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1、机械设计课程设计设计题目: 同轴式二级直齿圆柱齿轮减速器设计者: 梁俊峰班级 :09机制3班 学号 :4 指导老师 : 迎春 时间 : 2012.7.8目录一、传动方案的拟定及说明4二、电动机选择4三、计算传动装置的总传动比并分配传动比7四、计算传动装置的运动和动力参数7五、传动件的设计计算10六、齿轮减速器设计。七、轴的设计计算25八、轴的校核30八、滚动轴承的选择及计算35九、键联接的选择36十、铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件选择37十一、联轴器的选择37十二、润滑及箱体方式的确定34十三、设计小结38十四、参考资料40十五CAD画的图.41课程设计的内容设计一用于带式运输机上的同轴式
2、二级直齿圆柱齿轮减速器。设计内容应包括：传动装置的总体设计；传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择；减速器装配图和零件工作图设计；设计计算说明书的编写。机构示意图1 电动机2联轴器3二级圆柱齿轮减速器4联轴器5卷筒6运输机课程设计的要求与数据已知条件： 1运输工作力： F=2600N 2运输带工作速度： v=1.3m/s 3卷筒直径： D=350mm 4使用寿命： 10年； 5工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳。运输带允许的速度误差为3%设计计算及说明结果一、传动方案的拟定及说明传动方案给定为三级减速器（包含带轮减速和两级圆柱齿轮传动减速），说明如下：为了估计传动装置的总传动比范
3、围，以便选择合适的传动机构和拟定传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速，即一般常选用同步转速为或的电动机作为原动机，根据总传动比数值，可采用任务书所提供的传动方案就是以带轮传动加二级圆柱直齿轮传动。二、电动机选择1电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y132S-4系列三项异步电动机。2电动机容量1、卷筒轴的输出功率 2、 电动机输出功率d 传动装置的总效率 式中联轴器效率； 轴承传动效率（球轴承）； 齿轮的传动效率，齿轮精度8级；卷筒的传动效率；则故3、电动机额定功率选取电动机额定功率4、电动机的转速查有关手册，取V带传动的传动比范围，二级圆柱齿轮减速器传动比，则总传
4、动比合理范围为，故电动机转速的可选范围：11360r/min根据电动机所需容量和转速，由有关手册查出一种使用的电动机型号，此种传动比方案如下表：电动机型号额定功率电动机转速传动装置传动比Y132S44同步满载总传动比V带减速器1500144020.282.52.52.5三、计算传动装置的总传动比并分配传动比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带外廓尺寸不致过大，初步取（实际的传动比要在V带设计时，由选定大小带轮标准直径之比计算），则减速器的传动比： 3） 分配减速器的各级传动比。按同轴式布置，则四、计算传动装置的运动和动力参数1、各轴转速减速器传动
5、装置各轴从高速轴至低速轴依次编号为：轴、轴、轴。各轴转速为电动机轴：轴： 轴： 轴： IV轴： 卷筒轴： 2、各轴输入功率电机轴：轴：轴：轴：IV轴：卷筒轴：3、各轴输入转矩T(Nm)电动机输出转矩：轴输入转矩：轴输入转矩：轴输入：IV： 卷筒轴输入转矩： 将计算结果汇总列表备用。轴名功率转矩转速传动比效率电机轴426.5314402.50.96I轴3.8463.6757610.99II轴3.80635762.50.96III轴3.65172.24 230.42.50.96IV轴3.51472.7270.91卷筒轴3.44463.3670.912.50.96五、传动件的设计计算设计带传动的主要
6、参数：已知带传动的工作条件：两班制（共16h），连续单向运转，载荷平稳，所需传递的额定功率p=4kw小带轮转速 大带轮转速，传动比。设计内容包括选择带的型号、确定基准长度、根数、中心距、带的材料、基准直径以及结构尺寸、初拉力和压轴力等等（因为之前已经按选择了V带传动，所以带的设计按V带传动设计方法进行）1）、计算功率： =2)、选择V带型 根据、由机械设计选择普通B型带。3）、确定带轮的基准直径并验算带速v（1）初选小带轮的基准直径，取小带轮基准直径（2）验算带速v 因为5m/s10.55m/s.确定公式内的各计算数值1.试选载荷系数。2.计算小齿轮传递的转矩 3.按软齿面齿轮非对称安装，由机
