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1、课程设计报告(2006- 2007年度第2学期)名 称： 机械设计课程设计 题 目： 带式输送机用二级齿轮减速器院 系： 机械工程系 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 3周 成 绩： 日 期：2012年 月 日机械设计课程设计任 务 书一、 目的与要求机械设计课程设计是机械设计课程的最后一个教学环节，其目的是：1）培养学生综合运用所学知识，结合生产实际分析解决机械工程问题的能力。2）学习机械设计的一般方法，了解和掌握简单机械传动装置的设计过程和进行方式。3） 进行设计基本技能的训练，如计算、绘图、查阅资料、熟悉标准和规范。要求学生在课程设计中1）能够树立正确的设计思想，力
2、求所做设计合理、实用、经济；2）提倡独立思考，反对盲目抄袭和“闭门造车”两种错误倾向，反对知错不改，敷衍了事的作风。3）掌握边画、边计算、边修改的设计过程，正确使用参考资料和标准规范。4）要求图纸符合国家标准，计算说明书正确、书写工整，二、 设计内容及要求1设计题目设计带式输送机用二级齿轮减速器原始数据：1）输送带工作拉力F= 4660 N;2) 输送带工作速度v= 0.63 m/s(允许输送带速度误差为5)；3）滚筒直径D=300mm;4) 滚筒效率0.96（包括滚筒和轴承的效率损失）；5）工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳；6）使用折旧期 8年；7）动力来源：电力，三相交流，电压3
3、80V；8）制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。2设计内容：1）传动装置的总体方案设计；选择电动机；计算运动和动力参数；传动零件的设计。2）绘制装配图和零件图。3）设计计算说明书一份，包括：确定传动装置的总体方案，选择电动机，计算运动和动力参数，传动零件的设计，轴、轴承、键的校核，联轴器的选择，箱体的设计等。三、 进度计划序号设计内容完成时间备注1传动装置的总体方案设计0.5周2装配草图和装配图的绘制1.5周3零件图的绘制、编写设计计算说明书4天：4提交设计、教师审图、评定成绩1天：四、 课程设计成果要求1）减速器装配图1张（0号）；2）大齿轮零件图1张（2号）、中间轴零件图1张（
4、2号）。3）设计说明书一份。五、 考核方式依据：设计图纸质量、设计说明书中计算方法和过程是否正确、平时考勤。成绩：按五级分制：优、良、中、及格、不及格 学生姓名：戴 卓 指导教师：杨化动 2008年01月机械设计课程设计计算说明书一、传动方案拟定.2二、电动机的选择.2三、计算总传动比及分配各级的传动比.4四、运动参数及动力参数计算.5五、传动零件的设计计算.6六、轴的设计计算.12七、滚动轴承的选择及校核计算.19八、键联接的选择及计算.22九、联轴器的选择 十、减速器的润滑及密封形式选择 十一、 参考文献 第一节 电动机的选择 选用Y系列三相异步电动机Pd=(F*v)/(1000*)=3.
5、634kw 1.带式运输机所需功率 2.初估电动机额定功率普通V带=0.96,球轴承（一对）=0.99,闭式齿轮传动效率=0.97(8级精度),十字滑块联轴器卷筒=0.96 总效率： P=所选的电机应比所需电机功率大一点就可以 3.确定电动机转速计算滚筒工作转速：nw=601000V/D=6010000.75/330=43.4r/min 按推荐的传动比合理范围，取V带传动比，二级圆柱齿轮减速器传动比范围。则总传动比合理范围为。故电动机转速的可选范围为： r/min，符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。选择同步转速为1000电动机,型号为各尺寸及主要性能如下:额定功率
6、同步转速满载转速堵转转速额定转速最大转速额定转速质量(kg)4100014402.22.243机座号中心高安装尺寸轴伸尺寸平键尺寸外形尺寸100M112ABDEFGDGLHDAC/2AD19014028608724400265115190第二节.分配各级传动比为了使带传动齿轮轮廓不至过大，取V带传动比按浸油润滑条件考虑，对于展开式的二级圆柱齿轮减速器，则取两斜齿圆柱齿轮，取高速级第三节 计算运动和动力参数(传动装置运动和动力参数的计算)1.各轴转速电动机轴 I轴 II轴 III轴 卷筒轴IV 2.各轴输入功率 I轴 II轴 III轴 卷筒轴IV 3.各轴输入转矩 电动机轴 I轴 II轴 III
