机械设计基础课程设计说明书设计两级圆柱斜齿轮减速器(含CAD图纸）.doc

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1、全套CAD图纸联系QQ153893706机械设计课程设计说明书（机械设计基础）设计题目： 设计两级圆柱斜齿轮减速器 院（系） 专业班级： 学号： 设计人： 指导老师： 完成日期 ： 20011 年 7 月 2 日 目 录 前 言.3 设计任务书4 第一部分 传动装置总体设计6 第二部分 V带设计10 第三部分 各齿轮的设计计算13 第四部分 各轴的设计计算17 第五部分 各轴轴承的设计计算24 第六部分 键的设计计算26 第七部分 联轴器的选择27 第八部分 润滑方式及密封装置的选择28 第九部分 箱体的设计计算29 第十部分 参考文献30 第十一部分 设计心得31 前言 本学期学习了机械设计

2、基础课程，了解到机械设计的基本理论。 “实践是检验真理的唯一标准”。把学到的知识真正的运用到实际的设计中，是我们学习机械设计最终目的，同时也可以检验我们对机械设计理论知识的掌握情况。正因为如此，学校安排了为期两周的机械设计课程设计，内容为“二级（展开式）圆柱齿轮减速器的设计”。 设 计 任 务 书一 设计题目：设计一用于带式运输机上的两级圆柱斜齿轮减速器，动力由电动机经减速器传至输送带。每天两班制工作，载荷较平稳，连续单向运转，环境最高温度350C，工作期限八年。（允许输送带速度误差为5%）本班班级序号为1-20号的同学按方案一给出数据进行设计，学号最后一位是1的做第一组数据，依次类推。方案一

3、原始数据：已知条件题号12345678910滚筒直径mm300330350350380300360320360380输送带速度m/s0.630.750.850.80.80.70.830.750.850.9输送带主轴所需转矩Nm7006706509501050900660900900950本班班级序号为21号及以后的同学按方案二给出数据进行设计，学号最后一位是1的做第一组数据，依次类推。方案二原始数据已知条件题号12345678910滚筒直径mm300300300350300380350300350350输送带速度m/s1.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0输送带牵引力KN

4、4.54.23.83.53.33.12.92.82.72.5二 设计任务1. 减速器装配图1张（比例1：1，幅面A1或以上）；2. 零件工作图2张（比例1：1或1：2，A4或以上）；3. 设计说明书1份。（30页以上，具体内容格式参考王昆主编机械设计基础课程设计P52）注：至少手绘完成一张图纸，其余可用autoCAD绘制。设计说明书所有文字/图表/公式用word编写，不接受手写版。设计说明书及图纸的电子文档课程设计结束后统一上交，作为评分依据。本组设计数据：第四组数据：输送带牵引力（KN）3.5 。 输送带速度V/(m/s) 1.4 。 滚筒直径D/mm 350 。 已给方案：外传动机构为V带

5、传动。 减速器为两级展开式圆柱齿轮减速器。第一部分 传动装置总体设计 一、传动方案（已给定）1）外传动为V带传动。2）减速器为两级展开式圆柱齿轮减速器。3）方案简图如下：二、该方案的优缺点： 该工作机有轻微振动，由于V带有缓冲吸振能力，采用V带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用V带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。减速器部分两级展开式圆柱齿轮减速，这是两级减速器中应用最广泛的一种。齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。原动机部分为Y系列三

6、相交流异步电动机。 总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。设计计算及说明结果三、原动机选择（Y系列三相交流异步电动机）工作机所需功率： 转速 电动机输出功率为： 传动装置总效率：（见课设式2-4）1个V带 1个联轴器 1个滑动轴承 3对轴承 2个齿轮 电动机的输出功率： 取 （见课设式2-4） 选择电动机为Y132M-4型 （见课设表8-53）技术数据：额定功率（） 7.5 满载转速（） 1440 额定转矩（） 2.2 最大转矩（） 2.2 Y132M-4电动机的外型尺寸（mm）： （见课设表8-54）四、传动装置总体传动

7、比的确定及各级传动比的分配1、 总传动比： （见课设式2-6） 2、 各级传动比分配： （见课设式2-7） 取V带传动的传动比i1=2.55，则二级圆柱斜齿轮减速器传动比由于在3.09993.2169中取，现取，则2.376 计算传动装置的运动和动力参数 1、各轴转速 电动机轴为0轴，减速器高速轴为I轴，中速轴为II轴，低速轴为III轴，则各轴转速分别为：n0=nm=1440 r/min n1=n0/i1=nm/i1=1440/2.55564.71 r/minn2=n1/i2=nm/i1i2=564.71/3.111181.52r/minn3=n2/i3=nm/i1i2i3=181.52/2.

