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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 机 械 设 计 基 础课 程 设 计同学姓名： xxxxxxxxxxxxxxxxxxx 学号： xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 年 级： xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 专 业： xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 院（系）： xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 指导老师： xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx名师归纳总结 时间： xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx第 1 页,共 26 页- - - - - - -精选学习资料 - -
2、 - - - - - - - 目录设计任务书 1第一章 绪论1.1 设计目的 31.2 传动方案的分析与拟定 3其次章 减速器结构挑选及相关性能参数运算2.1 电动机类型及结构的挑选 42.2 电动机挑选 4 2.3 确定电动机转速 4 2.4 确定传动装置的总传动比和安排级传动比 5 2.5 动力运动参数运算 5 第三章 传动零件的设计运算减速器外部零件的设计运算- 一般 V 形带传动 7 第四章 齿轮的设计运算4.1 直齿圆柱齿轮 8 4.2 齿轮几何尺寸的设计运算名师归纳总结 4.2.1 依据接触疲惫强度运算 8 9 第 2 页,共 26 页4.2.2 按齿根弯曲接触强度校核运算 9 4
3、.2.3 齿轮几何尺寸的确定 9 4.3 齿轮的结构设计 第五章轴的设计运算115.1 输入轴的设计 5.2 输出轴的设计 13 5.3 轴强度的校核 16 第六章轴承、键和联轴器的挑选- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 6.1 轴承的挑选及校核 17 6.2 键的挑选运算及校核 18 6.3 联轴器的挑选 18 第七章 减速器润滑、密封7.1 润滑的挑选确定 19 7.1.1 润滑方式 19 7.1.2 润滑油牌号及用量 19 7.2 密封的挑选确定 19 第八章 减速器附件的挑选确定 19 第九章 箱体的主要结构尺寸运算 20 第十章 减速器的绘制与
4、结构分析10.1 拆卸减速器 21 10.2 分析装配方案 21 10.3 分析各零件作用、结构及类型 21 10.4 减速器装配草图设计 21 10.5 完成减速器装配草图 22 10.6 减速器装配图绘制过程 22 10.7 完成装配图 23 10.8 零件图设计 23 第十一章 设计总结 24 参考文献 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设计任务书 设计一用于带式运输上的单级直齿圆柱齿轮减速器；运输机连续单向工作,一班工作制,载荷平稳,室内工作,有 粉尘（运输带与滚筒摩擦阻力影响已经在 F 中考虑）；使用期限
5、： 10 年；生产批量： 20 台；生产条件：中等规模机械厂,可加工78 级齿轮与蜗轮；动力来源：电力,三相沟通 380/220V 题目数据：组号 1运输带工作拉力 F/（KN）1.5 运输带速度 V/（m/s）1.1 卷筒直径 D/mm）220 运输带答应速度误差为 5% 设计任务要求：名师归纳总结 1. 减速器装配图纸一张（号图纸）一张第 4 页,共 26 页2. 轴、齿轮零件图纸各一张（号图纸）两张3. 设计说明书一分一份- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章 绪论1.1 设计目的（1）培育我们理论联系实际的设计思想,训练综合运用机械设计课程和
6、其 他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的才能,巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的学问；（2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简洁机械的设计,使我们把握 了一般机械设计的程序和方法,树立正确的工程设计思想,培育独立、全面、科学的工程设计才能和创新才能；（3）另外培育了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料 的才能以及运算、绘图数据处理等设计方面的才能；1.2 传动方案拟定1、传动系统的作用及传动方案的特点：机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成；传动装置是用来传递原 动机的运动和动力、变换其运动形式以满意工作装置的需要,是机器的重要组 成部分；传动装
