机械设计课程设计说明书2

1、机械设计课程设计说明书设计题目：两级（分流式）圆柱齿轮减速器 院 （系）： 汽车与交通学院 专业班级： 车辆121 学 号： 2012002050 设计人 ： 指导老师： 完成日期： 2015 年 1 月 24 日目录一设计任务书.1二、传动方案拟定.2三、电动机的选择.3四、计算总传动比及分配各级的传动比.5五、运动参数及动及计算.10六、传动零件的设计计算.15七、轴的设计计算.22八、滚动轴承的选择及校核计算.24九、键联接的选择及计算.27十、联轴器的选择.29十一、润滑与密封.33十二、参考文献.34十三、附录（零件及装配图）.34 一 设计题目：设计用于带式运输机上的两级圆柱齿轮减

2、速器，动力由电动机经减速器传至输送带。每天两班制工作，载荷较平稳，连续单向运转，环境最高温度35，工作期限八年。（允许输送带速度误差为±5%）1、总体简图： - 1-电动机 2-联轴器 3-二级圆柱齿轮减速器 4-联轴 5-卷筒 6-运输带 2.工作情况：工作平稳、单向运转、环境最高温度35 3.原始数据输送带拉力KN运输带速度（m/s）卷筒直径（mm）使用年限（年）工作制度（班/日）261.122082 4.设计内容 （1）传动方案的拟定、电动机的选择与参数计算（2）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 （

3、7）设计计算说明书的编写5. 设计任务 （1）手绘减速器装配图1张（A1或以上，比例1：2或1：1）； （2）零件（轴、齿轮、带轮任选其中两种）工作图2张（A4或以上、可电脑绘图，但不可同种零件绘制两份）； （3）设计说明书1份。二、传动方案的拟定及说明 如任务书上布置的运动简图所示，传动系统中采用了两级分流式圆柱齿轮减速器，它的结构较复杂，高速级齿轮相对于轴承位置对称，沿齿宽载荷分布较均匀，高速级和低速级分别为斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮。 斜齿轮的传动比直齿轮要平稳，所以在高速级一般都会采用斜齿轮，而低速级采用直齿圆柱齿轮。3、 电动机选择1、选择电动机的类型按已知工作条件和要求，对载荷平稳

4、，不调速、长期工作的机器，可采用笼型异步电动机，其特点是结构简单、工作可靠、维护容易、价格低廉、配用调速装置后可提高启动性能、加速性能、稳态性能和对电网的功率因数，所以应选用Y系列一般用途的三相异步电动机。2、电动机转数与型号的选择 (1)滚筒所需总功率 (2)滚筒的转速 (3)电动机至滚筒之间传动装置的总效率为 式中， ，分别为传动系统中联轴器、每对轴承、圆柱齿轮传动、滚筒传动的效率,查表可知： （4）所需电动机的功率 查表取额定功率：=4KW （5）电动机转数与型号 根据老师的要求以及和同组成语的商量 ，我选择发动机如下： 1、滚筒所需总功率: 2、滚筒的转速: 3、 总效率为 4、 所需

5、电动机的功率 所以电动机的可以选择的型号如下： 方案电动机型号额定功率电动机转速同步转速满载转速5Y112M-4415001440 4、 总传动比确定及各级传动比分配4.1 计算总传动比 由电动机型号可知：满载转速：总传动比： 由分流式减速器传动比的分配原则可知， i1=i2=3.884.2计算传动装置的运动和动力参数 设电动机轴为m轴,减速器高速级轴为轴1,中速轴为2,低速级轴为轴3，滚筒轴为轴4，则各轴的转速分配如下： 因为，所以滚筒的转速在运输带允许的误差内。4.3各轴的功率和转矩 因为 各轴的转矩如下： 综上所算，则各轴的运动与动力参数如下表所示： 轴号转速n/(r/min)功率P/k

6、w扭矩T/(N.m)114403.4522.712371.133.18982.12395.653.062306.14495.653.009300.80第五章 齿轮传动设计一、高速级齿轮传动设计 1. 按传动方案的设计，考虑到齿轮的结构受力情况，选用斜齿圆柱齿轮传动，带式运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度，查表可选用大小齿轮的规格如下： 小齿轮：材料为45钢（调质），硬度50HRC Flim1=600 Hlim1=1057.2 大齿轮：材料为45钢（调质），硬度50HRC Flim2=600 Hlim2=1057.2 可取疲劳强度安全系数，选择小齿轮的齿数,因为高速级齿轮的传动比为，