8、37676.4 r/min2、各轴输入功率P0=Ped=5.95KWP1= Ped01= Ped15.47KWP2=P112=P1235.25KWP3=P223=P2235.04KW3、各轴输入转矩T0=9550P0/n095505.95/1440=39.46NmT1=9550P1/n195505.47/564.71=92.505NmT2=9550P2/n295505.25/181.52=276.209NmT3=9550P3/n395505.04/76.4=630Nm 综合上述可得参数 各轴电动机轴轴轴轴转速n/r/min1440564.71181.5276.4输入功率P/kw5.955.47

9、5.255.04输入转矩T/nm39.4692.505276.209630传动比i2.553.1112.376效率0.920.960.96 第二部分 V带设计外传动带选为 普通V带传动 1、确定计算功率： 1）、由表13-8查得工作情况系数 2）、由式 2、选择V带型号 查图13-15(机设)选A型V带。3.确定带轮直径 （1）、参考图13-15（机设）及表13-9（机设）选取小带轮直径 （电机中心高符合要求）（2）、验算带速 （3）、由式13-9（机设）得从动带轮直径 取（4）、传动比 i 4.确定中心距和带长（1）、初选中心距 取（2）、求带的计算基准长度L0，由式13-2得由表13-2选

10、取带的基准长度Ld=1800mm(3)、计算中心距:a 5.验算小带轮包角1 6.确定V带根数Z (1)、由d1=112 n1=1440r/min，查表（13-3机设）得 P0=1.60Kw (2)、由表（13-5机设）查得P0=0.17Kw (3)、由表查得（13-7机设）查得包角系数 (4)、由表(13-2机设)查得长度系数KL=1.01 (5)、计算V带根数Z 取Z=4根 7计算单根V带初拉力F0，由式（13-17）机设。 q由表13-1机设查得q=0.18计算对轴的压力FQ，由此可得 9确定带轮的结构尺寸，给制带轮工作图小带轮基准直径d1=112mm采用实心式结构。大带轮基准直径d2=

11、280mm，采用孔板式结构。 第三部分 各齿轮的设计计算一、高速级减速齿轮设计（斜齿圆柱齿轮）1.齿轮的材料，精度和齿数选择，因传递功率不大，转速不高，材料按表7-1选取，都采用45号钢，锻选项毛坯，硬齿面闭式传动,失效形式为折断.1)选择材料及确定许用应力大,小齿轮都用45号钢表面淬火,齿面硬为40-50HRC1130MPaGFE1=GFE2=690MPa 查表11-5取SH=1 SF=1.25=/SH=1130MPa=GFE1/SF=552MPa2)按齿轮弯曲强度设计计算齿轮按9级精度制造.取载荷系数K=1.2,齿宽系数d=0.6小齿轮上的转矩初选螺旋角=150齿数取Z1=19 Z2=i2

12、Z1=3.11118=55.998取 =56实际传动比为i=56/183.111齿形系数ZV1=18/(cos150)319.97 ZV2=56/(cos150)362.138查图11-8得YFa1=2.93 YFa2=2.33查图11-9得YSa1=1.56 YSa2=1.73因YFa1YSa1/=0.00828 YFa2YSa2/=0.00730故应对小齿轮进行弯曲强度计算法向模数mn由表4-1取mn=3mm中心距a=mn(Z1+Z2)/2cos=3(18+56)/2cos15=114.916取a=115mm确定螺旋角=arccosmn(Z1+Z2)/2a=齿轮分度圆直径d1= mNZ1/

13、cos=318/cos=55.946mm齿宽b=dd1=33.586mm取b2=35mm b1=40mm3)验算齿面接触强度:ZE=189.8 ZH=2.5 Z= ZEZHZ=762.882Mpa YFa2YSa2/=0.00718故应对小齿轮进行弯曲强度计算法向模数mn由表4-1取mn=2.5mm中心距a=mn(Z1+Z2)/2cos=mm取a=135mm确定螺旋角=arccosmn(Z1+Z2)/2a=齿轮分度圆直径d1= mNZ1/cos=79.714mm齿宽b=dd1=0.679.714=47.882mm取b2=50mm b1=55mm3)验算齿面接触强度:ZE=189.8 ZH=2.

14、5 = ZEZHZ=805.018Mpa=1130Mpa 安全齿轮的圆周速度V=d1n1/601000=0.762m/s对照表11-2,选9级制造是合宜的。齿轮的尺寸序号名称符号齿轮1齿轮2齿轮3齿轮41法向模数m332.52.52螺旋角3分度圆直径d55.946174.05479.714190.2864齿顶高ha332.52.55齿根高hf3.753.753.1253.1256全齿高h6.756.755.6255.6257顶隙c0.750.750.6250.6258齿顶圆直径da61.946180.05479.714195.2869齿根圆直径df48.446166.55473.464184.

