机械设计基础课程设计模板

1、机械设计基础课程设计课题名称： 一级圆柱齿轮减速器专业班级： 04机械制造学生姓名： 学 号 ： 3 5 指导老师：完成时间： 6月25日成绩：目 录第一章、 设计任务书第二章、 设计计算及说明部分第一节、 传动方案的分析第二节、 电动机的选择第三节、 传动装置运动的设计及计算第四节、 直齿圆柱齿轮的设计及计算第五节、 轴的设计及计算第六节、 滚动轴承及键联结的选择和计算第七节、 箱体的设计计算第八节、 键等相关标准的选择第九节、减速器结构与润滑的概要说明第一章 设计任务书一、传动方案简图二、 原始数据已知条件输送带拉力F/KN输送带速度V/(m/s)滚筒直径D/mm每日工作时数T/ h传动工

2、作年限（a）数据2.21.5400 24 5工作条件： 传动不逆转，载荷平稳，起动载荷为名义载荷的1.25倍，输送带速度允许误差为5%设计工作量： 设计说明书1份减速器装配图1张（手工）减速器零件图2张（CAD绘制）第二章 设计计算及说明部分第一节 传动方案的分析一、传动方案的拟定及说明机器通常是由原动机、传装置和工作装置三部分组成。传动装置用来传递原动机的运动和动力变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。合理的传动方案应满足工作要求，具有结构紧凑、便于加工、效率高、成本低、使用维护方便等特点.齿轮机构由主动齿轮从动齿轮和机架等构件组成，两齿轮以高副相连属高副机构。齿轮传动用

3、来传递任意两轴之间的运动与动力，其圆周速度最大可达300m/s，传递功率最大可达到kw。第二节 电动机的选择一、 类型和结构形式的选择按已知的工作要求和条件，选用Y型全封闭笼型三相异步电动机。因为其结构简单、起动性能好、工作可靠、价格低廉、维护方便，使用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合。二、确定电动机的功率电动机所需工作的功率 ； 输送带拉力F/k NV输送带速度V(m/s)带式的输送的效率（查表取0.94）电动机的输出功率其中为电动机到滚筒主轴传动装置的总效率， 值计算如下：其中，分别为V带传动，齿轮传动轴承，齿轮传动，联轴器，卷筒轴的轴承及卷筒效率。查表取=0.96，=0.

4、99，=0.97，=0.97，=0.98，=0.96因此：所以：二、 确定电动机转速卷筒轴的工作转速按推荐的合理传动比范围，取， 一级圆柱齿轮减速器传动比，则总传动比合理范围为 ，故电动机转速可选范围为； 符合这一范围的同步转速有750 ，1000 和1500。根据有关容量和转速，由有关机械设计手册查出有三种适用的电动机型号，综合考虑选定电动机型号为Y132M1-6，其主要性能如下表：型号额定功率kw满 载 时起动电流额定电流起动转矩额定转矩最大转矩额定转矩转速r/min电流A效率%功率因数Y132M1-649609.4840.776.52.02电动机主要外形和安装尺寸列于下表：中心高H外形尺

5、寸L（AC/2+AD）HD地脚安装尺寸AB地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸DE转键部位尺寸FGD1321238801041第三节 传动装置运动的设计及计算一 传动装置的总传动比和分配传动比由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为 电动机型号为Y132M1-6，满载转速=960r/min。1）总传动比2）分配传动装置传动比 式中，分别为带传动和减速器的传动比。 为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步选取=3.0，则减速器的传动比为 3）分配减速器的各级传动比因为所选为一级圆柱齿轮减速器，按对称式布置，考虑润滑条件，减速器一对齿轮的传动比为 =4.47。 二、传动装置的运动和动力参数

6、计算为进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩（或功率）。如将传动装置各轴由高速至低速依次定为轴，轴， 轴，以及，.为相邻两轴间的传动比；，.为相邻两轴间的传动效率；，.为各轴的输入功率（kW）;, .为各轴的输入转矩（Nm）;, .为各轴的转速（r/min）;则可按电动机轴至工作机运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数。各轴转速式中： -电动机满载转速： -电动机至轴的传动比。 轴 轴 各轴输入功率 ， 轴 轴 滚筒轴 各轴输入转矩 其中为电动机轴的输出转矩，按下式计算：所以 电动机输出转矩 轴 轴 滚筒轴 运动和动力参数结果整理于下表： 轴名功 率 PkW转矩T转速nr/min传

