机械设计课程设计带—单级斜齿圆柱齿轮减速器.doc

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1、机械设计课程设计说明书设计题目 带单级斜齿圆柱齿轮减速器 院（系）：机械与汽车工程学院 专 业 ：工业工程0811姓 名 ： 学 号 ：指导老师： 2010年12月25日 襄 樊 学 院目 录第一部分 设计任务书 3 第二部分 传动方案拟定 4 第三部分 计算过程及计算说明 5第四部分 V带设计计 7第五部分 各齿轮的设计计算 9六部分 轴的设计 12第七部分 输出轴的设计计算 17第八部分 校 核 21第九部分 主要尺寸及数据 23第一部分设 计 任 务 书一、课程设计题目：设计带单级斜齿圆柱齿轮减速器（简图如下）原始数据：题目参数12345678910运输带工作力F/N1500220023

2、002500260028003300400045004800运输带工作速度v/(m/s)1.11.11.11.11.11.41.21.61.81.25卷筒直径D/mm220240300220350350350400400500工作条件：1) 两班制，连续单向运转，载荷较平稳，有粉尘，环境最高温度35度;2) 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，电压380220V;5) 运输带速度允许误差。6) 制造条件及生产批量，一般机械厂制造，小批量生产。第二部分传动方案拟定本组设计数据：第一组：带单级斜齿圆柱齿轮减速器运输机工作力F

3、/N 1500 。 运输带工作速度V/(m/s) 1.1 。 卷筒直径D/mm 220 。传动装置总体设计:一、 传动方案1） 外传动为V带传动。2） 带单级斜齿圆柱齿轮减速器。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。减速器部分斜齿轮减速机是新颖减速传动装置。采用最优化，模块组合体系先进的设计理念，具有体积小、重量轻、传递转矩大、起动平稳、传动比分级精细，可根据用户要求进行任意连接和多种安装位置的选择。 齿

4、轮采用优质高强度合金钢，表面渗碳硬化处理，承载能力强，经久耐用。 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。第三部分计算过程及计算说明原动机选择（Y系列三相交流异步电动机）工作机所需功率： =0.96 (见机械设计课程设计P9) 传动装置总效率：（见机械设计课程设计式2-4）（1）传动装置的总功率：总=1带2轴承3齿轮4联轴器5滚筒 （见机械设计课程设计12-8）(2)电机所需的工作功率：P工作=FV/1000=15001.1/10000.841=1.388KW（3）电动机的输出功率： （见机械设计课程设计式2-1） 取（4）

5、确定电动机转速：（5）计算滚筒工作转速：N筒=601000V/D=6010001.1/220=184.96R/MIN按机械设计课程设计指导书表9-2推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围IA=36。取V带传动比I1=24，则总传动比理时范围为IA=624。故电动机转速的可选范围为ND=IAN筒=（624）184.96=1109.764439.04R/MIN根据容量和转速，由有关手册查出适用的电动机型号,综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,N=2840R/MIN选择电动机为Y90L-2型 （见机械设计课程设计表19-1）技术数据：额定功率（） 2.

6、2 满载转矩（） 2840 额定转矩（） 2.2 最大转矩（） 2.2 Y90L-2型电动机的外型尺寸（mm）： （见课设表19-3）A：140 B：125 C：56 D：24 E：50 F：8 G：20 H：90 K：10 AB：180 AC：175 AD：155 HD：190 BB：155 L：3335（6）计算总传动比及分配各级的伟动比1、总传动比 （见机械设计课程设计式2-6） 各级传动比分配：（见机械设计课程设计式2-7） 初定 第四部分 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5-9（机械设计）查得工作情况系数 2）、由式5-23（机械设计） 2、选择V带型号

7、 查图5-12a(机设)选A型V带。3.确定带轮直径 （1）、参考图5-4a（机械设计）及表5-3（机械设计）选取小带轮直径 （电机中心高符合要求）（2）、验算带速 由式5-7（机械设计） （3）、从动带轮直径 查表5-4（机械设计） 取（4）、传动比 i （5）、从动轮转速4.确定中心距和带长1）、按式（5-23机设）初选中心距 取（2）、按式(5-24机械设计)求带的计算基础准长度L0查图.5-7（机械设计）取带的基准长度Ld=2000mm(3)、按式(5-25机设)计算中心距:a(4)、按式（5-26机械设计）确定中心距调整范围 5.验算小带轮包角1 由式(5-11机械设计) 6.确定V

