减速器课程设计说明书 (6)

1、华中科技大学课程设计计算说明书材料科学与工学院材料成型及控制工程专业 0808班课程 机械设计题目 使用两级减速的传送带设计说明书学生姓名： ······学号： ·····指导老师：···完成时间 ：2011年1月18日目录一 设计任务书··················

2、83;··········3二 传动方案的分析和拟定···················3三 电动机的选择计算················

3、83;······4四 传动装置的运动及运力参数的选择和计算···5五 传动零件的设计计算·····················7六 轴的设计计算············

4、83;··············17七 键连接的选择及计算·····················28八 滚动轴承的选择及计算··········

5、·········29九 联轴器的选择···························32十 润滑和密封方式的选择··········

6、·········33十一 箱体及附件的结构设计和选择··········34十二 设计小结··························

7、83;·35十三 参考资料····························36计算机说明主要结果机械设计课程设计任务书一、 设计题目：传送带的设计1. 工作条件连续单向旋转、载荷平稳、室内工作、清洁。2. 原始数据运输带工作拉力F（N）： 4100；卷筒的直径D（mm）： 450；运输带速度V（m/s

8、）： 0.8；运输带速度允许误差 5%；使用年限（年）： 10；工作制度（班/日）： 2；生产条件： 中等规模机械厂，小批量生产；动力来源： 电力、三相交流380/220伏。3. 设计内容 机械传动系统 总体方案设计 传动零件的设计计算 装配图设计：1张A1（包括主视图、俯视图、左视图，零件明细表，技术特性表，技术要求） 零件图设计：2张轴齿轮 编写设计计算说明书二、 传动方案的分析和拟定一个好的传动方案，除了首先满足机器的功能要求外，还应当工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、成本低廉以及维护方便。要完全满足这些要求是很困难的。在拟订传动方案和对多种传动方案进行比较时，应根据机器的具体情

9、况综合考虑，选择能保证主要要求的较合理的传动方案。根据工作条件和原始数据，可选展开式二级圆柱齿轮传动。因为此方案工作可靠、传动效率高、维护方便、环境适应行好，但也有一缺点，就是宽度较大。其中选用斜齿圆柱齿轮，因为斜齿圆柱齿轮兼有传动平稳和成本低的特点，同时选用展开式可以有效地减小横向尺寸。示意图如下：1-电动机； 2-联轴器； 3-齿轮减速器；4-联轴器；5-传送带；6-链轮三、 电动机的选择计算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、单向旋转，无特殊要求。所以选用常用的封闭式Y系列三相异步交流的电动机。其效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、价格低等优点。2. 电动机容

10、量的选择工作机所需的功率 已知F=4100N，v=0.8m/s，所以电动机的输出功率电动机所需要的功率为：式中：为传动装置的总功率。设、分别为弹性联轴器、闭式齿轮传动（8级精度）、滚动轴承、开式滚子链传动、滚筒的效率，由表查得=0.99，=0.97，=0.99，=0.92，=0.96，则传动装置的总效率为=0.7745电动机所需功率为=确定电动机额定功率因为应大于等于，故选取电动机的额定功率为5.5kw。3.电动机转速的选择工作机滚筒的转速为：=60*1000*0.8/（3.14*450）=34r/min若选用同步转速为1500r/min的电动机，则i=1500/40=4401；若选用同步转速

11、为1000r/min的电动机，则i=1000/40=29.4；为使结构紧凑，故选同步转速为1000r/min的电动机。4. 电动机型号的选择根据上面计算的结果，查表选出电动机型号为Y132M2-6，其额定功率为5.5kW,满转速为960r/min。基本符合题目要求。此电动机的部分参数如下：；。四、 传动装置的运动及运力参数的选择和计算1. 传动比的分配由电机的满载转速和工作机的主动轴转速可确定传动装置的总传动比为： 其中 故： 取链传动的传动比为： ，则减速器的总传动比为：双极圆柱齿轮减速器高速级的传动比为：低速级的传动比为：2. 传动装置的运动和动力参数计算（1） 各轴的转速计算：（2） 各

12、轴的输入功率计算（3） 各轴的输入转矩将上述计算结果列于表中，以供查用轴号转速n(r/min)功率p(kw)转矩T(Nm)传动比i19604.15141.2943.62266.73.986142.7312.78395.93.828381.21495.93.752373.635五、 传动零件的设计计算1. 减速器外部链传动的设计已知条件：i=2.82，载荷平稳。 链传动主要参数的选择由已知条件i=2.82，可取小链轮齿数为，则大链轮的齿数为，故取=65<120，合适。由=（3050）p，初定中心距为，则链节数为：=节=125.12节圆整成偶数 ，取=126节。已知链传动工作平稳，选，初选单

