減速器課程設計說明書 (6)

1、華中科技大學課程設計計算說明書材料科學與工學院材料成型及控制工程專業(yè) 0808班課程 機械設計題目 使用兩級減速的傳送帶設計說明書學生姓名： ······學號： ·····指導老師：···完成時間 ：2011年1月18日目錄一 設計任務書··················

2、83;··········3二 傳動方案的分析和擬定···················3三 電動機的選擇計算················

3、83;······4四 傳動裝置的運動及運力參數的選擇和計算···5五 傳動零件的設計計算·····················7六 軸的設計計算············

4、83;··············17七 鍵連接的選擇及計算·····················28八 滾動軸承的選擇及計算··········

5、·········29九 聯軸器的選擇···························32十 潤滑和密封方式的選擇··········

6、·········33十一 箱體及附件的結構設計和選擇··········34十二 設計小結··························

7、83;·35十三 參考資料····························36計算機說明主要結果機械設計課程設計任務書一、 設計題目：傳送帶的設計1. 工作條件連續(xù)單向旋轉、載荷平穩(wěn)、室內工作、清潔。2. 原始數據運輸帶工作拉力F（N）： 4100；卷筒的直徑D（mm）： 450；運輸帶速度V（m/s

8、）： 0.8；運輸帶速度允許誤差 5%；使用年限（年）： 10；工作制度（班/日）： 2；生產條件： 中等規(guī)模機械廠，小批量生產；動力來源： 電力、三相交流380/220伏。3. 設計內容 機械傳動系統(tǒng) 總體方案設計 傳動零件的設計計算 裝配圖設計：1張A1（包括主視圖、俯視圖、左視圖，零件明細表，技術特性表，技術要求） 零件圖設計：2張軸齒輪 編寫設計計算說明書二、 傳動方案的分析和擬定一個好的傳動方案，除了首先滿足機器的功能要求外，還應當工作可靠、結構簡單、尺寸緊湊、傳動效率高、成本低廉以及維護方便。要完全滿足這些要求是很困難的。在擬訂傳動方案和對多種傳動方案進行比較時，應根據機器的具體情

9、況綜合考慮，選擇能保證主要要求的較合理的傳動方案。根據工作條件和原始數據，可選展開式二級圓柱齒輪傳動。因為此方案工作可靠、傳動效率高、維護方便、環(huán)境適應行好，但也有一缺點，就是寬度較大。其中選用斜齒圓柱齒輪，因為斜齒圓柱齒輪兼有傳動平穩(wěn)和成本低的特點，同時選用展開式可以有效地減小橫向尺寸。示意圖如下：1-電動機； 2-聯軸器； 3-齒輪減速器；4-聯軸器；5-傳送帶；6-鏈輪三、 電動機的選擇計算1. 電動機類型和結構的選擇因為本傳動的工作狀況是：載荷平穩(wěn)、單向旋轉，無特殊要求。所以選用常用的封閉式Y系列三相異步交流的電動機。其效率高、工作可靠、結構簡單、維護方便、價格低等優(yōu)點。2. 電動機容

10、量的選擇工作機所需的功率 已知F=4100N，v=0.8m/s，所以電動機的輸出功率電動機所需要的功率為：式中：為傳動裝置的總功率。設、分別為彈性聯軸器、閉式齒輪傳動（8級精度）、滾動軸承、開式滾子鏈傳動、滾筒的效率，由表查得=0.99，=0.97，=0.99，=0.92，=0.96，則傳動裝置的總效率為=0.7745電動機所需功率為=確定電動機額定功率因為應大于等于，故選取電動機的額定功率為5.5kw。3.電動機轉速的選擇工作機滾筒的轉速為：=60*1000*0.8/（3.14*450）=34r/min若選用同步轉速為1500r/min的電動機，則i=1500/40=4401；若選用同步轉速

11、為1000r/min的電動機，則i=1000/40=29.4；為使結構緊湊，故選同步轉速為1000r/min的電動機。4. 電動機型號的選擇根據上面計算的結果，查表選出電動機型號為Y132M2-6，其額定功率為5.5kW,滿轉速為960r/min?；痉项}目要求。此電動機的部分參數如下：；。四、 傳動裝置的運動及運力參數的選擇和計算1. 傳動比的分配由電機的滿載轉速和工作機的主動軸轉速可確定傳動裝置的總傳動比為： 其中 故： 取鏈傳動的傳動比為： ，則減速器的總傳動比為：雙極圓柱齒輪減速器高速級的傳動比為：低速級的傳動比為：2. 傳動裝置的運動和動力參數計算（1） 各軸的轉速計算：（2） 各

