2022年机械设计课程设计,一减速器设计 .pdf

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1、课程设计说 明 书课程名称：一级 V 带直齿轮减速器设计题目：带式输送机传动装置的设计院系：材料科学与工程学院学生姓名：学号：专业班级：锻压08-1 指导教师：吴雪峰机械设计课程设计精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 18 页设计题目：带式输送机传动装置的设计内装：1. 设计计算说明书一份2. 减速器装配图一张（A1）3. 轴零件图一张（ A3）4. 齿轮零件图一张（A3）锻压系 08-1 班级设计者：指导老师： 吴雪峰完成日期：成绩： _ 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -

2、- -第 2 页，共 18 页课程设计任务书设计题目带式输送机传动装置的设计学生姓名所在院系材料学院专业、年级、班锻压 08-1班设计要求：输送机连续单向运转，工作平稳，空载启动，卷筒效率为0.96，输送带工作速度允许误差为5%，每年按300 个工作日计算，使用年限为10年，大修期3 年，两班制工作（每班按8h 计算）；在专门工厂小批量生产。学生应完成的工作：1编写设计计算说明书一份。2减速器部件装配图一张(A0 或 A1)；3绘制轴和齿轮零件图各一张。参考文献阅读：1. 机械设计课程设计指导书2. 机械设计图册3. 机械设计手册4. 机械设计工作计划：1.设计准备工作2.总体设计及传动件的设

3、计计算3.装配草图及装配图的绘制4.零件图的绘制5.编写设计说明书任务下达日期：任务完成日期：指导教师（签名）：学生（签名）：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 18 页带式输送机传动装置的设计摘要：齿轮传动是应用极为广泛和特别重要的一种机械传动形式，它可以用来在空间的任意轴之间传递运动和动力，目前齿轮传动装置正逐步向小型化，高速化，低噪声，高可靠性和硬齿面技术方向发展，齿轮传动具有传动平稳可靠，传动效率高（一般可以达到 94% 以上，精度较高的圆柱齿轮副可以达到99% ），传递功率范围广（可以从仪表中齿轮微小功率的传动到大

4、型动力机械几万千瓦功率的传动）速度范围广（齿轮的圆周速度可以从0.1m/s 到 200m/s 或更高，转速可以从1r/min到 20000r/min 或更高），结构紧凑，维护方便等优点。因此，它在各种机械设备和仪器仪表中被广泛使用。本文设计的就是一种典型的一级圆柱直齿轮减速器的传动装置。其中小齿轮材料为40Cr（调质），硬度约为240HBS，大齿轮材料为45 钢（调质），硬度约为215HBS，齿轮精度等级为8级。轴、轴承、键均选用钢质材料。关键词：减速器、齿轮、轴、轴承、键、联轴器精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 18 页

5、目录机械设计课程设计计算说明书1. 一、课 程 设 计 任 务 书1 二、摘要和关键词22. 一、传动方案拟定3 各部件选择、设计计算、校核二、电动机选择3 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6 五、传动零件的设计计算7 六、轴的设计计算10 七、滚动轴承的选择及校核计算12 八、键联接的选择及校核计算13 九、箱体设计14 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 18 页机械设计课程设计设计题目：带式输送机传动装置的设计内装：1. 设计计算说明书一份2. 减速器装配图一张（A）3. 轴零件图一张（

6、 A）4. 齿轮零件图一张（A）系班级设计者：指导老师：完成日期：成绩：_ 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 18 页计算过程及计算说明一、传动方案拟定工作条件：原始数据：输送机连续单向运转，工作平稳，空载启动，卷筒效率为0.96，输送带工作速度允许误差为5%，每年按300个工作日计算，使用年限为10 年，大修期 3年，两班制工作（每班按 8H 计算）；在专门工厂小批量生产。二、电动机选择1、电动机类型的选择： Y 系列三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）传动装置的总功率：总=带3轴承齿轮联轴器滚筒=0.960.9 8

7、30.9 70.9 90.96=0.83 (2) 电机所需的工作功率：P工作=FV/（1000总）=25001.5/ （10000.8 3）=4.52KW 3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：N筒=601000V/D =6010001.5/ 300 =95.5R/MIN 按手册推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I A=36。 取V 带 传 动 比I 1=24， 则 总 传 动 比 理 时 范 围 为总=0.83 P工作=4.52KW N滚筒=95.5R/MIN精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 18

