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1、机械设计课程设计减速器设计 机械设计课程设计减速器设计 目录 第 1 章机械设计课程设计任务书 (1) 1.1.设计题目 (1) 1.3.设计要求 (1) 1.4.设计说明书的主要内容 (2) 1.5.课程设计日程安排 (2) 第 2 章传动装置的总体设计 (3) 2.1.传动方案拟定 (3) 2.2.电动机的选择 (3) 2.3.计算总传动比及分配各级的传动比 (4) 2.4.运动参数及动力参数计算 (5) 第 3 章传动零件的设计计算 (6) 第 4 章轴的设计计算 (13) 第 5 章滚动轴承的选择及校核计算 (18) 第 6 章键联接的选择及计算 (19) 第 7 章连轴器的选择与计算
2、 (20) 设计小结 (21) 参考文献 (22) 第 1 章 机械设计课程设计任务书 1.1. 设计题目 设计用于带式运输机的两级斜齿圆柱齿轮减速器，图示如示。连续单向运转，载荷平稳，两班制工作，使用寿命为5年，作业场尘土飞扬，运输带速度允许误差为5%。 图 1带式运输机 1.2. 设计数据 表 1设计数据 运输带工作拉力 F （N ） 运输带工作速度 V(m/s ) 卷筒直径 D(mm) 5000 0.44 400 1.3. 设计要求 1.减速器装配图A0一张 2.设计说明书一份约60008000字 机械设计课程设计 1.4.设计说明书的主要内容 封面 (标题及班级、姓名、学号、指导老师、
3、完成日期) 目录（包括页次） 设计任务书 传动方案的分析与拟定(简单说明并附传动简图) 电动机的选择计算 传动装置的运动及动力参数的选择和计算 传动零件的设计计算 轴的设计计算 滚动轴承的选择和计算 键联接选择和计算 联轴器的选择 设计小结(体会、优缺点、改进意见) 参考文献 1.5.课程设计日程安排 表2课程设计日程安排表 1)准备阶段12月14日12月14日1天 2)传动装置总体设计阶段12月15日12月15日1天 3)传动装置设计计算阶段12月16日12月18日3天 4)减速器装配图设计阶段12月21日12月25日5天 5)零件工作图绘制阶段12月28日12月29日2天 6)设计计算说明
4、书编写阶段12月30日12月30日1天 7)设计总结和答辩12月31日1天 第 2 章 传动装置的总体设计 2.1. 传动方案拟定 由题目所知传动机构类型为：展开式二级圆柱齿轮减速器，本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭矩变形和轴在弯矩作用下产生的弯矩变形部分的抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。但此结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难。 在多级传动中，各类传动机构的布置顺序不仅影响传动的平稳行和传动效率，而且对整个传动装置的结构尺寸也油很大的影响。因此，应根据各类传动机的
5、机构特点合理布置，使各类机构得以发挥其特点。 带传动承载能力较低，但传动平稳，缓冲吸振能力强，故布置在高速级。斜齿轮传动比较平稳，常布置在高速级。低速级也采用圆柱斜齿轮传动。 按设计要求及工作条件选用Y 系列三相异步电动机，卧式封闭结构，电压380V. 2.2.电动机的选择 根据已知条件由计算得知工作机所需工作功率为 w w Fv P 1000= 电动机实际工作时的输出功率为 w d p p = 查机械课程设计手册表1-7得 ： 带传动效率-96.01=； 球轴承效率-99.02=； 齿轮传动效率-97.03=； 联轴器效率-99.04=； 滚筒传动效率-96.0=w ； 可得，总效率 86.