12、軸的輸入功率計算（3） 各軸的輸入轉矩將上述計算結果列于表中，以供查用軸號轉速n(r/min)功率p(kw)轉矩T(Nm)傳動比i19604.15141.2943.62266.73.986142.7312.78395.93.828381.21495.93.752373.635五、 傳動零件的設計計算1. 減速器外部鏈傳動的設計已知條件：i=2.82，載荷平穩(wěn)。 鏈傳動主要參數的選擇由已知條件i=2.82，可取小鏈輪齒數為，則大鏈輪的齒數為，故取=65<120，合適。由=（3050）p，初定中心距為，則鏈節(jié)數為：=節(jié)=125.12節(jié)圓整成偶數 ，取=126節(jié)。已知鏈傳動工作平穩(wěn)，選，初選單

13、排鏈，則，先假設選型點位于功率曲線頂點的左側，則有 齒數系數 鏈長系數 因此，得到單排鏈所需的額定功率為：根據，查圖2-14（機械設計），選擇滾子鏈型號為16A。由表2-8知，其節(jié)距為=25.40mm，選型點落在功率曲線頂點的左側，與假設相符。鏈長為： 則根據式2-28（機械設計），中心距為 = =1027.4mm平均鏈速為：根據式2-30，壓軸力，取，則至此，得到了鏈傳動的主要參數如下：小鏈輪齒數大鏈輪齒數節(jié)距（mm）鏈節(jié)數中心距（m）平均鏈速（m/s）傳動比鏈長（m）236525.41261027.40.9342.823.2 選擇潤滑方式根據鏈速，鏈節(jié)距，根據圖2-15（機械設計），鏈傳動

14、選擇油滴潤滑方式。計算可知，小鏈輪的分度圓直徑大鏈輪的分度圓直徑經過計算檢查，知傳動比及相關參數不需要調整。2. 高速級齒輪的設計1. 由工作條件選定材料及齒輪部分參數，轉速為960r/min，齒數比為i=3.6，單向運轉，載荷平穩(wěn)，每天工作16個小時，要求使用圓柱齒輪來實現傳動，初選圓柱斜齒軟齒面齒輪，因無特殊要求，暫選齒輪精度等級選8級， 其中，小齒輪：45鋼，調質處理，取硬度為230HBS；大齒輪：45鋼，正火處理，取硬度為200HBS。初選， ，齒寬系數。2. 計算許用應力查圖3-16（機械設計）得，查圖3-17得，求得應力循環(huán)次數，查圖3-8得，查圖3-9得查表3-2取，則有：由于設

15、計是軟齒面閉式齒輪傳動，其主要失效是疲勞點蝕。因此，該齒輪傳動應按齒面接觸疲勞強度進行設計，然后再校核齒輪的彎曲疲勞強度。3. 按齒面接觸強度設計齒輪因采用電動機驅動，載荷平穩(wěn)，齒輪速度不高，非對稱布置，軸的剛度較小，取，查圖3-15得，查表3-5得，初步計算出齒輪的分度圓直徑考慮到后面設計時若齒輪分度圓太小，會導致結構設計出現問題，暫取，則有按表3-7，取標準模數，則中心距為圓整后取。調整螺旋角：分度圓直徑： 則圓周速度為齒寬： 大齒寬 小齒輪 4. 驗算齒輪的彎曲強度查圖3-18得，查圖3-19得，取，計算故此方案可行。5. 齒輪的幾何尺寸小齒輪：分度圓直徑 齒根圓直徑齒頂圓直徑 大齒輪：