8、页I A=624。故电动机转速的可选范围为N D=IAN筒N筒=（624）95.5=5732292R/MIN 符合这一范围的同步转速有750、1000、和 1500R/MIN 。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：由机械设计手册查得。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2 方案比较适合，则选 N=1000R/MIN 。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为 Y132M2-6 。其主要性能：额定功率：5.5KW ，满载转速 960R/MIN ，三、计算总传动比及分配各级的传

9、动比1、总传动比： I总=N电动/N筒=960/95.5=10.05 2、分配各级传动比（1） 据指导书，取带 I带=2.3（V带传动比 I 1=24合理）（2） I总=I齿轮I带I齿轮=I总/I带=10.05/2.3=4.37 四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（ R/MIN）NI=N电机=960R/MIN NII=NI/I带=960/2.3=417.39(R/MIN) NIII=NII/I齿轮=417.39/4.37=95.5(R/MIN) 2、计算各轴的功率（ KW ）PI=P工作带=4.520.96=4.34KW PII=PI轴承齿轮=4.340.9 80.97=4.13KW

10、PIII=PII轴承联轴器=4.130.9 70.9 9=3.97KW 3、计算各轴扭矩（ N M ）T工作=95504.52/960=44.96 TI= T工作带I带=44.962.3 0.96=99.3 N MTII= TII齿轮轴承齿轮=99.34.37 0.98 0.97=412.50 N MTIII=TII轴承联轴器=412.500.97 0.99=396.13 N M 五、传动零件的设计计算1. 确定计算功率 PC电动机型号Y132M2-6 I总=8.87 据手册得I齿轮=3.86 I带=2.3 NI =960R/MIN NII=417.39R/MIN NIII=108.13R/M

11、IN PI=4.92KW PII=4.67KW PIII=4.48KW TI=112.6N MTII=412.15N M 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 18 页由课本表 8-7 得：KA=1.1 PC=KAP=1.15.5=6.05KW 2. 选择 V带的带型根据 PC、N1由课本图 9-12 得：选用 A型3. 确定带轮的基准直径DD并验算带速 V。1）初选小带轮的基准直径DD1由课本表9-8，取小带轮的基准直径DD1=100MM 。2）验算带速 V。按课本式（ 8-13）验算带的速度V=DD1N1/ （601000

12、）=1001000/（601000）=5.24M/S 在 5-30M/S范围内，带速合适。3）计算大齿轮的基准直径。计算大带轮的基准直径DD2DD2=I带DD1=2.3100=230MM 由课本表 9-8，圆整为 DD2=250MM 4. 确定带长和中心矩1）根据课本式0.7(DD1+ DD2) A02(DD1+ DD2) ，初定中心距A0=500MM 2）由机械设计课本式（ 8-22）计算带所需的基准长度LD02A0+(DD1+DD2)/2+(DD2-DD1) 2/ （4A0）=2500+3.14 （ 100+250） /2+ （ 250-100 ）2/ （ 4500） 1561MM 由课本

13、表 9-6 选带的基准长度LD=1600MM 按机械设计课本式（ 8-23）实际中心距 A。A=baa28)(421DDDDLDa8)(221DDDDb则，A=520MM 5. 验算小带轮上的包角11=1800-（DD2-DD1）/A57.30=1800- （250-100）/520 57.30 =163.4701200（适用）6. 确定带的根数 Z 1）计算单根 V带的额定功率 PR。由 DD1=100MM 和 N1=1000R/MIN根据课本表 8-4A 得P0=0.97KW 根据 N1=960R/MIN ，I带=2.3 和 A型带，查课本表（ 9-4）得P0=0.11KW 根据课本表 9

14、-5 得 KA=0.96 根据课本表 8-2 得 KL=0.99 由课本 P83式（9-12）得【PR】=（P0+P0）KAKL=（0.97+0.11 ）0.960.99=1.026KW 2)计算 V带的根数 Z。TIII=395.67N M V=5.24M/S DD2=340MM 取标准值DD2=355MM LD=1600MM 取 A0=500 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 18 页Z=PCA/ 【Rp 】=6.05/1.026=5.90 圆整为 6 根7. 计算单根 V带的初拉力的最小值 (F0)MIN 由机械设计

