广州大学机械设计课程设计完整版

1、机 械 设 计 课 程 设 计 机 械 设 计 课 程 设 计 课题名称带式单级圆柱齿轮减速器设计计算学院土木工程专业建筑环境与设备工程班级姓名学号指导老师完成日期目录目录一一 传动方案及主要技术参数说明传动方案及主要技术参数说明1.1 传动方案及设计要求1.2 传动系统方案的选择二二 减速器结构选择及相关性能参数计算减速器结构选择及相关性能参数计算2.1 减速器结构2.2 电动机选择2.3 传动比分配2.4 动力运动参数计算三三V V 带传动设计带传动设计3.1 确定计算功率3.2 确定 V 带型号3.3 确定带轮的基准直径 dd并验算带速 v3.4 确定带长及中心距3.5 验算包角3.6

2、确定 V 带根数 Z3.7 确定粗拉力 F03.8 计算带作用于轴上的力 Q四四 齿轮的设计计算齿轮的设计计算( (包括小齿轮和大齿轮包括小齿轮和大齿轮) )4.1 齿轮材料和热处理的选择4.2 齿轮几何尺寸的设计计算4.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸4.2.2 齿轮弯曲强度校核4.2.3 齿轮几何尺寸的确定4.3 齿轮的结构设计五五 轴的设计计算轴的设计计算( (从动轴从动轴) )5.1 轴的材料和热处理的选择5.2 轴几何尺寸的设计计算5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径5.2.2 轴的结构设计5.2.3 轴的强度校核六六 轴承、键和联轴器的选择轴承、键和联轴器的选择6.

3、1 轴承的选择及校核6.2 键的选择计算及校核6.3 联轴器的选择七七 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算尺寸的计算7.1 润滑的选择确定7.2 密封的选择确定7.3 减速器附件的选择确定7.4 箱体主要结构尺寸计算参考文献参考文献第一章第一章 传动方案及主要技术参数说明传动方案及主要技术参数说明1.11.1 传动方案及设计要求传动方案及设计要求传动方案：带式输送机传动系统中的减速器。要求传动系统中含有单级圆柱齿轮减速器及V带传动。设计要求：（1）工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度3

4、5。（2）原始数据：运输带工作拉力F=3.5kN；运输带速V=1.2m/s；卷筒直径D=350mm。（3）其他条件：电力，三相交流，电压380/220V；使用折旧期8年；四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；运输带速度允许误差为5%；一般机械厂制造，小批量生产。1.21.2 传动系统方案的选择传动系统方案的选择带单级圆柱齿轮减速器第二章第二章 减速器结构选择及相关性能参数计算减速器结构选择及相关性能参数计算2.12.1 减速器结构减速器结构本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。2.22.2 电动机选择电动机选择1、电动机类型的选择： Y 系列三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）运输带卷

5、筒所需功率P卷筒=FV=3.3*1.2=3.96Kw（2）总效率：=0.960.980.990.960.993=0.868（3）电动机所需功率为：?卷筒总? ? ? ?kW查机械零件设计手册，取 P电电=5.5KW又由 滚筒工作转速：n筒=601000V/D=6010001.2/（350）=65.5r/min再由各级传动比范围可知：n筒=（624）65.5=3931572r/min所以所以 电动机选用电动机选用 Y132M2-6 型型n满满= 960 r/min2.32.3 传动比分配传动比分配工作机的转速 n=601000v/（D）=6010001.2/(350)=65.5r/min取则2.

