二级减速器课程设计说明书.doc

南京工程学院课程设计任务书 课 程 名 称 院（系、部、中心） 专 业 班 级 起 止 日 期 指 导 教 师 课程设计任务书 -带式运输机传动装置1 运动简图：2 已知条件：1） 工作情况：两班工作制，单向连续运转，2） 有轻微震荡，输送带水平放置。3） 工作环境：室内，有灰尘，最高环境温度35，通风条件一般。4） 动力来源：电力，三相交流，电压380V/220V。 5） 工作寿命：10年。 运动简图6） 制造条件：一般机械制造厂，小批量生产。齿轮减速器浸油润滑；取大齿轮的搅油效率；取滚筒-输送带效率3 原始数据：1、工作轴功率:；2、滚筒转速：；3、滚筒尺寸：；4、每班工作数：；5、使用年限10年。4 设计工作量1、 减速器装配图一张（A0）；2、 零件图2-3张（齿轮、轴、机盖或者机座）；3、设计说明书1份。目 录1 引言12 传动装置设计22.1 传动方案22.2 传动效率22.3 选择电机32.4 传动比分配42.5 传动装置的运动和动力参数43 传动零件设计63.1 齿轮高速级63.2 齿轮低速级84 轴的设计114.1 输入轴的设计134.2 中间轴的设计164.3 输出轴的设计205 滑动轴承的设计255.1 结构计算255.2 轴承校核266 滚动轴承的选择266.1 选择滚动轴承类型266.2 计算当量动载荷266.3 轴承寿命277 联轴器、键连接的选择287.1 联轴器的选择287.2 键连接的选择288 箱体设计298.1 箱体结构尺寸309 润滑和密封309.1 润滑309.2 密封3110 设计小结31参考文献32附图一：二级斜齿圆柱齿轮减速器总装配图附图二：减速器低速轴零件图附图三：减速器低速级大齿轮零件图机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果1 引言机械设计课程设计是高等工科院校机械类本科学生第一次较全面的机械设计训练，也是机械设计课程的一个重要的实践性教学环节。机械设计基础课程设计是机械设计基础课程设计的重要实践环节，是第一次较全面的设计能力训练，在实践学生总体培养目标中占有重要地位。本课程设计的教学目的是：培养学生理论联系实际的设计思想，综合运用本课程及先修课程的理论知识，结合生产实际知识，训练分析和解决一般工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识；通过拟定传动方案，合理选择传动机构和零件类型，正确计算零件的工作能力、确定尺寸、选择材料，较全面地考虑加工工艺、使用和维护等要求以及传动零件结构设计等，学习机械设计的一般方法，掌握通用零件、传动装置或简单机械设计的设计原理和过程，培养学生初步设计的能力；进一步训练学生计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、图表、国家标准和规范）以及使用经验数据、进行经验估算和处理数据的能力。第 1 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果2 传动装置设计2.1 传动方案简图采用展开式二级圆柱直齿轮减速器，传动简图如图2-1-1所示。（图2.1-1）2.2 传动效率计算输入端为弹性联轴器，传动效率；采用圆锥滚子轴承，传动效率为；减速器内部采用8级圆柱齿轮传动，传动效率为，齿轮搅油效率；输出端为刚性联轴器，传动效率为；滑动轴承传动效率；滚筒轴传动效率。传动装置的总效率：第 2 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果2.3 电机的选择；工作机工作装置所需功率：，电动机所需的输出功率为因载荷平稳，电动机额定功率只需略大于即可，按电动机参数手册选择电动机的额定功率为5.5kw。卷筒轴为工作轴，其转速为： r/min查阅机械设计手册，推荐的各传动机构传动比范围：二级圆柱齿轮传动比范围，可见电动机转速的可选范围是 r/min 查阅机械设计手册，符合这一范围的同步转速有Y132S-4(1440r/min)、Y160M2-8(720r/min)、Y132M2-6(960r/min)这4种型号的电机，综合安装尺寸和电机质量以及减速器结构大小等因素选择转速为960r/min，型号为Y132M2-6，参数如表2-1-1,电动机示意图见图2-1-1电机型号额定功（kw)转速（r/min)轴径（mm)Y132M2-65.596042（表2-1-1）第 3 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果（图2-1-2）2.4 传动比的分配减速器输出轴的转速，电机转速，减速器总传动比：分配传动装置各级传动比根据二级开始圆柱齿轮减速器，一般按齿轮浸油润滑要求，即各级大齿轮直径相近的条件分配传动比，常取，、分别为减速器高速级和低速级的传动比。