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课程设计、减速器、图纸
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1 目录 设计任务书 2 传动方案的拟定及说明 2 电动机的选择 2 计算传动装置的运动和动力参数 3 传动件的设计计算 3 轴的设计计算 8 滚动轴承的选择及计算 20 键联接的选择及计算 21 减速器附件的选择 22 润滑与密封 22 设计小结 22 参考资料目录 23 2 一、 机械设计课程设计任务书 二、 传动方案的拟定及说明 由题目所知传动机构类型为：展开式两级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。 本传动机构的特点是：一般采用斜齿轮，低速级也可采用直齿轮。总传动比较大，结构简单，应用最广。由于齿轮相对轴承为不对称布置，因而沿齿宽载荷分布不均匀，要求轴 有较大刚度。 鼓轮的扭矩 T （ 360N m），鼓轮的直径 D （ 300运输带速度 V （ s） 带速允许偏差（ 5%），使用期限 5 年，工作制度 2 班 /日 三、 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、单向运转。所以选用常用的封闭式 Y（ 列的电动机。 2电动机容量的选择 1）鼓轮的输出功率 w=(卷筒轴转速 v= * /(60*1000)m/s = 76r/）电动机的输出功率 d= 传动装置的总效率 = 12 23 32 4 式中， 1， 2为从电动机至卷筒之间的各传动机构和轴承的效率。由本表 2轴器 1=动轴承 2=柱齿轮传动 3=筒轴滑动轴承 4= = ）电动机的额定功率 本表 20取电动机的额定功率 电动机转速的选择 为了便于选择电动机的转速，先推算电动机转速 的可选范围，由本表 2开式两级圆柱齿轮减速器 i=860，则电动机转速可选范围为 nw*i=6084560 可见 Y 系列所有的同步转速比都符合要求。初步选定同步转速分别为 1000r/500r/两种电动机进行比较，如下表： 方案 电动机型号 额定功率（ 电动机转速（ r/ 电动机 质量（ 总传动比 同步 满载 1 1500 1440 43 1000 960 73 表中数据比 较可知道，两个方案均可行。但是方案 2 传动比小，传动结构尺寸较小。因此采用方案 2。 3 4传动装置的总传动比及其分配 （ 1）计算总传动比 i= 2）合理分配各级传动比 取高速级的传动比 ，则低速级的传动比 i2=i/ 、 计算传动装置的运动和动力参数 1各轴转速 电动机为 0 轴，减速器高速轴为 I 轴，中间轴为 ，低速轴为 ，各轴转速为 nI=60r/nI/60/3=320r/04/6r/各轴输入功率 按电动机的额定功率 I=4*I=各轴转矩 550*P0/I=9550*PI/550*550*轴转速、输入功率 、输入转矩如下表： 项目 电动机轴 0 高速轴 I 中间轴 速轴 速 (r/960 960 320 76 功率 (4 矩 (N m) 动比 3 率 、传动件设计计算 A低速级齿轮传动设计 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 40质），硬度为 280齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240者材 料硬度差为 40 2）精度等级选用 7 级精度（ 3）试选小齿轮齿数 9，大齿轮齿数 Z2=9= 0； 4）选取螺旋角。初选螺旋角 =14 4 2按齿面接触强度设计 按式（ 10算，即 (2(u+1)/u*(H)2)1/3 1）确定公式内的各计算数值 （ 1）试选 2）由图 10取区域系数 3）由表 10取齿宽系数 d=1 （ 4）由图 10得 1=2= =1+2= 5）由表 10得材料的弹性影响系数 （ 6）由图 10齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 00齿轮的接触疲劳强度极限 50 （ 7）由式（ 10算应力循环次数 00*320*1*(2*8*365*5)=08 1/08 （ 8）由图 10得接触疲劳寿命系数 （ 9）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，由式（ 10 H1= =00/1=540H2= =50/1=506H=( H1+H2)/2=523）计算 1）试计算小齿轮分度圆直径 (2(u+1)/u*(H)2)1/3 = 2）计算圆周速度 v=* 60*1000)=s （ 3）计算齿宽 b 及模数 b=*I=h=b/h= 4）计算纵向重合度 =*19* 5）计算载荷系数 K 已知载荷平稳，所以取 据 v=s， 7 级精度，由图 10得动载系数 表 10得 算公式和直齿轮的相同 故 1+2)*12+0图 10得 设 h=36虑到结构的紧凑性取 5 （ 3）取斜齿轮距箱体内壁的距离 a=16考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距离箱体内壁一段距离 s，取 s=8知滚动轴承宽度 T= +s+a+(70+s+a+(75）轴上零件的周向定位 齿轮与轴的周向定位均采用平键联接。