7、动比效 率输入输出输入输出电动机轴3.9639.419602.80.96轴3.803.72105.93103.82342.864.780.98 轴3.543.47481.35471.7271.721.000.96滚筒轴3.433.29467.00448.3271.72 第三节 传动装置运动的设计及计算电动机与减速器采用普通V带连接，带传动使用与要求传动平稳，对传动比无严格要求，中小功率的远距离传动。1）：选择V带型号 查机械设计基础 表9-5得 =1.4 查图9-7选用A型V带2）确定带轮直径和；由图9-7取=112mm， 取=335mm，验算带速 介于525m/s范围内，合适。确定带长和中心

8、距a， 所以有 。 初定中心距=700mm，则带长=2119.5mm 由表9-3 选用=2000mm，则实际中心距 验算小带轮上的包角， 合适3） 确定带的根数 分别查表9-4得 =1.20kw，表9-6 =0.11kw，表9-7 =0.96，表9-3 =1.03 圆整为整数 取5根 ，7）计算轴上的压力 查表得9-1 q=0.10kg/m，初拉力 作用在轴上的压力 带轮结构设计由于带轮直径和属于中等直径，所以带轮采用腹板式，材料选用HT150，带轮的轮槽尺寸查表9-8得基准宽度 基准上槽深 基准下槽深 槽间距槽边距最小轮缘厚 圆角半径 带轮宽 外径 轮槽角 相应的基准直径 极限偏差第四节、直

9、齿圆柱齿轮的设计及计算 计算过程及说明计算结果1）选定齿轮传动类型，材料，热处理方式，精度等级，确定许用应力。根据题意选闭式直齿圆柱齿轮，材料为45号钢，两齿轮都采用软齿面，小齿轮采用调质处理HBS217255，大齿轮用正火处理HBS162217，转动平稳，冲击较小，精度等级为8级，查图6-24 按最低可靠度要求取， （机械设计基础表6-8）。 减速器的传动比为 2）初步选取主要参数=30 ，=i=4.4730=135 则 3）按齿面接触疲劳强度设计：计算小齿轮的分度圆直径 确定公式内各参数计算数值。计算小齿轮的名义转矩：计算载荷系数K； =1 表（6-6） 初估 ， 图 （6-19） 查表取

10、 =189.8，=2.5，设计计算：几何尺寸计算：d=mz,m=d/z=56/30=1.866 =.m=2=1.25m=2.5 h=2.25m=4.5 p=m=2 C=0.25m=0.5 S=1/2m=E=1/2m= 校核齿根弯曲疲劳强度查取复合齿形系数 ， ， 计算大小齿轮的并进行比较 计算重合度系数 ： 设计计算 =135Mpa 设计结构及绘制齿轮零件图齿面啮合类型 GFace=软齿面图6-24（a）图6-25（a）符合表6-9范围 0.81.4。取Z1=30 Z2=135取d=56mm按齿轮模数的标准系列取m=2 弯曲疲劳强度足够，第五节、轴的设计计算及校核一高速级轴的设计计算项目计算内

11、容计算结果1 轴的材料的选择，确定许用力2 按扭转强度，初步估计轴的最小直径（联轴器的选择）3 轴承和键考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴主要传递齿轮转矩。输入功率P=3.82kW，输出转速n=320r/min可得 联轴器的选择类型：考虑到输出装置的载荷较平稳，功率不大，转速较低，选用弹性柱销联轴器（查表GB/T 5014-85）联轴器的计算转矩：工作转矩：故计算转矩：确定型号：查设计手册（GB 584386）选用HL2型弹性柱销联轴器GB GB/T 5014-85HL公称扭矩（亦即许用转矩）为315N/m，允许的轴的直径在2528mm，采用铸铁结构时许用转速为，采用钢制时为。轴

12、孔直径2528mm，这些数据均符合本题要求，故选用。选用45号钢，正火处理，为轴传递的功率（）为轴的转速（）为由材料与受载情况决定的系数（查表182）工作情况系数取1.4查表211）4轴的结构设计1、径向尺寸的确定2、轴向尺寸的确定5作用在齿轮上作用力的大小方向3计算支承反力4弯矩5当量弯矩6校核危险截面C的强度查表GB 5014-85 HL2弹性注销连轴器，标准孔径d=28mm，即轴伸直径为28mm，轴孔长度为62mm，从联轴器向左起第一段，由于联轴器处有一键槽，轴径应增加5%，取30mm，半联轴器长62mm，轴段长L1=60mm；右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段直径取35mm，根