15、课本表8-3 得 A 型带的单位长度质量Q=0.11KG/M ，由式（5-18）单根 V带的初拉力：(F0)MIN =500（2.5- KA）dP /ZVKA +QV2=500（2.5-0.96 ）6.05/ （0.96 65.24 ）+0.115.242N =157.37N 应使带的实际初拉力F0(F0)MIN。8. 计算压轴力 FP 压轴力的最小值为（FQ）MIN=2Z（F0）MIN SIN （1/2 ）=26157.37SIN（163.47/2 ）=1870N 2、齿轮传动的设计计算1 选定齿轮材料及精度等级及齿数1）机器为一般工作机器，速度不高，故选用7 级精度（ GB 10095-8

16、8）。2）材料选择。由表课本表10-1 选择小齿轮为45 号钢（调制）和大齿轮材料为 45钢（淬火）硬度为280HBS 。3）选 小齿轮 齿数Z1=24，大 齿轮齿 数 Z2=244.37=104.88 ，取105。2 按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式（ 10-9A）D12.32(KT1(U+1)ZE2/ DUH2)1/3(1) 确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数 KT=1.3 2）计算小齿轮传递的转矩T1=9.55106P1/N1=9.551064.34/417.39=99300 N MM3)由机械设计课本表10-7 选取齿宽系数 D=1.0 4) 由 机 械 设 计 课 本 表10

17、-6查 得 材 料 的 弹 性 影 响 系 数ZE=189.8MPA1/2 5)由机械设计课本TU 10-21 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 HLIM 1=550MPA ；打齿轮的接触疲劳强度极限HLIM 2=500MPA ；6）由机械设计课本式10-13 计算应力循环次数NLNL1=60N1JLH=60 417.391(1630010) =1.202109NL2=NL1/I=9.874 108/4.37=2.751 108 7） 由 图 机 械 设 计 课 本10-19取 接 触 疲 劳 寿 命 系 数KHN1=0.92KHN2=0.96 8）计算解除疲劳许用应力。取失效概率为 1

18、% ，安全系数 S=1.0 Z=6 F0=157.37N （FQ）MIN=1870N I齿=4.37 Z1=24 Z2=77 T1=137041N MM HLIMZ1=600MPAHLIMZ2=550MPA精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 18 页H1= KHN1HLIM1/S=0.92 550/1.0MPA =506MPA H2= KHN2HIM2/S=0.96 500/1.0MPA =480MPA (2) 计算1）试算小齿轮分度圆直径DD1，代入 H 较小的值mmuTKHedtD66.67)4808.189(37.4

19、37.5*199300*3.132.2Zu1132.2D32321）（2)计算圆周速度 V。V= DD1N1/ （ 601000 ） =3.1471.266 342.86/ （ 601000 ）=1.28M/S 3）计算齿宽 B。B=DD1=171.266MM=71.266MM 4）计算齿宽与齿高之比B/H。模数： M=D1/Z1=71.266/24=2.969MM 齿高： H=2.25M=2.252.969=6.68MM B/H=10.67 5）计算载荷系数。根 据 V=1.28M/S，7 级 精度 ，课 由本 图 10-8 查 得动 载荷 系数KV=1.07；直齿轮， KHA=KFA=1：

20、由课本表 10-2 查得 KA=1 由课本表 10-4 用插值法查得8 级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，KH=1.316 由 B/H=10.67，KH=1.316 查课本表 10-13 得 KF=1.28：故载荷系数K=KAKVKHAKF=11.0711.316=1.408 6) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由课本式（10-10A）D1= D1T(K/KT) 1/3=71.266(1.408/1.3) 1/3=73.187MM 7) 计算模数 M ：M=DD1/Z1=73.187/24=3.05MM 3. 按齿根弯曲强度设计由课本式（ 10-5）得弯曲强度的设计公式 M 2KT