13、排链，则，先假设选型点位于功率曲线顶点的左侧，则有 齿数系数 链长系数 因此，得到单排链所需的额定功率为：根据，查图2-14（机械设计），选择滚子链型号为16A。由表2-8知，其节距为=25.40mm，选型点落在功率曲线顶点的左侧，与假设相符。链长为： 则根据式2-28（机械设计），中心距为 = =1027.4mm平均链速为：根据式2-30，压轴力，取，则至此，得到了链传动的主要参数如下：小链轮齿数大链轮齿数节距（mm）链节数中心距（m）平均链速（m/s）传动比链长（m）236525.41261027.40.9342.823.2 选择润滑方式根据链速，链节距，根据图2-15（机械设计），链传动

14、选择油滴润滑方式。计算可知，小链轮的分度圆直径大链轮的分度圆直径经过计算检查，知传动比及相关参数不需要调整。2. 高速级齿轮的设计1. 由工作条件选定材料及齿轮部分参数，转速为960r/min，齿数比为i=3.6，单向运转，载荷平稳，每天工作16个小时，要求使用圆柱齿轮来实现传动，初选圆柱斜齿软齿面齿轮，因无特殊要求，暂选齿轮精度等级选8级， 其中，小齿轮：45钢，调质处理，取硬度为230HBS；大齿轮：45钢，正火处理，取硬度为200HBS。初选， ，齿宽系数。2. 计算许用应力查图3-16（机械设计）得，查图3-17得，求得应力循环次数，查图3-8得，查图3-9得查表3-2取，则有：由于设

15、计是软齿面闭式齿轮传动，其主要失效是疲劳点蚀。因此，该齿轮传动应按齿面接触疲劳强度进行设计，然后再校核齿轮的弯曲疲劳强度。3. 按齿面接触强度设计齿轮因采用电动机驱动，载荷平稳，齿轮速度不高，非对称布置，轴的刚度较小，取，查图3-15得，查表3-5得，初步计算出齿轮的分度圆直径考虑到后面设计时若齿轮分度圆太小，会导致结构设计出现问题，暂取，则有按表3-7，取标准模数，则中心距为圆整后取。调整螺旋角：分度圆直径： 则圆周速度为齿宽： 大齿宽 小齿轮 4. 验算齿轮的弯曲强度查图3-18得，查图3-19得，取，计算故此方案可行。5. 齿轮的几何尺寸小齿轮：分度圆直径 齿根圆直径齿顶圆直径 大齿轮：

16、分度圆直径齿根圆直径 齿顶圆直径6. 齿轮结构设计小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用实心打孔式结构大齿轮的相关尺寸计算如下： 轴孔直径， 轮毂长度 与齿宽相等，轮缘厚度 ，腹板厚，腹板中心孔直径，腹板孔直径，齿轮倒角，倒圆角，。齿轮工作图如下：3. 低速级齿轮的设计1. 由工作条件选定材料及齿轮部分参数 已知条件：低速级主动轮输入的功率，转速，齿数比，单向运转，载荷平稳，每天工作16个小时，要求使用圆柱齿轮来实现传动。初选圆柱斜齿软齿面齿轮，因无特殊要求，暂选齿轮精度等级选8级，其中，小齿轮：45钢，调质处理，取硬度为230HBS；大齿轮：45钢，正火处理，取硬度为200HBS。初选，齿宽系数。

17、2. 计算需用应力查图3-16（机械设计）得，查图3-17得，求得应力循环次数，查图3-8得，查图3-9得查表3-2取，则有： 由于设计是软齿面闭式齿轮传动，其主要失效是疲劳点蚀。因此，该齿轮传动应按齿面接触疲劳强度进行设计，然后再校核齿轮的弯曲疲劳强度。3. 按齿面接触强度设计齿轮因采用电动机驱动，载荷平稳，齿轮速度不高，非对称布置，轴的刚度较小，取，查图3-15得，查表3-15得，初步计算出齿轮的分度圆直径按表3-7，取标准模数，则中心距为圆整后取。调整螺旋角：分度圆直径： 则圆周速度为齿宽： 大齿宽 小齿轮 4. 验算齿轮的弯曲强度查图3-18得，查图3-19得，取，计算此方案可行。5.