8、带根数Z (1)、由表（5-7机械设计）查得dd1=112 n1=800r/min及n1=980r/min时，单根V带的额定功率分呷为1.00Kw和1.18Kw，用线性插值法求n1=2840r/min时的额定功率P0值。 (2)、由表（5-10机械设计）查得P0=0.11Kw (3)、由表查得（5-12机械设计）查得包角系数 (4)、由表(5-13机械设计)查得长度系数KL=1.03 (5)、计算V带根数Z，由式（5-16机械设计） 取Z=2根 7计算单根V带初拉力F0，由式（5-29）机械设计。 8计算对轴的压力FQ，由式（5-30机械设计）得 9确定带轮的结构尺寸小带轮基准直径dd1=11

9、2mm采用实心式结构。大带轮基准直径dd2=280mm.第五部分 各齿轮的设计计算1、齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不大，所以小齿轮选用45号钢，调质，齿面硬度为230255HBS。大齿轮选用45钢，正火处理，齿面硬度190217HBS；齿轮精度选7级精度。齿面精糙度RA1.63.2M，软齿面闭式传动，失效形式为占蚀，考虑传动平稳性，齿数宜取多些，初选，取Z1=26， 则Z2=Z1i=262.80=73，X1=X2=0，2.设计计算。（1）设计准则，按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，由式（3-16）T1=9.551

10、06P/n=9.551062.42/860= 26873 Nmm小齿轮选用230 HBS，大齿轮选用190 HBS。由图（机械设计3-6）选取材料的接触疲劳，极限应力为 HILim=220MPa HILin=210由图 （机械设计3-7）选取材料弯曲疲劳极阴应力 =580 =550应力循环次数N由式（机械设计7-3）计算 N1=60n1at=60(886010)=412800 N2= N1/u=412800/2.62=1575572 由（机械设计）图3-18查得接触疲劳寿命系数；ZN1=ZN2=1 由（机械设计）图3-19查得弯曲 ；YN1=1 YN2=1 由（机械设计）表3-18查得接触疲劳

11、安全系数：SFmin=1.4 又YST=2.0 试选Kt=1.3 由（机械设计）式(7-1)(7-2)求许用接触应力和许用弯曲应力 查（机械设计）表3-1及图3-11,将有关值代入式(3-16)得可计算出齿轮的分度圆直径，模数，及主要参数：=51 a=mn(z1+z2)/2cos=100=arccosmn(z1+z2)/2s=8.1085则V1=(d1n1/601000)=2.3m/sb=0.9x51=45.9 (3) 计算几何尺寸d1=51mm d2=147.47mm a=100mm b1=46mmb2=b1+10=563.校核弯曲疲劳强度计算当量齿数：Zv1=Z1/cos2=26/cos2

12、8.110=41.6Zv2=Z2/cos2=73/cos28.110=116.8由（机械设计）图3-14查得，YFa1=2.58，YFa2=2.2,由表3-15 取Ysa1=2.58, Ysa2=1.81,Y=0.7,Y=0.9由（机械设计）式(3-23)校核大小齿轮的弯曲强度. 通过上面的计算所得到的基本参数和尺寸，能够满足功能要求和约束条件，是可行的方案。第六部分 轴的设计高速轴的设计1.选择轴的材料及热处理由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求故选择常用材料45钢,调质处理，其机械性能由（机械设计）表6-1查得：2.初估轴径1、按扭矩初估轴的直径,考虑到安装联轴器的轴段仅受