7、械设计选取齿宽系数。4.由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数。5.由机械设计图10-21d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。6.计算应力循环次数7.由机械设计图6.6取接触疲劳寿命系数；。8.计算接触疲劳许用应力取安全系数S=12.设计计算1.试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。2.计算圆周速度。 计算齿宽b 计算齿宽与齿高之比b/h模数 齿高 3.计算载荷系数查表10-2得使用系数=1.0;根据、由图10-8得动载系数 直齿轮；由表10-2查的使用系数查表10-4用插值法得7级精度查机械设计，小齿轮相对支承非对称布置由b/h=9.331 由图10-13
8、得故载荷系数 4.校正分度圆直径由机械设计5.计算齿轮传动的几何尺寸1.计算模数 2.按齿根弯曲强度设计，公式为1.确定公式内的各参数值1.由机械设计图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限；2.由机械设计图10-18取弯曲疲劳寿命系数，3.计算弯曲疲劳许用应力；取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，应力修正系数,得4.计算载荷系数K5.查取齿形系数、和应力修正系数、由机械设计表查得；6.计算大、小齿轮的并加以比较； 大齿轮大7.设计计算 对比计算结果，由齿轮面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿
9、面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数1.358并就进圆整为标准值=2mm 接触强度算得的分度圆直径=43.668mm，算出小齿轮齿数大齿轮 取这样设计出的齿轮传动，即满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。2.集合尺寸设计1.计算分圆周直径、 2.计算中心距 3.计算齿轮宽度 取，。3.轮的结构设计小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用实心打孔式结构大齿轮的有关尺寸计算如下：轴孔直径53mm 轮毂长度 与齿宽相等 轮毂直径 轮缘厚度 板厚度 腹板中心孔直径 腹板孔直径齿轮倒角 取六. 低速级齿轮的设计选定
10、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，选择小齿轮材料为40Gr（调质），硬度为280HBS，大齿轮为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。4.选小齿轮齿数， 则大齿轮齿数 取2). 按齿轮面接触强度设计 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1.试选载荷系数。2.计算小齿轮传递的转矩 3.按软齿面齿轮非对称安装，由机械
11、设计选取齿宽系数。4.由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数。5.由机械设计图10-21d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。6.计算应力循环次数 7.由机械设计图6.6取接触疲劳寿命系数；。8.计算接触疲劳许用应力取安全系数S=1 2.设计计算1. 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。2.计算圆周速度。 计算齿宽b 计算齿宽与齿高之比b/h3.计算载荷系数 查表10-2得使用系数=1.0;根据、由图10-8得动载系数 直齿轮；由表10-2查的使用系数查表10-4用插值法得7级精度查机械设计，小齿轮相对支承非对称布置由b/h=9.33 由图10-13得故载荷
12、系数 4.校正分度圆直径 由机械设计，5.计算齿轮传动的几何尺寸1.计算模数 2.按齿根弯曲强度设计，公式为 1.确定公式内的各参数值1.由机械设计图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限；2.由机械设计图10-18取弯曲疲劳寿命系数，3.计算弯曲疲劳许用应力； 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，应力修正系数,得 4.计算载荷系数K5.查取齿形系数、和应力修正系数、由机械设计表查得；6.计算大、小齿轮的并加以比较； 大齿轮大7.设计计算 对比计算结果，由齿轮面接触疲劳强度计算的魔术大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而
13、齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数2.22并就进圆整为标准值=2.5mm 接触强度算得的分度圆直径=70.626mm，算出小齿轮齿数大齿轮 取这样设计出的齿轮传动，即满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。2.集合尺寸设计1.计算分圆周直径、 2.计算中心距 3.计算齿轮宽度 取，。3.轮的结构设计 大齿轮采用实心打孔式结构 大齿轮的有关尺寸计算如下：轴孔直径48mm 轮毂长度 与齿宽相等 轮毂直径 取轮缘厚度 腹板厚度 腹板中心孔直径 腹板孔直径齿轮倒角 取七、轴的设计计算一、高速轴轴设计1、
