武汉理工大学课程设计

武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书机械设计基础课程设计设计题目单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 班1003院（系）轮机__ 能动学院—赵强 设计者周杰指导老师武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书目录TOC\o"1-5"\h\z设计任务书 3\o"CurrentDocument"传动方案设计 3\o"CurrentDocument"电动机的选择计算 4\o"CurrentDocument"齿轮传动的设计计算 6\o"CurrentDocument"轴的设计计算及联轴器的选择 106•键连接的选择计算 15滚动轴承的校核 15\o"CurrentDocument"润滑和密封方式的选择 17\o"CurrentDocument"箱体及附件的结构设计和计算 17设计小结 19\o"CurrentDocument"参考资料 20-2-武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书减速器的设计任务书1.1设计目的：设计带式运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器。1.2工作条件及要求：用于铸工车间运型砂，单班制工作（8小时工作制），有轻微振动，使用寿命为10年，轴承寿命为3年。带式运输机的工作数据如下：运输带工作拉力F运输带的速度V卷筒的直径D（mm））（N） （m/s220100092.传动方案设计根据已知条件可计算出卷筒的转速为V?60?10002.9?60?1000??251.88?nr/min???200?D w若选用同步转速为1000r/min或750r/min的电动机则可估算出传动装置的总传动比-3-武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书为5.5或4.0,考虑减速器的工作条件和要求，暂选下图所示传动方案，其特点为：减速器的尺寸紧凑，闭式齿轮传动可保证良好的润滑和工作要求。

运输带卷筒轴II联轴器齿轮I齿轮II联轴器轴III轴I电动机.电动机的选择计算33.1电动机的选择■1电动机类型的选择.31根据动力源和工作要求，选Y系列三相异步电动机。电动机功率的选择3.1.2pe92.?1000FVKW?2.??P9。工作机所需有效功率 10001000PW由传动示意图可知：电动机所需有效功W率KW?P d?_4-武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书???????=0.886o为传动装置的总效率式中，??????n4213????分别为弹性连轴器（2个）、闭式齿轮（设齿轮精度为，8级）设、滚，，1423????，运输机卷筒的效率。查表得，，，动轴承（2对）、96.??0.990.?09799.?042133222?????则传动装置的总效率886..96?97?0?.99?0????0.990?0.423iP2.9w?3P?.27?KW。电动机所需有效功率d?0.886查表选取电动机的额定功率为。PKW4e3.1.3电动机转速的选择V?60?10002.9?60?1000??251.88rn?/min。工作机所需转速???200?D查表2-3知总传动比 =3〜5。innr/min=则电动机的w .满载转速。xi+251.88x（3〜5）=（755.64〜1259.4）mwn=960r/min同步转速为的Y200L-8型电动机，则传动查表选取满载转速为min/1000rn960??3.81i?，且查得电动机的数据及总传动比如下：装置的总传动比 m 二251.88电动机型号额定功率KW同步转速r/min满载转速r/minY180L-64KW1000r/min960r/min总传动比X轴伸尺寸DEmm中心高平键尺寸FXG3.8138mmX80mm132mm33mm10mmX3.2传动比的分配由传动示意图可知：只存在减速器的单级传动比，即闭式圆柱齿轮的传动比，其值i=3.813.3传动装置的运动和动力参数计算3.3.1各轴的转速计算由传动示意图可知，轴I，II，III的转速：n?n?960r/minm1n9601n?r/min97??251.281.i3min.?n?n25197r/23_5_武汉理工大学羸械设计基础》课程设计说明书 23.3.2各轴的输入功率计算因为所设计的传动装置用于专用机器，故按电动机的所需功率计算。Pd轴I，n，m的输入功率：??3.27?0.99?3.24?PP?KW11d??KW83?2.97?0.?P?99?.?324?0.P3221???2.83?0.99??0.99?2.77KWP?P?3231

3.3.3各轴的输入转矩计算轴I,11,111的输入转矩：TPn=32.23\=9550iiiT2=955OP2\n2=107.26T3=9550p3\n3=104.99以供查询。轴号转速nr/min功率PKW转矩TMN传动比iI9603.2432.233.81II251.972.83107.261III251.972.77104.994.齿轮传动的设计计算如传动示意图所示：齿轮i和II的已知数据如下表:齿轮PKW功率转速nr/minMTN•转矩IP73.24KW1n?960r/min1T?32.23N?M1IIP=2.83kw2n?251.97r/min3n?mT3=107.264.1选择齿轮精度-6-武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书按照工作要求确定齿轮精度为8级。4.2选择齿轮材料考虑到生产要求和工作要求，查图表，可得1（小）、11（大）齿轮的选材，及相应数据如下：