7、所以大齿轮的齿数初选为，初选螺旋角，压力角。2，按齿面接触疲劳强度设计 2.1由式（10-27）试计算小齿轮的分度圆直径，即 确定公式中的各参数： 试选载荷系数 由图查取区域系数 由式（10-21）计算接触疲劳强度用重合度系数 由计算可得， 所以最后算得 由高速轴输入的功率和转数可算得其转矩为： 最终经过分流作用可知其中一对齿轮的转矩变为： 计算齿轮接触疲劳的许用应力 由式可知大小齿轮的的应循环次数分别为： 由图10-23查取接触疲劳寿命系数 ， 所以可以算得许用应力为： 最后取两个应力的最小值：。 最后取齿宽系数为：，由式10-23，算得螺旋角系数为： 所以小齿轮的分度圆的直径为： 2.2.

8、调整小齿轮分度圆直径 圆周速度：，齿宽： 计算实际载荷 查表可得,可算得圆周力和转矩分别为：，所以： 则实际载荷为： 按实际载荷算得的分度圆直径为：，齿轮的模数为： 3.按齿根弯曲疲劳强度设计 3.1由式（10-20）试计算齿轮的模数，即 确定公式中的各参数： 试选载荷系数 由式（10-18），可计算弯曲疲劳强度的重合度系数 由式（10-19）可得计算弯曲疲劳强度的螺旋角系数 计算,由当量齿数,查图10-17和10-18可得齿形系数分别为： 所以得许用应力为： 最终取 3.2试算齿轮的模数： 3.3调整齿轮的模数 圆周速度： ， 齿宽： 齿高h和齿宽高比b/h , 3.4计算实际载荷系数 由图

9、10-8查到动载荷系数 由，可查得齿间分配系数 由表10-4用插值法得,结合 b/h=11.04查表10-13得 最后实际载荷系数为： 3.5由式10-13.可得按实际载荷算得的齿轮模数为： 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数。从满足弯曲疲劳强度出发，从标准中取；为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得分度圆直径来计算小齿轮齿数，即可得：，取,取,Z1和Z2是互为质数。 4.几何尺寸计算 计算中心距： ，考虑模数的增大，为此将中心距的模数减小圆整为95mm. 修正螺旋角： 计算大小齿轮分度圆的直径 计算齿轮宽度：,取5.圆整中心距后的强度校

10、核 （1）齿面疲劳强度校核 按前面类似的做法，先计算式10-22中的个参数： 将他们带入式10-22得： 可知满足齿面接触疲劳强度条件 （2）齿根弯曲疲劳强度校核 按前面类似的做法，先计算式10-17中的个参数： 将他们带入式10-17得： 齿根弯曲疲劳强度满足要求，小齿轮抵抗弯曲疲劳强度的能力大于大齿轮的！6.主要设计结论 齿数，模数，压力角，螺旋角变位系数，中心距，齿宽，大小齿轮都选用的 材料为45钢调质，按6级精度设计！二、低速级齿轮传动设计1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 按传动方案，从受力情况分析，可选直齿圆柱齿轮传动，压力角为20度，选用7级精度，大小齿轮选用45钢调质表面淬

11、火，硬度为4050HRC,大小齿轮均采用硬齿面。 Flim1=600 Hlim1=1057，Flim2=600 Hlim2=1057 选择小齿轮的齿数为则由传动比可得大齿轮的齿数为2. 按接触疲劳强度设计 2.1由式（10-27）试计算小齿轮的分度圆直径，即 确定公式中的各参数： 试选载荷系数 由图查取区域系数 由式（10-21）计算接触疲劳强度用重合度系数由计算可得 所以最后算得 由高速轴输入的功率和转数可算得其转矩为： 计算齿轮接触疲劳的许用应力 由式可知大小齿轮的的应循环次数分别为： 由图10-23查取接触疲劳寿命系数 ， 所以可以算得许用应力为： 最后取两个应力的最小值：。 最后取齿宽