6、42.4 动力运动参数计算动力运动参数计算1、计算各轴转速（r/min）=960 r/min=/=/=960/3=320 r/min=/=320/4.885=65.507 r/min=65.507（r/min）2、计算各轴的功率（KW）3、计算各轴扭矩（Nmm）=42.597(Nm)(Nm)= 569.941(Nm )将上述数据列表如下：轴号功率P/kWN/(r.min-1)T/(Nm)i04.4696042.59730.9614.282320122.67924.15465.507581.513/4.8850.9734.07165.507569.51310.98第三章第三章 V V 带传动设计

7、带传动设计3.13.1 确定计算功率确定计算功率 P PC C由课本 P119表 8-4 查得：kA=1.1PC=KAP=1.15.5=6.05KW3.23.2 选择选择 V V 带的带型带的带型根据 PC、n1由课本 P120图 8-9 得：选用 B 型3.33.3 确定带轮的基准直径确定带轮的基准直径 d dd d并验算带速并验算带速 v v1）根据图推荐，小带轮选用直径范围为 112140mm，选择 dd1=140mm。2）验算带速 v。按课本 P120 式（8-18）验算带的速度v =10006011ndd=60000960140 =7.034m/s在 5-25m/s 范围内，带速合适

8、。3）计算大齿轮的基准直径。根据课本 P120 式 dd2=idd1，计算大带轮的基准直径 dd2dd2=i带dd1=3140=420mm由课本表 8-5，取标准值 dd2=425mm3.43.4 确定带长和中心矩确定带长和中心矩(1)初取中心距 a0由得 395.5a01130， 根据总体布局，取 ao=800 mm(2) 确定带长 Ld：根据几何关系计算带长得=2512.88mm根据 P121表 8-6，取 Ld=2500mm。(3)计算实际中心距=793.56mm3.53.5 验算包角验算包角=159.42120，包角合适。3.63.6 确定确定 V V 带根数带根数 Z ZZ根据 dd

9、1=140mm 及 n1=960r/min，查 P118表 8-3 得 P0=2.10KW,P0=0.30KW中心距 a=793.56mm,包角=159.42,包角合适K=0.95并取 KL=1.03则 Z=2.576，取 Z=33.73.7 确定粗拉力确定粗拉力 F F0 0F0=500查表得 B 型 V 带单位长度质量 q = 0.17 /m,则单根 V 带的初拉力：F0=500=221.04N应使带的实际初拉力 F0(F0)min。3.8 计算带作用于轴上的力计算带作用于轴上的力 QQ=2ZF0sin=23221.04sin=1304.91N第四章第四章 齿轮的设计计算齿轮的设计计算4.

10、1 齿轮材料和热处理的选择齿轮材料和热处理的选择小齿轮选用 45 号钢，调质处理，HB236大齿轮选用 45 号钢，正火处理，HB1904.2 齿轮几何尺寸的设计计算齿轮几何尺寸的设计计算1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸从相关文献查得：,SHlim= 1由查得 ：ZN1= ZN2= 1YN1= YN2= 1.1由下：，1小齿轮的转矩小齿轮的转矩2选载荷系数选载荷系数 K由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取 K1.13计算尺数比计算尺数比：=4.8854选择齿宽系数选择齿宽系数： 取15计算

11、小齿轮分度圆直径计算小齿轮分度圆直径766=766= 63.835( mm)6确定齿轮模数确定齿轮模数 mm =(0.0070.02)a = (0.0070.02)187.834=1.313.76取 m=27确定齿轮的齿数确定齿轮的齿数和和取Z1= 33取Z2= 1628实际齿数比实际齿数比齿数比相对误差，/=2.06/204=0.01010计算大齿轮齿根弯曲应力为=61.216齿轮的弯曲强度足够3 齿轮几何尺寸的确定齿轮几何尺寸的确定齿顶圆直径由机械设计基础得 h*a=1c*= 0.25齿距P = 23.14=6.28(mm)齿根高齿顶高齿根圆直径4 齿轮的结构设计齿轮的结构设计大齿轮的有关

12、尺寸计算如下（需要根据后面轴的设计来确定大齿轮的详细参数）：轴孔直径 d=?50mm轮毂直径 D1=1.6d=1.650=80 mm； 取 D1=80 mm轮毂长度 L=B2=66mm轮缘厚度 0=（34）m=68 mm； 取0=8 mm轮缘内径 D2=da2-2h-20=328-24.5-28=303 mm取 D2=305 mm腹板厚度 c=0.3B2=0.366=19.8 mm； 取 c=20 mm腹板中心孔直径=0.5(+)=0.5(80+305)=192.5(mm)，取 D0=193(mm)腹板孔直径=0.25（-）=0.25（305-80）=56.25(mm) ，取=57(mm)齿轮