齿轮材料热处理硬度弯曲疲劳极限应力接触疲劳极限应力I45钢调质HB?220HBS1??220MPa1Flim?MPa565?1HlimII45钢正火HBS210HB?2?MPa210?2Flim??621.5MPa2Hlim由于该齿轮传动为闭式软齿面传动，主要失效形式为齿面疲劳点蚀，故应按接触疲劳强度进行设计，并校核其齿根弯曲疲劳强度。4.3许用应力计算齿轮i、ii的循环次数（使用寿命为10年）为:910?1?.38?10?300?8?N?60?na?t?60?9602i810.16?300?8?3ta??60?219.745?10??N60?n?32Y?Y?1,Z?1,Z?1.1,nWX1H2XSTFminmin查图得 m?5mmY?1,Y?Y?1,S?1.4,S?1.1,Z?1（两轮均为软齿取设nWX1H2XSTFminmin2N2N1NN1面）可求得：?565?1?1?1limH?481?.83ZZ?MPa1.S1 ?1?5.?1621?Z?Z?565MPa? S11.W1HP1NminH Hlim2 W2HP2NminH4・4按接触疲劳强度进行设计4.4.1小齿轮的名义转矩T?32.23N?M1-7-武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书-7-武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书26.177N.m1.780N.m（斜齿轮电动机传动）7.K?1?（软齿面）0.?1d85.Z?0?■34.初定齿轮的参数4取Z2=77276..81?,Z?20i?Z??3?Z20,77?15,??3.85u? _204.4.4初算分度圆直径并确定模数和螺旋角6因两齿轮均为钢制，故，则MPa.8Z?189E2??ZKTu?1?????i754?d????i??u????2dHp20.851.7?32.233.85?1?????40?754.608mm????38503565.1.????d?u?d?3.85?40.608?156.342mm12d?d40.608?156.34221?98??.475mma22所以a取圆整值为；mm?100a》？15?COS2?1002acos法向模数：，mm99?1.m??n?ZZ20?7721圆整为标准值。mmm?2nm(Z?Z)2?(20?77)A?2n14'12?arccos?14?14.?arccos069调整螺旋角： ?2a1002计算齿轮的几何尺寸4.54.?>>mm2?m， 螺旋角，法向模数12?14'4n77Z??Z20,.齿数，中心距mma?10021-8-武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书mZ2?201n?41d.237mm,??庆?'12cos144cos分度圆直径：Zm102?22nmm762??158.?d2》?'cos14cos124,237mm?2?2?45.?d?d?2m41.237n11a齿顶圆直径：mm?2?2162.762?dd?2m?158.762?n2a2,7932?53.mm5.m?41.237?2.5??dd?2血齿根圆直径：mm?157.762162.762?2.5?2md?d.5??2?mm.23741?.237，取n2f2b?41b?1d?.0?41.2372d21齿宽：mm,?46.237237)5〜10?46.237〜51.mm(取bb?b?1124.6计算齿轮的圆周速度4.，相对误差百分比为齿轮实际传动比i=77/20=3.85

/3.85=1.05%<5%)(3.85-3.81符合精度要求。齿轮的受力分析84.4.齿轮1,11的受力情况如下图所示：接齿轮接齿轮IFr2运输带FFa2t2FFt1al齿轮II运输带FFa2t2FFt1al齿轮II接电机各力的大小分别为：-9.武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书23T2000?32.20001圆周力：N1591563.??F? 2t762.d15821t237d41.]262000?107.2000T2N2051351.?2t762.d1582》?tan20tann径向力：N537159?1563.??586.F?Firit》？'cos12cos144》?tan20tannN205??507.007.F?F?13512tr2》？cos12cos144'》？轴向力：N739?391?1563.159tan14.4'12tanF?F?1a1t》？N・轴的设计计算及联轴器的选择51・选择轴的材料5?MPa?650。该轴无特殊要求，因而选用调质处理的45钢。查表知B初算轴径.25轴I的轴径即为电动机外伸轴直径mmD?38并且安装联轴器处有一个键槽，故轴径:高速轴（与齿轮I配合）：查表取C=11O24.3Pmm820?1.10?110?17.?10?d1.?Ci33nimin9602，并且安装联轴器处有一个键槽，故轴径查表取C=110低速轴（与齿轮什配合）：2.83P?26110?.605mm?.?1C101?d.?10n251.97轴III：查表取C=110,并且安装联轴器处有一个键槽，故轴径10 2332mm 3-10-武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书772.Pmm.215??25d?1.05?C?1.05?110n.97251.・3联轴器的选择5 " 4弹性查表选取LT7及传动要求，由电动机外伸轴径公称转矩，T?T?Tmm38?D8238?YA20024323?GB30mm。套柱销联轴器，故取轴I与联轴器连接的轴径为”n 82?32YC并考虑传动因为轴II与轴I的最小轴径分别为 mm25.226?d?25.395mm,d3m心m82YA32?86GB5843?，故轴IIYL10要求，公称转矩，查表选取凸缘联轴器TT?TFm 82YC32?32mm。与联轴器连接的4n3的轴径为32mm，轴III与联轴器连接的的轴径为4轴承的选择5■根据初算轴径，考虑轴上零件的轴向定位和固定，假设选用深沟球轴承，查表可估选出装轴承处的轴径及轴承型号，见下表：装轴承处的轴轴号轴承型号径6209滚动轴承45mm94GB/T276—6210滚动轴承50mmGB/T276--94■5齿轮的结构设计51大齿轮5.5.mmmm?200.?d162762并考虑

