級圓柱齒輪減速器傳動裝置設計

1、各專業(yè)全套優(yōu)秀畢業(yè)設計圖紙機械設計課程設計院 部： 長江學院機電學院 班 級： 1232601 專 業(yè)： 機械電子工程 姓 名： 劉和林 學 號： 201230260102 指導教師： 廖老師 2015年01月前言1.設計目的 機械設計課程是培養(yǎng)學生具有機械設計能力的技術基礎課。課程設計則是機械設計課程的實踐性教學環(huán)節(jié)，同時也是高等工科院校大多數(shù)專業(yè)學生第一次全面的設計能力訓練，其目的是：（1） 通過課程設計實踐，樹立正確的設計思想，增強創(chuàng)新意識培養(yǎng)綜合運用機械設計課程和其他先修課程的的理論與實去分析和解決機械設計問題的能力。（2）學習機械設計的一般方法，掌握機械設計的一般規(guī)律。（3）通過制定

2、設計方案，合理選擇傳動機構和零件類型，正確算零件的工作能力，確定尺寸及掌握機械零件，以較全面的考慮制造工藝，使用和維護要求，之后進行結構設計，達到了解和掌握機械零件，機械傳動裝置或簡單機械的設計過程和方法。（4）學習進行機械設計基礎技能的訓練，例如：計算、繪圖、閱設計資料和手冊、運用標準和規(guī)范等。目錄1. 運動簡圖和原始數(shù)據2. 電動機選擇3. 主要參數(shù)計算4. v帶傳動的設計計算5. 減速器斜齒圓柱齒輪傳動的設計計算6. 機座結構尺寸計算7. 軸的設計計算8. 鍵、聯(lián)軸器等的選擇和校核9. 滾動軸承及密封的選擇和校核 10. 潤滑材料及齒輪、軸承的潤滑方法11. 齒輪、軸承配合的選擇12.

3、參考文獻一、設計題目展開式二級圓柱齒輪減速器傳動裝置設計二、運動簡圖 圖11電動機 2v帶 3齒輪減速器 4聯(lián)軸器 5滾筒 6輸送帶三、工作條件該裝置單向傳送,載荷平穩(wěn),空載起動,兩班制工作,使用期限10年(每年按300天計算),輸送帶的速度容許誤差為 5%.四、原始數(shù)據滾筒直徑d（mm）：280運輸帶速度v（m/s）：1.35運輸機的工作拉力f（n）：1800五、設計工作量1減速器總裝配圖一張2齒輪、軸零件圖各一張3設計說明書一份一. 電動機的選擇一、確定電動機轉速 滾筒軸工作的轉速二、電動機輸出功率其中總效率為查表可得y100l-2符合要求,故選用它。 y100l-2(同步轉速，2極)的相

4、關參數(shù) 表1額定功率滿載轉速堵轉轉矩額定轉矩最大轉矩額定轉矩質量二. 主要參數(shù)的計算一、確定總傳動比和分配各級傳動比傳動裝置的總傳動比查表可得v帶傳動單級傳動比常用值24，圓柱齒輪傳動單級傳動比常用值為35，展開式二級圓柱齒輪減速器。初分傳動比為，。二、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)本裝置從電動機到工作機有三軸，依次為，軸，則1、各軸轉速2、各軸功率3、各軸轉矩表2項目電機軸高速軸中間軸低速軸轉速28801152271.5189.58功率2.922.8032.6922.585 轉矩 9.68323.2494.689275.608傳動比2.54.2433.031效率0.96 0.960.922三

5、v帶傳動的設計計算一、確定計算功率查表可得工作情況系數(shù)故二、選擇v帶的帶型根據，由圖6-8可得選用a型帶。三、確定帶輪的基準直徑并驗算帶速1、初選小帶輪的基準直徑。查表6-1可得選取小帶輪的基準直徑2、驗算帶速按計算式驗算帶的速度3、計算大帶輪的基準直徑按式計算大帶輪的基準直徑根據教材附表6-7， 可得 。4、確定v帶的中心距和基準直徑（1）按計算式 初定中心距 ，考慮到設計要求結構緊湊，故選=430mm （2）按計算式計算所需的基準長度=1364mm查教材附表6-2可選帶的基準長度（3）按計算式計算實際中心距中心距的變化范圍為5、驗算小帶輪上的包角6、計算帶的根數(shù)（1）計算單根v帶的額定功率