取， 2.5 传动装置的运动和动力参数各轴转速1轴 第 4 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果2轴 3轴 工作轴输入 （允许带速误差：）各轴输入功率：1轴 kw2轴 3轴 kw工作轴功率 各轴输入转矩1轴 2轴 3轴 电动机输出转矩 工动机轴 传动参数如表2.4-1：第 5 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果轴名参 数电动机轴轴 轴工作机轴转速(r/min)960960202.9660.0460.04功率（kw)4.023.953.723.53.3转矩（N.M)39.9939.29175.03556.71524.90传动比i14.733.381效率0.980.940.940.95（表2.4-1）3 传动零件设计3.1 高速级齿轮设计 1）选择材料及确定许用应力：小齿轮选用45，调质处理，齿面硬度为260HBS。大齿轮选用45，调质处理，齿面硬度为230HBS。查阅机械设计手册得， ，,故 查阅机械设计手册得，2）按照齿面接触强度设计第 6 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果轴转速轴转矩，i=4.73查阅机械课程设计简明手册6-22，取载荷系数，齿宽系数，中心距初取螺旋角，若取， 则法向模数 查阅机械设计课程设计简明手册表6-16，取标准mm（GB/T1357-1987）几何参数：确定中心距 确定螺旋角 分度圆直径 齿顶高 齿根高 第 7 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果齿顶圆直径 齿根圆直径 齿宽 取，则。3）验算齿根弯曲强度:查阅机械设计手册，得齿形系数,验算齿根弯曲强度应按照最小齿轮计算。4）齿轮的圆周速度：，查阅机械设计课程设计简明手册表6-19知，可选用8级精度。3.2 低速级齿轮设计1）选择材料及确定许用应力： 小齿轮选用45，调质处理，齿面硬度为260HBS。大齿轮选用45，正火处理，齿面硬度为230HBS。查阅机械设计手册得， ，弯曲强度校核，安全采用8级精度第 8 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果,故查阅机械设计手册得，2）按照齿面接触强度设计：由表4-1知：，i=3.38。查阅机械设计课程设计简明手册，取载荷系数，齿宽系数，中心距若取，则 法相模数 查阅机械设计手册6-16（GB/T1357-1987），取标准模数确定中心距 第 9 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果确定螺旋角 分度圆直径 齿顶高 齿根高 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿宽 取，则。3）验算齿根弯曲强度：查阅机械设计手册，得齿形系数,验算齿根弯曲强度应按照最小齿轮计算。4）齿轮的圆周速度：弯曲强度校核安全可采用8级精度第 10 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果4 轴的设计及其校核4.1输入轴的设计计算4.1-1 输入轴的设计参数及材料由前面计算可知：，。1）材料选择，确定许用应力 材料选择45，调质处理。查表7-1知，查表7-12知，2）计算基本直径 查表7-11，C=110（轴端弯矩较小）。最小段有键槽加大5%，则取4.1-2 输入轴的结构设计结构简图如图4.2-1图4.1-11） 确定各轴段直段： ，估算，初选联轴器。第 11 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果段：，根据油封条件。段：，轴承安装段直径，初选圆锥滚子轴承32006。段：，大于30减少加工量。段：，高速级齿轮1齿顶直径。段：，与2段相同。段：，与轴承成对使用，与3段相同.2）确定箱体内宽度，箱体内宽由于有旋转件，结构紧凑留9mm,考虑到铸件不精确，要将内宽尺寸圆整，因为齿轮2的宽度为50mm,齿轮三的宽度为75mm,中间轴轴肩15mm.故箱体的内宽为：3）确定各轴段长 段：，根据初选联轴器孔长。段：。外伸20mm+箱体外宽度48mm-z伸向箱体1.5mm-套筒10mm-轴承宽度17mm-轴承外伸1.5mm段: ,轴承宽度17mm+套筒11.5mm+挡油环8mm。段：，伸向箱体1.5mm+齿轮三与箱体间距9mm+齿轮三轮毂宽度75mm+中间轴轴肩15mm-齿轮1单边宽于齿轮二2.5mm段:，齿轮一轮毂55mm。段：，齿轮二距离箱体10mm +轴伸向箱体2mm第 12 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果段：，套筒8mm+挡油环8轴承宽17mm+外伸2mm总长度4）各支撑点距离轴承间距 左轴承到齿轮距离 右轴承到齿轮距离 4.1-3 计算输入轴力的大小1）高速级大齿轮圆周力 径向力 轴向力 4.1-4 输入轴的弯矩和扭矩垂直面如图4.1-2-b垂直面支反力 垂直面弯矩第 13 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果水平面支反力如图4.1-2-c 垂直面弯矩如图4-1-c合成弯矩如图4.1-2-d4.1-5 校核轴的强度由图4.1-2可知危险截面在齿轮处1） 当量弯矩取折合系数数，则（2） 强度校核，所以原设计强度足够安全。 