2a。械性能，故大齿轮采用实机，因为齿顶圆直径：为了减轻重量和节约材料，2a。械性能，故大齿轮采用实心式齿轮结构，且取与轴连接处的直径为50mm255..小齿轮“-11武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书因为齿顶圆直径：，故作成齿轮轴形式。mm100123d因为齿顶圆直径：，故作成齿轮轴形式。mm100123d?45.mm?]5,6轴的设计计算5.6.1轴径和轴长的设计5.6.1轴径和轴长的设计D1=32mm D2=40mmD3=45mmD4=55mmD5=41.237mmD6=55mmD7=45mmL1=80mmL2=58mmL3=17mmL4=15mmL5=46.237mm L6=15mmL7=17mm低速轴：D1=32mm D2=40mm D3=50mm D4=50mm D5=60mm D6=52mm D7=50mmL1=80mm L2=49mm L3=37mmL4=35mmL5=5mmL6=13mmL7=17mm低速轴的校核5.6.2-12-武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书（1）受力分析：低速轴上齿轮的受力情况，已经分析清楚（见齿轮部分“7）”）。各力的大小分别为：2000T2000?107.262?1351F.205??N圆周力：2t158d.7622》?tantan20n径向力：N007??F507.??F1351.205?cos4'cos141222tr》》？轴向力：N.189352'412tanFtan?1351.205?14?4?F22at

水平面的受力和弯矩图垂直面的受力和弯矩图合成弯矩图41.739N.m32.559N.m转矩图T=107.26N.m当量弯矩图76.886N.m

72.315N.m。72.315N.m。T=64.571N.m-13武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书)轴承的支反力：(2F205.1537N603?F?F?675.?水平面上的支反力：22垂直面上的支反力：”RBRA????N990?24]59/97.18??/?352.189?158.762236?507.007?48.12./96.?FF?[(?d/2)F?48.2R2aRA2????,N.352.189?158.762/2007?507.?48.12997/96.24?543?48/?F[(Fd2)?F?.59]/97.182派迎2)画弯矩图：(33,C处水平面的弯矩：剖面mN48.1*F?10??32.510M?RAC3,,?m4812F780?10N???1M.?RAC1垂直面上的弯矩：3?,mN?10?26.177/M?(48.12F?Fd2)?RAC222a2222i?m.559N?1.780??3232M?M?M.5101cc1c合成弯矩:2222??177m?41.739510M?M?M32.N?26.2CC2C(4)画转矩图mN?T?107.262(5)画当量弯矩图：？因单向回转，视转矩为脉动循环。已知查表得,MPa?650B?????，则602.0[]]?98MPa??[0]/[[]?59MPa,b01b1bb??22?T)?M?72.(?M?315N?mM1C1c1C2处的当量弯矩剖面C2,222?mN??26)76.8860)T?41.739?(.602?107?MM?(.2c2c2(6)判断危险剖面并验算强度：剖面DD当量弯矩最大，而其直径与邻段相差不大，估剖面为危险剖面。已知①M?M?72.886N?m, ?]?59.0MPa[M10?76.886??]?[6.15MPa???' 2eC b?19 e」 50?d.0110.②剖面下处的直径最小，顾该剖面也为危险剖面.14武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书??MPa571?64..602?M?(107T).?26T?0M10.569764??]?[19.706MPa???,节键爨的灌择计算各处的键均采用有轻度冲击的普通平键半圆键的联接方式，查表可得？MPa120100[〜]?p电动机处的键是查表所得，故无须校核。X70GB1096-2003，其挤压强度为低速轴联轴器处选键C10100026?4T4?107.??2]??9423.MPa?[?70?32dhl?8，其挤压强度为低速轴齿轮处选键A16X32ppGB1096-794.26?1000T4?107??JMPa26?.815?[??