15、03610中心距a11511513513511旋向右左左右 第四部分 各轴的设计计算1）轴的选材：因为是一般用轴，所以选材料为45钢 ，调质。 查机械设计基础p241 表14-1 ，查取B=650Mpa;因为材料是碳素钢，所以取许用弯曲应力-1b=60Mpa;查机械设计基础p245表14-2，因为是45钢，所以查取=3040Mpa。现取=34Mpa2)一、高速轴的设计按扭转强度估算轴径:由于 =由设计知dmin=d(1+5%)=25.0656mm由设计手册取标准直径d1=38mm设计轴的结构并绘制结构草图首先确定各段直径A段:d1=38mm 由最小直径算出且要大于等于小带轮内径.B段: d2=

16、d1+5=43mm C段: d3=45mm 与轴承(7209AC)配合,取轴承内径.D段: d4=52mm 过渡作用E段: d5=61.946mm 齿轮轴 G段：=45 与轴承(7209AC)配合F段: d6=47mm +2，非定位轴肩第二 确定各段轴的长度箱壁壁厚=0.025a+=0.025125+3=6.125mm箱盖壁厚1=0.02a+=0.02125+3=5.5mm取=10mm 1=8mm齿轮顶圆至箱体内壁的距离11.2=9.61=12mm 2=10mm高速轴上, 由于转速较小所以此减速器用脂润滑查机械设计表15-6得B=18mm查机械设计表9-1得皮带轮的轮毂长度L=60mmA段：L

17、A=58mm 因L=60mmB段：LB=59.5mm 考虑轴承盖与其螺钉长度 C段：Lc=30mm 与轴承（轴承7209AC）配合,加上挡油盘长度G段：=31mm, 与轴承（轴承7207AC）配合,加上挡油盘长度F段：， 2 -1 E段：，齿轮的齿宽D段：=72mm, 考虑各齿轮齿宽及其间隙距离，箱体内壁宽度减去箱体内已定长度圆整72轴的总长度L=299.5mm二、中间轴的设计按扭转强度估算轴径由于 =由设计知d =d(1+5%)=36.094mm取直径d =50mm设计轴的结构并绘制结构草图 首先确定各段直径A段:d1=50mm 与轴承(7210AC)配合, 取轴承内径F段：=50mm，与轴

18、承（轴承7210AC）配合E段：=55mm，非定位轴肩，与齿轮配合B段：=57mm, 非定位轴肩C段：=84.714mm, 齿轮轴上齿轮的分度圆直径D段：=70mm, 非定位轴肩第二 确定各段轴的长度查机械设计表15-6得B=19mmA段：LA=31mm 与轴承(7209)配合B段：LB=9mm 2 -1 C段：Lc=55mm 齿轮的齿宽D段：LD=10.5mm E段：LE=33 F段：=44.5 B+2 +10+2.5+2该轴的总长度L=183mm三 低速轴的设计按扭转强度估算轴径：由于 =由设计知d =d(1+5%)=47.511mm取直径d =50mm设计轴的结构并绘制结构草图 首先确定

19、各段直径A段: =60mm, 与轴承（轴承7212AC）配合B段: =62mm,非定位轴肩 C段: =78mm,定位轴肩，取h=8mmD段: =62mm, 非定位轴肩，h=6mmE段: =60mm, 与轴承（轴承7212AC）配合F段: =58mm,按照齿轮的安装尺寸确定G段: =50mm, 联轴器的孔径第二 确定各段轴的长度查机械设计表15-6得B=24mmA段：LA=46.5mm B+挡油圈+2=22+22.5+2=46.5 B段：LB=48mm 与齿轮4配合.C段：Lc=11.7mm D段：LD=47.8mm 考虑到轴承的位置E段：LE=33mm 与轴承(7214)配合F段：LG=56.

20、5mm G段：L=84-3=81mm 考虑到需要连接联轴器. 该轴的总长度L=324.5mm四、低速轴的校核(1). 轴的受力分析画轴的受力简图和弯矩图。(2). 计算支座反力。 1594.123N在水平面上在垂直面上(3) . 由画弯矩图在水平面上，c剖面左侧c剖面右侧在垂直面上,c剖面左侧c剖面右侧合成弯矩，c剖面左侧a-a剖面右侧（4）. 危险截面的当量弯矩查表14-1和14-3得 取（5）. 计算危险截面处轴的直径 考虑到键槽对轴的削弱，将d值加大5%，则d=1.0543.445=45.617mmP1，因以轴承2的径向当量动载荷P2为计算依据。查表16-9得fP=1.5；工作温度正常，

