2022年机械学院课程方案设计书减速器任务书必备版西华大学 .pdf

目录设计任务书1 传动方案的拟定及说明4 电动机的选择4 计算传动装置的运动和动力参数5 传动件的设计计算5 轴的设计计算8 滚动轴承的选择及计算14 键联接的选择及校核计算16 连轴器的选择16 减速器附件的选择17 润滑与密封18 设计小结18 参考资料目录18精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 19 页机械设计课程设计任务书题目：设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器一 总体布置简图1电动机； 2联轴器； 3齿轮减速器；4带式运输机；5鼓轮； 6联轴器二 工作情况：载荷平稳、单向旋转精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 19 页三 原始数据鼓轮的扭矩T（Nm）： 850 鼓轮的直径D（mm）： 350 运输带速度V（m/s）： 0.7 带速允许偏差（）：5 使用年限（年）：5 工作制度（班 /日）： 2 四 设计内容1.电动机的选择与运动参数计算；2.斜齿轮传动设计计算3.轴的设计4.滚动轴承的选择5.键和连轴器的选择与校核；6.装配图、零件图的绘制7.设计计算说明书的编写五 设计任务1 减速器总装配图一张2 齿轮、轴零件图各一张3 设计说明书一份六 设计进度1、 第一阶段：总体计算和传动件参数计算2、 第二阶段：轴与轴系零件的设计3、 第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制4、 第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 19 页传动方案的拟定及说明由题目所知传动机构类型为：同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两大吃论浸油深度可以大致相同。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。电动机的选择1电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y（IP44）系列的电动机。2电动机容量的选择1） 工作机所需功率PwPw3.4kW 2） 电动机的输出功率Pd Pw/轴承联齿轴承联230.904 Pd 3.76kW 3电动机转速的选择nd（ i1 i2 in ）nw 初选为同步转速为1000r/min 的电动机4电动机型号的确定由表 201 查出电动机型号为Y132M1-6, 其额定功率为4kW，满载转速960r/min 。基本符合题目所需的要求。计算传动装置的运动和动力参数传动装置的总传动比及其分配1计算总传动比由电动机的满载转速nm 和工作机主动轴转速nw 可确定传动装置应有的总传动比为：inm/nw nw38.4 i25.14 2合理分配各级传动比精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 19 页由于减速箱是同轴式布置，所以i1i2。因为 i25.14，取 i25，i1=i2=5 速度偏差为0.5%5% ，所以可行。各轴转速、输入功率、输入转矩项 目电动机轴高速轴 I 中间轴 II 低速轴 III 鼓 轮转速（ r/min）960 960 192 38.4 38.4 功率（ kW ）4 3.96 3.84 3.72 3.57 转矩（ Nm）39.8 39.4 191 925.2 888.4 传动比1 1 5 5 1 效率1 0.99 0.97 0.97 0.97 传动件设计计算1选精度等级、材料及齿数1） 材料及热处理；选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45 钢（调质），硬度为 240HBS，二者材料硬度差为40HBS。2） 精度等级选用7 级精度；3） 试选小齿轮齿数z120，大齿轮齿数z2100 的；4） 选取螺旋角。初选螺旋角142按齿面接触强度设计因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算按式（ 1021）试算，即dt3212HEHdtZZuuTK1） 确定公式内的各计算数值（1） 试选 Kt1.6 （2） 由图 1030选取区域系数ZH2.433 （3） 由表 107 选取尺宽系数 d1 （4） 由图 1026查得 10.75，20.87，则 121.62 （5） 由表 106 查得材料的弹性影响系数ZE189.8Mpa （6） 由图 10 21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1600MPa；大齿轮的解除疲劳强度极限Hlim2550MPa；（7） 由式 1013计算应力循环次数N160n1jLh 601921（ 2 83005） 3.3210e8 N2N1/56.64107（8） 由图 1019查得接触疲劳寿命系数KHN1 0.95； KHN2 0.98 （9） 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数S1，由式（ 1012）得精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 19 页 H1 0.95 600MPa 570MPa H2 0.98 550MPa 539MPa HH1H2/2554.5MPa 2） 计算（1） 试算小齿轮分度圆直径d1t d1t32112HEHdtZZuuTK=3235 .5548 .189433.25662.11101911.62=67.85 （2） 计算圆周速度v=10006021ndt=10006085192.67=0.68m/s （3） 计算齿宽 b 及模数 mnt b= dd1t=167.85mm=67.85mm mnt=11coszdt=2014cos85.67。