13、扭矩作用.取c=110则:考虑到轴端开装有联轴器需开键槽，将其轴增加4%5%,故取轴的直径为25mm2、轴承的结构设计按工作要求，轴上所支承零件有轴端联轴器及滚动轴承。轴端联轴器选有弹性柱销联轴器HL4,选轴承为深沟球轴承6206,根据轴上零件的定位，加工要求以及不同的零件装配方案，参考轴的结构设计的基本要求，可确定轴的各段尺寸。 (1).各轴直径及各轴段长度的确定初估轴径后,可按轴上零件的安装顺序,从左端开始确定直径.该轴轴段1安装轴承6206,故该段直径为30mm,长为15 mm。2段轮齿，因为是齿轮轴，长度为50mm,大径为非作歹56mm,3段设计成阶梯形，取长13mm，直径为35mm。

14、4段装轴承，直径和1段一样为30mm。但考虑到轴承的轴向定位，及轴承的安装，取4段为16mm。6段应与密封毛毡的尺寸同时确定，查机械设计手册，选用JB/ZQ4606-1986中d=29mm的毛毡圈，故取6段长42mm,d=29。7段装大带轮，通过键来联接，取为25mmdmin ,长为52mm。由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=100MM（2）轴上零件的周向固定单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，两轴承分别以轴肩和轴承端盖定位，采用过渡配合固定,大带轮采用A型普通平键联接，分别为8*45 GB1096-1979（3）.轴上倒角与圆角为保证6206轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端

15、面，根据轴承手册的推荐，取轴肩圆角半径为1mm。其他轴肩圆角半径均为2mm。根据标准GB6403.4-1986，轴的左右端倒角均为1*45。（4）齿轮轴图3、按弯曲扭合校核（1）画出轴的受力简图画出轴空间受力图（c），将轴上作用力分解为垂直面受力图（d）和水平面受力图（e）。分别求出垂直面上的支反力和水平面上的支反力。（2）轴上受力分析轴传递的转矩：T1=9.55齿面的圆周力：齿轮轴的径向力：Fr=Ft=1022=9037N齿轮轴轴向力：Fa=Fttg=1022=3904(2)计算作用于轴上的支反力水平面内支反力RHA=RHB=Ft/2=511N垂直面内反支反力(4)计算轴的弯矩，并画弯，转矩

16、图（如下图）（5）计算并画当量弯矩图转矩按脉动循环变化计算，取a=0.6,则At=0.6Nmm=63030 Nmm(6)校核轴的强度一般而言，轴的强度是否满足只需对危险截面进行校核即可，而轴的危险截面多发生在当量弯矩最大或当量弯矩较大且轴的直径较小处。对于c-c,d-d,e-e,f-f,g-g截面仅受纯径转矩，可知只需校核a-a,b-b截面a-a处当量弯矩M=b-b处当量弯矩M=强度校核：考虑键槽的影响，查附表68计算，Wa=16.9cm2,Wb=0.1d3=42.8cm3.显然，故安全.5、判断危险截面显然，如上图所示，a-a,b-b,c-c,d-d,e-e,f-f,g-g都有应力集中源，且

17、当量弯矩较大，故为危险截面.a-a截面根据，附表6-1查得由附表6-4,6-5查得绝对尺寸系数;轴经磨削加工, 由附表6-5查得质量系数.则弯曲应力幅： 扭转应力幅 弯曲平均应力 扭转平均应力 安全系数故安全.b-b截面根据，由附表6-2查得圆角引起的有效应力集中系数。由附表6-4查得绝对尺寸系数。又。弯曲应力幅： 扭转应力幅 弯曲平均应力 扭转平均应力 安全系数显然S,故b-b截面安全。第七部分 输出轴的设计计算1、轴承的结构设计按工作要求，轴上所支承零件有轴端联轴器及滚动轴承。轴端联轴器选有弹性柱销联轴器HL4,选轴承为深沟球轴承6207,根据轴上零件的定位，加工要求以及不同的零件装配方案

18、，参考轴的结构设计的基本要求，可确定轴的各段尺寸。 (1).各轴直径及各轴段长度的确定初估轴径后,可按轴上零件的安装顺序,从左端开始确定直径.该轴轴段1安装轴承6206,故该段直径为35mm,长为16mm。3段轮齿，长度为40mm,大径为非作歹40mm,2段设计成阶梯形，取长18mm，直径为44mm。4段装在套筒，直径为38mm,用于固定齿轮。（3）.轴上零件的周向固定单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，两轴承分别以轴肩和轴承端盖定位，采用过渡配合固定,大带轮采用A型普通平键联接，分别为8*47 GB1096-1979（4）.轴上倒角与圆角为保证6207轴承内圈端面紧靠定位