按 手册查得平键截面b*h=12B/键槽用键槽铣刀加工，其中与大齿轮联接处长为 56小齿轮联接处长为 63B/同时为 了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 H7/动轴承与轴的周向定位是借助过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 4）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考表 15轴端倒角为 5，各轴肩圆角为 5 求轴上的载荷 首先根据轴的结构图作出轴的计算简图如下。在确定轴承的支点位置时，应该从手册中查取 a 值。对于 30307 型圆锥滚子轴承，有手册中查得 a=18据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图如下。 10 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面 C 是危险截面。现计算出截面 C 处的 M 的值列于下表。 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 692N， 517N 75N， 204N 弯矩 M 66751N V=79765N 弯矩 M=( 矩 T 13410N 按弯矩合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面 C）。 根据式（ 15上表中的数值，并取 =1，轴的计算应力 11 *)1/2/W= 精确校核轴的疲劳强度 1）判断危险截面 从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面 V 处过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面 C 上的应力最大。截面 V 的应力集中的影响和截面相似，但截面 轴径较大，故不必作强度校核。截面 C 上虽然应力最大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴的直径最大，故截面 C 也不必校核。由第三章附录可知 ，键槽的应力集中系数比过盈配合的小，因而该轴只需校核截面 V 左右两端即可。 2）截面 V 右端 根据表 15弯截面系数 W=0.1*288扭截面系数 .2*575面 V 右侧的弯矩 M 为 W=184847*(8588N*面 V 上的扭矩 13410N*面上的弯曲应力 b=M/W=88588/4288面上的扭转切应力 T=T=113410/8575的材料为 45 钢，调质处理。由表 15得 B=6405755面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数 及 按附表 3取。因r/d=5=D/d=40/35=插值后可查得 = 又由附图 3得轴的材料的敏性系数为 有效应力集中系数按式（附 3 +1+ 1+附图 3尺寸系数 =附图 3扭转尺寸系数 = 轴按磨削加工，由附图 3表面质量系数为 =未经表面强化处理，即 q=1，则按式（ 3（ 3综合系数值为 K=+1/=+1/由 3 3碳钢的特性系数 = = =是，计算安全系数 ， 按式 (15(15的 a+*m)=257/()=a+*m)=155/(+)=(S=可知其安全。 3）截面左侧 根据表 15弯截面系数 W=*2-b*t*(2d)=5361扭截面系数 *6-b*t*(2d)=11641面 V 右侧的弯矩 M 为 W=182965*(8588N*面 V 上的扭矩 13410N*面上的弯曲应力 b=M/W=88588/536112 截面上的扭转切应力 T=T=113410/11641盈配合处 值，由附表 3插入法求出，并取 =，于是得 =按磨削加工 ，由附图 3表面质量系数为 =未经表面强化处理，即 q=1，则按式（ 3（ 3综合系数值为 K=+1/=+1/由 3 3碳钢的特性系数 = = =是，计算安全系数 ，按式 (15(15的 a+*m)=257/()=a+*m)=155/(+)=(S=该轴在截面 V 左侧的强度也是足够的。因为无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故略去静强度校核。 轴 轴上的功率 速 转距 6r/ 58650N* 求作用于齿轮上的力 因已知低速级大齿轮的分度园直径为 d=2*458650/059N t2*n/147N t2*63N 3 初步确定轴的大小 直径 先按式（ 15步估算轴的最小直径。先取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据表15 26，于是得 0*(。为了使所选的轴直径 联轴器的孔径相适应，故需同时选 取联轴器的型号。 转距的计算转距 A*表 14虑到转距变化小，故取 A*58650N*87975N*照计算转距 标准 5014用 公称转距为 1250000N*联轴器的孔径 5取5联轴器长度 L=112联轴器与轴配合的榖孔长度 4 轴的结构设计 1）拟订轴上零件的装配方案直径长 13 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段 （ 1）为了满足半联轴器的轴向定位要求， 段右端需制出一个轴肩，故取 国半联轴器与轴配合的榖孔长度 4了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故 的长度因比 短一些，取 2 （ 2）初步选择滚动轴承。