7、置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本；合理的 传动方案除满意工作装置的功能外,仍要求结构简洁、制造便利、成本低廉、传动效率高和使用爱护便利；本设计中原动机为电动机,工作机为皮带输送机；传动方案采纳了两级传 动,第一级传动为带传动,其次级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器；带传动承载才能较低,在传递相同转矩时,结构尺寸较其他形式大,但有 过载爱护的优点,仍可缓和冲击和振动,故布置在传动的高速级,以降低传递 的转矩,减小带传动的结构尺寸；齿轮传动的传动效率高,适用的功率和速度范畴广,使用寿命较长,是现 代机器中应用最为广泛的机构之一；本设计采纳的是单级直齿轮传动；减速器的箱体采纳水平剖分式结构
8、,用 2、传动方案的分析与拟定HT200 灰铸铁铸造而成；1、工作条件：使用年限 10 年,工作为一班工作制,载荷平稳,室内工作；2、原始数据：滚筒圆周力 F=1500N；带速 V=1.1m/s；滚筒直径 D=220mm；3、方案拟定：采纳带传动与齿轮传动的组合,即可满意传动比要求,同时由于 带传动具有良好的缓冲,吸振性能,适应大起动转矩工况要求,结构简洁,成本低,使用爱护便利；图 1 带式输送机传动系统简图名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 计 算 及 说 明 结果其次章 减速器结构挑选及相关性能参数运算2.1 电
9、动机类型及结构的挑选 本减速器设计为水平剖分,选用封闭卧式结构；2.2电动机挑选（一）工作机的功率Pw Y 系列三相异步电动机,P =FV/1000=15000 1.1/1000=1.65kw （二）总效率总电 动 机 额 定 功率 Ped = 3 kw总=带齿轮联轴器2 轴承=0.96 0.98 0.99 0.9952=0.91（三）所需电动机功率P dP dP w/总1.65/0.911.81 KW查机械零件设计手册得 Ped = 3 kw 2.3确定电动机转速 卷筒工作转速为：n卷筒=60 1000V/（ D）=95.54 r/min依据机械设计课程设计表2-3 举荐的传动比合理范围,取
10、圆柱齿轮传动一级减速器传动比 i 齿 =36 范畴；取带传动比 i 带 2 4；就总传动比理论范畴为：i 总 =624；故电动机转速的可选范为n = 总n =573.241910.8 r/min就符合这一范畴的同步转速有：由标准查出三种适用的电动机型号：750、1000 和 1500r/min,方案电 动 机额定电动机转速 r/min1 型号功率同步满载Y100L-4 3kw 1000 1420 2 Y132S-6 3kw 1500 960 3 Y132M-8 3kw 3000 710 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和带传动、减速 器传动比 , 可见第 2 方案比较适合；因此选定电动机型
11、号为Y132S-6,n满=960 r/min；n满和选定电动机2.4确定传动装置的总传动比和安排级传动比型号为1、确定传动装置的总传动比由选定的电动机满载转速Y132S-6工作机主动轴转速nI可得传动装置总传动比为：i总=n满/nI=960/95.54=10.052、安排各级传动装置传动比：名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 总传动比等于各传动比的乘积i总= 带ii齿取i带=2.5（一般 V 带 i=24）i带.25由于：i总= 带i齿所以：i齿 总i带i10.05/2.54.022.5动力运动参数运算（一）转速 n
12、 i齿=4.02 n =n满=960 nI=384nI=n0/i带=n满/i带=960/2.5=384 （ r/min ）（r/min）nII=In /齿=384/4.02=95.52（r/min）nII=95.52n III=n =95.52（r/min）（r/min）（二）功率 P n III=95.52（r/min）P 0P d1 . 81 kw 轴：P 1P 0带1.810.951.72 kw P 01.81 kw轴：P 2P 1齿轮轴承1.720.9950.981.68 kw 卷筒轴P 3P 2联轴器轴承1 . 680.9950.991.65 kw P 11.72 kw（三）转矩 T
13、 计 算 及 说 明P 21.68 kwP 31.65 kw结果名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - T 09550 P 0/n 018N m i T0=18 N m 轴T 1T 0带i带42 .78 Nm T1=42.78 轴T 2T 1齿轮轴承i齿167 . 96N m N m 卷筒轴T 3T 2联轴器轴承i齿带164 . 97N m T2=167.96 N m 将上述数据列表如下：T3=164.97 轴号功率 N /r.min 1-T / N m P/kW N m 0 1.81 960 18 2.5 结果 1 1
