機械設計基礎課程設計說明書用于帶式運輸機上的兩級圓柱齒輪減速器

1、指導老師簽字：時 間：設計題目：用于帶式運輸機上的兩級圓柱齒輪減速器學 院：雅安職業(yè)技術學院系 別：機電與信息工程系專 業(yè)：機電一體化技術設 計 者：學 號: 指導教師：完成日期: 2011年10月25日機械設計基礎課程設計說明書前 言機械設計基礎課程設計是我們第一次較全面的在機械設計方面的訓練，也是機械設計基礎課程的一個重要教學環(huán)節(jié)，其目的是：第一、通過機械設計課程設計，綜合運用機械設計課程和其它有關課程的理論和知識，結合生產實際知識，培養(yǎng)分析和解決一般工程實際問題的能力，并使我們知識得到鞏固，深化和擴展。第二、學習機械設計的一般方法，掌握通用機械零件部件、機械傳動裝置和簡單機械的設計原理和

2、過程，第三、進行機械設計基本技能的訓練，如計算、繪圖、熟悉和運用設計資料(手冊、圖冊、標準和規(guī)范等)以及使用經驗數(shù)據，進行經驗估算和數(shù)據處理等。本次以兩級圓柱齒輪減速器的設計為例，簡單的對設計的一般步驟進行了解和掌握。齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機械傳動裝置。其特點：形式多樣，應用廣泛，傳遞的功率可達近十萬千瓦，圓周速率可達200m/s。齒輪傳動的特點主要有：效率高、結構緊湊、工作可靠，壽命長、傳動比穩(wěn)定等特點。由于是初次進行這樣全面系統(tǒng)的設計，還有很多不足的地方，望大家批評指正。i目 錄機械設計基礎課程設計任務書1設計題目1工作簡圖1設計要求1設計步驟2第一節(jié) 傳

3、動裝置總體設計方案2一、電動機的選擇2二、計算總傳動比并分配各級傳動比4三、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)5第二節(jié) v帶傳動設計6第三節(jié) 圓柱直齒輪的設計9一、高速級齒輪的設計9二、低速級齒輪設計12第四節(jié) 軸的設計16一、高速級軸的設計16二、中間軸的設計20三、低速級軸的設計23第五節(jié) 軸承的設計27第六節(jié) 鍵的設計與校核27第七節(jié) 減速器箱體設計27第八節(jié) 減速器附件設計28第九節(jié) 潤滑與密封31設計小結32致 謝34參考文獻35附 錄36附表一36附表二36附表三37ii機械設計基礎課程設計任務書設計題目設計一用于帶式運輸機上的兩級圓柱齒輪減速器。已知條件：運輸帶工作拉力f=3kn；運輸

4、帶工作速度v=1.3m/s（允許運輸帶速度誤差為5%）；滾筒直徑d=400mm；兩班制，連續(xù)單向運轉，載荷較平穩(wěn)。環(huán)境最高溫度350c；工作年限5年，小批量生產。工作簡圖設計要求1. 減速器裝配圖1張；2. 零件工作圖12張（從動軸、齒輪）；3. 設計說明書1份。39設計步驟第一節(jié) 傳動裝置總體設計方案運輸帶工作拉力f=3kn運輸帶工作速度v=1.3m/s滾 筒 直 徑d=400mm原始數(shù)據工作條件 兩班制，連續(xù)單向運轉，載荷較平穩(wěn)。環(huán)境最高溫350c；工作年限5年，小批量生產。一、 電動機的選擇選擇電動機類型按工作要求和條件選取y系列一般用途的全封閉自扇冷籠型三相異步電動機。選擇電動機容量解

5、：工作機所需的功率：其中，帶式輸送機的效率（查附表10-1，p131）。電動機的輸出功率：其中為電動機至滾筒主軸傳動裝置的總效率，包括v帶、兩對齒輪傳動、三對滾動軸承及聯(lián)軸器等得效率，值計算如下：由附表10-1（p131）查得v帶傳動效率，兩級圓柱直齒輪傳動效率，一對滾動球軸承效率，聯(lián)軸器效率，因此所以 根據選取電動機的額定功率，使,并由附表10-112（p212）查得電動機的額定功率為。選擇電動機的轉速先計算工作機主軸的轉速，也就是滾筒的轉速根據表3-1（p12）確定傳動比的范圍，取v帶傳動比，單級圓柱齒輪傳動比，則總傳動比的范圍為電動機的轉速范圍為在這個范圍內德電動機的同步轉速有和，綜合考