12、系数为：，由式10-11可知小齿轮的分度圆的直径为： 2.2.调整小齿轮分度圆直径 圆周速度：，齿宽： 计算实际载荷 查表可得,可算得圆周力和转矩分别为： ， 查表得 则实际载荷为： 按实际载荷算得的分度圆直径为：，齿轮的模数为： 3.按齿根弯曲疲劳强度设计 3.1由式（10-7）试计算齿轮的模数，即 确定公式中的各参数： 试选载荷系数 由式（10-5），可计算弯曲疲劳强度的重合度系数 计算，由当量齿数,查图10-17和10-18可得齿形系数分 别为： ，已知大小齿轮的弯曲疲劳强度的极限，且查图10-22得弯曲疲劳寿命系数,取弯曲疲劳安全系数为S=1.4，由式可10-14得： 因为大齿轮的大于

13、小齿轮的，所以取较大的值。 计算模数 3.2调整齿轮的模数 圆周速度： ， 齿宽： 齿高h和齿宽高比b/h , 3.3计算实际载荷系数 由图10-8查到动载荷系数 由，可查得齿间分配系数 由公式求得,结合 b/h=10.67查表10-13得 最后实际载荷系数为： 3.4由式10-13.可得按实际载荷算得的齿轮模数为： 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数。从满足弯曲疲劳强度出发，从标准中就近取圆整为；为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得分度圆直径来计算小齿轮齿数，即可得：，取,取,Z1和Z2是互为质数。4.几何尺寸计算 计算分度圆直径：

14、计算中心距： 计算齿轮宽度： 考虑不可避免的安装误差，为了保证设计的齿宽和材料，一般将小齿轮略为加宽510mm,即：，所以5. 圆整中心距后的强度校核 上述的齿轮副的中心距不便于相关零件的设计和制造，为此，可通过调整传动比、改变齿数或变位法进行圆整，所以将上述的中心距就近圆整为150mm,齿轮变位后，齿轮副一些几何参数将发生变化 5.2齿面疲劳强度校核 按前面类似的做法，先计算式10-22中的个参数： 将他们带入式10-22得： 可知满足齿面接触疲劳强度条件 5.3齿根弯曲疲劳强度校核 按前面类似的做法，先计算式10-17中的个参数： 将他们带入式10-17得： 齿根弯曲疲劳强度满足要求，小齿

15、轮抵抗弯曲疲劳强度的能力大于大齿轮的！6.主要设计结论 齿数，模数，压力角变位系数，中心距，齿宽，大小齿轮都选用的材料为45钢调质，按7级精度设计！7. 结构设计 因为小齿轮3的齿顶圆直径小于160mm所以选用实心式齿轮，齿轮4的齿顶圆直径大于160mm小于300mm所以选用腹板式齿轮 各齿轮的参数见下表： 参数高速级斜齿轮低数级直齿轮齿轮小齿轮1大齿轮2小齿轮3大齿轮4齿宽b44395347模数m1.52齿数z24952597分度圆直径d38.91151.0647190中心距a95120 第七章 轴的设计 8.2轴的最小直径估算1）高速轴的最小直径该轴为转轴，输入端与大带轮相连，所以输入轴径

16、应最小。按课本15-2计算，取=45Mpa，则该高速轴最小直径为：=13.61mm考虑到高速轴最小直径处安装大带轮，该轴段截面上应设有一个键槽，故将此处轴颈增大5%7%=25.1711.05=14.29mm差标准后取为=20mm2)中间轴的最小直径该轴为转轴，安装有三个齿轮，同高速轴有，最小直径为：=20.89mm该轴段截面上应设有一个键槽，故将此轴颈增大 =21.935mm 查国标后取=25mm3) 低速轴的最小直径该轴为低速轴，输出端与联轴器相连，且该轴安装有一个齿轮，取=45Mpa。同高速轴有，该低速轴最小直径为：=32.386mm考虑到低速轴最小直径处安装联轴器，该轴段截面上应设有一个

17、键槽，故将此处轴颈增大5%7%=34.0055mm输出轴最小直径与联轴器相连，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故须同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩,查课本表14-1，考虑转矩变化小，取=1.5，则=1.51287217=1930825.5按照计算转矩应小于联轴器的公称转矩的条件，差标准后选用L型弹性联轴器，其公称转矩为12500000。半联轴器的孔径=35 mm，半联轴器长度L=82mm，半联轴器与配合的毂孔长度=80 mm。8.3中间轴的结构设计 1）轴上零件的位置与固定方式的确定 该轴上的齿轮通过A型键进行周向固定，轴向又挡油环和轴肩定位，轴承对称布置，采用角接触球轴承，无外