强度足够安全第 14 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果（图4.1-2）4.2 中间轴的设计4.2-1 中间轴的设计参数及材料由前面计算可知：，。1）材料选择，确定许用应力 材料选择45，调质处理。查表7-1知，查表7-12知，2）计算基本直径第 15 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果查表7-11，C=130（轴端弯矩较小）取4.2-2 中间轴的结构设计结构简图如图4.2-1（图4.2-1）1） 确定各轴段直径段： ，估算，选择圆锥滚子轴承30207。段：，根据轴承安装条件。段：，齿轮三齿顶圆直径。段：，轴肩高，齿轮定位高度。段：，高速级齿轮2孔直径。段：，与1段相同。第 16 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果2）确定各轴段长 段：，挡油环15mm+轴承宽度18mm+外伸2。段：，箱体间隙9mm-齿轮轴向1.5mm。段: ,齿轮3的轮毂长75mm。段：，轴肩。段:，齿轮2轮毂50mm-2mm便于定位可靠。段：，外伸2mm+轴承宽度18mm+挡油环15mm+套筒10总长度4） 各支撑点距离；轴承支撑距离：；左轴承到齿轮三距离：；右轴承到齿轮二距离：，两齿轮间距：。4.2-3 计算力的大小（1） 低速级大齿轮圆周力 径向力第 17 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果 轴向力 2）高速级大齿轮 圆周力 径向力 轴向力 4.2-4 中间轴的弯矩和扭矩垂直面受力分析如图4.2-2a垂直面支反力：垂直面弯矩： 水平面受力分析，如图4.2-2b第 18 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果水平面支反力：水平面弯矩：合成弯矩如图4.2-d4.2-5 中间轴强度校核由图4.2-2d可知危险截面在低速机齿轮处（1）当量弯矩，取折合系数数，则（3） 强度校核受力分析及弯矩见图4.2-2，所以原设计强度足够安全。强度足够安全第 19 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果（图4.2-2）4.3输出轴的设计计算4.3-1 输出轴的设计参数及材料由前面计算可知：，。1）材料选择，确定许用应力 材料选择40MnB，调质处理。查表7-1知，查表7-12第 20 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果知，。2）计算基本直径 查表7-11，C=110（轴端弯矩较小）。最小段有键槽加大5%，则取4.3-2 输出轴的结构设计结构简图如图4.3-1图4.3-11）确定各轴段直径段： ，估算。段：，根据油封条件。段：，轴承安装段直径，初选圆锥滚子轴承32010。段：，轴承安装高度。段：，轴肩高度。第 21 页 共 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果段：，大于50mm，与齿轮四内孔配合。段：，轴承成对使用。2）确定各轴段长 段：，根据轴颈选择联轴器。段：，外伸20mm+箱体外宽度48mm-挡油环12mm-轴段2伸出箱体1mm-轴承宽度20mm-轴承外伸2mm。段: ,轴承宽度20mm+挡油环12mm+轴段外伸2mm。段：，齿轮二单边短于齿轮一2.5mm+齿轮二与箱体间距9mm+齿轮二轮毂宽度50mm+2.5mm-伸出箱体1mm段: ，轴肩宽度。段：，短于齿轮四轮毂宽度2mm便于定位可靠。段：，伸向齿轮2mm+挡油环12mm+套筒10mm+轴承宽度20mm+外伸2mm总长度4）各支撑点距离轴承间距 第 22 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果左轴承到齿轮距离 右轴承到齿轮距离 4.3-3 计算输入轴力的大小1）低速级大齿轮圆周力 径向力 轴向力 4.3-4 输出轴的弯矩和扭矩垂直面受力分析及弯矩图，如图4.3-2-b垂直面支反力： 垂直面弯矩： 水平面受力分析及弯矩图，如图4.3-2c第 23 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果 垂直面弯矩如图4-1-c合成弯矩如图4-1-d4.3-5 校核轴的强度由图4.3-2d可知危险截面在齿轮安装处1）当量弯矩取折合系数数，则2）强度校核考虑键槽影响，加大5%则，所以原设计强度足够安全。轴的受力分析和弯矩图，见图4.3-2强度足够安全第 24 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果（图4.3-2）5 滑动轴承的设计5.1 结构计算由表2.4-1可知：，1） 选择轴承结构形式根据使用和装配要求，选择正剖分轴承结构，由剖分面两侧供油，第 25 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果轴承包角。2）选择轴承材料由滚筒直径，估算出轴承直径（滚壁厚25mm)；圆周速度：查阅机械设计教材表9.5得宽径比,则轴承宽度：；轴瓦材料平均压强：。故，查阅表9.2选择耐磨铸铁-15.2 轴承校核对于轴承材料QT，查阅机械设计教材表9.2有，。