6、慮電動機和傳動裝置的情況在確定最后的轉速，為降低電動機的成本和經濟，可選擇同步轉速為。根據同步轉速查附表10-112（p212）確定電動機的型號為y132s-4，其滿載轉速。此外，電動機的參數(shù)均可查附表10-114（p213）得出，如下表：電動機型號額定功率滿載轉速堵轉轉矩最大轉矩質量額定轉矩額定轉矩y132s-45.514402.02.368電機的安裝尺寸如下表：機座號級數(shù)abcdefghkabacadhdbbl132s4216140893880103313212280270210315200475二、 計算總傳動比并分配各級傳動比總傳動比分配各級傳動比為使帶傳動的尺寸不至過大，滿足，可取v

7、帶傳動，兩級圓柱齒輪傳動 ??；則 三、 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)各軸的轉速各軸的功率各軸的轉矩傳動裝置各軸運動參數(shù)和動力參數(shù)表參數(shù)軸名電動機軸軸軸軸滾筒軸轉速/()144057619262.1062.10功率5.55.284.994.724.60轉矩36.587.5248.2725.9707.4傳動比2.533.0921第二節(jié) v帶傳動設計確定計算功率計算功率是根據傳遞功率并考慮到載荷性質和每天運轉時間長短等因素的影響而確定的。即其中，工作情況系數(shù)，查教材機械設計基礎表5-2（p110）初選v帶的型號根據計算功率和小帶輪的轉速，選擇v帶的型號。已知，依據教材機械設計基礎圖5-16（p110

8、），初步選用a型v帶。確定帶輪基準直徑、帶輪越小，傳動結構越緊湊，但彎曲應力越大，使帶的壽命降低。設計時應取小帶輪的基準直徑，的取值見表5-3（教材機械設計基礎（p111）。大帶輪的基準直徑由下式確定由表5-3（教材機械設計基礎（p111）取，由公式得 驗算帶速由帶速計算公式（教材機械設計基礎（p111）得帶速在范圍內，帶速合適。確定v帶的中心距和基準帶長度初定中心距，由公式（5.4）（教材機械設計基礎（p111）得 即 所以初定中心距有帶傳動的幾何關系可得到帶的基準長度計算公式：所以 由圖5-17（教材機械設計基礎（p111）查得a型帶基準長度，計算實際中心距檢驗小帶輪包角包角合適。z型v帶

9、的截面尺寸如下型號節(jié)寬頂寬高度楔角單位長度質量a11.013.08.0400.10確定v帶的根數(shù)已知，由機械基礎（p224）查得，基本額定功率 已知傳動比，由機械基礎（p224）查得，基本額定功率增量已知小帶輪包角，由機械基礎（p225）查得，包角修正因數(shù) 已知基準長度，由機械基礎（p226）查得，帶長修正因數(shù) 則v帶的根數(shù)故取值為4根。確定作用在軸上得壓力由機械設計基礎（p109）表5-1，查得a型v帶的單位長度質量，所以，單根v帶的拉力作用在軸上得壓力大帶輪的結構圖：第三節(jié) 圓柱直齒輪的設計一、 高速級齒輪的設計齒輪材料熱處理方法齒面硬度小齒輪40cr調質處理280hbs大齒輪45鋼調質處

10、理240hbs選擇齒輪齒數(shù)初定這個范圍內，初步取值,根據公式，得 .按齒面接觸疲勞強度設計根據題意知，該帶式輸送機工作較平穩(wěn)，故選齒輪的載荷系數(shù)，查教材機械設計基礎（p141）表6-3。計算小齒輪的傳遞轉矩：齒寬系數(shù)：查教材機械設計基礎（p145）表6-6得：；材料的彈性系數(shù)：查教材機械設計基礎（p142）表6-4得：；齒輪接觸疲勞強度極限：由附表一查得，；應力循環(huán)次數(shù):一年按300天計算，一天兩班制16小時，故所以 接觸疲勞強度壽命系數(shù):由附表二查得,;接觸疲勞強度許用應力：按一般可靠性，取（由附表三查的得）計算小齒輪的分度圓直徑：因為，所以按大齒輪進行計算。由公式（教材機械設計基礎（p14