6、由由附表6-3表可得根據和a型帶，由附表6-4得、由附表6-2得 由附表6-5得=0.96。 故（2）計算v帶的根數(shù)z 故取v帶根數(shù)為2根7、計算單根v帶的初拉力的最小值查表可得a型帶的單位長度質量 應使帶的實際初拉力。8、計算壓軸力壓軸力的最小值為=484.756n四 減速器斜齒圓柱齒輪傳動的設計計算一、高速級齒輪1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)（1）按圖所示的傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動。（2）運輸裝置為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度。（3）材料選擇：查附表8-1可選擇小齒輪材料為40(調質)，硬度為280hbs；大齒輪材料為45鋼(調質)，硬度為240hbs，二者材料硬度

7、差為40hbs。（4）選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，?。?）選取螺旋角，初選螺旋角2、按齒面接觸強度設計，按計算式試算即（1）確定公式內的各計算數(shù)值試選，則有小齒輪傳遞轉矩查附圖8-3可選取區(qū)域系數(shù) 查附表8-6可選取齒寬系數(shù)查附表8-5可得材料的彈性影響系數(shù)。查附圖8-7得按齒面硬度選取小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限。按計算式計算應力循環(huán)次數(shù)查附圖8-6可選取接觸疲勞壽命系數(shù)，。計算接觸疲勞許用應力取失效概率為1%，安全系數(shù)，按計算式得（2）計算相關數(shù)值試算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得計算圓周速度計算齒寬及模數(shù)計算總相重合度計算載荷系數(shù)查附表8-2可得使用系數(shù)，根據，由附表

8、8-12可得應該選9級精度，查附圖8-1可得動載系數(shù)，由附表8-4查得的值為：故載荷系數(shù)按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，按計算式得計算模數(shù)3、按照校核公式進行校核確定公式內的各計算數(shù)值查附圖8-3可選取區(qū)域系數(shù) 由附表8-5可得=189.8=10.33mp故取，已可滿足彎曲強度，但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑來計算應有的齒數(shù)，于是有取，則4、幾何尺寸計算（1）計算中心距將中心距圓整為（2）按圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多，故參數(shù)、等不必修正。（3）計算大、小齒輪的分度圓直徑（4）計算齒輪寬度圓整后取，。二、低速級齒輪1、選定齒輪類型、精度等級、材料及

9、齒數(shù)（1）按圖所示的傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動。（2）運輸裝置為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度。（3）材料選擇，在同一減速器各級小齒輪(或大齒輪)的材料，沒有特殊情況，應選用相同牌號，以減少材料品種和工藝要求，故查表可選擇小齒輪材料為40(調質)，硬度為52hrc；大齒輪材料為45鋼(調質)，硬度為45hrc.（4）選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)（5）選取螺旋角，初選螺旋角2、按齒面接觸強度設計，按計算式試算即（1）確定公式內的各計算數(shù)值試選小齒輪傳遞轉矩查附表8-5可選取齒寬系數(shù), 查附圖8-3可選取區(qū)域系數(shù)，則有查附表8-5可得材料的彈性影響系數(shù)。查附圖8-7得按齒面硬度選取小齒輪的

10、接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限。按計算式計算應力循環(huán)次數(shù)查圖可選取接觸疲勞壽命系數(shù)，。計算接觸疲勞許用應力取失效概率為1%，安全系數(shù),于是得（2）計算相關數(shù)值試算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得計算圓周速度計算齒寬及模數(shù)計算總相重合度計算載荷系數(shù)查附8-2表可得使用系數(shù)，根據，8級精度，查附圖8-1可得動載系數(shù)，故載荷系數(shù)按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，按計算式得計算模數(shù)3、按照校核公式進行校核查附圖8-3可選取區(qū)域系數(shù) 由附表8-5可得=189.8=16.33mp 滿足條件故取，滿足接觸疲勞強度，不需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑來計算應有的齒數(shù)，于是有 4、幾何尺寸計算（