18、 齿轮的几何尺寸小齿轮：分度圆直径 齿根圆直径齿顶圆直径 大齿轮：分度圆直径齿根圆直径 齿顶圆直径6. 齿轮结构设计小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用实心打孔式结构大齿轮的相关尺寸计算如下： 轴孔直径， 轮毂长度 与齿宽相等，取，轮缘厚度 ，腹板厚，腹板中心孔直径，腹板孔直径，齿轮倒角，倒圆角，。齿轮工作图如下：4. 齿轮的传动参数表名称符号单位高速级低速级小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮中心距amm120145传动比i3.62.76模数mmm23压力角º2020齿数Z25902569分度圆直径dmm52.174187.82677.128212.872齿顶圆直径damm56.174191.82

19、683.128218.872齿根圆直径dfmm47.174182.82669.628205.372齿宽bmm58528377旋向右旋左旋左旋右旋材料45454545热处理状态调质调质调质调质齿面硬度HBS2302002302005. 滚筒速度的校核滚筒的实际速度：速度误差为故链轮及齿轮的设计满足要求。六、 轴的设计计算1. 初步确定轴的最小直径所有轴的材料都选择为45钢，并进行调质处理，先由式初步确定轴的最小直径高速轴：，此结果与电动机的外伸轴径相差较大，考虑电动机的轴径，由取。中间轴：，考虑到键槽的影响，取。输出轴：，考虑到键槽的影响，取。2. 轴的受力分析 作用在轴上的力齿轮1上的受力：圆

20、周力 径向力 轴向力 齿轮2上的受力与齿轮1相同。同理有齿轮3上的受力：圆周力 径向力 轴向力 齿轮4上的受力与齿轮3相同。 滚动轴承的选择初步选定轴承的型号如下表：轴承代号基本尺寸/mm安装尺寸/mm基本额定/kNdDBdaDa动载荷Cr静载荷Cor70307C358021447134.226.870308C409023498140.232.3703094510025549149.239.83. 高速轴的结构设计与校核 确定轴上零件的装配方案由于高速轴齿根圆直径与轴径接近，将高速轴取为齿轮轴，使用角接触球轴承承载，一轴端连接电动机，采用弹性柱销联轴器。初步绘制其结构如图所示：1 根据轴向定位

21、的要求确定州的各段直径a. 由于轴的一端需要使用联轴器接电动机，另一端连接输入轴，所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径的限制，选为32mm；b. 此处需要安装滚动轴承，所以轴段直径选为35mm，比a段直径大3mm，联轴器的轴向固定将会使用套筒；c. 此处需比b轴端高出9个mm，以便实现轴承的轴向固定，故选为44mm；d. 此处为插齿轮；e. 与c轴段作用相同；f. 该段安装轴承，选定直径为35mm。2 各段长度的确定a 该轴段需要与联轴器相连接，同时还要套上套筒，初步选定为117mm；b 此处需要安装70307C型号轴承，同时还有安装挡油盘（其长度为15mm），综合考虑两者长度，选定此处长度为

22、34mm；c 此处决定了轴的总体长度，考虑到箱体的宽度，此处选为102mm；d 插齿轮的长度58mm;e 要求插齿轮的断面离箱体内壁有1015mm的距离，选定长度为10mm;f 此处需要安装70307C型号轴承，同时还有安装挡油盘（其长度为15mm），综合考虑两者长度，选定此处长度为34mm； 轴的校核因为选的角接触球轴承，故可把其中点看作支承点，齿轮也做为点看待，作用点为其中点。各受力点与支撑点如下：（a）其中A、B两处是轴承位置。将轴的受力分解为铅直方面和水平方向的受力，则有V平面：H平面： 由此得到其铅垂面与水平面的弯矩为：合弯矩为： 其转矩为：已知工作条件为载荷平稳，故取，则有当量弯矩

23、为：轴的受力图及弯矩图如下： (b)铅直面受力(c)水平面受力（d）铅直面弯矩(e)水平面弯矩（f）总弯矩(g)转矩图由上述计算分析可知，截面处的当量弯矩最大，是危险截面，对其进行强度校核有：其中是45钢受对称循环应力时的许用弯曲应力。上述初步估算的结果远小于许用应力值，故轴的强度满足要求。4. 中间轴的结构设计与强度校核 确定轴上零件的装配方案根据中间轴在减速器中的装配要求，初步绘制其结构如图所示：（1） 根据轴向定位的要求确定州的各段直径a. 此处需要安装型号为70308C的滚动轴承，所以轴段直径选为40mm；b. 此处需比a轴端高出10个mm，以便实现轴承的轴向固定，故选为50mm；c.