11、1）得 計算小齒輪的圓周速度：計算模數(shù)： 查教材機械設計基礎（p132）表6-1得：標準模數(shù)校核齒根彎曲疲勞強度校核公式 確定有關參數(shù)和系數(shù)：分度圓直徑 齒寬 取 齒形系數(shù):查教材機械基礎（p185）表6-7得：，齒根彎曲疲勞強度計算：由附表一查得，彎曲疲勞強度壽命系數(shù)：由附表二查得，彎曲疲勞強度許用應力：按一般可靠性，?。ㄓ筛奖砣榈茫┬：藘奢喌脑S用彎曲應力故齒輪的齒根彎曲疲勞強度足夠。計算齒輪傳動的中心距二、 低速級齒輪設計齒輪材料熱處理方法齒面硬度小齒輪40cr調質處理240hbs大齒輪45鋼調質處理220hbs按齒面接觸疲勞強度設計齒數(shù)和齒寬系數(shù):取小齒輪的齒數(shù)，則大齒輪的齒數(shù)，圓整為

12、.實際傳動比 傳動比誤差 查教材機械設計基礎（p145）表6-6得：小齒輪的傳遞轉矩齒輪的載荷系數(shù)：查教材機械設計基礎（p141）表6-3得：材料的彈性系數(shù)：查教材機械設計基礎（p142）表6-4得：齒寬系數(shù)：查教材機械設計基礎（p145）表6-6得：；齒輪接觸疲勞強度極限：由附表一查得，；應力循環(huán)次數(shù)：接觸疲勞強度壽命系數(shù):由附表二查得,;接觸疲勞強度許用應力：按一般可靠性，?。ㄓ筛奖砣榈茫┯嬎阈↓X輪的分度圓直徑：由公式（教材機械設計基礎（p141）得 計算小齒輪的圓周速度：計算模數(shù)：查教材機械設計基礎（p132）表6-1得：標準模數(shù)校核齒根彎曲疲勞強度校核公式 確定有關參數(shù)和系數(shù)：分度圓

13、直徑 齒寬 取 齒形系數(shù):查教材機械基礎（p185）表6-7得：，齒根彎曲疲勞強度計算：由附表一查得，彎曲疲勞強度壽命系數(shù)：由附表二查得，彎曲疲勞強度許用應力：按一般可靠性，?。ㄓ筛奖砣榈茫?，校核兩輪的許用彎曲應力故齒輪的齒根彎曲疲勞強度足夠。計算齒輪傳動的中心距圓柱直齒輪參數(shù)表齒輪齒數(shù)分度圓直徑齒寬模數(shù)中心距精度高速級小齒輪24727731448級大齒輪7221672低速級小齒輪3090953184.5大齒輪9427990第四節(jié) 軸的設計一、 高速級軸的設計軸的結構草圖確定軸的材料選擇40cr,調質處理，查得強度極限，屈服極限，查教材機械設計基礎（p216）表9-1。估算軸的最小直徑其中，

14、由機械原理及機械零件p210表19-2查得。由于軸端有一個鍵槽，考慮直徑增大（），將直徑增大，所以 又因為裝小帶輪的電動機軸頸，高速級軸的第一段裝配大帶輪，所以取，大帶輪定位軸肩高度，所以取該段直徑，為了便于軸承端蓋拆卸，取。該段軸要安裝軸承，軸承選用6008型（,）（由附表10-36查得）（p159），即該段直徑，?？紤]到軸承的定位，取，根據圖示取。此段軸與高速級小齒輪配合，取，。此段軸定位軸承，所以，。與軸承配合的軸段，選取同類型的軸承，則，。軸的結構尺寸1234567軸頸30354045504540長度50501860741018軸的強度校核，作用在齒輪1上的圓周力徑向力作用在軸帶輪上得

