机械设计课程设计

1、机械设计课程设计计算说明书设计题目：二级同轴式圆柱齿轮减速器学院:制造科学与工程学院班级:设计者：指导老师：学校:西南科技大学2013年12月22日目 录一 课程设计任务书 2二 设计要求 2三 设计步骤 31. 传动装置总体设计方案 32. 电动机的选择 43. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 64. 计算传动装置的运动和动力参数 65. 齿轮的设计 76. 滚动轴承和传动轴的设计 117. 键联接设计 258. 箱体结构的设计 269.润滑密封设计 2810.联轴器设计 28四 设计小结 28五 参考资料 291111传动装置总体设计方案2、电动机的选择1）选择电动机的类型2）选择电动

2、机的容量3）确定电动机转速3、计算传动装置的总传动比和分配传动比（1）总传动比(2)分配传动比4.计算传动装置的运动和动力参数1）各轴的转速2）各轴的输入功率3）各轴的输入转矩5. 齿轮的设计1) 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数2) 初步设计齿轮主要尺寸6. 滚动轴承和传动轴的设计 (一).轴的设计(二).齿轮轴的设计(三).滚动轴承的校核7. 键联接设计8.箱体结构的设计9. 润滑密封设计10.联轴器设计 计算及说明书一.课程设计任务书课程设计题目：设计带式运输机传动装置（简图如下）1 运输带2卷筒3联轴器4二级圆柱齿轮减速器5电动机已知条件1.工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳

3、，室内工作，有粉尘，环境最高温度35；2.使用折旧期：使用折旧期8年；3.检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；4.动力来源：电力，三相交流电，电压380/220V;5.运输带速度允许误差：5%；6.制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。设计数据：运输带工作压力F/N运输带工作速度v/(m/s)卷筒直径D/mm25001.1400传动方案：编号方案d二级同轴式圆柱齿轮减速器二. 设计要求1.完成减速器装配图一张（A0或A1）。2.绘制轴、齿轮零件图各一张。3.编写设计计算说明书一份。三. 设计步骤1. 传动装置总体设计方案1)本组设计数据： 运送带工作拉力F/N 25

4、00。 运输带工作速度v/(m/s) 1.1。 卷筒直径D/mm 400。2）外传动机构为联轴器传动。3）减速器为二级同轴式圆柱齿轮减速器。2、电动机的选择1）选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V。2）选择电动机的容量工作机的有效功率为从电动机到工作机传送带间的总效率为 由机械设计课程设计手册表1-5可知： ：联轴器传动效率 0.99（凸缘联轴器）：滚动轴承效率 0.99（球轴承） ：齿轮传动效率 0.98（7级精度一般齿轮传动） ：联轴器传动效率 0.99（齿式联轴器） ：卷筒传动效率 0.96所以电动机所需工作功率为 3）确定电

5、动机转速按表1-6推荐的传动比合理范围，两级同轴式圆柱齿轮减速器传动比而工作机卷筒轴的转速为 所以电动机转速的可选范围为符合这一范围的同步转速有750、1000、1500三种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1500的电动机。根据电动机类型、容量和转速，由机械设计课程设计手册表12-1选定电动机型号为Y112M。其主要性能如下表：电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)Y112M 4 1440 2.2 2.33.计算传动装置的总传动比并分配传动比(1).总传动比为 (2).分配传动比 考虑润滑条件等因素，初定 ， 4. 计算传动

6、装置的运动和动力参数1).各轴的转速 I轴 II轴 III轴 卷筒轴 2).各轴的输入功率 I轴 II轴 III轴 卷筒轴 3）.各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩为 I轴 II轴III轴卷筒轴5. 齿轮的设计1) 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动，软齿轮面闭式传动。(2)运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度(GB10095-88)。(3)材料选择。由机械设计表6.1，选择小齿轮材料为40Cr钢（调质），硬度为240HBS，大齿轮为45钢（调质），硬度为280HBS，二者材料硬度差为40HBS。(4)选小齿轮齿数，则大齿轮齿数2) 初步

7、设计齿轮主要尺寸 (1) 设计准则:先由齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。 (2) 按齿面接触疲劳强度设计，即 1 确定公式内的各计算数值.试选载荷系数。,其值可由图6.12查得。螺旋角系数，。重合度系数，可取0.75-0.88，齿数多时取小值，反之取大值。.计算小齿轮传递的转矩 .按软齿面齿轮非对称安装，由机械设计表6.8选取齿宽系数。.由机械设计表6.3查得材料的弹性影响系数。.由机械设计图6.14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。.计算应力循环次数.由机械设计图6.16取接触疲劳寿命系数；。.计算接触疲劳许用应力取安全系数S=1 2.设计计算