11、1）計算中心距將中心距圓整為（2）按圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多，故參數(shù)、等不必修正。（3）計算大、小齒輪的分度圓直徑（4）計算齒輪寬度圓整后取， 五 軸的設計計算一、高速軸的設計1、求作用在齒輪上的力高速級齒輪的分度圓直徑為2 各軸段的直徑的確定 ：因為有一個鍵槽，所以最小直徑為18mm ：密封處軸段，根據聯(lián)軸器軸向定位要求，以及密封圈的標準查表（采用圈式密封），=+6mm=24mm。：軸肩處為過度部位，區(qū)分加工表面，軸段與軸承配合，軸承僅承受徑向力，查表13-6可得應該選擇軸承型號6006，其主要參數(shù)，所以=30mm，=13mm。:=齒頂圓直徑，取=+2mm=44mm。:=40mm

12、:=28mm：滾動軸承處軸段，=24mm3 各軸段長度的確定：由v帶的型號查表可得，取=（2+1）13=39mm，故取40mm。：由箱體結構 軸承端蓋和裝配關系確定地腳螺栓=0.036a+12=20mm軸承旁邊連接螺栓=0.75=15mm 取=16mm由表可得=22mm =20mm箱體軸承孔長 軸承端蓋厚t=10mm裝拆螺釘余量取=20mm則=l+t+-c-=65+10+20-5-13=80mm：由滾動軸承確定=30mm：由裝配關系及箱體結構等確定=86mm：由滾動軸承 擋油盤及裝配關系確定=44mm:=18mm:=36mm4大帶輪與軸的周向定位采用普通平鍵c型連接，其尺寸為,大帶輪與軸的配合

13、為，流動軸承與軸的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為m6.求兩軸承所受的徑向載荷和帶傳動有壓軸力(過軸線，水平方向)，。將軸系部件受到的空間力系分解到鉛垂面和水平面上兩個平面力系圖一 圖二圖三注圖二中通過另加彎矩而平移到作用軸線上圖三中通過另加轉矩而平移到指向軸線同理 6 、求兩軸承的計算軸向力和對于型軸承，軸承的派生軸向力故7、求軸承的當量動載荷和對于軸承1對于軸承2查表可得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)分別為：對于軸承1，對于軸承2，8、求該軸承應具有的額定載荷值因為則有故符合要求。9、彎矩圖的計算水平面： ,n,則其各段的彎矩為：bc段：由彎矩平衡得m-cd段：由彎矩平衡得鉛

14、垂面：則其各段彎矩為：ab段：則 bc段：則 cd段：則 現(xiàn)將計算出的截面處的、及的值列于下表 表3載荷水平面垂直面支持力彎矩總彎矩扭矩10、按彎扭合成應力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面(即危險截面)的強度。根據計算式及上表的數(shù)據，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力前已選定軸的材料為45鋼，調質處理，查表可得，因此，故安全。11、鍵的選擇和校核高速軸上與大帶輪相配合的軸上選擇鍵連接，由于大帶輪在軸端部，故選用單圓頭平鍵根據，從表中查得鍵的截面尺寸為：寬度： 高度：,由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長為：鍵、軸承和輪轂材料都為鋼查表可得

15、取其平均植，鍵的工作長度鍵和輪轂鍵槽的接觸高度則，故合適。所以選用：鍵c gb/t 1095-200312、確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為，各軸肩處圓角半徑為2。二、中間軸的設計1、求作用在齒輪上的力因為高速軸的小齒輪與中速軸的大齒輪相嚙合，故兩齒輪所受的、都是作用力與反作用力的關系，則大齒輪上所受的力為 中速軸小齒輪上的三個力分別為 2. 各軸段的直徑的確定：最小軸段因為要與軸承配合，查表13-6可得，選擇軸承型號還是為6006，所以=30mm，=13mm。：此段為齒輪的安裝段，軸肩為過度部位，區(qū)分加工表面，所以=+4mm=34mm。：此段采用軸環(huán)定位，根據齒輪的軸向定位要求軸環(huán)的高度應

