海类旭--汽车装配车间输送机设计说明书

北 方 民 族 大 学 机械设计课程设计说明书 设计题目： 同轴式二级齿轮减速器 学 院： 机 电 工 程 学 院 _ 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 131 班 学 号： 20131941 学生姓名： 海类旭 指导教师： 张腾 机械设计课程设计 1 目录 一、设计任务书 . 2 二、传动方案的拟定及说明 . 2 三、电动机的选择 . 3 四、计算传动装置总传动比和分配各级传动比 . 4 五、计算传动装置的运动和动力参数 . 6 六、传动件的设计计算 . 7 1. V 带传动设计计算 . 7 2. 斜齿轮传动设计计算 . 9 七、轴的设计计算 . 15 1. 高速轴的设计 . 15 2. 中速轴的设计 . 18 3. 低速轴的设计 . 22 八、滚动轴承的选择及计算 . 28 九、键联接的选择及校核计算 . 33 十、联轴器的选择 . 34 十一、减速器附件的选择和箱体的设计 . 34 机械设计课程设计 2 设计计算及说明 结果 一、 设计任务书 设计一用于汽车装配车间的带式输送机，要求尽量减少占地面积。 1. 总体布置简图 2. 工作情况 工作平稳、单向运转 3. 原始数据 传送带主轴所需扭矩（ Nm） 传送带速度（ m/s） 鼓轮直径（ 使用年限（年） 工作制度（班 /日） 1400 350 10 2 4. 设计内容 (1)电动机的选择与参数计算 (2)斜齿轮传动设计计算 (3)轴的设计 (4)滚动轴承的选择 (5)键和联轴器的选择与校核 (6)装配图、零件图的绘制 (7)设计计算说明书的编写 5. 设计任务 (1)减速器总装配图 1张（ 1号图纸） (2)齿轮、轴零件图各 1张（ 3号图纸） (3)设计计算说明书一份 二、 传动方案的拟定及说明 如任务书上布置简图所示，传动方案采用 V 带加同轴式二级圆柱齿轮减速箱，采用 V 带可起到过载保护作用，同轴式可使减速器横向尺寸较小。 机械设计课程设计 3 设计计算及说明 结果 =601000 =601000350 = 三、 电动机的选择 1. 电动机类型选择 按工作要求和工作条件，选用一般用途的（ 列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。 2. 电动机容量 (1)卷筒轴的输出功率 = 1000 =2 1000 =2 (2)电动机的输出功率dP 传动装置的总效率5423321 式中， 21, 为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由机械设计课程设计（以下未作说明皆为此书中查得）表 2得： V ；滚动轴承 ；圆柱齿轮传动 3 = ；鼓轮 轴 滑动轴承 5 = = = = 3)电动机额定功率表 19取电动机额定功率 = 。 3. 电动机的转速 由表 2带传动常用传动比范围 421 i ，由表 2082 i ，则电动机转速可选范围 = = = = 机械设计课程设计 4 设计计算及说明 结果 = 1 2 = 可见同步转速为 750r/1000r/1500r/ 3000r/电动机均符合。这里初选同步转速分别为 1000r/ 1500r/ 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（ 传动装置的计算传动装置总传动比和分配各级传动比 1. 传动装置总传动比 i = = . 分配各级传动比 取 V 带传动的传动比 i = 两级圆柱齿轮减速器的传动比为2 3 = 2 = 3 = i = 1 = 2 = 3 = 械设计课程设计 5 所得32 符合一般圆柱齿轮传动和两级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。 设计计算及说明 结果 机械设计课程设计 6 五、 计算传动装置的运动和动力参数 1. 各轴转速 电动机轴为 0轴，减速器高速轴为轴，中速轴为轴，低速轴为轴，各轴转速为 0 = = 1440 1 = 01= 576 2 = 12= 3 = 23= 2. 各轴输入功率 按电动机额定功率0 = = 1 = 01 = 2 = 0 2 3 = 3 = 1 2 3 = . 各轴 转矩 0 = 9550 00= 9550 1 = 9550 11= 9550 . 2 = 9550 22= 9550 . 3 = 9550 33= 9550 . 电动机轴 高速轴 中速轴 低速轴 转速（ r/ 1440 576 率（ 矩（ 1 = 576 2= 3= 0 = 1 = 2 = 3 = 0 = . 1= . 2= . 3= . 设计计算及说明 结果 机械设计课程设计 7 六、 传动件的设计计算 1. V 带传动设计计算 （ 1） 确定计算功率 由于是带式输送机，每天工作两班，查机械设计（ V 带设计部分未作说明皆查此书）表 8 工作情况系数 = = 9 （ 2） 选择 V 带的带型 由 0型 （ 3） 确定带轮的基准直径v 初选小带轮的基准直径1表 8小带轮的基准直径 1 = 125 验算带速 v。按式 (8算带的速度 v = 10601000 = 125 1440601000 = 30/5 因为 ,故带速合适。 计算大带轮的基准直径。根据式 (8计算大带轮基准直径22 = 11 = 25 = 根据表 8整为 2 = 315 （ 4） 确定 V 带的中心距 a 和基准长度根据式 (8初定中心距 000 。 