19、轴肩的端面，根据轴承手册的推荐，取轴肩圆角半径为1mm。其他轴肩圆角半径均为2mm。根据标准GB6403.4-1986，轴的左右端倒角均为1*45。（5）轴图2、按弯曲扭合校核（1）画出轴的受力简图画出轴空间受力图（c），将轴上作用力分解为垂直面受力图（d）和水平面受力图（e）。分别求出垂直面上的支反力和水平面上的支反力。（2）轴上受力分析轴传递的转矩：T=9.55齿面的圆周力：齿轮轴的径向力：Fr=Ft=1022=3904N齿轮轴轴向力：Fa=Fttg=1022=9037N(2)计算作用于轴上的支反力水平面内支反力RHA=RHB=Ft/2=511N垂直面内反支反力(4)计算轴的弯矩，并画弯，

20、转矩图（如下图）（5）计算并画当量弯矩图转矩按脉动循环变化计算，取a=0.6,则At=0.6Nmm=63030 Nmm(6)校核轴的强度一般而言，轴的强度是否满足只需对危险截面进行校核即可，而轴的危险截面多发生在当量弯矩最大或当量弯矩较大且轴的直径较小处。对于c-c,d-d,e-e,f-f,g-g截面仅受纯径转矩，可知只需校核a-a,b-b截面。a-a处当量弯矩M=b-b处当量弯矩M=强度校核：考虑键槽的影响，查附表68计算，Wa=16.9cm2,Wb=0.1d3=64cm3.显然，故安全。6.判断危险截面显然，如上图所示，a-a,b-b,c-c,d-d,e-e,f-f,g-g都有应力集中源，

21、且当量弯矩较大，故为危险截面.a-a截面根据，附表6-1查得由附表6-4,6-5查得绝对尺寸系数;轴经磨削加工, 由附表6-5查得质量系数.则弯曲应力幅： 扭转应力幅 弯曲平均应力 扭转平均应力 安全系数故安全.b-b截面根据，由附表6-2查得圆角引起的有效应力集中系数。由附表6-4查得绝对尺寸系数。又。弯曲应力幅： 扭转应力幅 弯曲平均应力 扭转平均应力 安全系数显然S,故b-b截面安全。第八部分 校 核高速轴轴承FR2H=Fr-FR1H=90372433=6604NFr2V=Ft- FR1V=1022-275.2=749.8N轴承的型号为6206，Cr=19.5 kN1） 计算当量动载荷

22、查表得fP=1.2径向载荷系数X和轴向载荷系数Y为X=1，Y=0 =1.2（1511）=613.2 N2） 验算6206的寿命 所选轴承6206合格.输出轴轴承FR2H=Fr-FR1H=3904976=2928NFr2V=Ft- FR1V=1022-681=341N轴承的型号为6207，Cr=25.7 kN3） 计算当量动载荷 查表得fP=1.2径向载荷系数X和轴向载荷系数Y为X=1，Y=0 =1.2（1511）=613.2 N4） 验算6207的寿命 所选轴承6207合格. 键的校核键1 830 GB/T1096-1979 则强度条件为 查表许用挤压应力所以键的强度足够键2 845 GB/T

23、1096-1979 则强度条件为 查表许用挤压应力所以键的强度足够键3 845 GB/T1096-1979 则强度条件为 查表许用挤压应力所以键的强度足够联轴器的选择 联轴器选择为HL4型弹性联轴器 减速器的润滑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动零件（齿轮）的圆周速度V1.52m/s所以采用飞溅润滑。第九部分 主要尺寸及数据查看零件图及装配图(附在CAD图中)参考文献：机械设计徐锦康 主编 机械工业出版社机械设