7、轴 卷筒轴IV 第四节 减速器外传动零件的设计计算一、V带的设计计算1：确定计算功率由V带的工作情况和工作时间长短等因素 取2：选择带型根据计算功率小带轮的转速可选 普通A型V带3：确定带轮的基准直径根据表8-3和8-7取80mm，则 根据表8-7 取224mm，按式8-13验算带的速度 因，故V带选择合适4：确定中心距根据，即初选，带的基准长度 取 按式8-21计算实际中心矩 mm5：验算主动轮的包角，所以包角符合要求6：确定V带根数z 故z 取37: 确定V带的预紧力 由于新带容易松弛，所以安装新带时的预紧力为上述预紧力的1.5倍8：计算压紧力Q 9:由表8-10得，槽间距，第一槽对称面至
8、端面的距离，带轮宽第五节 减速器内传动零件的设计计算一. 第一对斜齿轮设计 1. 选定齿轮类型,精度等级,材料及齿数 1 大小齿轮都选用软齿面,由表10-1选小齿轮为45号钢调质,大齿轮为45钢调质，小齿轮硬度为280HBS,大齿轮为240HBS 2 取8级精度等级 3 选小齿轮齿数, 大齿轮齿数取 4 选取螺旋角,初选2. 按齿面接触强度设计 按式10-21计算 , 即1) 确定公式内的各计算数值试选 =1.6，2)由图1030选取区域系数 =2.4333)由图1026查得 =0.765 =0.845 所以 =1.61 4 由表10-7选取齿宽系数 , 小齿轮传动转矩 5 由图10-21d查
9、得大小齿轮的接触疲劳强度 6 大小齿轮应力循环次数为 7 由图10-19查得接触疲劳寿命系数 8 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1% , 安全系数s=1.0 , 由式10-12得 则许用接触应力2) 计算 1 试算小齿轮分度圆直径 , 由计算公式得 2 计算圆周速度 3 计算齿宽b及模数 4 计算纵向重合度 5 计算载荷系数K 已知使用系数,由v=1.28m/s,8级精度,由图10-8查得动载系数，由表10-4查得,由图10-13查得 假设 由表10-3查得 故载荷系数 6 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式10-10a得 7 计算模数 , 取3.几何尺寸计算1 计算中心距,圆整取
10、2按圆整后的中心距修正螺旋角 3计算大小齿轮的分度圆直径 4 计算齿轮宽度 圆整后 , 4.由齿根弯曲强度校核 由式10-16 , 1 确定计算参数 计算载荷参数, 根据纵向重合度,从图10-28查得螺旋角影响系数 计算当量齿数 由表10-5查取齿形系数和应力校正系数 由图10-20c查得大小齿轮弯曲疲劳强度极限 由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数s=1.4 , 由式10-12得 2 校核计算 所以齿轮设计合适二. 低速级齿轮设计1. 选定齿轮类型,精度等级,材料及齿数 1 大小齿轮都选用软齿面,由表10-1选小齿轮为40Cr调质,大齿轮为常化45钢，
11、小齿轮硬度为280HBS,大齿轮为240HBS 2 取8级精度等级 3 选小齿轮齿数, 大齿轮齿数 4 选取螺旋角,初选 2. 按齿面接触强度设计 按式10-21计算 , 即 1) 确定公式内的各计算数值 1 试选 2 由图10-30选取区域系数 3 由图10-26查得, , 则 4 由表10-7选取齿宽系数 , 小齿轮传动转矩5 由表10-6查得材料的弹性影响系数 6 由图10-21d查得大小齿轮的接触疲劳强度 7 大小齿轮应力循环次数为 8 由图10-19查得接触疲劳寿命系数 9 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1% , 安全系数s=1.0 , 由式10-12得 则许用接触应力 2) 计
12、算 1 试算小齿轮分度圆直径 , 由计算公式得 2 计算圆周速度 3 计算齿宽b及模数 4 计算纵向重合度 5 计算载荷系数K 已知使用系数,由v=0.527m/s,8级精度,由图10-8查得动载系 由表10-4查得,由图10-13查得 由表10-3查得 故载荷系数 6 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式10-10a得 7 计算模数 , 3.几何尺寸计算1 计算中心距,圆整取2按圆整后的中心距修正螺旋角 3 计算大小齿轮的分度圆直径 4 计算齿轮宽度 圆整后 , 5）结构设计 因齿顶圆直径大于160mm，小于500mm，故选用腹板式。 其尺寸见零件图。4.由齿根弯曲强度校核 由式10-