6、042 3421=?= 所以 kw p P kw p w d w 66.229.296 .0100044.05000=?= 卷筒轴工作转速为 21.01r/min 400 0.44100060100060=?=?=D n w 经查表推荐的传动比合理范围，v 带传动比,124i =，二级圆柱齿轮减速器的传动比 12840i =，则总的传动比合理范围为)16016( =a i ，电动机同步转速m in /336133601.21)16016(r n i n a d =?=?= 查机械课程设计手册表12-1得 选用电动机的型号为Y132S-6 额定功率为3KW,同步转速为了min 1000r n =
7、,满载转速 min 960r n m = 2.3.计算总传动比及分配各级的传动比 总传动比 69.4501.21960n =w m n n i 分配传动装置的传动比 ; ,00减速器的传动比带传动的传动比-?=i i i i i n 为使v 带传动外廓尺寸不致过大，初取30=i ，则减速器的传动比23.153 69.450=i i i n 分配减速器的传动比 由展开式二级圆柱斜齿轮减速器,取214.1i i = 得：2 2214.1i i i i =?= 298.34.1/2=?i i ； 618.44.121=i i ； 1i -高速级传动比； 2i -低速级传动比。 2.4.运动参数及动力
8、参数计算 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 ; min ,)(T ,T P , 120220）为各轴的转速（ ；为各轴输入转矩 ；为各轴输入功率，率； 为相邻两轴间的传动效，； 为相邻两轴间的传动比r n n m N kw P i i ? 则可按电动机轴至工作运动路线推算，得各轴的运动和动力参数： 各轴转速 min /01.21min /01.21298 .329 .69min /29.69618.4320min /3203 960 21 0r n n r i n n r i n n r i n n m = = 卷筒轴
9、：轴：轴：轴： 各轴输出功率 kw p p p kw p p p kw p p p kw p p p kw P P ed 603.299.099.0656.2-656.297.099.0766.2-766.297.099.088.2-88.296.03-3-422432233212100100=?=?=?=?=?=?=?=?=?=?=?=?=卷筒轴轴轴轴电动机轴 (3)各轴输出转矩 m N T T m N i T T m N i T T m N i T T m N n p T m ?=?=?=?=?=?=?=?=?=?=?=?=?=?=?=14.118399.099.016.1207-16.1
10、20797.099.0298316.381-16.38197.099.0618.495.85-95.8596.0384.29-84.29960 3 95509550-4232232110000卷筒轴输入转矩。轴输出转矩轴输出转矩轴输出转矩电动机轴输出转矩 转速（min /r ） 功率（kw ） 转矩（m N ?） 电动机轴 960 3 29.84 轴 320 2.88 85.95 轴 69.29 2.766 381.16 轴 21.01 2.656 1207.16 卷筒轴 21.01 2.603 1183.14 第 3 章 传动零件的设计计算 一.V 带的设计 确定设计功率。由机械设计基础表1
11、2.6查得工作情况系数2.1=A K ,则 kw P K P A c 6.332.10=?=?= 选取带的型号。根据m in /960,6.3r n kw P m C =，由图12-13查取，选A 型带 确定带的基准直径，根据表12.7推荐用最小直径，可选小带轮直径为mm D 1001=, 查得%1=，则大带轮直径为mm D n n D 297%99100320 960 )1(12=?= -?=。 根据表12-7取mm D 3002=，其传动比误差%5?i ，故可用。 验算带的速度 2503.51000 60960 10014.3100060)/(m 1=?=?=n D s m v 故符合要求
12、 确定v 带长度和中心距 根据式（12-18）得：)(2)(55.021021D D a h D D +初步确定中心距,查表12.2得h=10mm ，所以8002200a 。由于要求结构紧凑，中心距不宜过大也不宜过小，故初取mm a 4000=。 根据式12-2计算v 带基准长度 mm a D D D D a L 32.14534)()(220 2 12210=-+= 由表12.3选v 带基准长mm L d 1400=。 由式（12-3）计算实际中心距 ()()mm D D D D L D D L a d d 41.3728 82)(22 1221221=-+-+ +-= 计算小带轮包角。由式
13、（12-1）得 1202.1493.571802 1 01=?-=a D D 所以合格。 确定v 带根数。 由表12.4查得kw p 95.00= 由表12.5查得kw p 109.00=? 由表12.8查得918.0=k 由表12.3查得96.0=L k 则由式（12-19）得： 带的根数为86.3)(00=?+= L c k k p p P z , 故取4根。 （8）求压轴力Q F 。 由表12.2查得m kg q /10.0=,由式（12-20）得单根V 带张紧力 N qv k zv P F C 703.15615.25002 0=+? ? ? ?-?= ； 由式（12-21）得，压轴力
14、 N zF F Q 614.12082 sin 20= 二、高速级斜齿圆柱齿轮传动设计 1 选择齿轮材料、热处理方式和精度等级 选择大、小齿轮材料均选为用40Cr ，采用软齿面，调质处理，均为8级精度。小齿轮齿面硬度取280HBW ，大齿轮齿面硬度取250HBW 。 2. 初步计算传动主要尺寸 因为是软齿面闭式传动，故按齿面解除疲劳强度进行设计。由式 3 2 d 112? ? ?+?H H E t Z Z Z Z T k d （1） 小齿轮传递的转矩 mm N T ?=85950 （2） 设计时，因值未知，V k 不能确定，故可初选载荷系数t k =1.11.8， 初选4.1=t k 。 （3