32?5010dhl?.pp7.滚动轴承的校核在轴的设计计算部分所以各键强度足够7.滚动轴承的校核在轴的设计计算部分装轴承处的轴轴承型号轴号径6210滚动轴承50mmIGB/T276--946209滚动轴承45mmIIGB/T276--94-15-武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书低速轴轴承的校核轴的受力状况及轴承载荷计算7.1F205.13572tN603F?675?F?.?水平面上的支反力：RBRA22N99024??36.）?F?48.12]/96F.?[（?Fd/222a2RAR垂直面上的支反力：淋d/2）?F?48.12]F/?543.97N96.2422RBR22,222?676：61536.990F?F?675.F603N??RAiRAR轴承所承受的径向载荷2222,N.394.997?867?F?F675.603?543?Frbr2rbN.189F?35T轴向外载荷An=251.97r/min轴承的转速年，则单班制工作，预期寿命3h7200?8?L?3?3007-2求当量动载荷in ►fa~5F FFR2R1查表取KN5KNCr?31.5,C?20.轴承f?1.2,2处0N938.2?676.615?811.FP?f?1按图，轴承I未承受轴向载荷，故11rFF?0140.007/20500??F/C286.，查表取轴承II受轴向载荷；AA2l0A219.0594/867.?0.406?e?189?/19e?0.,FF352.,心查表取32.Y.56,?0X?P?18925232394867560?.?)YF?XF(?Pf12(.?.?.?.)1556304? 故仅计算轴承II的寿命即可。一16 12^-武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书7.3求轴承的寿命66315001010Cr?36L?h0.548?10L?()?()? h60nP60?251.971556.3042实际寿命比预期寿命大，故所选轴承合适。8.润滑和密封方式的选择8.1齿轮润滑剂的选择因是闭式齿轮传动，且齿轮选用45钢，调质处理，其硬度HB?180HBS?HB?220HBS?280HBS,且节圆处：s/?2m2.077m/sv?12所以两个齿轮均采用油润滑，开油沟，油沟尺寸为 aXbXc=5mmX8mmX5mm。查表，选择润滑油的黏度为118，选择油的代号为AN150全损耗系统用油GB443-19898.2齿轮的润滑方式因为故采用油池浸润润滑。s/?2m057v?2.m/s8-3轴承的润滑采用飞溅方式直接用减速器油池内的润滑油进行润滑。8.4密封方式的确定根据减速器的密封要求，选择接触式密封方式，根据轴径查表选择毡圈油封及槽，分别选：毡圈40JB/ZQ4406-86、毡圈40JB/ZQ4406-86。箱体剖分面上允许涂密封胶或水玻璃，不允许塞入任何垫片或填料。

9.箱体及附件的结构设计和计算9.1减速器铸造箱体的结构尺寸参照表5-1各部位尺寸列于下表：名称符号结构尺寸名称符号结构尺寸-17武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书箱体壁厚68mm连接螺栓轴承旁螺栓直径d110mm箱盖壁厚618mm沉头座直径D126mm箱座凸缘厚度b12mm通孔直径d/113.5mm凸缘尺寸C120mmC216mm箱盖B112mm箱体箱座螺栓直径d210mm沉头座直径D218mm底座B225mm通孔直径d10mm轴承旁凸台高度h35mm螺栓间距l150mm半径R120mm凸缘尺寸C115mm轴承盖外径D280mm,805mmC212mm地脚螺钉直径df12mm轴承盖螺钉直径d38mm数目N4个视孔盖螺钉直径d46mm通孔直径D/f15mm定位销螺钉直径d6mm沉头座直径D032mm箱体外壁至轴承端面的距离L150mm底座凸缘尺寸C122mm大齿轮顶圆与箱体内壁距离A110mmC220mm齿轮端面与箱体内壁的距离A210mm肋厚箱座m7mm箱座高度H135mm箱盖m17mm油面高度h50mm沉头座锪平。的拔模斜度，铸造圆角半径取R=2mm，铸件有1：20附件设计9.2窥视孔和视孔盖9.2.1窥视孔开在啮合区的上方并有适当的大小，窥视孔平时用盖板盖住，加密封垫圈，螺钉连接。尺寸如下：,40mmmm,b?55,?60,?mm,l75mml?mm,b70mmb?90?l32i2i3?4,孔数为mm?,5Rmm?4，?mmd7通气器9-2-2-18-武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书选M12X1.25型通气塞。9.2.3起吊装置选吊耳环和吊钩。吊耳环尺寸为：mm