由上面计算可知：；。故，滑动轴承满足设计要求。6 滚动轴承的校核6.1 选择滚动轴承类型前面计算，初选圆锥滚子轴承32006、30207、320106.2 计算当量动载荷耐磨铸铁-1（HT)滑动轴承满足设计要求第 26 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果1） 轴承所受最大径向力径向力:，（30207轴承）查阅机械设计手册简明手册计算可得派生轴向力：根据轴承安装可以知道最大轴向力，则根据机械设计课程设计简明手册表8-17，判断系数。而，查表8-17得X=0.4， 5.3 轴承的寿命轴承的寿命：初定轴承使用寿命为（10年两班制，每班8小时）对于圆锥滚子轴承， 第 27 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果查表8-23得30207的基本额定动载荷Cr=54200，与实际动载荷41284N接近，故圆锥滚子轴承320207选择合理。6 联轴器、键连接的选择6.1 联轴器的选择由前面电动机轴段直径，以及轴设计过程中，根据轴段直径查阅机械设计课程设计简明手册可知：联轴器型号：、6.2 键连接的选择1）查阅机械设计手册，选择普通平头A型键，参数见表6-1b/mmh/mmL/mm输入轴1键6650中间轴2键12840 输出轴3键14970输出轴4键161060表6-12）强度验算，查表设计手册5-72得许用挤压应力。键遇键槽接触长度：；。轴承30207校核结果符合设计要求第 28 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果；故键都能安全工作，键为6×50、12×40、14×70、16×60。（GB/T1095-2003).7 箱体设计7.1 箱体结构与尺寸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佳合质量，大端盖分机体采用配合。减速器草图设计简图7.1-1，机体结构尺寸如表7.1-1：25mmlAlB3e1015（图7.1-1）键能安全工作第29 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果名称符号计算公式结果箱座壁厚10箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径M20地脚螺钉数目查手册6轴承旁联接螺栓M16机盖机座联接螺栓=（0.50.6）M12轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）M8视孔盖螺钉直径=（0.30.4）M6定位销直径=（0.70.8）10至外机壁距离查机械课程设计指26.19.18至凸缘边缘距离查机械课程设计指19.19.17外机壁至轴承座端距离=+（812）60齿轮顶圆与内机壁距离>1.220齿轮端面与内机壁距离>20机盖，机座肋厚8轴承端盖外径+592.112.120轴承旁联结螺栓距离92.112.120（表7.1-1）8 润滑和密封8.1 润滑由于传动件速度小于12m/s，机箱内齿轮采用油池侵油润油，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35mm，第30 页 共 32 页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果滚动轴承采用脂润滑，滑动轴承采用机油润滑。8.2 密封1）伸出轴端的密封：为防止飞尘水汽及其他杂质渗入，采用橡胶密封圈接触式密封2）箱体结合面的密封：在箱座结合面开油沟，并涂上密封胶，此外，凸缘式轴承端盖，窥视孔盖，放油螺塞等处加密封圈进行密封。3）轴承靠箱体内、外的密封：内侧采用挡油环密封，外侧采用耐油橡胶进行接触式密封。9 设计小结 这次的机械课程设计对于我来说有着深刻的意义，这种意义不光是自己独立完成了设计任务，更重要的是在这段时间内使自己深刻感受到了机械行业设计工作的艰难，这份艰难体现在设计过程中为了精益求精所付出的艰辛。在课程设计的初期，感觉课程设计就是按照条条款款依葫芦画瓢的过程，有的时候感觉挺没有劲的，反正按照步骤一定可以完成设计任务；其实不然，设计过程中有许多内容必须靠我们自己去理解，去分析，去取舍，就拿电动机型号选择来说，可以分别比较几种型号电动机总传动比，以结构紧凑为依据来选择；也可以考虑性价比来选择，前者是结构选择，后者却是经济价格选择；这就好比是鱼和熊掌不可得兼的感觉，同时也让我感悟到人生的哲理，有得就必有失，我们的人生应该懂得如何去取舍。通过这次的机械课程设计，感慨颇多，收获颇多，最后，感谢杨玉明老师对我们细心地指导，也望老师对于我的设计提出宝贵的意见。第31 页 共 32页机械设计课程设计计算说明书计 算 内 容计算结果参 考 文 献1 骆素君.朱诗顺，机械设计课程设计简明手册M，北京：化学工业出版社，2006.2 成大先，机械设计设计手册.单行本.机械传动S,北京：化学工业出版社，2004.3 廖念钊.互换性与技术测量M，第五版.北京：中国计量出版社，2010.4 杨明忠.朱家诚，机械设计M，武汉：武汉理工大学出版社，2009.第 32页 共 32 页