24、 此处为插齿轮，直径为83.138mm；d. 与b轴段作用相同；e该段安装齿轮2，从前面的设计中已知此处的轴径应为42mm；f 此处要安装型号为70308C的轴承，故轴径为40mm。（2） 各段长度的确定1. 该轴段需要安装轴承及挡油盘，故选定其长度为37mm；2. 根据齿轮配合的要求，此段长度初定为10mm；3. 此处为插齿轮，其长度为83mm；4. 与b段长度相同即可，也是10mm;5. 此处需要安装齿轮2，有前面的设计可选定其长度为50mm;6. 此处需要安装70308C型号轴承，同时还有安装挡油盘（其长度为26mm），综合考虑两者长度，选定此处长度为49mm； 轴的校核因为选的角接触球

25、轴承，故可把其中点看作支承点，齿轮也做为点看待，作用点为其中点。各受力点与支撑点如下：（a）其中C、D两处是轴承中心的位置。将轴的受力分解为铅直方面和水平方向的受力，则有V平面： H平面： 由此得到、截面在铅垂面和水平面内的弯矩分别为：合弯矩分别为：此轴的转矩为：已知工作条件为载荷平稳，故取，则有当量弯矩为：轴的受力图及弯矩图如下： (b)铅直面受力(c)水平面受力（d）铅直面弯矩(e)水平面弯矩 （f）总弯矩(g)转矩图由上述计算分析可知，截面处的当量弯矩最大，是危险截面，对其进行强度校核有：其中是45钢受对称循环应力时的许用弯曲应力。上述初步估算的结果远小于许用应力值，故轴的强度满足要求。

26、5. 低速轴的设计和强度校核 确定轴上零件的装配方案低速轴使用角接触球轴承承载，一轴端连接链传动，采用弹性柱销联轴器。初步绘制其结构如图所示：（1） 根据轴向定位的要求确定州的各段直径a. 此处需要安装型号为70309C的滚动轴承，所以轴段直径选为45mm；b. 此处需要安装齿轮，有齿轮的轴径可选此处轴径为50mm；c. 此处需比b轴端高出8个mm，以便实现齿轮的轴向固定，故选为58mm；d. 此处需要实现挡油盘的轴向固定，所以选为52mm；e. 与a轴段相同；f. 该段需要连接联轴器，以便与链传动连接，故选轴径为40mm。（2）各段长度的确定a 此处需要安装70309C型号轴承，同时还有安装

27、挡油盘（其长度为32mm），综合考虑两者长度，选定此处长度为55mm；b 此处需要安装齿轮4，根据齿轮的结构尺寸，此处长度选为75mm；c 此处轴肩长度选为10mm；d 此处长度决定了轴的长度，考虑到箱体宽度，此处长度选为68mm;e 此处需要安装70309C型号轴承，同时还有安装挡油盘（其长度为15mm），综合考虑两者长度，选定此处长度为38mm；f 此处需要安装联轴器，初步选定为126mm； 轴的校核因为选的角接触球轴承，故可把其中点看作支承点，齿轮也做为点看待，作用点为其中点。各受力点与支撑点如下：（a）其中E、F两处是轴承位置。将轴的受力分解为铅直方面和水平方向的受力，则有V平面： H

28、平面： 由此得到其铅垂面与水平面的弯矩为：合弯矩为： 其转矩为：已知工作条件为载荷平稳，故取，则有当量弯矩为：轴的受力图及弯矩图如下： (b)铅直面受力(c)水平面受力（d）铅直面弯矩(e)水平面弯矩 （f）总弯矩(g)转矩图由上述计算分析可知，截面处的当量弯矩最大，是危险截面，对其进行强度校核有：其中是45钢受对称循环应力时的许用弯曲应力。显然，轴的强度满足要求。七、 键连接的选择及计算1. 键的选择各轴上的键初步选定如下:代号型号键宽b×键高h×键长L直径d(mm)工作长度l（mm）工作高度k（mm）转矩T （N·m）高速轴1C型10×8×

29、703265441.294中间轴2A型12×8×4042284142.731输出轴3C型12×8×6340574381.24A型14×9×5650424.5381.2 材料为45钢，其许用挤压应力为。2. 键的校核由式可得： 键1 ：键2： 键3：键4： 由计算结果可知，上述键皆安全。八、 滚动轴承的选择及计算1. 高速轴上轴承（70307C）校核 求两轴承受到的径向载荷 求两轴承受到的轴向载荷 使用正装方式安装轴承。 求两轴承受到的当量载荷由，得到轴承A、B的派生轴向力分别为：因为正装，且，轴有向右运动的趋势，则轴承B被“压紧”，由