21、1YFAYSA/( DZ12F) 1/3 （1） 确定公式内的各计算数值1）由课本图 10-20 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=500MPA ；大齿轮的弯曲疲劳强度极限FE2=380MPA 2）由课本图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.85 KFN2=0.88 3) 计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由课本式（ 10-12）得 F1= KFN1FE1/S=0.85 500/1.4=303.57MPA F2= KFN2FE2/S=0.88 380/1.4=238.86MPA 4)计算载荷系数 K K=KAKVKFAKF=11.0711.28=1.37 NL1=

22、9.874108 NL2=2.558108 KHN1=0.96 KHN2=0.98 H1=506MPAH2=480MPAD1=71.266MM M=2.5MM YFA1=2.65 YSA1=1.58 YFA2=2.226 YSA2=1.764 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 18 页5)取齿形系数。由课本表 10-5 查得 YFA1=2.65 YFA2=2.226 6）查取应力校正系数由课本表 10-5 查得 YSA1=1.58 YSA2=1.764 7）计算大、小齿轮的YFA YSA/ F YFA1 YSA1/ F1

23、=2.651.58/303.57=0.01379 YFA2 YSA2/ F2=2.2261.764/238.86=0.01644 大齿轮的数值大。8)设计计算 M 2 1.37 1.37 1050.01644 /(1242) 1/3 =2.2MM 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数M 大于齿根弯曲疲劳强度计算的模数M 的大小重腰取决于弯曲强度的承载能力，而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2.2 并就近圆整为标准值 M=2.5MM ，按接触强度的的分度圆直径D1=73.187，算出小齿轮的齿数 Z1=D1/M=73.187

24、/2.5=30 大齿轮的齿数 Z2=3.8630=116 这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。4. 几何尺寸计算（1）计算分度圆直径 D1= Z1M=30 2.5=75MM D2= Z1M=116 2.5=290MM （2）计算中心距 A=（D1+ D2）/2=（75+290）/2=183MM （3）计算齿轮宽度 B=D D1=175=75MM 取 B2=75MM ，B1=80MM 六、轴的设计计算输出轴的设计计算1、两轴输出轴上的功率P、转数 N和转矩 T PII 输=4.670.98=4.58KW N2=N1/I=417.39/3.86=108.13R

25、/MIN T2=397656N MMPI 输=4.920.98=4.82 KW N1=417.39 R/MIN T1=100871 N MM2、求作用在齿轮上的力因已知低速大齿轮的分度圆直径为D2=355MM FT2=2T2/D2=2397656/355=2011N FR2= FT2TAN20 =20110.3642=825N 因已知低速大齿轮的分度圆直径为D1=84MM FT1=2T1/D1=2100871/84=2401N FR1=FT1TAN20 =24010.3642=729N 4、初步确定轴的最小直径先按课本式（ 15-2）初步估算轴课本表15-3，取 A0=112，于是得M 2.2

26、2MM D1=75MM D2=290MM A=183MM B2=75MM B1=80MMFT2=2011N FR2=826N FT1=2401N FR1=729N DMIN2=39.04MM DMIN1=25.32MM 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 18 页DMIN2= A0（PII 输/ N2）1/3=112（4.58/108.13 ）1/3=39.04MM DMIN1= A0（P1 输/ N1）1/3=112（4.82/417.39 ）1/3=25.32MM 5、联轴器的选择为了使所选输出轴的最小直径与联轴器的孔

27、相适应，故选联轴器的型号。联轴器的计算转矩TCA=KAT2, 查课本表 14-1，考虑到转矩变化很小，故取KA=1.3，则TCA= KAT2=1.3397656=516952.8 N MM按照计算转矩TCA应小于联轴器工程转矩条件，查机械设计手册，选用 HL3 型弹性柱销联轴器，其公称转矩为630000 N MM 。联轴器的孔径 D1=38MM ，半联轴器长度L=82MM ，半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=58MM 。6、轴承的选择初步选择滚动轴承。因轴承只受径向力的作用，故选用深沟球轴承。参照工作要求，由轴承产品目录中初步取0 基本轴隙组、标准京都记得深沟球轴承 213，其尺寸 DDT=65