8、. 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。 .计算圆周速度。 .计算载荷系数 查表6.2得使用系数=1.0;根据、7级精度查机械设计图10-8得动载系数；。 则 .校正分度圆直径 由机械设计式（6.14），3.计算齿轮传动的几何尺寸.计算模数 按标准取模数.计算分度圆直径、 .计算中心距 .计算齿轮宽度 取，。 .齿高 (3).按齿根弯曲疲劳强度校核 由机械设计式（6.15），,，1.确定公式内的各参数值.由机械设计图6.15查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限；.由机械设计图6.7取弯曲疲劳寿命系数，；.计算弯曲疲劳许用应力； 由机械设计表6.5，取弯曲疲劳安全系数 S=1.4

9、，表6.4，应力修正系数,得 . 查取齿形系数、和应力修正系数、由机械设计表6.4查得；.计算大、小齿轮的并加以比较； .校核计算 1 (4).结构设计及绘制齿轮零件图 首先考虑大齿轮，因齿轮齿顶圆直径大于200mm，故以选用腹板式结构为宜。其他有关尺寸按机械设计图6.24(a)荐用的结构尺寸设计。其次考虑小齿轮，由于小齿轮齿顶圆直径较小，若采用齿轮结构，不宜与轴进行安装，故采用齿轮轴结构。6. 滚动轴承和传动轴的设计(一).高速轴的设计（1）.由上可知， (2).作用在轴上的力 因已知高速小齿轮的分度圆直径 初步确定轴的最小直径根据要求，选择轴的材料为45号钢经调质处理，取A=112考虑有键

10、槽影响，将直径加大5%则d=14.561.05=15.3mm联轴器的计算转矩，查机械设计表10.1，取，则： 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查机械设计手册，选用GYS2型鼓型齿式联轴器，其公称转矩为 。半联轴器的孔径 ，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1). 为了满足办联轴器的轴向定位要求，-段右端需制出一轴肩，故取-段的直径；左端用轴端盖定位。半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端盖只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故-段的长度应比略短一些，现取。2).初步选择滚动轴承。因轴承只受径向力的作用，故选用深沟球轴承。按照工作要

11、求并根据，查机械设计手册表6-1选取深沟球轴承6205，其尺寸为，轴套长度选择15mm,故，。 3).轴肩高度，故取，则轴环处的直径，。轴环宽度，取。 4).轴承端盖的总宽度为(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。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右端面间的距离，故。 5).由小齿轮尺寸可知，。至此，已初步确定了轴的各段和长度。(2).轴上零件的周向定位 半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按由机械设计课程设计手册表4-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为。同时为了保证半联轴器与轴配合有良好的对中性，故选择半联轴器与轴的配额为；滚动轴承与轴的周向定位

12、是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。(3).确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计手册表1-27，取轴端圆角。.求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。作为简支梁的轴的支撑跨距。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算处的截面C处的、及的值列于下表。载荷 水平面H 垂直面V支反力弯矩总弯矩 扭矩.按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据上表数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械

13、设计表11.2查得因此，故安全。(二).中速轴的设计（1）.由上可知， (2).作用在轴上的力 大齿轮的作用力 小齿轮的作用力 初步确定轴的最小直径根据要求，选择轴的材料为45号钢经调质处理，取A=112考虑有键槽影响，将直径加大5%则d=24.721.05=24.96mm.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1). 为了满足办联轴器的轴向定位要求，-段右端需制出一轴肩，故取-段的直径；左右端都用缸体结构定位。2).初步选择滚动轴承。因轴承只受径向力的作用，故选用深沟球轴承。按照工作要求并根据，查机械设计手册表6-1选取深沟球轴承6005，其尺寸为，轴套长度选择15mm,故，。 3).轴肩

14、高度，故取，。 4).由小齿轮尺寸可知，由大齿轮尺寸可知，至此，已初步确定了轴的各段和长度。(2).轴上零件的周向定位 滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。 按由机械设计课程设计手册表4-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为(3).确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计手册表1-27，取轴端圆角。.求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。作为简支梁的轴的支撑跨距。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算处的截面C处的、及的值列于下表。载荷 水平面H 垂直面V支反力弯矩总弯矩 扭矩.按弯

