机械设计课程设计(二级齿轮减速器)(机械专业)

1、机械设计课程设计计算说明书 设计题目：带式输送机班级： 学号：设计者：指导老师： 目录1. 题目及总体分析32. 各主要部件选择43. 电动机选择44. 分配传动比55. 传动系统的运动和动力参数计算66. 设计高速级齿轮77. 设计低速级齿轮128. 链传动的设计169. 减速器轴及轴承装置、键的设计18轴输入轴及其轴承装置、键的设计18轴中间轴及其轴承装置、键的设计24轴输出轴及其轴承装置、键的设计2910. 润滑与密封3411. 箱体结构尺寸3512. 设计总结3613. 参考文献36一.题目及总体分析题目：设计一个带式输送机的减速器给定条件：由电动机驱动，输送带的牵引力，运输带速度，运

2、输机滚筒直径为。单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘。工作寿命为10年，每年300个工作日，每天工作12小时，具有加工精度8级齿轮。减速器类型选择：选用展开式两级圆柱齿轮减速器。特点及应用：结构简单，但齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大的刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样，轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可局部地互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。高速级一般做成斜齿，低速级可做成直齿。整体布置如下：图示：5为电动机，4为联轴器，为减速器，2为链传动，1为输送机滚筒，6为低速级齿轮传动，7为高速级齿轮传动，。辅助件有:观察孔盖,油标和油尺,放油

3、螺塞,通气孔,吊环螺钉,吊耳和吊钩,定位销,启盖螺钉,轴承套,密封圈等.。二.各主要部件选择部件因素选择动力源电动机齿轮斜齿传动平稳高速级做成斜齿，低速级做成直齿轴承此减速器轴承所受轴向力不大球轴承联轴器结构简单，耐久性好弹性联轴器链传动工作可靠，传动效率高单排滚子链三.电动机的选择目的过程分析结论类型根据一般带式输送机选用的电动机选择选用Y系列封闭式三相异步电动机功率工作机所需有效功率为PwFV4000N0.8m/s圆柱齿轮传动(8级精度)效率(两对)为10.97 2滚动轴承传动效率(四对)为20.98 4弹性联轴器传动效率30.99 输送机滚筒效率为40.97链传动的效率50.96电动机输

4、出有效功率为电动机输出功率为型号查得型号Y112M-4三相异步电动机参数如下额定功率p=4.0 kW满载转速1440 r/min同步转速1500 r/min选用型号Y112M-4三相异步电动机四.分配传动比目的过程分析结论分配传动比传动系统的总传动比其中i是传动系统的总传动比，多级串联传动系统的总传动等于各级传动比的连乘积；nm是电动机的满载转速，r/min；nw 为工作机输入轴的转速，r/min。计算如下, 取 取 那么 i:总传动比 ：链传动比 ：低速级齿轮传动比 ：高速级齿轮传动比五.传动系统的运动和动力参数计算目的过程分析结论传动系统的运动和动力参数计算设：从电动机到输送机滚筒轴分别为

5、1轴、2轴、3轴、4轴；对应于各轴的转速分别为、 、 、 ；对应各轴的输入功率分别为、 、 、 ；对应各轴的输入转矩分别为、 、 、 ；相邻两轴间的传动比分别为、 、 ；相邻两轴间的传动效率分别为、 、 。轴号电动机两级圆柱减速器工作机1轴2轴3轴4轴转速n(r/min)n0=1440n1=1440n2=400n3=145.45n4=48.48功率P(kw)P=4.0P1=3.96P2=3.764P3=3.758P4=3.366转矩T(Nm)T1=26.263T2=89.866T3=246.743T4=663.063两轴联接联轴器齿轮齿轮链轮传动比 ii01=1i12=3.6i23=2.75i

6、34=3传动效率01=0.9912=0.9723=0.9734=0.96六.设计高速级齿轮1选精度等级、材料及齿数，齿型1确定齿轮类型两齿轮均为标准圆柱斜齿轮2材料选择小齿轮材料为调质，硬度为，大齿轮材料为钢调质，硬度为HBS，二者材料硬度差为HBS。运输机为一般工作机器，速度不高，应选用7级精度4选小齿轮齿数1，大齿轮齿数2113.624=86.4,取Z2=87。5选取螺旋角。初选螺旋角2按齿面接触强度设计按式1021试算，即确定公式内的各计算数值试选 由图，选取区域系数由图查得 计算小齿轮传递的转矩 由表选取齿宽系数由表查得材料的弹性影响系数由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿

7、轮的接触疲劳强度极限由式计算应力循环次数由图查得接触疲劳强度寿命系数计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为，平安系数为S=1，由式得计算试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得计算圆周速度计算齿宽及模数计算纵向重合度计算载荷系数K使用系数根据，级精度，由图查得动载荷系数由表查得由图查得假定，由表查得故载荷系数按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式得计算模数3按齿根弯曲强度设计由式） 确定计算参数计算载荷系数根据纵向重合度，从图查得螺旋角影响系数计算当量齿数查取齿形系数由表查得查取应力校正系数由表查得由图查得，小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限由图查得弯曲疲劳强度寿命系数计算弯曲疲劳

8、许用应力取弯曲疲劳平安系数S1.4，由式得计算大小齿轮的大齿轮的数据大） 设计计算比照计算结果，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，取1.5mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是有取，那么取4几何尺寸计算） 计算中心距将中心距圆整为79mm按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正。） 计算大、小齿轮的分度圆直径） 计算大、小齿轮的齿根圆直径） 计算齿轮宽度圆整后取；5验算适宜七.设计低速级齿轮1选精度等级、材料及齿数，齿型1确定齿轮类型两齿轮均为标准圆柱直齿轮2材料选择小齿轮

9、材料为调质，硬度为，大齿轮材料为钢调质，硬度为HBS，二者材料硬度差为HBS。运输机为一般工作机器，速度不高，应选用7级精度4选小齿轮齿数1，大齿轮齿数2112.7524=66。 2按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行试算，即 ） 确定公式各计算数值（） 试选载荷系数（） 计算小齿轮传递的转矩（） 由表选取齿宽系数（） 由表查得材料的弹性影响系数（） 由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限由式计算应力循环次数由图查得接触疲劳强度寿命系数计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为，平安系数为S=1，由式得 ） 计算（） 试算小齿轮分度圆直径，代入中的较小值（） 计算圆周

10、速度v （） 计算齿宽 （） 计算齿宽与齿高之比模数齿高（） 计算载荷系数K 根据，级精度，由图查得动载荷系数 假设，由表查得 由表查得使用系数由表查得 由图2查得故载荷系数按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式得计算模数3按齿根弯曲强度设计由式得弯曲强度的设计公式为） 确定公式内的计算数值（） 由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限（） 由图查得弯曲疲劳寿命系数 （） 计算弯曲疲劳许用应力 取失效概率为，平安系数为S=1.4，由式得 （） 计算载荷系数查取齿形系数由表查得查取应力校正系数 由表查得计算大小齿轮的，并比拟大齿轮的数据大） 设计计算比照计算结果，由齿面接触

11、疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取有弯曲强度算得的模数1.95，并就近圆整为标准值2.0。但为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是有取大齿轮齿数 4几何尺寸计算） 计算分度圆直径） 计算齿根圆直径） 计算中心距） 计算齿宽取5验算适宜八链传动的设计1 选择链轮齿数和材料取小齿轮齿数，大齿轮的齿数为材料选择40钢，热处理：淬火、回火2 确定计算功率由表96查得，由图913查得，单排链，那么计算功率为：3 选择链条型号和节距根据及查图911，可选20A-1。查表91，链条节距为。4 计算链节数和中心距初选中心距。取。相应得链长节数为，

12、取链长节数节。查表97得到中心距计算系数，那么链传动的最大中心中心距为：5 计算链速v，确定润滑方式 由和链号20A1，查图914可知应采用油池润滑或油盘飞溅润滑。6 计算压轴力有效圆周力为：链轮水平布置时的压轴力系数，那么压轴力为7 链轮的根本参数和主要尺寸名称符号计算公式结果分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径齿高确定的最大轴凸缘直径九.减速器轴及轴承装置、键的设计1轴输入轴及其轴承装置、键的设计输入轴上的功率转矩求作用在齿轮上的力 初定轴的最小直径选轴的材料为钢，调质处理。根据表，取以下轴均取此值，于是由式初步估算轴的最小直径输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径 与联