16、分度圓直徑齒根圓直徑 齒頂圓直徑6. 齒輪結構設計小齒輪采用齒輪軸結構，大齒輪采用實心打孔式結構大齒輪的相關尺寸計算如下： 軸孔直徑， 輪轂長度 與齒寬相等，輪緣厚度 ，腹板厚，腹板中心孔直徑，腹板孔直徑，齒輪倒角，倒圓角，。齒輪工作圖如下：3. 低速級齒輪的設計1. 由工作條件選定材料及齒輪部分參數 已知條件：低速級主動輪輸入的功率，轉速，齒數比，單向運轉，載荷平穩(wěn)，每天工作16個小時，要求使用圓柱齒輪來實現傳動。初選圓柱斜齒軟齒面齒輪，因無特殊要求，暫選齒輪精度等級選8級，其中，小齒輪：45鋼，調質處理，取硬度為230HBS；大齒輪：45鋼，正火處理，取硬度為200HBS。初選，齒寬系數。

17、2. 計算需用應力查圖3-16（機械設計）得，查圖3-17得，求得應力循環(huán)次數，查圖3-8得，查圖3-9得查表3-2取，則有： 由于設計是軟齒面閉式齒輪傳動，其主要失效是疲勞點蝕。因此，該齒輪傳動應按齒面接觸疲勞強度進行設計，然后再校核齒輪的彎曲疲勞強度。3. 按齒面接觸強度設計齒輪因采用電動機驅動，載荷平穩(wěn)，齒輪速度不高，非對稱布置，軸的剛度較小，取，查圖3-15得，查表3-15得，初步計算出齒輪的分度圓直徑按表3-7，取標準模數，則中心距為圓整后取。調整螺旋角：分度圓直徑： 則圓周速度為齒寬： 大齒寬 小齒輪 4. 驗算齒輪的彎曲強度查圖3-18得，查圖3-19得，取，計算此方案可行。5.

18、 齒輪的幾何尺寸小齒輪：分度圓直徑 齒根圓直徑齒頂圓直徑 大齒輪：分度圓直徑齒根圓直徑 齒頂圓直徑6. 齒輪結構設計小齒輪采用齒輪軸結構，大齒輪采用實心打孔式結構大齒輪的相關尺寸計算如下： 軸孔直徑， 輪轂長度 與齒寬相等，取，輪緣厚度 ，腹板厚，腹板中心孔直徑，腹板孔直徑，齒輪倒角，倒圓角，。齒輪工作圖如下：4. 齒輪的傳動參數表名稱符號單位高速級低速級小齒輪大齒輪小齒輪大齒輪中心距amm120145傳動比i3.62.76模數mmm23壓力角º2020齒數Z25902569分度圓直徑dmm52.174187.82677.128212.872齒頂圓直徑damm56.174191.82

19、683.128218.872齒根圓直徑dfmm47.174182.82669.628205.372齒寬bmm58528377旋向右旋左旋左旋右旋材料45454545熱處理狀態(tài)調質調質調質調質齒面硬度HBS2302002302005. 滾筒速度的校核滾筒的實際速度：速度誤差為故鏈輪及齒輪的設計滿足要求。六、 軸的設計計算1. 初步確定軸的最小直徑所有軸的材料都選擇為45鋼，并進行調質處理，先由式初步確定軸的最小直徑高速軸：，此結果與電動機的外伸軸徑相差較大，考慮電動機的軸徑，由取。中間軸：，考慮到鍵槽的影響，取。輸出軸：，考慮到鍵槽的影響，取。2. 軸的受力分析 作用在軸上的力齒輪1上的受力：圓

20、周力 徑向力 軸向力 齒輪2上的受力與齒輪1相同。同理有齒輪3上的受力：圓周力 徑向力 軸向力 齒輪4上的受力與齒輪3相同。 滾動軸承的選擇初步選定軸承的型號如下表：軸承代號基本尺寸/mm安裝尺寸/mm基本額定/kNdDBdaDa動載荷Cr靜載荷Cor70307C358021447134.226.870308C409023498140.232.3703094510025549149.239.83. 高速軸的結構設計與校核 確定軸上零件的裝配方案由于高速軸齒根圓直徑與軸徑接近，將高速軸取為齒輪軸，使用角接觸球軸承承載，一軸端連接電動機，采用彈性柱銷聯軸器。初步繪制其結構如圖所示：1 根據軸向定位