13、倒角 n=0.5m=0.52=1（装配图中不画倒角、圆角）齿轮结构图如下（转自 CAD 绘图）：此图为 CAD 绘图（大齿轮即低速齿轮零件图）手绘图另画第五章第五章 轴的设计计算轴的设计计算5.1 轴的材料和热处理的选择轴的材料和热处理的选择由机械设计基础中的 P224 图表 13-1 查得选 45 号钢，调质处理，HB217255b=640MPas=355MPa1=275MPa5.2 轴几何尺寸的设计计算轴几何尺寸的设计计算初步计算各轴段直径初步计算各轴段直径（此图摘自网上！）1计算计算 d1，按下列公式初步计算出轴的直径，输出轴的功率按下列公式初步计算出轴的直径，输出轴的功率 P 和扭矩和

14、扭矩 TP1=4.282kw, T1= 122.679N.m , n1=320 r/min最小直径计算（查机械设计基础P226 表 13-2，取 A=120）主动轴1d=A113nP=120320282. 43=28.49mm从动轴2d=A223nP=120507.65154. 43=47.85mm考虑键槽1d=28.491.03=29.34mm, 选取标准直径1d=30mm考虑键槽2d=47.851.03=49.29mm. 选取标准直径2d=50mm计算3d,d3=d2+(15)=5155，且3d必须与轴承的内径一致，圆整3d=55mm，查机械设计课程设计手册P70 表 6-1 初选轴承型号

15、为 6311,可知，B=29mm，D=120mm，Cr=71.5 , C0r=44.8 ；计算4d,d4=d3+(15)=5660,，取4d=60mm；计算5d,d5=d4+2a4=60+d4(0.070.1)=64.266 mm , 取 d5=65计算6d,d6=d3=55mm，同一轴上的轴承选择同一型号，减少轴承类型。轴各阶梯轴直径列表如下：轴各阶梯轴直径列表如下：名称1d2d3d4d5d6d直径（mm）3050556065552计算轴各段长度计算轴各段长度（1）计算1L半联轴器的长度 l=52mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上，而不压在轴的端面上，故第一段的长度应比 l 略短一些，取1

16、L=50mm;（2）计算2LmelL12轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，取 l1=20mm,e=1.2d3=8.4mm,其中 d3为螺钉直径 M8，由轴承外径 D=120mm，查表，取 d3=7mm，轴承轴承BccBLm3213)83(式中，为箱体壁厚，取=8mm，取轴旁连接螺栓的直径为 10mm，查得mmcmmc14,1621；由于轴承的轴颈直径和转速的乘积（1.52）105，故轴承采用脂润滑，取3=9mm，所以m=8+16+14+8-9-29=8mm,melL12=20+8.4+8=36.4mm，取2L=37mm；（3）计算3L算的 L3=53.5mm，取 L3=54mm（4）计算4LL4=b

17、2-2=66-2=64mm（5）计算5LL5=1.4*0.09*60=7.56mm , 取 L5=8mm（6）计算6LL6=29+15+10-8=46mm；各段轴长度列表如下各段轴长度列表如下:名称1L2L3L4L5LL6长度/mm50375464846简图如下：3强度校核强度校核圆周力tF=222000dT=2000581.513/324=3589.59 N径向力rF=tFtan=3589.59tan20=1306.50 N取轴向力aF=0L=118mmHAR=HBR=0.5tF=0.53589.59 =1794.80)(NHCM=0.5HARL=1794.801180.5/1000=105