15、） 查机械设计（下同），由表8.6查得取齿宽系数1.1=d 。 （4） 由表8.5查得弹性系数MPa Z E 8.189=。 （5） 初选螺旋角 12=，由图8.14查得节点区域系数46.2=H Z . （6） 齿数比618.41=i 。 （7） 初选211=z ，则978.9612=z z ，取972=z ； 由式（8.1）得端面重合度 66.1cos 112.388.121=? ? ?-?-=z z a 由式（8.2）得轴面重合度 56.1tan 318.01=z d 由图8.15查得重合度系数775.0=Z 。 （8）由图8.24查得螺旋角系数99.0=Z 。 （9）许用接触应力由式（8
16、.26）H H N H S Z lim = 算得。 由图8.28（e ）得接触疲劳极限应力MPa MPa H H 700,7502lim 1lim =。 大齿轮1与小齿轮2的应力循环次数分别为： 8 11084.360?=h aL n N ； 71 1 210315.8?= i N N 由图8.29查得寿命系数18.1,1.121=N N Z Z （允许局部点蚀）； 由表8.7，取安全系数0.1=H S 825/1lim 11=?=H H N H S Z MPa 826/2 lim 22=?=H H N H S Z MPa 故取 MPa H H 8251= 初算小齿轮1的分度圆直径t d 1，
17、由 3 2 d 112? ? ? ?+?H H E t t Z Z Z Z T k d 计 算得：mm d t 886.361。 3 .确定传动尺寸 （1） 计算载荷系数。由表8.3查得使用系数0.1=A k ，得 s m n d V t /618.01000 601 1=?= 由图8.7查得动载系数08.1=V k ； 由图8.11查得齿向载荷分布系数)(105.1设轴的刚性大=k ； 由表8.4查得齿间载荷分布系数2.1=k ； 得载荷系数432.1=?=k k k k k V a （2） 对t d 1进行修正。 mm k k d d t t 165.373 11=?=； （3） 确定模数
18、n m 。 73.1cos 1 1 =?=z d m n ； 由表8.1，取标准值mm m n 2=。 （4） 计算传动尺寸。 中心距mm a z z m a n 121,94.120cos 2) (21 =+=圆整为 ； 螺旋角2164712785.122) (arccos =+=a z z m n ； 由于值与初选值相差较小，故无需修正与有关的数值； 则 m m 068.4364712cos 2 21cos 11=?= =?n m z d ； m m 932.1986 4712cos 2 97cos 22=?= n m z d ； 故mm b mm d b d 47,375.47212=取
19、； 又mm b mm b b 54,)105(121=+=取。 4.校核齿根弯曲疲劳强度。 F F S n F Y Y Y Y d bm KT = 1 1 2 式中各参数：（1）086.43,2,85950N ,432.11=?=d mm m mm T k n ； （2）齿宽mm b b 472=； （3）齿形系数F Y 和应力修正系数S Y 。 当量齿数 588.104cos 643.22cos 3 2 23 1 1= z z z z v v 由图8.19查得2.2,64.221=F F Y Y ； 由图8.20查得825.1,575.121=S S Y Y ； （4）由图8.21查得重合度
20、系数72.0=Y ； （5）由图8.26查得螺旋角系数90.0=Y ； （6）许用弯曲应力可由式（8.29）F F N F S Y lim =算得。 由图8.28(f)得弯曲疲劳极限应力MPa MPa F F 299,3052lim 1lim =； 由图8.30查得寿命系数0.121=N N Y Y ； 由表8.7查得安全系数25.1=F S ，故 a 244/1lim 11MP S Y MPa F F N F = a 2.239/2lim 22MP S Y MPa F F N F = 1183.1632111 F S F n F MPa Y Y Y Y d bm KT = ； 21 12 2
21、122.158F S F S F F F MPa Y Y Y Y =? =； 满足齿根弯曲疲劳强度 三、低速级斜齿圆柱齿轮传动设计 1.选择齿轮材料、热处理方式和精度等级 选择大、小齿轮材料均选为用40Cr ，采用软齿面，调质处理，均为8级精度。小齿轮齿面硬度取280HBW ，大齿轮齿面硬度取250HBW 。 2. 初步计算传动主要尺寸 因为是软齿面闭式传动，故按齿面解除疲劳强度进行设计。由式 3 2 d 312? ? ?+? H H E t Z Z Z Z T k d (1)小齿轮传递的转矩 mm N T ?=381160 （2）设计时，因V 值未知，V k 不能确定，故可初选载荷系数t k
22、 =1.11.8，初选3.1=t k 。 （3）查机械设计（下同），由表8.6查得取齿宽系数0.1=d 。 （4）由表8.5查得弹性系数MPa Z E 8.189=。 （5）初选螺旋角 12=，由图8.14查得节点区域系数46.2=H Z . （6）齿数比298.32=i 。 （7）初选233=z ，则854.7534=z z ，取764=z ； 由式（8.1）得端面重合度 66.1cos 112.388.143=? ? ? ?+?-=z z a 由式（8.2）得轴面重合度 56.1tan 318.03=z d （8）由图8.15查得重合度系数776.0=Z 。 （9）由图8.24查得螺旋角系数99.0=Z 。