21、的要求確定州的各段直徑a. 由于軸的一端需要使用聯軸器接電動機，另一端連接輸入軸，所以該段直徑尺寸受到電動機外伸軸直徑的限制，選為32mm；b. 此處需要安裝滾動軸承，所以軸段直徑選為35mm，比a段直徑大3mm，聯軸器的軸向固定將會使用套筒；c. 此處需比b軸端高出9個mm，以便實現軸承的軸向固定，故選為44mm；d. 此處為插齒輪；e. 與c軸段作用相同；f. 該段安裝軸承，選定直徑為35mm。2 各段長度的確定a 該軸段需要與聯軸器相連接，同時還要套上套筒，初步選定為117mm；b 此處需要安裝70307C型號軸承，同時還有安裝擋油盤（其長度為15mm），綜合考慮兩者長度，選定此處長度為

22、34mm；c 此處決定了軸的總體長度，考慮到箱體的寬度，此處選為102mm；d 插齒輪的長度58mm;e 要求插齒輪的斷面離箱體內壁有1015mm的距離，選定長度為10mm;f 此處需要安裝70307C型號軸承，同時還有安裝擋油盤（其長度為15mm），綜合考慮兩者長度，選定此處長度為34mm； 軸的校核因為選的角接觸球軸承，故可把其中點看作支承點，齒輪也做為點看待，作用點為其中點。各受力點與支撐點如下：（a）其中A、B兩處是軸承位置。將軸的受力分解為鉛直方面和水平方向的受力，則有V平面：H平面： 由此得到其鉛垂面與水平面的彎矩為：合彎矩為： 其轉矩為：已知工作條件為載荷平穩(wěn)，故取，則有當量彎矩

23、為：軸的受力圖及彎矩圖如下： (b)鉛直面受力(c)水平面受力（d）鉛直面彎矩(e)水平面彎矩（f）總彎矩(g)轉矩圖由上述計算分析可知，截面處的當量彎矩最大，是危險截面，對其進行強度校核有：其中是45鋼受對稱循環(huán)應力時的許用彎曲應力。上述初步估算的結果遠小于許用應力值，故軸的強度滿足要求。4. 中間軸的結構設計與強度校核 確定軸上零件的裝配方案根據中間軸在減速器中的裝配要求，初步繪制其結構如圖所示：（1） 根據軸向定位的要求確定州的各段直徑a. 此處需要安裝型號為70308C的滾動軸承，所以軸段直徑選為40mm；b. 此處需比a軸端高出10個mm，以便實現軸承的軸向固定，故選為50mm；c.

24、 此處為插齒輪，直徑為83.138mm；d. 與b軸段作用相同；e該段安裝齒輪2，從前面的設計中已知此處的軸徑應為42mm；f 此處要安裝型號為70308C的軸承，故軸徑為40mm。（2） 各段長度的確定1. 該軸段需要安裝軸承及擋油盤，故選定其長度為37mm；2. 根據齒輪配合的要求，此段長度初定為10mm；3. 此處為插齒輪，其長度為83mm；4. 與b段長度相同即可，也是10mm;5. 此處需要安裝齒輪2，有前面的設計可選定其長度為50mm;6. 此處需要安裝70308C型號軸承，同時還有安裝擋油盤（其長度為26mm），綜合考慮兩者長度，選定此處長度為49mm； 軸的校核因為選的角接觸球

25、軸承，故可把其中點看作支承點，齒輪也做為點看待，作用點為其中點。各受力點與支撐點如下：（a）其中C、D兩處是軸承中心的位置。將軸的受力分解為鉛直方面和水平方向的受力，則有V平面： H平面： 由此得到、截面在鉛垂面和水平面內的彎矩分別為：合彎矩分別為：此軸的轉矩為：已知工作條件為載荷平穩(wěn)，故取，則有當量彎矩為：軸的受力圖及彎矩圖如下： (b)鉛直面受力(c)水平面受力（d）鉛直面彎矩(e)水平面彎矩 （f）總彎矩(g)轉矩圖由上述計算分析可知，截面處的當量彎矩最大，是危險截面，對其進行強度校核有：其中是45鋼受對稱循環(huán)應力時的許用彎曲應力。上述初步估算的結果遠小于許用應力值，故軸的強度滿足要求。