18、伸轴段，故用正装，采用脂润滑，轴承轴向由轴承盖和挡油环定位，中间轴的结构如装配图。 各段直径的确定、：考虑到齿轮的键的连接强度和轴承的内径标准，考虑到轴承受到径向力和很小的轴向力，故选用70系列角接触球轴承。查轴承标准取0基本游隙组、标准精度等级的角接触球轴承7005AC，其基本尺寸为=，其安装尺寸为=30，=25mm，采用正装，故取=25mm。、：为保证轴承的最小安装尺寸，取=25mm。、：为定位齿轮加轴肩4mm，故取=30 mm。：中间齿轮处轴段，由于小齿轮的直径较小，故采用齿轮轴结构。轴的热处理方式均采用45钢调质处理，齿轮轴部分采取局部淬火硬化。 各段长度的确定、：取两端齿轮距箱座内壁

19、距离为15mm，轴承内端面距轴承座内壁距离为8 mm，轴承宽度为12 mm，又为了保证套筒对齿轮的准确定位，装齿轮的轴段应比齿轮齿宽小23mm，、：根据装齿轮的轴段应比齿轮齿宽小23mm =39-2=38 mm。、：做成定位轴肩取为8mm。：做成齿轮轴，由低速级小齿轮的齿宽确定及=53mm。8.4高速轴的结构设计1）轴上零件的位置与固定方式的确定高速轴采用齿轮轴，高速轴的两个斜齿轮对称的安装在减速箱体内，由于有外伸轴段，轴承对称的布置并反装。轴承采用脂润滑，由端盖和套筒进行轴向定位。高速轴的结构如装配图。1） 各轴段长度和直径的确定 各段直径的确定：最小直径，=20 mm：密封处轴段，根据大带

20、轮的轴向定位要求以及定位轴肩的高度，并考虑密封圈和轴承的标准，故取=25 mm，该处圆周速度为： =0.7<4m/s故选用毡圈油封，差机械手册，取毡圈35JB/ZQ4606-1997；考虑到轴承受到径向力和很小的轴向力，故选用70系列角接触球轴承。查轴承标准取0基本游隙组、标准精度等级的角接触球轴承7006AC，其基本尺寸为=，其安装尺寸为=49mm，=42 mm，采用反装。、：取=39mm齿轮处轴端，由于小齿轮的直径较小，故采用齿轮轴结构。轴的热处理方式均采用45钢调质处理，齿轮轴部分采取局部淬火硬化。 各段长度的确定 ：应该比大带轮的轮毂长度短23mm，故取=36mm ：取轴承座的宽

21、度为，由轴承旁螺栓M12取得=18mm，=16mm，箱壁厚度=8 mm，故取箱座宽度为47 mm。又由于齿轮与箱体内壁线应相隔8 mm，由于带轮是旋转零件，故离固定件箱外壁相隔10 mm，从而该轴段长度=10+47+8=65 mm。、：等于高速级小齿轮齿宽=mm：由中速轴的结构确定，=80mm。8.5低速轴的结构设计 1）轴上零件的位置与固定方式的确定 该轴上的大齿轮通过A型键安装在箱体中间，轴承对称的布置在齿轮两侧，由8.2（3）可知低速轴的联轴器选用LX3型弹性联轴器，半联轴器长度取82mm，半联轴器与配合的毂孔长度=80mm，有外伸轴段，故轴承用反装，采用脂润滑，轴承轴向由轴承盖和挡油环

22、定位，低速轴的结构如装配图。 各段直径的确定：由联轴器和最小轴径确定=35mm。、：考虑到齿轮的键的连接强度和轴承的内径标准，考虑到轴承受到径向力和很小的轴向力，故选用70系列角接触球轴承。查轴承标准取0基本游隙组、标准精度等级的角接触球轴承7008AC，其基本尺寸为=，其安装尺寸为=62mm，=46mm，采用正装，故取=44m。：为保证轴承的最小安装尺寸，取挡油定位套筒厚度为3mm，取=45mm。：为方便安装齿轮，取>，及=71 mm。：中间齿轮采用轴肩定位故取=78mm。：为满足轴承的最小安装条件，取=72mm。 各段长度的确定 、：由轴承宽度B=13mm，结构确定=22mm。 ：为