21、查表16-8得ft=1。所以 4) 因Cr2=29883.133NC=58200N ,故所选7212AC轴承适用。 第六部分 键的设计计算1.齿轮与轴，带轮与轴，联轴器与轴采用键联接其类型和尺寸为 输出轴联轴器选A型平键联接 尺寸b1=22 h1=14 l1=63 输出轴大齿轮选一对A型平键联接 尺寸b2=18 h2=11 l2=40 中间轴大齿轮选A型平键联接 尺寸b3=10 h3=8 l3=25 输入轴带轮选A型键联接 尺寸b4=16 h4=10 l4=502.校核键联接的强度查课本表10-10得 取工作长度 l1=63 l2=40 l3=25 l4=50键的高度 轴径 MPa MPa M

22、Pa MPa所以四者都合适 第七部分 联轴器的选择1.选择类型为了缓和冲击和减轻振动，初选型号弹性套柱销联轴器。 2.计算扭矩 .由机设表17-1查得工作机 工作情况系数KA=1.3 故计算转矩得 3.确定型号由设计手册选取弹性套柱销联轴器LT9.其主要参数如下：公称转矩轴孔直径轴孔长L=84 以上数据能够满足工作机与减速器连接工作需要。 第八部分 润滑方式及密封装置的选择1.齿轮的润滑 因齿轮的圆周速度12 m/s，所以才用浸油润滑的润滑方式。 高速齿轮浸入油里约0.7个齿高，但不小于10mm，低速级齿轮浸入油高度约为1个齿高（不小于10mm），1/6齿轮。 2滚动轴承的润滑 因润滑油中的传

23、动零件（齿轮）的圆周速度V2m/s所以采用脂润滑。3.密封 由于输入轴的齿轮直径小，设计为齿轮轴，齿顶圆小于轴承的外径，为防止啮合时润滑油冲向轴承内部使润滑油稀释而流走，设置挡油盘。第九部分 箱体的设计计算箱体尺寸: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M16地脚螺钉数目查手册6轴承旁联接螺栓直径M12机盖与机座联接螺栓直径=（0.50.6）M10轴承端盖螺钉直径=（0.40.5） 8视孔盖螺钉直径=（0.20.4） 4定位销直径=（0.70.8）8，至外机壁距离查机械课程设计指导书表4252018，至凸缘边缘距离查机械课程设计

24、指导书表4231614外机壁至轴承座端面距离=+（1016）50大齿轮顶圆与内机壁距离1.212齿轮端面与内机壁距离10机盖，机座肋厚8.5 8.5以上尺寸参考机械设计课程设计P17P21 参考文献1、机械设计基础杨可桢 程光蕴 李仲生 主编 第5版机械工业出版社2、机械设计课程设计王昆 何小柏 汪信远 主编 高等教育出版社3、机械设计手册4、互换性与技术测量第五版 廖念钊 古莹 莫雨松 李硕根 杨兴骏 主编 中国计量出版社5、材料力学I第四版 刘鸿文主编 高等教育出版社设计心得 机械设计课程设计和零件设计是机械课程当中一个重要环节，通过了2周的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对

25、机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。 由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现这样那样的问题，如：在选择计算标准件是可能会出现误差，在检查是很难改过，只能重新计算。如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准。在进行尺寸设计的时候，往往出现尺寸不合，所以设计是一科细心稳重的科目。 在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足

26、，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。 由于本次设计是分组的，自己独立设计的东西不多，但在通过这次设计之后，我想会对以后自己独立设计打下一个良好的基础。nw=76.4r/min n1=564.71r/minn2=181.52r/minn3=76.4 r/minP0=5.95KWP1=5.47KWP2=5.25KWP3=5.04KWT0=39.46NmT1=92.505NmT2=276.209NmT3=630NmError! Reference source not found. Z=4 Z1=18 Z2=56 mn=3mma=115mmb2=35mm b1=40mmV1=1.654m/sZ

27、1=31Z2=74mn=2.5mma=135mb4=50mm b3=55mm V1=0.762m/s =38mm =43mm=45mm=52mm=61.946mm=45mm：=47mm=10mm1=8mm1=12mm 2=10mmL=299.5mm=50mm=50mm=55mm=57mm=84.714mm=70mm, L=183mm =60mm=62mm=78mm =62mmh=60mm =58mm =50mm, L=324.5mmFa=1594.123N=2347.662NF2V=1798.103ND1=45mmD2=50mmD3=60mmF2H=2347.662NF2V=1798.103Nb1=22 h1=14 L1=63 b2=18 h2=11 L2=40 b3=10 h3=8 L3=25b4=16 h4=10 L4=50润滑方式：浸油润滑滚动轴承的润 滑采用脂润滑。设置挡油盘