13、16 , 1 确定计算参数 计算载荷参数, 根据纵向重合度,从图10-28查得螺旋角影响系数 计算当量齿数 由表10-5查取齿形系数和应力校正系数 由图10-20c查得大小齿轮弯曲疲劳强度极限 由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数s=1.4 , 由式10-12得 2 设计计算 所以齿轮设计合适5. 验证总传动比误差 所以传动比分配符合要求 第六节 轴 轴承和键的设计与校核 一. 绘制装配草图的准备工作 1 按已知选定的电动机查得其轴伸直径D=28mm , 轴伸长度E=60mm , 中心高H=112mm , 2 确定各传动零件的主要尺寸 高速级斜齿轮 ,
14、其中 , 齿全高 低速级斜齿轮 , 其中 , 齿全高 3 初选滚动轴承类型及润滑密封方式,I轴、II轴、III轴均选角接触球轴承,由于,故采用脂润滑.二. 装配草图的初步绘制 1. 传动零件中心线、轮廓线及箱体内壁线的确定 1 估算减速器的外轮廓尺寸 二级圆柱齿轮减速器 A=4a , B=2a , C=2a A=820 B=410 C=410 2 画传动零件中心线和外部轮廓 3 确定箱体内壁线 为避免齿轮与箱体内壁干涉,齿轮与箱体的内壁应留有一定的距离,大齿轮齿顶圆与箱体内壁距离取小齿轮端面与箱体内壁取两级齿轮端应留有间隙,取,小齿轮齿顶圆与箱体内壁的距离暂不能确定,待完成主视图中箱体结构的设
15、计后才能确定.另外,输入轴与输出轴上的齿距最好布置在远离外伸轴端的位置. 2. 箱体轴承座及轴承的位置确定 轴承座的宽度B为其中为箱体壁厚,为轴承旁螺栓所需扳手的空间.地脚螺栓直径， 轴承旁连接螺栓直径,取,所以,轴对内端面至箱体内壁的距离为 3. 轴的结构设计 轴I的设计 轴I的功率 , 转速 , 转矩 , , 求作用在齿轮上的力 因已知高速级小齿轮的分度圆直径 则 初步确定轴的最小直径 按式15-2初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为钢,调质处理 根据表15-3,取,于是得 考虑键槽的影响， 可圆整为26mm 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 各段直径的确定： 易知，：密封处轴径，
16、根据大带轮的轴向定位，高度：滚动轴承处，40，滚动轴承取其尺寸为：滚动轴承所选用脂润滑考虑到挡油板的轴向定位，取44mm，齿轮处轴段由于小齿轮直径比较小采用齿轮轴结构，轴和齿轮的材料和热处理都一样，都为45号钢，调制处理：同为40mm 各轴段长度的确定 ：由大带轮的毂孔宽度取38 ：由轴承盖结构以及添加润滑剂的需要确定84：滚动轴承宽度加上挡油板留在外面的尺寸确定其为27：与的尺寸相同取32：由齿轮的宽度确定为70：等于其减去挡油板留在箱体外的尺寸和的尺寸，为102轴上零件的周向定位：轴段采用C型平键连接，根据轴直径选择为；根据轴段长度选择为36 齿轮处,，,对齿轮内端面与箱体内壁距离为,且轴
17、承至箱体内壁距离为,所以. 由于可求得箱体内壁宽度为,则 根据轴承外径,取螺钉直径,螺钉数为6，则轴承端盖的各尺寸可计算如下: 由可算得.取 可计算 . 轴上零件的周向定位 大V带轮与轴的周向定位采用A型平键联接,可选用平键为,大V带轮与轴的配合为 . 确定轴上圆角和倒角尺寸 参照表15-2取轴端倒角 . 求轴上的载荷根据结构图可作出轴的计算简图如下: ，载荷水平面H垂直面V支反力F=556.407=1486.951=1868.424=-1323.647弯矩M=总弯矩 扭矩T . 按弯扭合成应力校核轴的强度 由以上分析可知左端轴承弯矩最大,是危险截面,由式15-5及上表中的数值可得+9 根据所
18、选定的材料,由表15-1查得因此,故安全. . 校核轴承寿命 计算派生轴向力 对于7208C型轴承,按表13-7查得派生轴向力,则有 由于,所以轴有向左运动的趋势，所以轴承1被放松，,轴承2被压紧, 根据,查表13-5得,载荷轻微冲击,取,则有 计算载荷寿命 由于,角接触球轴承,动载荷,温度系数，则寿命 满足要求. 键联接强度的校核 根据所选平键查表6-1得键的许用挤压应力, 所以键合格 轴II的设计 确定轴的最小直径按15-2初步估算轴的最小直径，选取轴的材料45#钢，调制处理 根据表15-3,取,于是得 取求作用在齿轮上的力 此轴的最小直径是安装球轴承，由此可选角接触球轴承7308C尺寸为