14、.72 384 42.78 4.02 2 1.68 95.52 167.96 3 1.65 95.52 164.97 1 计 算 及 说 明名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第三章 传动零件的设计运算 减速器外部零件的设计运算-一般 V形带传动 设计一般 V 形带传动须确定的内容是：带的型号、长度、根数,带轮的直径、宽度和轴孔直径中心距、初拉力及作用在轴 上之力的大小和方向1、挑选带的型号：选 A 型带查表 64 得KA1.0, 就运算功率为PC=KA P=13= 3KW 依据 n 、P 查表和图 68,选取 A
15、型带；c 2、确定带轮基准直径、验算带速查资料表 65,66,选取dd1112 mm带速带速验算：V=n1d1 /（100060）d1=112mm d2=280mm =3.14 112960/1000 60=5.63m/s 介于 525m/s范畴内,故合适大带轮基准直径 d2=n1/n2d1=2.5112=280mm 3、确定带长和中心距a：带中心距a 0.7 （d1+d2）a02（d1+d2） 0.7（112+280）a02（112+280）274.4mma0784mm 初定中心距 a0=500,就带长为L0=2a0+ （d1+d2）+（d2-d1）2/4 a0 =2 500+ （112+2
16、80）/2+（280-112）2/4 500 =1629.55 mm =485.23mm 小轮包角合 适选 3 根 V 带结果查 62 表,按标准选带的基准长度Ld=1600mm 的实际中心距 a=a0+Ld-L0/2=500+1600-1629.55/2=485.23 mm4、验算小带轮上的包角 1 1=180-d2-d157.3/a=160.16120小轮包角合适5、确定带的根数由式zP 1P c确定 V带根数,P K K查 63 表得1P 1.18kW,查 67 表得1P 0.11kW查 62 表得K 0.99, K 0.89就 Z=PC/（P0+ P0KLK =2.71/（0.97+0
17、.11）0.99 0.89 = 2.47故要取 3 根 A 型 V 带计 算 及 说 明名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第四章 齿轮的设计运算4.1 直齿圆柱齿轮 按输入的转速 384 r/min,传动比 4.02运算,传动功率 1.72kw, 连续单向运转,载荷平稳来运算；（1）选定齿轮材料、热处理方式和精度等级因载荷平稳,小齿轮选硬齿面,大齿轮选软齿面,小齿轮小齿轮为40Gr 钢调 质,齿面硬度为 250HBS 大齿轮为 45号钢正 火,齿面硬度为 220HBS的材料为 40Gr 钢调质,齿面硬度为250HB
18、S,大齿轮选用 45 号钢正火,齿面硬度为220HBS；齿轮精度初选 8 级（2）初选齿数和齿宽系数； Z1=25 Z2=Z1 i1=25 4.02=100 取 d=1滑动率及修正： =1- （d2nII）/d2n满=0%Z1=25 Z2=100 带实际传动比： i=d2/d1（1-）=2.5 从动轮转速：nII=n满/ i=384 符合误差要求带i=2.5 修正后齿轮传动比： i=100/250=4 输入转矩为 42.78 N m i齿=4 传动比误差： =（4.02-4）/4=0.5%4.2 齿轮几何尺寸的设计运算 4.2.1 按齿面接触疲惫强度运算 小齿轮的转矩为 42.78 N m 确
19、定各参数值：1. 载荷系数 因 K 取值在 1.2-2.4 之间,由于载荷平 稳,取 K=1.5 2. 许用应力： Hlim1=700MPa Hlim2=560Mpa Flim1=570MPa Flim2=440Mpa H=560Mpa F =352MPa=4按一般牢靠要求取安全系数为SF=1.25 SF=1,就许用接触应力 H1 = Hlim1/SF=700/1=700 MPa H2 = Hlim2/SF=570/1=560 MPa 许用齿根弯曲应力 F1 = Flim1/SF=456MPa F2 = Flim2/SF=352MPa取两式运算中的较小值,即 H=560Mpa F=352MPa
20、3. 运算小齿轮分度圆直径齿数比=100/25=4计 算 及 说 明结果名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - d176.6 3kT 1uu112d H将数值带入上述公式可知：d148.62mmm=2 m=2 4. 确定模数和齿宽取标准模数值m=d1/Z1=48.62/25=1.944.2.2 按齿根弯曲接触强度校核运算F2KT 1Y FSYF校核bd 1m式中：a 小轮分度圆直径 d1=m Z=2 25=50mm b 齿轮啮合宽度 b= dd1 =1.0 50=50mmc 查手册得两齿轮的齿形系数和应力修正系数 YF
21、a1=2.63 Ysa1=1.59 YFa2=2.19 Ysa2=1.80 将数据带入公式得： F1=107.34MPa F2=101.19MPa 由于 F1 F1 F2 F2故满意齿根弯曲疲惫强度要求4.2.3 齿轮几何尺寸的确定分度圆直径： d1=50mm d2=mZ2=2 100=200mm 齿顶圆直径 : da1= d1+2ha1m=54mm da2=d2+2ha1m=204mm 齿根圆直径 : df1= d1- 2（ha+c）m=45mm df2= d1- 2（ha+c）m=195mm 中心距： a=m （Z1+Z2）=125mm 4.3 齿轮的结构设计小齿轮采纳齿轮轴结构,大齿轮采