15、外力計算垂直面的支反力計算垂直面彎矩計算水平面的支承力由得：計算水平面彎矩求f在支點產生的反力計算f力產生的彎矩計算f在支點處的彎矩合成彎矩考慮最不利的情況，把與直接相加。計算危險截面當量彎矩計算危險截面處軸的直徑其中由教材機械設計基礎（p221）查得。因為，所以該軸是安全的。軸的彎矩、扭矩及彎扭合成圖如下：二、 中間軸的設計軸的結構草圖確定軸的材料選擇45鋼,正火、回火處理，查得強度極限，屈服極限，查教材機械設計基礎（p216）表9-1。估算軸的最小直徑其中，由機械原理及機械零件p210表19-2查得。由于軸上有兩個鍵槽，考慮直徑增大（），將直徑增大，所以 各段軸的長度及直徑的確定：由于軸端

16、與軸承裝配，所以應符合軸承內徑標準系列, 根據選用的6207軸承（,）,取。（由附表10-36查得）（p159），。：裝配低速級小齒輪，且那么取，因為要比齒輪寬少。：定位高速級大齒輪，所以取，。：裝配高速級大齒輪，取，。：裝配軸承，選擇同類型的軸承，則，。軸的結構尺寸12345軸頸3540504035長度2092107020軸的強度校核，作用在2、3齒輪上得圓周力徑向力計算垂直面的支反力計算垂直面彎距計算水平面的支承力計算水平面彎矩則合成彎矩計算危險截面當量彎矩 計算危險截面處軸的直徑其中由教材機械設計基礎（p221）查得。由于，所以該軸是安全的。軸的彎矩、扭矩及彎扭合成圖如下：三、 低速級軸

17、的設計軸的結構草圖確定軸的材料選擇45鋼,正火、回火處理，查得強度極限，屈服極限，查教材機械設計基礎（p216）表9-1。估算軸的最小直徑其中，由機械原理及機械零件p210表19-2查得。由于軸肩有一個鍵槽，考慮直徑增大（），將直徑增大，所以 又因軸的最小端顯然與聯(lián)軸器裝配，根據聯(lián)軸器內孔標準直徑選取 考慮到聯(lián)軸器的定位與密封墊的配合，應使，計算聯(lián)軸器的轉矩選擇彈性柱銷聯(lián)軸器，按，查附表10-48（p174），選用lx4彈性聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長度 與軸配合轂孔長度 半聯(lián)軸器孔徑 符合條件，則。為使聯(lián)軸器軸向定位，在外伸端設置軸肩，則，為了方便軸承的拆卸，取。該處安裝軸承，選擇軸承6012型（,）

18、（由附表10-36查得）（p159），則，。軸承定位軸肩，取，由軸的結構草圖得到。為使低速級大齒輪在軸向定位，取，。此段軸與低速級大齒輪裝配，取，因為要比齒輪寬少。此段軸安裝軸承，選擇同類型的軸承，則，。軸的結構尺寸1234567軸頸50556065756560長度82502050108720軸的強度校核， 作用在4齒輪上得圓周力徑向力 計算垂直面的支反力計算垂直面彎距計算水平面的支承力計算水平面彎矩則合成彎矩計算危險截面當量彎矩計算危險截面處軸的直徑其中由教材機械設計基礎（p221）查得。因為此軸的最小直徑，所以該軸是安全的。軸的彎矩、扭矩及彎扭合成圖如下：第五節(jié) 軸承的設計三根軸上的軸承數(shù)

19、據如下表；軸承代號600816406817.011.8620717357225.515.2601218609531.524.2第六節(jié) 鍵的設計與校核鍵的設計軸名轉矩軸頸配合鍵的型號鍵的類型軸87.530大帶輪：a型50高速級小齒輪：軸248.240高速級大齒輪：40低速級小齒輪：軸725.950聯(lián)軸器：65低速級大齒輪：鍵的校核軸上的鍵：與大帶輪配合：第七節(jié) 減速器箱體設計根據教材機械設計、機械設計基礎課程設計得；名稱符號依據值箱座（體）壁厚8箱蓋壁厚8箱座凸緣厚度12箱蓋凸緣厚度12箱座底凸緣厚度20地腳螺栓直徑m16地腳螺栓數(shù)目軸承旁連接螺栓直徑m12箱蓋、箱體連接螺栓直徑m10軸承端蓋螺