13、据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器左端面间的距离为30mm，故取该段长L2=55mm；右起第三段，该段装有滚动轴承，以为轴承只有径向力，选用深沟球轴承6008 ，GB/T 276-94，并采用凸缘式轴承盖，实现轴承系两端单向固定，轴伸处用C型普通平键联接，实现周向固定。其尺寸为dDB=40mm68mm15mm，该段直径为40mm，长度L3=轴承宽+（0.08-0.1）a+（1020）mm，取L3=35mm右起第四段，该段装有齿轮，直径取45mm，齿轮宽b=68mm,为了保证定位的可靠性，取轴段长度L4=65mm；右起第五段，考虑齿轮的轴向定位，需有定位轴肩，

14、取轴肩直径为55mm，长度为L5=10mm；右起第六段，该段为滚动轴承的定位轴肩，其直径应小于滚动轴承内圈外径，取50mm，长度L6=10mm，右起第七段，该段为滚动轴承安装处，取轴径40mm，长度L6=15mm。作用在齿轮上的转矩为：圆周力：径向力： N根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置建立如下所示的力学模型。该轴两轴承对称绘制轴受力简图，（图a）绘制垂直面弯矩图，（图b）由两边对称知截面c的弯矩也对称绘制水平弯矩图，（图c）截面c在水平面上的弯矩绘制合弯矩图，（图d）绘制扭矩图，（图d）绘制当量弯矩图，（图e）剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危

15、险截面。查表13-1，60MPa故确定的尺寸是安全的。绘制轴的工作图选用45号钢，正火处理 b=600MPa b1=55MPad=27.5mmd1=30mmd2=35mmd3=d7=40mmd4=45mmd5=55mmd6=50mmd7=40mmL1=40mmL2=55mmL3=35mmL4=65mmL5=10mmL6=10mmL7=15mmL=230mmT=114Nm=844.4N=307N=740N=2035N=38.48Nm=105.8 Nm=4062.7 Nm=228 Nm=137 Nm60MPa=15.03MPa a bc d e f二低速级轴的设计计算项目计算内容计算结果4 轴的材

16、料的选择，确定许用力5 按扭转强度，初步估计轴的最小直径（联轴器的选择）轴承和键1、径向尺寸的确定2、轴向尺寸的确定5作用在齿轮上作用力的大小方向计算支承反力弯矩当量弯矩校核危险截面C的强度6.滚动轴承的强度校何考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴主要传递齿轮转矩。输入功率P=3.66kW，输出转速n=71.6r/min可得 联轴器的选择类型：考虑到输出装置的载荷较平稳，功率不大，转速较低，选用弹性套柱销联轴器（查表GB/T 5014-85）联轴器的计算转矩：工作转矩：故计算转矩：确定型号：查设计手册（GB 584386）选用TL8型弹性套柱销联轴器GB GB/T 5014-85

17、TL公称扭矩（亦即许用转矩）为710N/m，允许的轴的直径为45mm，采用铸铁结构时许用转速为，采用钢制时为。轴孔直径45mm，这些数据均符合本题要求，故选用。查表GB 5014-85 TL8弹性套柱销连轴器，标准孔径d=45mm，即轴伸直径为45mm，轴孔长度为84mm，从联轴器向左起第一段，由于联轴器处有一键槽，轴径应增加5%，取50mm，半联轴器长84mm，轴段长L1=80mm；右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段直取55mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器左端面间的距离为30mm，故取该段长L2=55mm；右起第三段，该段装有滚动轴承，因

18、为轴承只有径向力，选用深沟球轴承6212 ，GB/T 276-94，并采用凸缘式轴承盖，实现轴承系两端单向固定，轴伸处用C型普通平键联接，实现周向固定。其尺寸为dDB=60mm95mm18mm，该段直径为60mm，长度L3=轴承宽+（0.08-0.1）a+（1020）mm，取L3=35mm右起第四段，该段装有齿轮，直径取65mm，齿轮宽b=80mm,为了保证定位的可靠性，取轴段长度L4=78mm；右起第五段，考虑齿轮的轴向定位，需有定位轴肩，取轴肩直径为70mm，长度为L5=10mm；右起第六段，该段为滚动轴承的定位轴肩，其直径应小于滚动轴承内圈外径，取75mm，长度L6=10mm，右起第七段

19、，该段为滚动轴承安装处，取轴径60mm，长度L7=18mm。作用在齿轮上的转矩为：圆周力：径向力： 根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置建立如下所示的力学模型。该轴两轴承对称绘制轴受力简图，（图a）绘制垂直面弯矩图，（图b）由两边对称知截面c的弯矩也对称绘制水平弯矩图，（图c）截面c在水平面上的弯矩绘制合弯矩图，（图d）绘制扭矩图，（图d）绘制当量弯矩图，（图e）剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。查表13-1，60MPa故确定的尺寸是安全的。绘制轴的工作图选用45号钢，正火处理 b=600MPa b1=55MPa为轴传递的功率（）为轴的转速（