22、纳锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的关尺寸运算如下：强度满意d1=50mm d2=200mm da1=54mm da2=204m m df1=45mm df2=195mm a=125mm 小齿轮采纳齿轮轴结构大齿轮采纳腹板式结构轮毂直径 : D =50mm轮毂长度 : 轴孔直径d=41mm 轮毂直径D =1.2d=1.2 41=49.2m m 圆整到 50mm轮毂长度L50 mm轮缘厚度0 = 34m = 68mm取0=8L50mm计 算 及 说 明结果名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 轮缘内径D2=da2-2h-20
23、=179mm 轮缘内径：D2=180mm 取 D2 = 180mm 腹板厚度 c=0.3b=0.3 45=13.5取 c=15mm 腹板中心孔直径腹板厚度：c=15mm 腹板中心孔直径：D0=125mm 腹板孔直径d =27.5mm D0=0.5D +D =0.5180+70=125mm 腹板孔直径d0=0.25（D -D ）=0.25（180-70）=27.5mm 取d =27.5 mm 齿轮倒角 n=0.5m=0.52=1 齿轮工作如下图所示：齿轮倒角：n=1计 算 及 说 明 结果名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - -
24、- - 第五章 轴的设计运算5.1 输入轴的设计（1）小齿轮材料用 40Gr 钢,调质, b=750MPa；（2）按扭转强度估算轴的直径选用 45 号钢调质,硬度 217255HBS齿轮轴选用 45号钢调 质,硬度 217255HBS 轴的输入功率为P 11.72 kw转速为 n1=384 r/min 依据课本查表运算取 a=79mm b=49mm c=49mm dC3P1173.1 7219 . 29 mmn 384考虑有一个键槽,将直径增大5%,就 d=19.291+5%mm=20.05mm 圆整为 25mm以上运算的轴径作为输入轴外伸端最小直径；d=25mm （3）轴的结构设计,轴上零件
25、的定位、固定和装配单级减速器中可将齿轮支配在箱体中心,相对两轴承对称分 布,齿轮左面、右面均由轴肩轴向固定,联接以平键作过渡协作固定,两轴承分别和轴承端盖定位,采纳过渡协作固定；4 求齿轮上作用力的大小、方向名师归纳总结 1小齿轮分度圆直径： d1=50mm 圆周力：第 13 页,共 26 页2作用在齿轮上的转矩为： T1 =42.78 10 3 N mm 3求圆周力： Ft Ft=2T1/d1=242.78 10 3/50=1711.2N 4求径向力 Fr Fr=Ft tan = 1711.2 tan20 0=622.83N Ft=1711.2N （5）轴长支反力径向力：依据轴承支反力的作用
26、点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置,建立力学模型；Fr=622.83N 水平面的支反力： RB1= Ftc/b+c=855.6N RC1= Ftb/b+c=855.6 N 垂直面的支反力： RB1= Frc/b+c=311.42N RC1= Frb/b+c=311.42N 由于选用深沟球轴承就Fa=0- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - （6）画弯矩图剖面 - 处的弯矩：水平面的弯矩：MC 1= RB1b=41924.4Nmm 垂直面的弯矩： MC 1= RB1b =15259.58Nmm 合成弯矩： M 1=44615.13Nmm（7）轴上传递的转矩：T1
27、= 42780Nmm （8）带作用在轴上的力：名师归纳总结 预紧力：F0=500P C2.5/K -1/ZV+qv2=741.75N 第 14 页,共 26 页带对轴作用力 :FQ=2ZF0Sin1/ 2=4383.96N 该力产生的弯矩图,如图（e）在轴承 B 处弯矩MF=aFQ=364332.84Nmm - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 计 算 及 说 明 结果总合成弯矩（ f ）, 考虑到带传动最不利布置情形,与前面的弯矩直接相加,可得总合成弯矩：MI总=MI+MF c/（b+c）=390947.97Nmm （9）运算 n 个剖面处当量弯矩轴剪应
28、力为脉动循环变应力,=0.6,公式为： M = M C 2T 2-剖面：M IC = M I 总 2T 2=391789.69Nmm -剖面：M IIC = T=25668Nmm-剖面：M IIIC = M F 2T 2=365235.9Nmm （10）运算、三个剖面的直径 -1b 为对称循环许用弯曲应力,为90MPad27.14mmd15.07mmd28.76mm3 公式为： d0.Mc1 b1 就-处： d3.0MIc1 b27 . 14 mm1 -处： d30 .MIIc15 .07 mm1 1 b-处： d30 .MIIIc28 . 76 mm1 1 b可以圆整到 30mm5.2 输出