30、此得初步取，由此得（为载荷系数，因是电动机驱动，载荷平稳，故去） 轴承寿命的校核，故按轴承B计算强度，因是球轴承，取，得上述初步估算的结果远大于规定值10年，故轴承强度满足要求。2. 中间轴上轴承（70308C）校核 求两轴承受到的径向载荷 求两轴承受到的轴向载荷 使用正装方式安装轴承。 求两轴承受到的当量载荷由，得到轴承C、D的派生轴向力分别为：因为正装，且，轴有向右运动的趋势，则轴承D被“压紧”，由此得初步取，由此得（为载荷系数，因是电动机驱动，载荷平稳，故去） 轴承寿命的校核，故按轴承C计算强度，因是球轴承，取，得上述初步估算的结果远大于规定值10年，故轴承强度满足要求。3. 低速轴上轴

31、承（70309C）校核 求两轴承受到的径向载荷 求两轴承受到的轴向载荷 使用正装方式安装轴承。 求两轴承受到的当量载荷由，得到轴承E、F的派生轴向力分别为：因为正装，且，轴有向右运动的趋势，则轴承E被“压紧”，由此得初步取，由此得（为载荷系数，因是电动机驱动，载荷平稳，故去） 轴承寿命的校核，故按轴承B计算强度，因是球轴承，取，得上述初步估算的结果远大于规定值10年，故轴承强度满足要求。九、 联轴器的选择1. 高速轴与电动机之间的联轴器电动机输出轴与减速器高速轴之间由联轴器相联，由于转速较高，为减小启动载荷，缓和冲击，应选用具有较小转动惯量和具有弹性的联轴器。但由于联轴器一端与电动机相连，其孔

32、径受电动机外伸轴径（直径为38mm） 限制，所以选用其主要参数如下：材料HT200公称转矩轴孔直径，轴孔长，装配尺寸半联轴器厚2. 输出轴与工作机之间的联轴器输出轴与链传动由联轴器相连，由于输出轴的转速较低，传递的转矩较大，又因减速器与链传动不在同一机床上，要求有较大的轴线偏移补偿，且本题中载荷平稳，没有冲击。因此选用承载能力较高的刚性联轴器所以选用弹性柱销联轴器其主要参数如下：材料HT200公称转矩630N.m轴孔直径轴孔长十 润滑和密封方式的选择1. 齿轮润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以齿轮浸油高度约为12个齿高，但不得小于10mm，加上大齿轮齿顶圆距离箱体底部为3050mm，

33、故最终取最小油深为47mm。2. 滚动轴承润滑由于齿轮周向速度，为保持两者润滑方式相同，故都选用脂润滑。3. 密封方法的选取当轴不输出时采用闷盖式凸缘式轴承端盖密封；当轴要伸出时采用透盖式凸缘式轴承端盖加毡圈密封；轴承内部的密封采用挡油盘密封；十一、箱体及附件的结构设计和选择1. 箱体设计名称符号参数设计原则箱体壁厚100.025a+3 >=8箱盖壁厚180.8>=8凸缘厚度箱座b151.5箱盖b1121.51底座b2252.5箱座肋厚m9>=0.85地脚螺钉型号dfM160.036a+12数目n6轴承旁联接螺栓直径d1M120.75 df箱座、箱盖联接螺栓直径尺寸d2M10

34、（）df连接螺栓的间距l160150200轴承盖螺钉直径d38（）df观察孔盖螺钉d45（）df定位销直径d8（）d2底座凸缘尺寸C125C1>=C1min底座凸缘尺寸C223C2>=C2min凸缘尺寸C318凸缘尺寸C414箱体外壁至轴承盖座端面的距离l140C1+ C2+(510)轴承端盖外径D2120 130 140轴承旁连接螺栓距离S120 130 1452. 附件 为了保证减速器的正常工作，除了对齿轮、轴、轴承组合和箱体的结构设计给予足够的重视外，还应考虑到为减速器润滑油池注油、排油、检查油面高度、加工及拆装检修时箱盖与箱座的精确定位、吊装等辅助零件和部件的合理选择和设计

35、。名称规格或参数作用窥视孔视孔盖150×110为检查传动零件的啮合情况，并向箱内注入润滑油，应在箱体的适当位置设置检查孔。图中检查孔设在上箱盖顶部能直接观察到齿轮啮合部位处。平时，检查孔的盖板用螺钉固定在箱盖上。材料为Q235通气塞通气塞M20×1.5减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大，为使箱内热胀空气能自由排出，以保持箱内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件等其他缝隙渗漏，通常在箱体顶部装设通气塞。材料为Q235轴承盖凸缘式轴承盖六角螺栓（M8）固定轴系部件的轴向位置并承受轴向载荷，轴承座孔两端用轴承盖封闭。轴承盖有凸缘式和嵌入式两种。图中采用的是凸缘式轴承盖，利用六角螺栓固定在箱体