因为轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据 0轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙组、标准精度的单列圆锥 滚子轴承 30313 ，其尺寸为 d*D*T=6540*36。故6端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册上查得 30313 型轴承的定位轴肩高度h=6此取 7 （ 3）取安装齿轮处的轴段 直径 0轮右端与由轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮榖宽度为 70了使套筒端面可靠地紧压齿轮，此轴段应略 短于轮榖宽度，故 17轮的左端用轴肩定位，轴肩高度 h h=62环宽度 b 1.4*h，取 10 （ 4）轴承端盖的总宽度为 20减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器的右端面间的距离1=30取 10 5）为避免低速级齿轮产生轴向装配误差，故剩余两轴段的长度采参考中间轴的数据：10/2 1）轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位采用平键联接。按 手册查得平键截面d*h=2021096键槽用键槽铣刀加工，长为 631096同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮榖与轴的配合为 H7/样，半联轴器与轴的联系，选用平键为 140联轴器与轴的配合 H7/动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保 证的，此处选轴的在直径尺寸公差为 4）确定轴上园角和倒角尺寸 参考表 15轴端倒角 2*45，各轴肩园角为 5 求轴上的载荷 首先根据轴的结构图作出轴的计算图如下。在确定轴承的指点位置时，应该从手册中查取 a 值。对于 30313 型圆锥滚子轴承，由手册中查得 a=29为简支梁的轴的跨距3=据轴的计算图作出轴的弯矩图和扭矩图如下。 14 从轴的结构图已及弯矩和扭矩图中可以看出截面 C 是轴的危险截面。现计算出截面 N、 的值列于下表。 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 71N， 088N 21N， 26N 弯矩 M 36242N V=129170N 弯矩 M=( 矩 T 58650N 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面 C）。根据式 (15上表中的数值，并取 a=的计算应 力 a*)1/2/W=已选定轴的材料为 45钢，调质处理，由表 1560此 =可知其安全。 3）截面左侧 根据表 15弯截面系数 W=0.1*4300扭截面系数 .2*8600面 侧的弯矩 M 为 W=182965*(5669N*面 的扭矩 58650N*面上的弯曲应力 b=M/W=95669/34300面上的扭转切应力 T=T=458650/68600盈配合处 值，由附表 3插入法求出，并取 =，于是得 =按磨削加工，由附图 3表面质量系数为 =未经表面强化处理，即 q=1，则按式（ 3（ 3综合系数值为 K=+1/=+1/由 3 3碳钢的特性系数 = = =是，计算安全系数 ，按式 (15(15的 16 a+*m)=257/()=a+*m)=155/(+)=(S=该轴在截面 侧的强度也是足够的。因为无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故略去静强度校核。 轴 I 1 轴上的功率 速 I 60r/ 9390N* 求作用于齿轮上的力 因已知低速级大齿轮的分度园直径为 TI/d=1062N t3*n/98N t3*65N 3 初步确定轴的大小 直径 先按式 （ 15步估算轴的最小直径。先取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据表15 26，于是得 0*(PI/1/3=述出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径 了使所选的轴直径 需同时选取联轴器的型号。 转距的计算转距 A*表 14虑到转距变化小，故取 A*9085N*照计算转距 的条件，查标准 5014用 公称转距为 630000N*联轴器的孔径 0取0联轴器长度 L=112联轴器与轴配合的榖孔长度 4 轴的结构设计 1）拟订轴上零件的装配方案直径长 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段 （ 1）为了满足半联轴器的轴向定位要求， 段右端需制出一个轴肩，故取国半联轴器与轴配合的榖孔长度 4了保证轴端挡圈只压在半 联轴器上而不压在轴的端面上，故 的长度因比 短一些，取 2 （ 2）初步选择滚动轴承。