14、轴的材料取与高速级小齿轮材料相同，45，调质处理，取2、初算轴的最小直径首先确定各段直径A段：有键槽，则轴应放大，取，由于与联轴器配合，根据所选联轴器为弹性柱销联轴器LX2，查表 取 B段：=34，（取轴肩高）C段：=40，与轴承（深沟球轴承6208）配合，取轴承内径D段：=46，（取R20系列）E段：=80，（取轴肩高）F段， =46, 与轴承（深沟球轴承6208）配合，取轴承内径3、确定各段轴的长度A段：=65,由联轴器确定。B段：=20，考虑轴承端盖取42C段：=25, 与轴承（深沟球轴承6208）配合,加上轴套长度D段：=26mm, 由小齿轮宽度确定E段：65 F段：与轴承（深沟球轴承
15、6208）配合根据以上方法可以分别确定剩下的两个轴的尺寸二、轴L1=26 , L2=53, L3=11 ,L4=10 ,L5=36，L6=26，L7=10(在实际图纸设计时发现F段较粗必须做成齿轮轴，实际中E段轴肩没有)三、IV轴 L1=63, L2=25 , L3=80 ,L4=20 ,L5=15, L6=8, L7=10八、轴的校核 通过分析，轴受力最复杂，较危险。一、轴受力分析：轴：大齿轮处：圆周力：径向力：小齿轮处：圆周力：径向力：二、.轴的校核：选轴校核。1、水平面：轴受力图如下：水平支承反力： 则有：水平受力和弯矩图（单位）：垂直受力：弯矩图：合成弯矩图：转矩图：当量弯矩：由于扭转
16、切应力为脉动循环变应力取则： 查表得：45号钢 查表得: （插入法）则: 故轴的强度足够。 八、滚动轴承的选择及计算轴承寿命校核：选用轴承：II轴： 深沟球轴承 6208 III轴：深沟球轴承 6008 IV轴：深沟球轴承 6013（1）对轴承6208校核：查手册 基本额定动载荷： ， L=10年满足使用要求。（2）对轴承 6008校核。查手册 基本额定动载荷： L=12年 满足使用要求。(3) ）对轴承 6013校核。查手册 基本额定动载荷： L=11年 满足使用要求九、键联接的选择与联轴器LT8连接的键d55mm选用A型普通键bh=1610长度L=112mm与轴大齿轮连接的键 选用A型普通
17、键bh=149长度L=50mm与IV轴大齿轮连接的键 选用A型普通键bh=2012长度L=56mm十、减速器机体是用以支持和固定轴系零件并保证传动件的啮合精度和良好的润滑及轴系可靠密封的重要零件。十一、润滑及箱体的设计方式的确定1、箱体架构1）、箱体材料选择。减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构。为了保证齿轮配合质量，大端盖分机体采用配合。2）、箱体的性能(1) 机体有足够的刚度在机体外加肋，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为40mm。为保
18、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，其表面粗糙度为。(3) 机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为10，圆角半径为R=3。机体外型简单。2附件设计（1）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M6紧固。（2）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。（3）油标油标位在便于观
19、察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出。（4）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。（5）盖镙钉启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹。十三、设计小结通过本次课程设计，将所学的机械设计理论知识和理论力学理论知识，并在实践中对所学加以巩固，将机械设计的很多知识得到了利用，同时熟练掌握了查手册和表格和计算相关的问题，尤其在手工绘图能力上有了很大的提高，同时也考验耐心和毅力。在绘图和计算中遇到了很多问题，于是自己上图书馆查阅资料和问老师，特别感谢老师的细心指导，从中获得了很多的知识和一些制图技巧。十四、参考资料1、机械设计（第八版）濮良贵，纪名刚主编 出 版 社：高等教育出版社2、机械设计课程设计指导书（第3版） 吴宗泽 主编，高等教育出版社，1990；3、机械零件手册（第五版） 周开勤 主编，高等教育出版社，2001；4、材料力学（第4版） 刘鸿文 主编，高等教育出版社，2006.1；5、互换性与测量技术基础（第3版）王伯平 主编，机械工业出版社2009-3-1=20.28=2.5=2.5 V=7.54=500m=1600 mmB带取4根.=144N=1103.7N