19、已知2齿轮的分度圆直径 3齿轮的分度圆直径 圆周力、径向力和轴向力的方向如图所示 . 根据轴向定位要求确定各段直径和长度 由齿轮2、3的齿宽,可取 根据所选轴承知,考虑到轴承内端面至箱体内壁距离为 ,小齿轮端面与箱体内壁距离为,可得 根据轴肩,可取,可取. 考虑轴承内端至箱体内壁距离,可求得: 轴承端盖与轴I的轴承端盖相同,均为凸缘式,除外，其它数据相同. . 轴上零件的周向定位 齿轮与轴的周向定位均采用A型平键联接,齿轮2处可以选用平键,齿轮3处可以选,齿轮轮毂与轴的配合为 . 确定轴上的圆角和倒角尺寸 由表15-2查得取轴端倒角。 . 求轴上载荷 根据结构图,可作出轴的计算简图如下 载荷水
20、平面H垂直面V支反力F=-1750.186=363.837弯矩M=-,=-74579,=-40132=23649.405总弯矩=扭矩T . 按弯扭合成应力校核轴的强度 由以上分析可知连接小齿轮处弯矩最大,是危险截面,由式15-5及上表中的数值可得 根据所选定的材料,由表15-1查得因此,故安全. . 校核轴承寿命 a) 对7308C轴承, 按表13-7查得派生轴向力,则有 b) 根据, ,查表13-5得，载荷较平稳,取,则有 c) 计算载荷寿命 由于,角接触球轴承,动载荷,温度系数 则寿命： 满足要求,在每次大修时应更换轴承. . 键联接强度校核 根据所选A型平键和查表6-1得键的许用挤压应力
21、 均为 由于是同一根轴上的键，传递的转矩相同，所以只需校核短的键就可以了，齿轮轴段mm，键的工作长度键的接触高度K=0.5h4.5mm 传递的扭矩T=244.9NM 所以键选择均合格. 轴III的设计 求轴上的功率 , 转速 和转矩 求作用在齿轮上的力 易知 初步确定轴的最小轴径 按式15-2估算轴的最小直径,所取轴材料为调质钢, 根据表15-3取,于是得 考虑键槽的影响， 此轴的最小直径显然是安装联轴器处的最小直径,为使所选轴径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号. 联轴器的计算转矩,查表14-1,考虑到转矩变化小,故取,则 按照计算转矩应小于联轴器公转转矩的条件,查取手册,选用YT
22、8Y型联轴器, 轴的结构设计 根据装配方案确定轴的各段直径 ：55mm ：根据联轴器的轴向定位要求和密封圈的标准取58mm ：滚动轴承处选择7212C型轴承,=60mm ：考虑到挡油板的轴向定位64mm ：为满足齿轮轴向定位要求，取为68mm ：低速级齿轮，大齿轮考虑其定位要求 取为64mm ：滚动轴承处60mm长度的确定：由轴承的类型及档油盘的装配关系确定48mm：为了使齿轮的接触紧密，取83mm：轴环宽度取为10mm：根据箱体尺寸及以前算得的尺寸确定为60mm：B+10+2+12=46mm：同轴承盖的结构和添加润滑剂的需要确定为78mm：根据所选的联轴器轴孔确定其长度为82mm . 轴向零
23、件的周向定位 联轴器与轴的周向定位采用C型平键联接,选用平键为,斜齿轮与轴选 用平键,齿轮与轴的配合为. 确定轴上的圆角和倒角尺寸 参考表15-2取轴端倒角. 求轴上的载荷 根据结构图可做出轴的计算简图如下 载荷水平面H垂直面V支反力F=弯矩M=,=总弯矩=扭矩T . 按弯矩合成应力校核轴的强度 由以上分析可知：与州配合的齿轮，右轴承和联轴器处都可能是危险截面,由式15-3及上表中的数值可得 根据所选定的材料,由表15-1查得因此,故安全. . 校核轴承寿命 a) 计算派生轴向力 对7206C轴承，按表13-7查得派生轴向力,则有 , , 查表13-5得,载荷较平稳,取,则有 d) 计算轴承寿
24、命 由于,角接触球轴承,动载荷,温度系数， 则寿命 所以合格 . 根据所选C型平键查表6-1得键的许用挤压应力均为 因为 均合格.八、 箱体的设计 减速器铸造箱体的结构尺寸如下表：名称符号减速器型式及结构尺寸圆柱齿轮减速器箱座壁厚箱盖壁厚箱座凸缘厚度b15箱盖凸缘厚度13.5箱座底凸缘厚度箱座上的肋厚地角螺栓直径地脚螺栓数目n两级：6地脚螺栓螺栓直径M16螺栓通孔直径20螺栓沉头座直径45地脚凸缘尺寸L25轴承旁连接螺栓直径轴承旁螺栓螺栓直径M16螺栓通孔直径17.5螺栓沉头座直径26剖分面凸缘尺寸2322上下箱连接螺栓直径上下箱螺栓螺栓直径M12螺栓通孔直径13螺栓沉头座直径20剖分面凸缘尺寸1512定位销孔直径，取6轴承旁连接螺栓距离S取轴承旁凸台半径大齿轮顶圆与箱体内壁距离，取12箱体外壁至轴承座端面距离，取42剖分面至地面高度，取137参考文献：机械设计（第七版）高等教育出版社机械设计（基础）课程设计（第二版）中国电力出版社