29、轴的的设计 按扭矩初算轴径大齿轮材料 用 45 钢,正火, b =600Mpa,硬度 217255HBS d=35mm大齿轮材料用45 钢,正火, b=600Mpa, 硬度 217255HBS 大齿轮轴轴径的初算：大齿轮轴的转速较低,受转矩较大,故取： C=117dC3P 21173.1 6830 . 43 mmn 295 . 52考虑有两个键槽,将直径增大10%,就 d=30.431+10%mm=33.47mm圆整为 35mm以上运算的轴径作为输出轴外伸端最小直径名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 计 算 及 说
30、 明 结果2 轴的结构设计,轴的零件定位、固定和装配 单级减速器中,可以将齿轮支配在箱体中心,相对两轴承对称 分布,该设计润滑方式是油润滑,箱体四周开有输油沟,齿轮一 面用轴肩定位,另一面用轴套定位,周向定位采纳键和过渡配 合,两轴承分别以轴承肩定位,周向定位就用过渡协作或过盈配 合,轴呈阶梯状,左轴承从左面装入,齿轮、右轴承和皮带轮依 次从右面装入；3 求齿轮上作用力的大小、方向1大齿轮分度圆直径： d1=200mm 2作用在齿轮上的转矩为： T2 =167960N mm 3求圆周力： Ft Ft=2T2/d2=2167960/200=1679.6N 4求径向力： Fr Fr=Ft tan
31、=1679.6 tan20 0=611.32N （4）轴长支反力圆周力：Ft=1679.6N径向力：Fr=611.32N依据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位 置,建立力学模型；水平面的支反力： RB2= Ftc/b+c=839.8N RC2= Ftb/b+c=839.8 N 垂直面的支反力： RB2= Frc/b+c=305.66N RC2Frb/b+c=305.66N 由于选用深沟球轴承就 Fa=0（5）画弯矩图 剖面 - 处的弯矩：水平面的弯矩：MC 2= RB2b=41150.2Nmm 垂直面的弯矩： MC 2= RB2b =14977.34Nmm合成弯矩： M 2=437
32、91.09Nmm （6）轴上传递的转矩：T2=167960Nmm （7）运算 n 个剖面处当量弯矩轴剪应力为脉动循环变应力,=0.6,公式： M = M C 2T 2- 剖面：M IC = M I 2T 2=109879.31Nmm -剖面：M IIC = T=100776Nmm- 剖面：M IIIC = T=100776Nmm （8）运算、三个剖面的直径名师归纳总结 -1b 为对称循环许用弯曲应力,为90MPa d第 16 页,共 26 页3 公式为： d0Mc1b49.87mm 1. 就- 处： d3MIc1b49 . 78 mmd15.07mm 0 1. - - - - - - -精选学
33、习资料 - - - - - - - - - -处： d3.0MIIc15 . 07 mmd2.37mm 1 1 b- 处： d3.0MIIIc22 . 37mm1 1 b5.3 轴强度的校核按扭转合成应力校核轴强度,由轴结构简图及弯矩图知处当量弯矩最大,是轴的危急截面,故只需校核此处即可；强度校核公式： e= M I 总 /W -1输入轴：1 轴是直径为 50 的是实心圆轴, W=0.1d 3=12500Nmm 2 轴材料为 45 号钢,调质,许用弯曲应力为 -1=65MPa输入轴的强名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - -
34、 - 就 e=MI总/W=31.28 -1= 65MPa 度满意要求故轴的强度满意要求输出轴：1 轴是直径为 41 的是实心圆轴, W=0.1d 3=6892.1Nmm 输入轴的强 度满意要求结果2轴材料为 45 号钢,正火,许用弯曲应力为 -1=65MPa就 e= M 2/W=6.35 -1= 65MPa 故轴的强度满意要求计 算 及 说 明名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第六章 轴承、键和联轴器的挑选6.1 轴承的挑选及校核因轴转速较高,且只承担径向载荷,应选取深沟球轴承；依据初算轴径,考虑轴上零件轴向定位和固定,估量初装轴承处的轴径并假设选用轻系列,查表定出滚动轴承型号列表如下：轴号轴承型号d 基本尺寸 mm B 小轴轴承型D 号为 6206大轴轴承型1 6206 30 62 16 号为 62082 6208 40 80 18 依据条件,轴承估量寿命10 年36524=87600小时L1. 小轴的轴承使用寿命运算小轴轴承满小齿轮轴承选用6206,Cr=19.5kNFr=622.83N教 材 表10-8查 得pf=1.2径 向 当 量 动 载 荷 ：Pr=fpF rr=1.2 622.83=747.396N 所以由式 Cj=