因为轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据 8轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙组、标准精度的单列圆锥滚子轴承 30311，其尺寸为 d*D*T=5520故端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册上查得 30311 型轴承的定位轴肩高度 17 h=5此取 5 （ 3）取安装齿轮处的轴段 直径 0轮左端与由轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮榖宽度为 75了使套筒端面可靠地紧压齿轮，此轴段应略短于轮榖宽度，故 12轮的右端用轴肩定位，轴肩高度 h h=5 0环宽度 b 1.4*h，取 10 （ 4）轴承端盖的总宽度为 20减速器及轴承 端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器的右端面间的距离1=30取 10 5）为避免低速级齿轮产生轴向装配误差，故剩余两轴段的长度采参考中间轴的数据：18+75/2 1）轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位采用平键联接。按 手册查得平键截面d*h=1811096键槽用键槽铣刀加工，长为 681096同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮榖与轴的配合为 H7/样，半联轴器与轴的联系，选用平键为 120联轴器与轴的配合 H7/动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的在直径尺寸公差为 4）确定轴上园角和倒角尺寸 参考表 15半联轴器所在轴端倒角为 50，另一轴端倒角为 2*450，各轴肩园角为 5 求轴上的载荷 首先根据轴的结构图作出轴的计算图如 下。在确定轴承的指点位置时，应该从手册中查取 a 值。对于 30311 型圆锥滚子轴承，由手册中查得 a=26为简支梁的轴的跨距3=据轴的计算图作出轴的弯矩图和扭矩图如下。 18 从轴的结构图已及弯矩和扭矩图中可以看出截面 C 是轴的危险截面。现计算出截面 N、 的值列于下表。 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 68N， 94N 39N， 59N 弯矩 M 2851N V=23174N 弯矩 M=( 矩 T 9390N 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面 C）。根据式 (15上表中的数值，并取 a=1，轴的计算应力 a*)1/2/W=已选定轴的材料为 45钢，调质处理，由表 1560此 =可知其安全。 3）截面左侧 根据表 15弯截面系数 W=0.1*6638扭截面系数 .2*3275面 侧的弯矩 M 为 M=48716*(4686N*面 的扭矩 9390N*面上的弯曲应力 b=M/W=24686/16638面上的扭转切应力 T=T=39390/33275盈配合处 值，由附表 3插入法求出，并取 =，于是得 =按磨削加工，由附图 3表面质量系数为 =未经表面强化处理，即 q=1，则按式（ 3（ 3综合系数值为 K=+1/=+1/由 3 3碳钢的特性系数 = = =是，计算安全系数 ，按式 (15(15的 a+*m)=257/()=a+*m)=155/(+)=(S=20 故该轴在截面 侧的强度也是足够的。因为无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故略去静强度校核。 七、滚动轴承的选择及计算 轴承 选轴承为 30307 型，查表得 e=Y= 已求得径向力： ， ， 计算简图如下： Y=330N， Y=798N 因为 89+1049=1847以 1 被压紧， 2 被放松。则轴向力 847N， 98N， 847/1256=e， 89/3033=以合格 轴承 I 初选轴承为 30311，查表得 45e=Y= 以求得径向力： 1/2=822N， 1/2=287N， 计算简图如下： 21 Y=84N， Y=242N， 因为： 139+104=1243以 1 被压紧， 2 被放松。则轴向力 07N， 42N， 07/287=e， 42/822=以合格 轴承 选轴承为 30313 型，查表得 85e=Y= 已求得径向力： 1/2=948N 1/2=2302N， 计算简图如下： Y=822N， Y=279N 因为 79+763=1042 所以 1 被压紧， 2 被放松。则轴向力 042N， 79N 042/2302=e， 79/948=以合格 八、键连接的选择及校核计算 代码， 公 称 尺 寸 （ b*h） 直径 d （ 工作长度 l （ 工作高度 k ( 转矩 T (N m) 极限应力 ( p=2T*103/(高速轴 18*11 60 50
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