16、該滿足，故取h=3mm,所以=+6mm=40mm。：高速大齒輪軸段=34mm。：滾動軸承處軸段=30mm。3 各軸段長度的確定 ：由滾動軸承 裝配關系確定=+c+k+2.5mm=13+5+9+3+2.5=32.5mm,取=34mm。：由低速級小齒輪，配合軸段長應該比齒輪寬短，所以=65mm:軸環(huán)寬度,為了有足夠的強度來承受軸向力，通常取=18mm:由高速級大齒輪的轂孔寬度，所以=50mm:由滾動軸承 擋油盤及裝配關系等確定=50mm4、軸上零件的周向定位低速級大齒輪的軸采用普通平鍵a型連接。其尺寸為齒輪與軸的配合為，滾動軸承與軸的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。求兩軸承所受

17、的徑向載荷和將軸系部件受到的空間力系分解到鉛垂面和水平面上兩個平面力系圖一圖二圖三7、求兩軸承的計算軸向力和由齒輪中計算得，對于型軸承，軸承的派生軸向力算得所以 8、求軸承的當量動載荷和對于軸承1對于軸承2查表可得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)分別為：對于軸承1，對于軸承2，9、求該軸承應具有的額定載荷值因為則有故符合要求。10、彎矩圖的計算水平面：。ab段：則即 bc段：則 cd段：則 。鉛垂面：ab段： bc段： cd段： 現(xiàn)將計算出的截面處的、及的值列于下表 表4載荷水平面垂直面支持力彎矩總彎矩扭矩11、按彎扭合成應力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面(即危險截面

18、)的強度。根據計算式及上表的數(shù)據，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力前已選定軸的材料為45鋼，調質處理，查表可得，故安全。 12、鍵的選擇和校核一般的8級以上精度的齒輪有空心精度要求，應選用平鍵連接，由于齒輪不在軸端，故選用普通平鍵取鍵長，鍵、軸承和輪轂材料都為鋼查表可得取其平均植，鍵的工作長度鍵和輪轂鍵槽的接觸高度則，故合適。所以選用：鍵 gb/t 1095-200313、確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為 各軸肩處圓角半徑為2。三、低速軸的設計1、求作用在齒輪上的力因為高速軸的小齒輪與中速軸的大齒輪相嚙合，故兩齒輪所受的、都是作用力與反作用力的關系，則（1）各軸段

19、的直徑的確定：滾動軸承處軸段=34mm：低速級大齒輪軸段=54mm.：軸環(huán)，根據齒輪的軸向定位要求=66mm：過度軸段，考慮擋油盤的軸向定位=48mm.：滾動軸承處軸段軸肩處為過度部位，區(qū)分加工表面，軸段35與軸承配合，所以=36mm。：密封處軸段，根據聯(lián)軸器的軸向定位要求，以及密封圈的標準（采用圈式密封）=31mm：最小直徑，安裝聯(lián)軸器的外伸軸段=29mm（2）各軸段長度確定：由滾動軸承 擋油盤及裝配關系確定=32mm：由低速級大齒輪的轂孔寬 確定=66mm：軸環(huán)寬度=18mm：由裝配關系 箱體結構確定=76mm：由滾筒軸承 擋油盤及裝配關系確定=24mm：由箱體結構 軸承端蓋 裝配關系確定

20、=36mm：由聯(lián)軸器的轂孔寬 確定=60mm6、軸上零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用普通平鍵型連接。軸與齒輪連接采用平鍵，l=70，齒輪輪轂與軸的配合為。同樣半聯(lián)軸器與軸連接，采用鍵。半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。7、軸上齒輪所受切向力，徑向力，軸向力，。8、求兩軸承所受的徑向載荷和將軸系部件受到的空間力系分解到鉛垂面和水平面上兩個平面力系圖一圖二圖三 9、求兩軸承的計算軸向力和對于型軸承，軸承的派生軸向力故 10、求軸承的當量動載荷和，。查表可得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)分別為：對于軸承1 ，對于軸承2 ，因軸承運