由式 (8算带所需的基准长度 0 20 +2(1 +2)+(2 2)240= 20 +2(1 +2)+(2 1)240= 2500+2(125+315)+(315125)24500 ) 由表 8 = 1750 = 9 1 = 125 V=s = 1750 设计计算及说明 结果 机械设计课程设计 8 按式 (8算实际中心距 a。 a 0 +12 = 500 +1750 = = 750 = = + = 750 = 573 中心距变化范围为 573 （ 5） 验算小带轮上的包角 1 1 180 (1 2) = 180 (315125) 120 （ 6） 确定带的根数 计算单根 V 带的额定功率 由 1 = 125和 0 = 1440 ，查表 80 = 根据 0 = 1440 ， i=型带，查表 80 = 查表 8 = 表 8 = = (0 +0) = ( 计算 z。 z = = 5根。 （ 7） 计算单根 V 带的初拉力的最小值 A 型带的单位长度质量 q=m，所以 由式 （ 8：(0) = 500 ()+2=500 ( ()应使带的实际初拉力(（ 8） 计算压轴力) = 2(0)2 = 25 = 0 = = 573 160 5根 ()齿数 选用斜齿圆柱齿轮 运输机为一般工作机器，速度不高，故选 7级精度（ 由机械设计（斜齿轮设计部分未作说明皆查此书）表 100质），硬度为 280齿轮材料为 45钢（调 质），硬度为240者硬度差为 40 选小齿轮齿数 241 z ：大齿轮齿数 2 = 1 = 4 90 初选取螺旋角 14 （ 2） 按齿面接触强度设计 按式 (10算，即 1 21 +1 ()23 确定公式内各计算数值 a) 试选载荷系数 = 1.6 b) 由图 10取区域系数 Z c) 由 式（ 10算 接触疲劳强度用重合度系数 = ) = 20 14 ) = 1 = 11 + = 24 4+2114= 2 = 22 + = 00+214 = = 1(1 )+2(2 )2= 24(+90(2= d) 小齿轮传递的传矩 94 设计计算及说明 斜齿圆柱齿轮 7级精度 241 z 14 = 果 机械设计课程设计 10 e) 由表 10取齿宽系数 1d = 1 = 12414 = 式（ 10 = 43 (1)+ = 4(1式（ 10 = = 14 = f) 由表 10得材料弹性影响系数 g) 由图 10齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限001 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 502 h) 由式 10算应力循环次数： 1 = 601 = 6021236510)= 08 2 = 1 = 08 (9024) = 08 i)由图 10得接触疲劳寿命系数 1 = 2 = j)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 1 = 11 = 001 = 576 2 = 12 = 001 = 582 k)许用接触应力 取 1和 2中 较小的作为该齿轮的接触疲劳许用应力，即 = 2 = 576 计算 a) 试算小齿轮分度圆直径计算公式得 1= 2031 (9024)+1(9024) (23= b) 计算圆周速度 v = 11601000 = 000 = = = 1 = 08 2 = 08 1 = 576 2 = 582 1 v = 设计计算及说明 结果 机械设计课程设计 11 c) 齿宽 b = 1 = 1 = 11= 1424 = = = = = 11 d) 计算纵向重合度 = 1 = 2414 = e) 计算载荷系数 K 由表 10得使用系数 = 1根据 V = ， 7 级精度，由图 10 = 表 10得 = 1 = 211= 2 03 1 = 1 214 100 表 10得 齿间载荷 = = 10得 齿向载荷分配系数 = 计计算及说明 结果 机械设计课程设计 12 故 由式（ 10 载荷系数： K = = 1 f) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式 (10 1 = 13 = g) 计算模数 = 11= 1424 = 3） 按齿根弯曲强度设计 由式 (10： 2 1 2 12 ( )3 确定计算参数 a) 计算载荷系数 K = = 1 b) 根据纵向重合度 ,由式（ 10曲疲劳强度计算的螺旋角系数 = 1 120 = 114120 = c) 计算当量齿数 1 = 1 = 24143 = 2 = 23 = 90143 = d) 查取齿形系数 由表 101 = 2 = e) 查取应力校正系数 由表 101 = 2 = f) 计算弯曲疲劳许用应力 由图 10得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 001 ；大齿轮的弯曲疲劳强度极限 802 = 1 = = = = 计计算及说明 结果 机械设计课程设计 13 由图 101 = 2 = 弯曲疲劳安全系数 S=式 (10 1 = 1 1 = 2 = 2 2 = g) 计算大、小齿轮的 并加以比较 111 =4 = 222 =8 = 齿轮的数值大 = () = 14 = = 2 = = 式（ 10得： = = 设计计算 203 14)2 423= 对比计算的结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 = 2，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径 1 = 来计算应有的齿数。