26、5. 低速軸的設計和強度校核 確定軸上零件的裝配方案低速軸使用角接觸球軸承承載，一軸端連接鏈傳動，采用彈性柱銷聯軸器。初步繪制其結構如圖所示：（1） 根據軸向定位的要求確定州的各段直徑a. 此處需要安裝型號為70309C的滾動軸承，所以軸段直徑選為45mm；b. 此處需要安裝齒輪，有齒輪的軸徑可選此處軸徑為50mm；c. 此處需比b軸端高出8個mm，以便實現齒輪的軸向固定，故選為58mm；d. 此處需要實現擋油盤的軸向固定，所以選為52mm；e. 與a軸段相同；f. 該段需要連接聯軸器，以便與鏈傳動連接，故選軸徑為40mm。（2）各段長度的確定a 此處需要安裝70309C型號軸承，同時還有安裝

27、擋油盤（其長度為32mm），綜合考慮兩者長度，選定此處長度為55mm；b 此處需要安裝齒輪4，根據齒輪的結構尺寸，此處長度選為75mm；c 此處軸肩長度選為10mm；d 此處長度決定了軸的長度，考慮到箱體寬度，此處長度選為68mm;e 此處需要安裝70309C型號軸承，同時還有安裝擋油盤（其長度為15mm），綜合考慮兩者長度，選定此處長度為38mm；f 此處需要安裝聯軸器，初步選定為126mm； 軸的校核因為選的角接觸球軸承，故可把其中點看作支承點，齒輪也做為點看待，作用點為其中點。各受力點與支撐點如下：（a）其中E、F兩處是軸承位置。將軸的受力分解為鉛直方面和水平方向的受力，則有V平面： H

28、平面： 由此得到其鉛垂面與水平面的彎矩為：合彎矩為： 其轉矩為：已知工作條件為載荷平穩(wěn)，故取，則有當量彎矩為：軸的受力圖及彎矩圖如下： (b)鉛直面受力(c)水平面受力（d）鉛直面彎矩(e)水平面彎矩 （f）總彎矩(g)轉矩圖由上述計算分析可知，截面處的當量彎矩最大，是危險截面，對其進行強度校核有：其中是45鋼受對稱循環(huán)應力時的許用彎曲應力。顯然，軸的強度滿足要求。七、 鍵連接的選擇及計算1. 鍵的選擇各軸上的鍵初步選定如下:代號型號鍵寬b×鍵高h×鍵長L直徑d(mm)工作長度l（mm）工作高度k（mm）轉矩T （N·m）高速軸1C型10×8×

29、703265441.294中間軸2A型12×8×4042284142.731輸出軸3C型12×8×6340574381.24A型14×9×5650424.5381.2 材料為45鋼，其許用擠壓應力為。2. 鍵的校核由式可得： 鍵1 ：鍵2： 鍵3：鍵4： 由計算結果可知，上述鍵皆安全。八、 滾動軸承的選擇及計算1. 高速軸上軸承（70307C）校核 求兩軸承受到的徑向載荷 求兩軸承受到的軸向載荷 使用正裝方式安裝軸承。 求兩軸承受到的當量載荷由，得到軸承A、B的派生軸向力分別為：因為正裝，且，軸有向右運動的趨勢，則軸承B被“壓緊”，由

30、此得初步取，由此得（為載荷系數，因是電動機驅動，載荷平穩(wěn)，故去） 軸承壽命的校核，故按軸承B計算強度，因是球軸承，取，得上述初步估算的結果遠大于規(guī)定值10年，故軸承強度滿足要求。2. 中間軸上軸承（70308C）校核 求兩軸承受到的徑向載荷 求兩軸承受到的軸向載荷 使用正裝方式安裝軸承。 求兩軸承受到的當量載荷由，得到軸承C、D的派生軸向力分別為：因為正裝，且，軸有向右運動的趨勢，則軸承D被“壓緊”，由此得初步取，由此得（為載荷系數，因是電動機驅動，載荷平穩(wěn)，故去） 軸承壽命的校核，故按軸承C計算強度，因是球軸承，取，得上述初步估算的結果遠大于規(guī)定值10年，故軸承強度滿足要求。3. 低速軸上軸