13、轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩Tca=KAT1,查表14-1,考虑到转矩的变化很小,故取KA=1.3,那么， 查?机械设计手册?，选用HL型弹性柱销联轴器，其公称转矩为160000N。半联轴器的孔径，故取半联轴器长度L42，半联轴器与轴配合的毂孔长度。轴的结构设计 拟定轴上零件的装配方案见下列图 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为满足半联轴器的轴向定位要求，轴段右端需制处一轴肩，轴肩高度,故取段的直径 。半联轴器与轴配合的毂孔长度=30mm.，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故的长度应该比略短一点，现取 2初步选择滚动轴承 参照工作要求

14、并根据，初选型号6205轴承，其尺寸为，根本额定动载荷根本额定静载荷，故,轴段7的长度与轴承宽度相同,故取(3)取齿轮左端面与箱体内壁间留有足够间距，取。为减小应力集中,并考虑右轴承的拆卸,由于6205的深沟球轴承的定位轴肩直径，大于齿根直径。因此根据齿根直径，定4轴段5为齿轮,齿根直径，分度圆直径，齿顶圆直径,齿宽 为减小应力集中,并考虑右轴承的拆卸,轴段7的直径同轴段4，5取齿轮齿宽中间为力作用点,那么可得,，(6)参考表152，取轴端为，各轴肩处的圆角半径见CAD图。输入轴的结构布置5受力分析、弯距的计算 计算支承反力 在水平面上 在垂直面上故总支承反力计算弯矩并作弯矩图 水平面弯矩图

15、垂直面弯矩图 合成弯矩图 3计算转矩并作转矩图6作受力、弯距和扭距图7选用键校核键连接：联轴器：选单圆头平键A型 联轴器:由式，查表，得 ，键校核平安8按弯扭合成应力校核轴的强度由合成弯矩图和转矩图知，C处左侧承受最大弯矩和扭矩，并且有较多的应力集中，故c截面为危险截面。根据式，并取，轴的计算应力由表查得，故平安9校核轴承和计算寿命（） 校核轴承A和计算寿命径向载荷轴向载荷由，在表取X0.56。相对轴向载荷为，在表中介于0.0400.070之间，对应的e值为0.240.27之间，对应Y值为1.81.6，于是，用插值法求得，故。由表取那么，A轴承的当量动载荷，校核平安该轴承寿命该轴承寿命（） 校

16、核轴承B和计算寿命 径向载荷 当量动载荷，校核平安该轴承寿命该轴承寿命2轴中间轴及其轴承装置、键的设计1. 中间轴上的功率转矩求作用在齿轮上的力高速大齿轮: 低速小齿轮: 初定轴的最小直径 选轴的材料为钢，调质处理。根据表，取，于是由式初步估算轴的最小直径这是安装轴承处轴的最小直径4根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1 初选型号6205的深沟球轴承参数如下根本额定动载荷根本额定静载荷 故。轴段1和7的长度与轴承宽度相同,故取，( 2 )轴段3上安装低速级小齿轮,为便于齿轮的安装,应略大与,可取。齿轮左端用套筒固定,为使套筒端面顶在齿轮左端面上,即靠紧,轴段3的长度应比齿轮毂长略短,假设

17、毂长与齿宽相同,齿宽，取。小齿轮右端用轴肩固定,由此可确定轴段4的直径, 轴肩高度,取,故取( 3)轴段5上安装高速级大齿轮,为便于齿轮的安装, 应略大与,可取。齿轮右端用套筒固定,为使套筒端面顶在齿轮右端面上,即靠紧,轴段5的长度应比齿轮毂长略短,假设毂长与齿宽相同,齿宽，取。大齿轮左端用轴肩固定,由此可确定轴段4的直径, 轴肩高度,取,故取。取齿轮齿宽中间为力作用点,那么可得, ，4参考表152，取轴端为，各轴肩处的圆角半径见CAD图。中间轴的结构布置5.轴的受力分析、弯距的计算1计算支承反力： 在水平面上 在垂直面上： 故 总支承反力：2)计算弯矩在水平面上：在垂直面上： 故 3)计算转

18、矩并作转矩图6作受力、弯距和扭距图7选用校核键低速级小齿轮的键由表选用圆头平键A型 由式，查表，得 ，键校核平安2高速级大齿轮的键 由表选用圆头平键A型 由式，查表，得 ，键校核平安8按弯扭合成应力校核轴的强度 由合成弯矩图和转矩图知，2处当量弯矩最大，并且有较多的应力集中，为危险截面根据式，并取 由表查得，校核平安。9校核轴承和计算寿命校核轴承A和计算寿命径向载荷轴向载荷,查表13-5得X=1,Y=0,按表13-6,取,故因为，校核平安。该轴承寿命该轴承寿命校核轴承B和计算寿命 径向载荷 当量动载荷，校核平安该轴承寿命该轴承寿命查表13-3得预期计算寿命，故平安。3.轴输出轴及其轴承装置、键