23、确保套筒对轴承准确定位故轴与套筒配合的轴端右端应比套筒短23mm，同理与低速级大齿轮配合，应比大齿轮齿宽短23mm，故取=47-2=45mm。故=54mm。 ：由结构取=10 mm，=42mm。 ：由轴承座宽度及联轴器与箱外壁距离8mm，确定：=78mm。 ：有联轴器的尺寸有=82mm. 第八章 轴的校核1、 对低速轴的校核2、 齿轮转矩T1=T=306.143、 直齿轮所受圆周力：4、 直齿轮所受径向力：载荷水平面H垂直面V弯矩=55.65=152.9088总弯矩M=162.72扭矩TT=306.14 4.弯矩和扭矩图如下所示 5.按弯扭合成应力校核轴的强度 对危险截面进行校核，从弯矩图上可

24、以看出轴的危险截面就是受到的弯矩最大的截面且认为轴扭转切应力是脉动循环变应力，取折合系数=0.6，轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，调质处理， 查表15-1得，因此，故轴安全。 第九章 轴承的选择和校核计算一低速中轴承的校核 1.由轴I的设计知，初步选用角接触球轴承7008AC，由于受力对称，只需要计算一个，其受力,角接触球轴承会产生派生轴向力Fd,所以Fa=Fd,因为Fd=0.68Fr,取载荷系数,=3 ，转速n=1440r/min 2.查机械设计表6-6滚动轴承样本知角接触球轴承7008AC基本额定动载荷基本额定静载荷 3.求轴承当量动载荷P:因为，查表得径向载荷系数X=1，轴向载荷

25、系数Y=0则：4. 验算轴承寿命:取载荷系数,，所以轴承的寿命符合要求。 第十章 键连接的选择与校核计算 一中速轴上的键连接 已知，由中速轴的设计知初步选用A型键：中速轴齿轮2的转矩，校核键连接的强度，键和轴材料都是钢，轮毂的也是钢，查3表10-10得许用应力：=100120MPa取=110MPa键的工作长度 由式 可见连接的强度足够，选用3、 低速轴的键连接 已知，由的低速轴设计知初步选用A型键：低速轴的转矩，校核键连接的强度，键和轴材料都是钢，轮毂的也是钢，查3表10-10得许用应力：=100120MPa取=110MPa键的工作长度 由式 可见连接的强度足够，所以选用4、 联轴器中键的校核

26、 一高速轴中键的校核因为传递的转矩也为，该轴的最小直径为安装联轴器处的直径，选取联轴器的型号。机械设计表14-1得： 取=1.5 ，则：根据查1表8-2标准GB/T5843-2003考虑到带式运输机运转平稳，带具有缓冲的性能，选用J型弹性柱销联轴器, J1型轴孔,选取轴孔直径d=20mm，其轴孔长度L=52mm，则轴的最小直径，所以初步选用A型键：，校核键连接的强度，键和轴材料都是钢，轮毂的也是钢，查3表10-10得许用应力：=100120MPa取=120MPa，键的工作长度 由式 可见连接的强度足够，所以选用 二低速轴中键的校核 选用J型弹性柱销联轴器, J1型轴孔,选取轴孔直径d=40mm

27、，其轴孔长度L=82mm，则轴的最小直径，所以初步选用A型键：，校核键连接的强度，键和轴材料都是钢，轮毂的也是钢，查3表10-10得许用应力：=100120MPa取=120MPa，键的工作长度 由式可见连接的强度足够，所以选用 第十一章 减速器附件设计项目内容结果1视孔盖查1表11-4选用的视孔盖。2通气器查1表11-5选用通气罩M18×1.5M18×1.53油面指示器查1表7-10选用杆式油标M12M124油塞查1表7-11选用M12×1.25型油塞和垫片M12×1.255起吊装置查13-18箱盖选用A型吊耳环M20 GB/T 825-1988M206定位销查1表4-4选用圆柱销GB/T119.1 8 m6×30M6×307起盖螺钉查1表3-16选用螺钉M6×18 GB/T68-2000M8×18 第十二章 润滑方式及密封形式的选择项目内容结果1齿轮的润滑采用浸油润滑，由于高速级大齿轮浸油深度不小于10mm，取为油深h=30mm。查1表7-1，选用全损耗系统用油(GB/T 443-1989)L-AN22。L-AN222滚动轴承的润滑由于轴承值所以采用通用锂基润滑脂(GB 7321