31、承（70309C）校核 求兩軸承受到的徑向載荷 求兩軸承受到的軸向載荷 使用正裝方式安裝軸承。 求兩軸承受到的當量載荷由，得到軸承E、F的派生軸向力分別為：因為正裝，且，軸有向右運動的趨勢，則軸承E被“壓緊”，由此得初步取，由此得（為載荷系數，因是電動機驅動，載荷平穩(wěn)，故去） 軸承壽命的校核，故按軸承B計算強度，因是球軸承，取，得上述初步估算的結果遠大于規(guī)定值10年，故軸承強度滿足要求。九、 聯軸器的選擇1. 高速軸與電動機之間的聯軸器電動機輸出軸與減速器高速軸之間由聯軸器相聯，由于轉速較高，為減小啟動載荷，緩和沖擊，應選用具有較小轉動慣量和具有彈性的聯軸器。但由于聯軸器一端與電動機相連，其孔

32、徑受電動機外伸軸徑（直徑為38mm） 限制，所以選用其主要參數如下：材料HT200公稱轉矩軸孔直徑，軸孔長，裝配尺寸半聯軸器厚2. 輸出軸與工作機之間的聯軸器輸出軸與鏈傳動由聯軸器相連，由于輸出軸的轉速較低，傳遞的轉矩較大，又因減速器與鏈傳動不在同一機床上，要求有較大的軸線偏移補償，且本題中載荷平穩(wěn)，沒有沖擊。因此選用承載能力較高的剛性聯軸器所以選用彈性柱銷聯軸器其主要參數如下：材料HT200公稱轉矩630N.m軸孔直徑軸孔長十 潤滑和密封方式的選擇1. 齒輪潤滑采用浸油潤滑，由于低速級周向速度為，所以齒輪浸油高度約為12個齒高，但不得小于10mm，加上大齒輪齒頂圓距離箱體底部為3050mm，

33、故最終取最小油深為47mm。2. 滾動軸承潤滑由于齒輪周向速度，為保持兩者潤滑方式相同，故都選用脂潤滑。3. 密封方法的選取當軸不輸出時采用悶蓋式凸緣式軸承端蓋密封；當軸要伸出時采用透蓋式凸緣式軸承端蓋加氈圈密封；軸承內部的密封采用擋油盤密封；十一、箱體及附件的結構設計和選擇1. 箱體設計名稱符號參數設計原則箱體壁厚100.025a+3 >=8箱蓋壁厚180.8>=8凸緣厚度箱座b151.5箱蓋b1121.51底座b2252.5箱座肋厚m9>=0.85地腳螺釘型號dfM160.036a+12數目n6軸承旁聯接螺栓直徑d1M120.75 df箱座、箱蓋聯接螺栓直徑尺寸d2M10

34、（）df連接螺栓的間距l(xiāng)160150200軸承蓋螺釘直徑d38（）df觀察孔蓋螺釘d45（）df定位銷直徑d8（）d2底座凸緣尺寸C125C1>=C1min底座凸緣尺寸C223C2>=C2min凸緣尺寸C318凸緣尺寸C414箱體外壁至軸承蓋座端面的距離l140C1+ C2+(510)軸承端蓋外徑D2120 130 140軸承旁連接螺栓距離S120 130 1452. 附件 為了保證減速器的正常工作，除了對齒輪、軸、軸承組合和箱體的結構設計給予足夠的重視外，還應考慮到為減速器潤滑油池注油、排油、檢查油面高度、加工及拆裝檢修時箱蓋與箱座的精確定位、吊裝等輔助零件和部件的合理選擇和設計

35、。名稱規(guī)格或參數作用窺視孔視孔蓋150×110為檢查傳動零件的嚙合情況，并向箱內注入潤滑油，應在箱體的適當位置設置檢查孔。圖中檢查孔設在上箱蓋頂部能直接觀察到齒輪嚙合部位處。平時，檢查孔的蓋板用螺釘固定在箱蓋上。材料為Q235通氣塞通氣塞M20×1.5減速器工作時，箱體內溫度升高，氣體膨脹，壓力增大，為使箱內熱脹空氣能自由排出，以保持箱內外壓力平衡，不致使?jié)櫥脱胤窒涿婊蜉S伸密封件等其他縫隙滲漏，通常在箱體頂部裝設通氣塞。材料為Q235軸承蓋凸緣式軸承蓋六角螺栓（M8）固定軸系部件的軸向位置并承受軸向載荷，軸承座孔兩端用軸承蓋封閉。軸承蓋有凸緣式和嵌入式兩種。圖中采用的是凸緣式軸承蓋，利用六角螺栓固定在箱體