21、轉載荷平穩(wěn)，按表13-6，取則。11、求該軸承應具有的額定載荷值因為則有預期壽命 故合格12、彎矩圖的計算水平面： ,.ab段：彎矩為0bc段： cd段： 鉛垂面：,.ab段彎矩為0bc段: cd段： 現(xiàn)將計算出的截面處的、及的值列于下表表5載荷水平面垂直面支持力彎矩總彎矩扭矩13、按彎扭合成應力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面(即危險截面)的強度。根據計算式及上表的數(shù)據，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力前已選定軸的材料為45鋼，調質處理，查表可得，因此，故安全。14、鍵的選擇和校核選鍵型為平鍵鍵槽，根據，從表中查得鍵的截面尺寸為：寬度

22、=10，高度h=8。取鍵長。鍵軸和轂的材料都是鋼，有表查得許用擠壓應力，取平均值。鍵的工作長度，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，故選取鍵： gb/t 1095-200315、確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為，各軸肩處圓角半徑為2。六.箱體結構的設計減速器的箱體采用鑄造（ht200）制成，采用剖分式結構為了保證齒輪佳合質量，大端蓋分機體采用配合.1. 機體有足夠的剛度在機體為加肋，外輪廓為長方形，增強了軸承座剛度2 .考慮到機體內零件的潤滑，密封散熱。因其傳動件速度小于12m/s，故采用侵油潤油，同時為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xh為40mm為保證機蓋與機座連接處密封，聯(lián)接凸緣應有足夠的

23、寬度，聯(lián)接表面應精創(chuàng)，其表面粗糙度為3. 機體結構有良好的工藝性.鑄件壁厚為10，圓角半徑為r=3。機體外型簡單，拔模方便.4.對附件設計 a 視孔蓋和窺視孔在機蓋頂部開有窺視孔，能看到 傳動零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進行操作，窺視孔有蓋板，機體上開窺視孔與凸緣一塊，有便于機械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強密封，蓋板用鑄鐵制成，用m6緊固b 油螺塞：放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機體外壁應凸起一塊，由機械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。c 油標：油標位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。油尺

24、安置的部位不能太低，以防油進入油尺座孔而溢出.d 通氣孔：由于減速器運轉時，機體內溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便達到體內為壓力平衡.e 蓋螺釘：啟蓋螺釘上的螺紋長度要大于機蓋聯(lián)結凸緣的厚度。釘桿端部要做成圓柱形，以免破壞螺紋.f 位銷：為保證剖分式機體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機體聯(lián)結凸緣的長度方向各安裝一圓錐定位銷，以提高定位精度.g 吊鉤：在機蓋上直接鑄出吊鉤和吊環(huán)，用以起吊或搬運較重的物體.減速器機體結構尺寸如下：名稱符號計算公式結果箱座壁厚10箱蓋壁厚9箱蓋凸緣厚度12箱座凸緣厚度15箱座底凸緣厚度25地腳螺釘直徑m24地腳螺釘數(shù)目查手冊6軸

25、承旁聯(lián)接螺栓直徑m12機蓋與機座聯(lián)接螺栓直徑=（0.50.6）m10軸承端蓋螺釘直徑=（0.40.5）10視孔蓋螺釘直徑=（0.30.4）8定位銷直徑=（0.70.8）8，至外機壁距離查機械課程設計指導書表4342218，至凸緣邊緣距離查機械課程設計指導書表42816外機壁至軸承座端面距離=+（812）50大齒輪頂圓與內機壁距離1.215齒輪端面與內機壁距離10機蓋，機座肋厚9 8.5軸承端蓋外徑+（55.5）120（1軸）125（2軸）150（3軸）軸承旁聯(lián)結螺栓距離120（1軸）125（2軸）150（3軸）七. 潤滑密封設計對于二級圓柱齒輪減速器，因為傳動裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速度遠遠小于，所以采用脂潤滑，箱體內選用sh0357-92中的50號潤滑，裝至規(guī)定高度.油的深度為h+ 而h=30 =34 所以h+=30