=3.39 h=2.25mnt=2.25 3.39mm=7.63mm b/h=67.85/7.63=8.89 （4） 计算纵向重合度 =tan318.01z=0.3181tan14。=1.59 （5） 计算载荷系数K 已知载荷平稳，所以取KA=1 根据 v=0.68m/s,7 级精度，由图108 查得动载系数KV=1.11 ；由表 10 4查的KH的计算公式和直齿轮的相同，故 KH =1.12+0.18(1+0.6 12)112+0.2310367.85=1.42 由表 1013查得 KF=1.36 由表 103 查得 KH =KH =1.4。故载荷系数 K=KAKVKHKH =11.031.41.42=2.05 （6） 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（1010a）得 d1=31/ttKKd=36.1/05.285.67mm=73.6mm （7） 计算模数 mn 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 19 页 mn11coszd=20cos146.73。mm=3.74 3按齿根弯曲强度设计由式 (1017) mn3212cos2FSaFadYYzKTY1） 确定计算参数（1） 计算载荷系数K=KAKVKF KF=1 1.031.41.36=1.96 （2） 根据纵向重合度 =0.318 dz1tan=1.59，从图10 28 查得螺旋角影响系数Y0。88 （3） 计算当量齿数z1=z1/cos3=20/cos314。=21.89 z2=z2/cos3=100/cos314。=109.47 （4） 查取齿型系数由表 105 查得 YFa1=2.724 ；Yfa2=2.172 （5） 查取应力校正系数由表 105 查得 Ysa1=1.569； Ysa2=1.798 （6） 计算 F F1=500Mpa F2=380MPa KFN1=0.95 KFN2=0.98 F1=339.29Mpa F2=266MPa （7） 计算大、小齿轮的FSaFaYY并加以比较111FSaFaYY=29.339569.174.2=0.0126 222FSaFaYY=266798.1172.2=0.01468 大齿轮的数值大。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 19 页2） 设计计算mn32201468.062.120119188.014cos96.12=2.4 mn=2.5 4几何尺寸计算1） 计算中心距z1nmdcos1=32.9，取 z1=33 z2=165 acos221nmzz=255.07mm a圆整后取255mm 2） 按圆整后的中心距修正螺旋角=arcosamzzn221=13。55 50”3） 计算大、小齿轮的分度圆直径d1cos1nmz=85.00mm d2cos2nmz=425mm 4） 计算齿轮宽度 b=dd1 b=85mm B1=90mm ，B2=85mm 5） 结构设计以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。轴的设计计算拟定输入轴齿轮为右旋II 轴：1初步确定轴的最小直径精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 19 页d30NPA319284.3126=34.2mm 2求作用在齿轮上的受力Ft1=dT2=899N Fr1=Ftcostann=337N Fa1=Fttan=223N；Ft2=4494N Fr2=1685N Fa2=1115N 3轴的结构设计1） 拟定轴上零件的装配方案i.I-II 段轴用于安装轴承30307，故取直径为35mm。ii.II-III 段轴肩用于固定轴承，查手册得到直径为44mm。iii.III-IV段为小齿轮，外径90mm。iv.IV-V 段分隔两齿轮，直径为55mm。v.V-VI 段安装大齿轮，直径为40mm。vi.VI-VIII段安装套筒和轴承，直径为35mm。2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1.I-II 段轴承宽度为22.75mm，所以长度为22.75mm。2.II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm，轴承和箱体的间隙4mm，所以长度为 16mm。3.III-IV段为小齿轮，长度就等于小齿轮宽度90mm。4.IV-V 段用于隔开两个齿轮，长度为120mm。5.V-VI 段用于安装大齿轮，长度略小于齿轮的宽度，为83mm。6.VI-VIII长度为 44mm。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 19 页4求轴上的载荷 66 207.5 63.5 Fr1=1418.5N Fr2=603.5N 查得轴承 30307的 Y 值为 1.6 Fd1=443N Fd2=189N 因为两个齿轮旋向都是左旋。