24、计课程设计陆玉 何在洲 佟延伟 主编 第3版 机械工业出版社机械设计手册襄樊学院机械与汽车工程学院课程设计成绩评定表课程名称课 程 编 号专业班 级姓 名项目评 分 标 准平分等级得分折合分平时成绩（占10）1、态度端正，设计认真，能积极动脑思考，学习纪律好。优秀2、态度较好，较认真，能积极动脑思考，学习纪律较好。良好3、态度一般，较认真，能动脑思考，学习纪律尚可。中等4、态度较差，不够认真，不善于动脑思考，纪律较差。及格5、态度差，不认真，不动脑思考，纪律差。不及格图纸质量成绩（占40）1、绘图规范，标注准确，结构合理，图纸质量高。优秀2、绘图较规范、准确，结构基本合理，图纸质量较好。良好3

25、、绘图基本规范、准确，结构基本合理，图纸质量一般。中等4、绘图不够规范、准确，结构不太合理，图纸质量较差。及格5、绘图不规范、准确，结构不合理，图纸质量差。不及格设计说明书成绩（占40）1、撰写规范，设计思路清晰，知识运用熟练，设计详尽细致，按要求完成设计。优秀2、撰写较规范，设计思路基本清晰，知识运用较熟练，设计基本详尽细致，能按要求完成设计。良好3、撰写基本规范，设计思路基本清晰，知识运用尚可，设计基本详尽细致，能按要求完成设计。中等4、撰写不够规范，设计思路不太清晰，知识运用一般，设计不够详尽细致，基本完成设计。及格5、撰写不规范，设计思路不够清晰，知识运用不熟练，设计不够详尽细致，没有

26、按要求完成设计。不及格答辩成绩（占10）1、对设计的讲述清楚、简练，回答问题准确、及时。优秀2、对设计的讲述较清楚、简练，回答问题较准确、及时。良好3、对设计的讲述基本清楚，回答问题一般。中等4、对设计的讲述不够清楚、简练，回答问题不够准确。及格5、对设计的讲述不清楚、简练，不能准确地回答问题。不及格总评成绩指导教师： 年 月 日注：1、该成绩评定表每位学生一份，并装订在设计说明书的最后。2、指导教师按课程设计考核大纲的要求评定成绩，并给出总评成绩。3、如不需进行答辩，则平时成绩按20计算。4、折合分;优秀-95分,良好-85分,中等-75分,及格-65分,不及格-55分.机械与汽车工程学院2

27、008级机械设计课程设计任务书 班级： 工业工程0811 姓名： 韦康 学号： 08123164 指导老师：刘宏伟 日期： 2010-12-23设计题目：带式运输机传动装置的设计 设计时长：二周一、 主要内容1、 掌握减速器齿轮、轴、轴承、箱体、键等所有两件的设计计算；2、 会用机械设计手册查取数据和标准件的型号。二、 任务1、按照设计数据（编号） A10和传动方案（编号） c ，高速级选用 普通V带 齿轮和低速级选用 圆柱斜齿轮 齿轮设计减速器装置。2、绘制传动装置装配图一张；3、绘制传动装置中轴、齿轮零件图各一张；4、编制设计说明书一份。（字数在8000字左右）三、进度安排时间内容安排第

28、1 天布置任务，总体设计第 2 天运动分析、计算传动比、计算功率第 3 天齿轮的设计计算第 4 天轴的结构设计计算第 5 天轴的计算，箱体的设计第 6-8 天绘制装配图、零件图第 9-10天编制设计说明书、答辩四、设计数据数据编号A1A2A3A4A5A6A7A8A9A0运输带工作拉力F(N)1500220023002500260028003000400048003000运输带速度（m/s）1.11.11.11.11.11.41.21.61.80.8卷筒直径D(mm)220240300400200350350400500250五 、传动方案 a二级展开式 b二级同轴式 c带-圆柱齿轮式 d圆锥圆柱齿轮式六、已知条件1、第四部分的设计数据；2、工作条件：两班制，连续单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘（运输带、卷筒及支撑包括卷筒轴承的摩擦阻力影响已在F中考虑），环境最高温度40 C； 3、使用折旧期：8年 检修间隔期：4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，380/220V;5、运输带速度允许误差：5%；6、生产条件：中等规模制造厂，可加工78精度的齿轮及蜗轮，小批量生产。