19、的设计 输入功率转速转矩2 第三轴上齿轮受力3初定轴的直径轴的材料同上。由式，初步估算轴的最小直径这是安装链轮处轴的最小直径，取，查机械手册可得到安装在链轮孔的轴的长度：，为保证链轮与箱体的距离，取4轴的结构设计拟定轴的结构和尺寸见下列图根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1轴段2和轴段7用来安装轴承，根据，初选型号6308的深沟球轴承，参数根本： 根本额定动载荷根本额定静载荷。由此可以确定： 2为减小应力集中,并考虑左右轴承的拆卸,轴段3和6的直径应根据6308的深沟球轴承的定位轴肩直径确定,即，取( 3)轴段5上安装低速级大齿轮,为便于齿轮的安装, 应略大与,可取。齿轮左端用套筒固定,

20、为使套筒端面顶在齿轮右端面上,即靠紧,轴段5的长度应比齿轮毂长略短,假设毂长与齿宽相同,齿宽，取。大齿轮右端用轴肩固定,由此可确定轴段4的直径, 轴肩高度,取,故取。(4)取齿轮左端面与箱体内壁间留有足够间距，取5取齿轮齿宽中间为力作用点,那么可得, ，6参考表152，取轴端为，各轴肩处的圆角半径见CAD图。输出轴的结构布置5.轴的受力分析、弯距的计算计算支承反力 在水平面上 在垂直面上故2计算弯矩水平面弯矩 在C处，在B处，垂直面弯矩 在C处合成弯矩图 在C处在B处，4计算转矩，并作转矩图 (CD段)6作受力、弯距和扭距图7选用校核键低速级大齿轮的键由表选用圆头平键A型 由式，查表，得 ，键

21、校核平安2高速级链轮的键 由表选用圆头平键A型 由式，查表，得 ，键校核平安8按弯扭合成应力校核轴的强度 由合成弯矩图和转矩图知，B处当量弯矩最大，并且有较多的应力集中，为危险截面根据式，并取由表查得，校核平安。9校核轴承和计算寿命校核轴承A和计算寿命径向载荷当量动载荷因为，校核平安。该轴承寿命该轴承寿命校核轴承B和计算寿命 径向载荷 当量动载荷，校核平安该轴承寿命该轴承寿命十.润滑与密封1润滑方式的选择 因为此变速器为闭式齿轮传动，又因为齿轮的圆周速度，所以采用将大齿轮的轮齿浸入油池中进行浸油润滑。考虑到高速级大齿轮可能浸不到油，所以在大齿轮下安装一小油轮进行润滑。轴承利用大齿轮的转动把油溅

22、到箱壁的油槽里输送到轴承机型润滑。2密封方式的选择由于I，II，III轴与轴承接触处的线速度，所以采用毡圈密封。3润滑油的选择因为该减速器属于一般减速器，查机械设计手册可选用工业齿轮油N200SH0357-92。十一.箱体结构尺寸机座壁厚=0.025a+58mm机盖壁厚11=0.025a+58mm机座凸缘壁厚b=1.512mm机盖凸缘壁厚b1=1.5112mm机座底凸缘壁厚b2=2.520mm地脚螺钉直径df =0.036a+1216.3mm地脚螺钉数目a1.210mm齿轮端面与箱体内壁距离229 mm两齿轮端面距离4=55 mmdf,d1,d2至外机壁距离C1=1.2d+(58)C1f=26mmC11=21mmC12=18mmdf,d1,d2至凸台边缘距离C2C2f=22mmC21=17mmC22=15mm机壳上部下部凸缘宽度K= C1+ C2Kf=48mmK1=38mmK2=33mm轴承孔边缘到螺钉d1中心线距离e=(11.2)d113mm轴承座凸起局部宽度L1C1f+ C2f+(35)52 mm吊环螺钉直径dq=0.8df13mm十二.设计总结刚开始做课程设计的时候，我很天真的认为，不就一个减速器么，两对齿轮三根轴。可是到动手去做的时候才知道，要真正做