于是由 1 = 1 = 142 32 取 1 = 32，则 2 = 1 = 2 120 （ 4） 几何尺寸计算 计算中心距 a = (1 +2)2 = (32+120)2214 将中心距圆整为 157 按圆整后的中心距修正螺旋角 1= 2= = = = 1 = 32 2 = 120 A=157计计算及说明 结果 机械设计课程设计 14 = 1 +2)2 = 32+120)22157 ) = 因 值改变不多， 故参数, 等不必修正 计算大、小齿轮的分度圆直径 1 = 1 = 32 2= 2 = 2 = 1202= 计算齿轮宽度 b = 1 = = 整后取 1 = 70 2 = 65 由于高速轴的转矩较小，齿轮过宽照成浪费，故去齿轮宽度系数为 以宽度可定为 3 = 60 4 = 55于是同轴式二级齿轮减速器，因此两对齿轮取成完全一样，这样保证了中心距完全相等的要求，且根据低速级 传动计算得出的齿轮接触疲劳强度以及弯曲疲劳强度一定能满足高速级齿轮传动的要求。 为了使中间轴上大小齿轮的轴向力能够相互抵消一部分，故高速级小齿轮采用左旋，大齿轮采用右旋，低速级小齿轮右旋大齿轮左旋。 高速级 低速级 小齿轮 大齿轮 小齿轮 大齿轮 传动比 数 (2 螺旋角 心距 (157 齿数 32 120 32 120 齿宽 (60 55 70 65 直径(分度圆 顶 圆 根 圆 旋向 左旋 右旋 右旋 左旋 = 1 = 2 = 1 = 70 2 = 65 3 = 60 4 = 55 设计计算及说明 结果 机械设计课程设计 15 七、 轴的设计计算 (1) 高速轴上的功率、转速和转矩 转速 （ r ） 高速轴功率（ 转矩 T（ ） 576 2) 作用在轴上的力 已知高速级齿轮的分度圆直径为 d =，根据 机械设计（轴的设计计算部分未作说明皆查此书）式 (10 则 = 2 = 203 = = = 20 = a = = = (3) 初步确定轴的最小直径 先按式 (15步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据表 15 1120 A,于是得 = 03 = 112 考虑到健对轴强度的削弱和联轴器对轴颈的要求，最后取 d=30 (4) 轴的结构设计 1） 拟订轴上零件的装配方案（如图） = = = = 设计计算及说明 结果 机械设计课程设计 16 2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足 V 带轮的轴向定位， -轴段右端需制出一轴肩，故取 -段的直径 d - =32V 带轮与轴配合的长度 0了保证轴端档圈只压在 V 带轮上而不压在轴的端面上，故 -段的长度应比 短一些，现取 L - =75 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用 角接触轴承 。参照工作要求并根据 d - =35轴承产品目录中初步选取 0基本游隙组、标准精度级的 角接触球轴承 30308 轴承 ，其尺寸为 d DB=4090 d - =d - =40而 L - =25+20=45L - =10 右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册上查得 30308 轴承 的定位轴肩高度 h=此，套筒左端高度为 d - =50 取安装齿轮的轴段 - 的直径 d - =45 L - =9轮的左端与左端轴承之间采用套筒定位。 轴承端盖的总宽度为 36减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆，取端盖的外端面与 V 带轮右端面间的距离 L=24取 L - =60 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。 3）轴上零件的轴向定位 V 带轮与轴的周向定位选用平键 10863V 带轮与轴的配合为 H7/轮与轴的周向定位选用平键 14950了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选齿轮轮毂与轴的配合为 H7/动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，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 各圆角半径见图 轴段编号 长度（ 直径（ 配合说明 - 75 30 与 - 60 35 定位轴肩 - 45 40 与 30308轴承 配合，套筒定位 - 60 45 与小齿轮键联接配合 - 10 50 定位轴环 - 40 40 与 30308轴承 配合，套筒定位 总长度 290 5） 求轴上的载荷 首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取 a 值。对于 30307 型圆锥滚子轴承，由手册中查得 a=29此，轴机械设计课程设计 17 的支撑跨距为 10 3=0= 根据轴的计算简图作出 轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面 C 是轴的危险截面。先计算出截面 C 处的 的值列于下表。 设计计算及说明 结果 机械设计课程设计 18 （ 6） 按弯扭合成应力校核轴的强度 根据式 (15上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取 ，轴的计算应力 = 2 +()2 =(19378)53 = 已选定轴的材料为 40质处理。由表 15得 70 1- 。因此 1 ，故安全。 