20、）为由材料与受载情况决定的系数（查表182）工作情况系数取1.4查表211）d=44.5mmd1=50mmd2=55mmd3=d7=60mmd4=65mmd5=70mmd6=75mmd7=60mmL1=80mmL2=55mmL3=35mmL4=78mmL5=10mmL6=10mmL7=18mmL=286mmT=488Nm=3288.88N=1196.5N=598.25N=1644.44N=34.7Nm=95.38Nm=217.8Nm=1444Nm=866.45Nm60Mpa=31.55MPa第六节 键等相关标准的选择 本部分含键的选择，联轴器的选择，滚动轴承的选择，螺栓，螺母，螺钉的选择，垫圈

21、，垫片的选择，具体内容如下：1，键的选择查表10-33机械设计基础课程设计：A型普通平键，b*h=8*7GB1095-79轴与相配合的键：A型普通平键，b*h=14*9GB1095-79，轴与联轴器相配合的键A型普通平键b*h=12*8A 型， 8*7A型， 14*9A型， 12*8GB1095-792，联轴器的选择根据轴设计中的相关数据，查表10-43机械设计基础课程设计，与轴连接处选用HL2型弹性柱塞联轴器 GB5843-86，与轴连接处选用TL8型弹性套柱塞联轴器 GB 5014-85HL2GB5 843-86TL8GB 5014-853，滚动轴承的选择根据轴设计中的相关数据，查表10-

22、43机械设计基础课程设计，与轴连接处选用深沟球轴承6008 ，GB/T 276-94与轴连接处选用深沟球轴承6212 ，GB/T 276-946008 ，GB/T 276-946212 ，GB/T 276-944，螺栓，螺母，螺钉的选择考虑到减速器的工作条件，后续箱体附件的结构，以及其他因素的影响选用螺栓GB5782-86， M10*35， 数量为3个M12*100， 数量为6个螺母GB6170-86 M10 数量为2个M12， 数量为6个螺钉GB5782-86 M6*20 数量为2个M8*25， 数量为24个M6*16 数量为12个*（参考机械设计基础课程设计图6-3装配图）M10*35M1

23、2*100M10M12M6*20M8*25M6*165，销，垫圈垫圈垫片的选择选用销GB117-86，B8*30，数量为2个选用垫圈GB93-87数量为8个选用止动垫片1个选用石棉橡胶垫片2个选用08F调整垫片4个*（参考机械设计基础课程设计图6-3装配图）GB117-86B8*30GB93-87止动垫片石棉橡胶垫片08F调整垫片有关其他的标准件，常用件，专用件，详见后续装配图 第七节 箱体的设计计算一 箱体的结构形式和材料铸造箱体，材料HT150。铸铁箱体主要结构尺寸和关系名称减速器型式及尺寸关系箱体壁厚=9mm箱盖壁厚11=8mm箱座b，箱盖b1，箱座底凸缘厚度b2b=1.5=13.5mm

24、 b1=1.51=12mmb2=2.5=22.5mm地脚螺栓直径及数目df=23.5mm n=4轴承旁联接螺栓直径d1=17.6mm箱盖，箱座联接螺栓直径d2=14mm 螺栓间距150mm轴承端盖螺钉直径d3=11.75mm 螺钉数目4检查孔盖螺钉直径d4=9.4mm定位销直径D=11.2mmdf，d2，d2至外壁距离C1=13mmdf，d2至凸缘边缘距离C2=11mm轴承座外径D2=85mm轴承旁联接螺栓距离S=85mm轴承旁凸台半径R1=11mm轴承旁凸台高度根据轴承座外径和扳手空间的要求由结构确定箱盖，箱座筋厚m1=6.8mm m2=7.65mm外箱壁至轴承座端面的距离35mm第八节 减速器结构与润滑的概要说明在以上设计选择的基础上，对该减速器的结构，减速器箱体的结构，轴承端盖的结构尺寸，减速器的润滑与密封，减速器的附件作一简要的阐述。1， 减速器的结构本课题所设计的减速器，其基本结构设计是在参照机械设计基础课程设计图6-3装配图的基础上完成的，该项减速器主要由传动零件（蜗轮蜗杆），轴和轴承，联结零件（键，销，螺栓，螺母等）。箱体和附属部件以及润滑和密封装置等组成。箱体为剖分式结构，由I箱体和箱盖组成，其剖分面通过蜗轮传动的轴线；箱盖和箱座用螺栓联成一体；采用圆锥销用于精确定位以确保和箱座