故：Fa1=638N Fa2=189N 5精确校核轴的疲劳强度1） 判断危险截面由于截面IV 处受的载荷较大，直径较小，所以判断为危险截面2） 截面 IV 右侧的MPaWMmb5.17截面上的转切应力为MPaWTTT64.72MPaTmb99.7298.152由于轴选用40cr，调质处理，所以MPaB735，MPa3861，MPa2601。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 19 页（2P355 表 15-1）a)综合系数的计算由045.0552dr，6.1dD经直线插入，知道因轴肩而形成的理论应力集中为23.2，81. 1，（2P38 附表 3-2 经直线插入）轴的材料敏感系数为85. 0q，87.0q，（2P37 附图 3-1）故有效应力集中系数为05.2) 1(1qk70.1) 1(1qk查得尺寸系数为72.0，扭转尺寸系数为76.0，（2P37 附图 3-2）（ 2P39 附图 3-3）轴采用磨削加工，表面质量系数为92. 0，（2P40 附图 3-4）轴表面未经强化处理，即1q，则综合系数值为93.211kK11.211kKb)碳钢系数的确定碳钢的特性系数取为1 .0，05.0c)安全系数的计算轴的疲劳安全系数为92. 61maKS66.241maKSSSSSSSca5 .166.622故轴的选用安全。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 19 页I 轴：1作用在齿轮上的力FH1=FH2=337/2=168.5 Fv1=Fv2=889/2=444.5 2初步确定轴的最小直径mmnPAda9 .17311013轴的结构设计1） 确定轴上零件的装配方案2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度d)由于联轴器一端连接电动机，另一端连接输入轴，所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制，选为25mm。e)考虑到联轴器的轴向定位可靠，定位轴肩高度应达2.5mm，所以该段直径选为30。f)该段轴要安装轴承，考虑到轴肩要有2mm 的圆角，则轴承选用30207 型，即该段直径定为35mm。g)该段轴要安装齿轮，考虑到轴肩要有2mm 的圆角，经标准化，定为40mm。h)为了齿轮轴向定位可靠，定位轴肩高度应达5mm，所以该段直径选为 46mm。i)轴肩固定轴承，直径为42mm。j)该段轴要安装轴承，直径定为35mm。2） 各段长度的确定各段长度的确定从左到右分述如下：a)该 段 轴 安 装 轴 承 和 挡 油 盘 ， 轴 承 宽18.25mm ， 该 段 长 度 定 为18.25mm。b)该段为轴环，宽度不小于7mm，定为 11mm。c)该段安装齿轮，要求长度要比轮毂短2mm，齿轮宽为90mm，定为88mm。d)该段综合考虑齿轮与箱体内壁的距离取13.5mm、轴承与箱体内壁距离取 4mm（采用油润滑），轴承宽18.25mm，定为 41.25mm。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 19 页e)该段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端盖厚度及联轴器安装尺寸，定为57mm。f)该段由联轴器孔长决定为42mm 4按弯扭合成应力校核轴的强度W=62748N.mm T=39400N.mm 45 钢的强度极限为MPap275，又由于轴受的载荷为脉动的，所以6 .0。43)(232pmpMPaWTMIII 轴1作用在齿轮上的力FH1=FH2=4494/2=2247N Fv1=Fv2=1685/2=842.5N 2初步确定轴的最小直径mmnPAda4.51311013轴的结构设计1） 轴上零件的装配方案2） 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度I-II II-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII 直径60 70 75 87 79 70 长度105 113.75 83 9 9.5 33.25 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 19 页5求轴上的载荷Mm=316767N.mm T=925200N.mm 6. 弯扭校合33321600601 .01 .0mmdW2 .51)(212pmpMPaWTM滚动轴承的选择及计算I 轴：1求两轴承受到的径向载荷5、 轴承 30206 的校核1） 径向力5.1682121VHrFFF2） 派生力NYFFrAdA7.522，NYFFrBdB7.5223） 轴向力由于dAdBaFNFF7.2757.522231，所以轴向力为223aAF，7.52aBF4） 当量载荷由于eFFrAaA32.1，eFFrBaB31.0，所以4 .0AX，6. 1AY，1BX，0BY。由于为一般载荷，所以载荷系数为2 .1pf，故当量载荷为NFYFXfPaAArAApA04.509)(22.202)(aBBrBBpBFYFXfP5） 轴承寿命的校核hhPCrnLAh240001098.3)(6010716精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 19 页II 轴：6、 轴承 30307 的校核1） 径向力NFFFVHrA5.14182121NFFFVHrb5 .60322222） 派生力NYFFrAdA4432，NYFFrBdB18923） 轴向力由于dAdBaFNFF10811898921，所以轴向力为NFaA638，NFaB1894） 当量载荷由于eFFrAaA45.0，eFFrBaB31.0，所以4 .0AX，6. 