20、釘直徑及數(shù)目查手冊p23直徑m10數(shù)目4檢查孔蓋螺釘直徑查手冊p238，至箱外壁距離查手冊p23221816，至凸緣邊緣距離查手冊p232014軸承座外徑軸承旁連接螺栓距離軸承旁凸臺半徑軸承旁凸臺高度箱外壁至軸承端面距離箱蓋、箱座筋厚77大齒輪頂圓與箱內壁間距離10齒輪端面與箱內壁距離10第八節(jié) 減速器附件設計窺視孔蓋和窺視孔根據中心距查教材p47表5-16得螺釘尺寸螺釘數(shù)10075150100125-80124排油孔和油塞選用六角頭油塞根據教材p51表5-19得262312319.61717通氣器由于在室內使用，選用通氣器（一次過濾）就可以了，根據教材p49表5-18得1816.514191

21、024油標根據教材p51表5-19得41663512852622起吊裝置箱蓋采用m16吊環(huán)螺釘，箱座采用吊鉤。第九節(jié) 潤滑與密封減速器的潤滑1. 該減速器采用油潤滑，對于的齒輪傳動可采用油潤滑，將齒輪浸入油中。當齒輪回轉時粘在其上的油液被帶到嚙合區(qū)進行潤滑，同時油池的油被甩上箱壁，有助散熱。2. 為避免浸油潤滑的攪油功耗太大和保證齒輪嚙合區(qū)的充分潤滑，傳動件浸入油中的深度不宜太深或太淺，一般浸油深度以浸油齒輪的一個齒高為適度，但不少于10mm。3. 一般齒頂圓至油池底面的距離不應小于，為了有利于散熱，每傳遞功率的需油量約為，所以此減速器的需油量為。4. 高速圓周速，可選用320工業(yè)閉式齒輪油。

22、減速器的密封軸伸出處的密封為占圈式密封，軸承室內側的密封為封油環(huán)密封，檢查孔蓋板，排油螺塞，油標與箱體的接合面均需加紙封油墊或皮封油圈。減速器采用鈣鈉基潤滑脂（）。設計小結經過幾周的課程設計，我終于完成了自己的設計，在整個設計過程中，我是改了又改、改了又改，無數(shù)次的問老師，最后在自己堅持不懈的努力下，終于完成了設計。同時我還是感覺學到了很多的關于機械設計的知識，這些都是在平時的理論課中不能學到的。還將過去所學的一些機械方面的知識系統(tǒng)化，使自己在機械設計方面的應用能力得到了很大的加強。除了知識外，也體會到作為設計人員在設計過程中必須嚴肅、認真，并且要有極好的耐心來對待每一個設計的細節(jié)。在設計過程

23、中，我們會碰到好多問題，這些都是平時上理論課中不會碰到，或是碰到了也因為不用而不去深究的問題，但是在設計中，這些就成了必須解決的問題，如果不問老師或是和同學討論，把它搞清楚，在設計中就會出錯，甚至整個方案都必須全部重新開始。比如軸上各段直徑的確定，以及各個尺寸的確定，以前雖然做過作業(yè)，但是畢竟沒有放到非常實際的應用環(huán)境中去，畢竟考慮的還不是很多，而且對所學的那些原理性的東西掌握的還不是很透徹。但是經過老師的講解，和自己的更加深入的思考之后，對很多的知識，知其然還知其所以然。剛剛開始時真的使感覺是一片空白，不知從何處下手，在畫圖的過程中，感覺似乎是每一條線都要有一定的依據，尺寸的確定并不是隨心所

24、欲，不斷地會冒出一些細節(jié)問題，都必須通過計算查表確定。 設計實際上還是比較累的，每天在電腦前畫圖或是計算的確需要很大的毅力。從這里我才真的體會到了做工程的還是非常的不容易的，通過這次課程設計我或許提前體會到了自己以后的職業(yè)生活吧。在作業(yè)過程中,我遇到了許多困難,一次又一次的修改設計方案修改，這都暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經驗不足，令我非常苦惱.后來在老師的指導下,我找到了問題所在之處,并將之解決.同時我還對機械設計基礎的知識有了更進一步的了解。致 謝在這半學期的畢業(yè)設計過程中，我遇到了好多困難。在此，我首先要感謝任老師，正是由于他的指導和幫助我才能順利完成本次畢業(yè)設計。任老師治學嚴謹、知識淵博。在設計的過程中，任老師經常抽出時間和我們一起討論設計時需要注意的一些問題和要求。我們遇到解決不了的問題，他也會盡快的幫我們解決。最后要感謝所有關心和幫助過我的老師、同學和