18、.9)(mN VAR=VBR=0.5rF=0.51306.50 =653.25)(mN VCM=0.5VARL=653.251180.5/1000=38.54)(mN 转矩 T1=122.679)(mN ，T2=-581.513)(mN 校核如下：校核如下：CM=22VCHCMM=2254.389 .105=112.69)(mN 1eM=212aTMC=22679.1226 . 069.112=134.6)(mN 2eM=222aTMC=22513.5816 . 069.112=366.65)(mN 由图表查得，b1=60MPad110beM1131 .0=1060*1 . 06 .1343=

19、28.203(mm) 30mmd210beM1231 .0=1060*1 . 065.3663=39.39(mm) 50mm则强度足够则强度足够第六章第六章 轴承、键和联轴器的选择轴承、键和联轴器的选择轴承的选择及校核轴承的选择及校核考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用单列深沟球轴承主动轴承根据轴颈值查机械设计课程设计手册选择为 63072 个（GB/T276-1994），从动轴承为 63112 个（GB/T276-1994）从上有rF=tFtan=3589.59tan20=1306.50 N1从动轴承：从动轴承：选择 6210（GB/T276-1994）型深沟球轴承 2 个。各部分尺寸如下表

20、：轴承代号尺寸/mmdDB63115512029寿命计划：要求轴承寿命：（8 年两班制工作，按每年工作 300 天，每班工作 16 个小时）L=8*300*16=38400h计算选用轴承寿命：动载荷系数1X 0Y ， 当量动载荷 P=XFr+YFa=1306.50N温度系数1tf 载荷系数1.5pf 对球轴承寿命系数3,Cr=71.5L =38400hL10=PfCfnprt266010=3650.1306*5 . 1100015 .71507.656010=12355979轴承寿命合格轴承寿命合格2主动轴承：主动轴承：主动轴承：选择 6307（GB/T276-1994）型深沟球轴承 2 个。

21、各部分尺寸如下表：轴承代号尺寸/mmdDB6307358017寿命计划：要求轴承寿命：（8 年两般制工作，按每年工作 300 天，每班工作 16 个小时）L=8*300*16=38400h计算选用轴承寿命基本额定动负荷 Cr=33.2, 动载荷系数1X 0Y 当量动载荷 P=XFr+YFa=1306.50N温度系数1tf 载荷系数1.5pf 对球轴承寿命系数3L =38400hL10=PfCfnprt066010=3650.1306*5 . 1100012 .333206010=253228轴承寿命合格轴承寿命合格2 键的选择计算及校核键的选择计算及校核选择 45 号优质碳素钢 , 其许用挤压

22、应力100jyMPa 1主动轴主动轴外伸端，d=35mm，考虑到键在轴中部安装，选择平键b=10，L=50，h=8静连接工作面的挤压应力：p1=2TI103/（k1l1d1）=2122.679103/（43550）=35.05MPap则：强度足够， 合适从动轴从动轴外伸端，d=55，所以可以选择上面所述的平键就可以了！2与齿轮联接处与齿轮联接处 d=55mm，考虑键槽在轴中部安装，故同一方位母线上，选键 1452 GB/T10962004，b=10mm，L=45mm，h=8mm，选 45 号钢，其许用挤压应力p=100MPap1=2TI103/（k1l1d1）=2122.679103/（445

23、55）=24.78MPap则强度足够，合格3 联轴器的选择联轴器的选择由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装方便及经济问题，选用弹性套柱联轴器，K=1.3CT=9550IIIInKP=9550507.65154. 43 . 1=787.273选用 LT9 型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩nT=1000，CTnT。采用 Y 型轴孔，A 型键轴孔直径选 d=50，轴孔长度 L=112LT9 型弹性套住联轴器有关参数第七章第七章 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算尺寸的计算1 润滑的选择确定润滑的选择确定11.1 润滑方式润滑方式1.齿轮 V=1.212 m/s 应用喷油润滑，但考虑成本及需要，选用浸油润滑2.轴承采用润滑脂润滑2润滑油牌号及用量润滑油牌号及用量1.齿轮润滑选用 150 号机械油，最低最高油面距