1AY，1BX，0BY。由于为一般载荷，所以载荷系数为2 .1pf，故当量载荷为NFYFXfPaAArAApA84.1905)(NFYFXfPaBBrBBpB2.724)(5） 轴承寿命的校核hhPCrnLAh240001050. 1)(6010716III 轴：7、 轴承 32214 的校核1） 径向力NFFFVHrA5 .8422121NFFFVHrb5.84222222） 派生力NYFFrAdA6 .2942，NYFFrBdB6.2942精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 19 页3） 轴向力由于dAdBaFNFF6.140911156.2941，所以轴向力为NFaA1115，NFaB6.2944） 当量载荷由于eFFrAaA32.1，eFFrBaB34.0，所以4 .0AX，5. 1AY，1BX，0BY。由于为一般载荷，所以载荷系数为2 .1pf，故当量载荷为NFYFXfPaAArAApA87.2317)(NFYFXfPaBBrBBpB1011)(5） 轴承寿命的校核hhPCrnLAh24000101.56)(6010716键连接的选择及校核计算代号直径（mm）工作长度（ mm）工作高度（mm）转矩（Nm）极限应力（MPa）高速轴8760（单头）25 35 3.5 39.8 26.0 12880（单头）40 68 4 39.8 7.32 中间轴12870（单头）40 58 4 191 41.2 低速轴201280（单头）75 60 6 925.2 68.5 1811110（单头）60 107 5.5 925.2 52.4 由于键采用静联接，冲击轻微，所以许用挤压应力为MPap110，所以上述键皆安全。连轴器的选择由于弹性联轴器的诸多优点，所以考虑选用它。二、高速轴用联轴器的设计计算由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为5. 1AK，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 19 页计算转矩为mNTKTAca7.598.395 .11所以考虑选用弹性柱销联轴器TL4 （GB4323-84 ），但由于联轴器一端与电动机相连，其孔径受电动机外伸轴径限制，所以选用TL5 （GB4323-84）其主要参数如下：材料 HT200 公称转矩mNTn125轴孔直径mmd381，mmd252轴孔长mmL82，mmL601装配尺寸mmA45半联轴器厚mmb38（1P163 表 17-3）（ GB4323-84 ）三、第二个联轴器的设计计算由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为5. 1AK，计算转矩为mNTKTAca8 .13872.9255. 13所以选用弹性柱销联轴器TL10 （GB4323-84 ）其主要参数如下：材料 HT200 公称转矩mNTn2000轴孔直径mmdd6321轴孔长mmL142，mmL1071装配尺寸mmA80半联轴器厚mmb58（1P163 表 17-3）（ GB4323-84 ）减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M181.5 油面指示器选用游标尺M16 起吊装置精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 19 页采用箱盖吊耳、箱座吊耳放油螺塞选用外六角油塞及垫片M161.5 润滑与密封一、齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为 35mm。二、滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。三、润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。四、密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-42-7-ACM ，（ F）B70-90-10-ACM 。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。设计小结由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，比如说箱体结构庞大，重量也很大。齿轮的计算不够精确等等缺陷，我相信，通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 19 页参考资料目录1 机械设计课程设计，高等教育出版社，王昆，何小柏，汪信远主编，1995 年 12 月第一版；2 机械设计（第七版），高等教育出版社，濮良贵，纪名刚主编，2001 年 7 月第七版；3 简明机械设计手册，同济大学出版社，洪钟德主编，2002 年 5 月第一版；4 减速器选用手册，化学工业出版社，周明衡主编，2002 年 6月第一版；5 工程机械构造图册，机械工业出版社，刘希平主编6 机械制图（第四版），高等教育出版社，刘朝儒，彭福荫，高治一编，2001 年 8 月第四版；7 互换性与技术测量（第四版），中国计量出版社，廖念钊，古莹庵，莫雨松，李硕根，杨兴骏编，2001 年 1 月第四版。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 19 页