4） 中速轴的设计 (1) 中速轴上的功率、转速和转矩 转速 （ r ） 中速轴功率（ 转矩 T（ ） 2) 作用在轴上的力 已知高速级齿轮的分度圆直径为 1 = ，根据 式 (10 则 1 = 2 = 2103 = 1 = 1 = 20 = 1 = = 已知低速级齿轮的分度圆直径为 2 = ，根据 式 (10 则 2 = 2 = 2103 = 2 = 2 = 20 = 2 = = 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 1 = ， 2 = 1 = ， 2 = C 截面弯矩M = 2 3 = = 2 3 += 总弯矩 = 2 +2 = . 扭矩 T = 全 1 = 1 = 1 = 2= 2= 2 = 计计算及说明 结果 机械设计课程设计 19 (3) 初步确定轴的最小直径 先按式 (15步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据表 15 1120 A,于是得 = 03= 112 (4) 轴的结构设计 5） 拟订轴上零件的装配方案（如图） 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 初步选择滚动轴承。因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 d - =d - =45轴承产品目录中初步选取标准精度级的圆锥滚子 30309 轴承，其尺寸为 d D B=4500 L - =L - =27+20=47 两端滚动轴承采用套筒进行轴向定位。由手册上查得圆锥滚子轴承的定位轴肩高度 h=此，左边套筒左侧和右边套筒右侧的高度 为 取安装大齿轮出的轴段 -的直径 d - =45轮的左端与左端轴承之间采用套筒定位。 为了使大齿轮轴向定位，取 d - =55由于考虑到与高、低速轴的配合，取 L - =140 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。 = 设计计算及说明 结果 机械设计课程设计 20 3）轴上零件的轴向定位 大小齿轮与轴的周向定位都选用平键 14950了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选齿轮轮毂与轴的配合为 H7/动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 6） 确定轴上圆角和倒角尺寸 参考表 15轴端倒角 各圆角半径见图 轴段编号 长度（ 直径（ 配合说明 - 41 45 与 圆锥滚子轴承 30309配合，套筒定位 - 55 45 与大齿轮键联接配合 - 140 50 定位轴环 - 70 45 与小齿轮键联接配合 - 47 45 与 圆锥滚子轴承 30309配 合 总长度 353 5） 求轴上的载荷 首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取 a 值。对于 圆锥滚子轴承 ，由手册中查得 a=23此，轴的支撑跨距为 2 根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面 C 是轴的危险截面。先计算出截面 C 处的 的值列于下表。 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 1 = ， 2 = 1 = ， 2 = C 截面弯矩M = 2 3 = = 2 3 += 总弯矩 = 2 +2 = . 扭矩 T = 计计算及说明 结果 机械设计课程设计 21 设计计算及说明 结果 机械设计课程设计 22 （ 6） 按弯扭合成应力校核轴的强度 根据式 (15上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取 ，轴的计算应力 = 2 +()2 =(36641)2 53 = 已选定轴的材料为 40质处理。由表 15得 70 1- 。因此 1 ，故安全。 (1) 低速轴上的功率、转速和转矩 转速 （ r ） 中速轴功率（ 转矩 T（ ） 2) 作用在轴上的力 已知低速级齿轮的分度圆直径为 d = 据 式 (10 则 = 2 = 203 = = = 20 = a = = = (3) 初步确定轴的最小直径 先按式 (15步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据表 15 1120 A，于是得 = 03 = 112 (4) 轴的结构设计 1） 拟订轴上零件的装配方案（如图） 安全 机械设计课程设计 23 设计计算及说明 结果 2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足半联轴器的轴向定位， -轴段 左端需制出一轴肩，故取 -段的直径 d - =75联轴器与轴配合的毂孔长度 07了保证轴端档圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故 -段的长度应比 取 L - =105 初步选择滚动轴承 30315。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据 d - =70轴承产品目录中初步选取标准精度级的圆锥滚子轴承，其尺寸为 d D B=751600 d - =d - =75 L - =55L - =40+20=60 左端滚动轴承采用轴环进行轴向定位。由表 15得 30315 的定位高度h=6此，取得 d - =90端轴承采用套筒进行