28、MM 120MM 23MM 的最小直径。选取的材料为 45 钢，调制处理。根据。7、轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。由课本表6-1 查得平键截面 BH=20MM12MM ，键槽用键槽铣刀加工，长为63MM ，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮毂与轴配合为H7/N6；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为12MM 8MM 50MM ，半联轴器与轴的配合为 H7/K6. 8、确定轴上圆角尺寸参考课本表 15-2，取轴端倒角为 245。9、求轴上的载荷1 轴深 沟 球 轴 承213， 其 尺 寸DDT=65MM120MM 23MM 精选学习资料 - - -

29、 - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 18 页2 轴CA1=0.27MPA CA2=5.96MPA 轴承预计寿命576000H 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 18 页按弯矩合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据课本式（ 15-5）及上图的数据，以及轴单向旋转，扭矩切应力为脉动循环变应力，取 =0.6，轴的计算应力CA1=M12+（T1）2 1/2/W=81263.382+（0.6 100871）2 1/2/ （1843） =0.

30、29MPA CA2=M12+（T2）2 1/2/W=76462.382+（0.6 397656）2 1/2/33656.9 =6.28 MPA前已选定轴的材料为45 钢，调制处理，由课本表15-1查得 -1=60MPA 。因此 CA1CA2 -1 ，故安全。七、滚动轴承的选择及校核计算根据根据条件，轴承预计寿命1636010=576000小时1、计算输入轴承（1）已知 NI=417.39R/MINNII=108.13R/MIN (2) 计算当量载荷 P1、P2 根据课本 P263表（11-9）取 F P=1.5 根据课本 P262（11-6）式得PI=FPXFR1=1.5(11039)=155

31、8.5N F P=1.5 PI=1558.5N PII=1466.25 N LH1=3.671014H LH2=1.991015H K1=6MM K2=4MM L1= 51MM L2=38MM D1=70MM D2=38MM P1=6.93MPA P2=109.24 MPA P=100-120 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 18 页PII=FPXFR2=1.5(1977.5)=1466.25 N (3) 轴承寿命计算深沟球轴承 =3 LH=106C3/(60NP3) LH1=106C3/(60NP13)=10644.

32、8 106 3/60 320(1.5 1558.5) 3 =3.671014H57600H LH2=106C3/(60NP23)=10644.8 106 3/60 70.8(1.5 1466.25) 3 =1.991015H57600H 预期寿命足够八、键联接的选择及校核计算由课本式（ 6-1）P=2T103/ （KLD ）确定上式中各系数TI=100.871N MTII=397.656N M K1=0.5H1=0.512MM=6MM K2=0.5H2=0.58MM=4MM L1=L1-B1=63MM-12MM=51MM L2=L2-B2=50MM-12MM=38MM D1=70MM D2=3

33、8MM P1=2TI103/ （K1L1D1）=274.22103/ （65170）=6.93MPA P2=2TII103/ （K2L2D2）=2315.51103/ （43838）=109.24 MPA 由课本表 6-2 P=100-120 所以 P1 P P2 P 满足要求九、箱体设计精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 18 页名称符号尺寸（ MM ）机座壁厚9 机盖壁厚19 机座凸缘厚度B 13 机盖凸缘厚度B113 机座底凸缘厚度B222 地脚螺钉直径DF22 地脚螺钉数目N 4 轴承旁联结螺栓直径D116 机盖与

34、机座联接螺栓直径D212 联轴器螺栓 D2的间距 L 150 轴承端盖螺钉直径D38 窥视孔盖螺钉直径D46 定位销直径D 8 DF ，D1, D2 至外机壁距离C126, 22, 16 DF ， D2 至凸缘边缘距离C225, 15 轴承旁凸台半径R124 凸台高度H 根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准外机壁至轴承座端面距离L160 大齿轮顶圆与内机壁距离1 10 齿轮端面与内机壁距离210 机盖、机座肋厚M1 ,M 7， 7 轴承端盖外径D2 160， 160 轴承端盖凸缘厚度T 8 轴承旁联接螺栓距离S 尽量靠近，以 MD1 和MD2 互不干涉为准，一般 S=D2 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 18 页指导教师评语：课程设计报告成绩：，占总成绩比例：课程设计其它环节成绩：环节名称：，成绩：，占总成绩比例：环节名称：，成绩：，占总成绩比例：环节名称：，成绩：，占总成绩比例：总 成 绩：指导教师签字：年月日本次课程设计负责人意见：负责人签字：年月日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 18 页