15、扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据上表数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计表11.2查得因此，故安全。(三).低速轴的设计（1）.由上可知， (2).作用在轴上的力 因已知低速轴大齿轮的分度圆直径 初步确定轴的最小直径根据要求，选择轴的材料为45号钢经调质处理，取A=112考虑有键槽影响，将直径加大5%则d=42.51.05=44.66mm联轴器的计算转矩，查机械设计表10.1，取，则： 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查机械设计手册，选用LT

16、8型鼓型齿式联轴器，其公称转矩为 。半联轴器的孔径 ，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1). 为了满足办联轴器的轴向定位要求，-段右端需制出一轴肩，故取-段的直径；左端用轴端盖定位。半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端盖只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故-段的长度应比略短一些，现取。2).初步选择滚动轴承。因轴承只受径向力的作用，故选用深沟球轴承。按照工作要求并根据，查机械设计手册表6-1选取深沟球轴承6011，其尺寸为，轴套长度选择20mm,故，。 3).轴肩高度，故取，则轴环处的直径，。轴环宽度，取。 4).轴承端盖的总宽度为

17、(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。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右端面间的距离，故。 5).由大齿轮尺寸和余量可知，。至此，已初步确定了轴的各段和长度。(2).轴上零件的周向定位 半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按由机械设计课程设计手册表4-1查得平键截面和，键槽用键槽铣刀加工，长为和25mm。同时为了保证半联轴器与轴配合有良好的对中性，故选择半联轴器与轴的配额为；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。(3).确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计手册表1-27，取轴端圆角。.求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的

18、计算简图。作为简支梁的轴的支撑跨距。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算处的截面C处的、及的值列于下表。载荷 水平面H 垂直面V支反力弯矩总弯矩 扭矩.按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据上表数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计表11.2查得因此，故安全。 (三).滚动轴承的校核轴承的预计寿命 . 计算输入轴承 (1).已知，两轴承的径向反力 (2).计算当量载荷、 (3).轴承

19、寿命计算 由于，取，深沟球轴承，取，.0，。 查手册得6208型深沟球轴承的，则 故满足预期寿命。. 计算输出轴承 (1).已知，两轴承的径向反力 (2).计算当量载荷、 (3).轴承寿命计算 由于，取，深沟球轴承，取，.0，。 查手册得6208型深沟球轴承的，则 故满足预期寿命。7. 键联接设计.输入轴与联轴器间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为，(GB/T 1095-2003)现校核其强度：,， 查手册得，因为，故键符合强度要求。.输出轴与齿轮间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为，(GB/T 1095-2003)现校核其强度：,， 查手册得，

20、因为，故键符合强度要求。.输出轴与联轴器间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为，(GB/T 1095-2003)现校核其强度：,， 查手册得，因为，故键符合强度要求。8.箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.1. 机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H大于40mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度

21、为6.3。3. 机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为10mm，圆角半径为R=5。机体外型简单，拔模方便.4. 对附件设计 A 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M8紧固B 油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C 油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，

22、以防油进入油尺座孔而溢出.D 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E 位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.F 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座壁厚10箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径M20地脚螺钉数目查手册4轴承旁联接螺栓直径M16机盖与机座联接螺栓直径=（0.50.6）M12轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）M10视孔盖

23、螺钉直径=（0.30.4）M8定位销直径=（0.70.8）8，至外机壁距离查机械设计课程设计指导书表11-2282420，至凸缘边缘距离查机械设计课程设计指导书表11-22818外机壁至轴承座端面距离=+（812）52大齿轮顶圆与内机壁距离1.215齿轮端面与内机壁距离12机座肋厚、m1 .5,轴承端盖外径+（55.5） 120 809. 润滑密封设计对于二级同轴式圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。油的深度为H+，H=30 =34。所以H+=30+34=64其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。 从密封性来讲为了保证机盖与机座连接处密封，凸缘应有足够的宽度，连接表面应精刨，密封的表面要经过刮研。而且，凸缘连接螺柱之间的距离不宜太大，并均匀布置，保证部分面处的密封性。轴承端盖采用凸缘式端盖，易于加工和安装。 10.联轴器设计1.类型选择.为了隔离振动和冲击，选用弹性套柱销联轴器2.载荷计算.见轴的设计。四 设计小结 这次关于带式运输机上的二级同轴式圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验