机械专业减速器课程设计.doc

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1、.机械设计课 程 设 计 说 明 书设计题目： 带式运输机传动装置的设计系 （部）： 太原工业学院高职部专 业： 机械设计制造及其自动化班 级： G06B503学生姓名： 李伟杰学 号： 08指导教师： 吴原生日 期： 2008年12月目 录设计任务书- 1 -一、课程设计题目：设计带式运输机传动装置- 1 -二、设计任务：- 1 -三、课程设计内容：- 1 -四、设计进度：- 2 -第一部分 传动装置的总体设计- 2 -一、传动方案：- 2 -二、该方案的优缺点：- 2 -三、电动机的选择：- 2 -四、传动装置总传动比的确定及个积分传动比的分配：- 3 -五、计算传动装置的运动和动力参数-

2、 4 -第二部分各齿轮的设计计算- 4 -一、高速级减速齿轮设计（斜齿圆柱齿轮）- 4 -二、低速级齿轮（斜齿圆柱齿轮）的设计- 11 -第三部分 轴的设计- 13 -一、高速级轴的设计计算与校核- 13 -二、中间轴的结构设计- 18 -三、低速轴的结构设计- 19 -第四部分 键的选择与校核- 21 -二.中间轴上键的选择与校核- 21 -三.低速轴上键的选择与校核- 21 -第五部分 滚动轴承的选择与校核- 21 -第六部分 联轴器的选择- 22 -第七部分 箱体及附件设计- 23 -设计任务书一、课程设计题目：设计带式运输机传动装置（简图如下）原始数据：题号参数8运输机的工作拉力F/(

3、N)4000运输带的工作速度V(m/s)1.6卷筒直径D(mm)400已知条件：1）、工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度35。2)、使用折旧期：8年（寿命）3)、检修间隔期：四年一大修，两年一中修，半年一小修。4)、动力源：电力，三相交流，电压380/2205)、运输机速度允许误差56)、一般机械厂制造，小批量生产。二、设计任务：1) 按给定的原始数据（编号8），传动方案（编号d）设计减速器装置。2) 减速器装配图1张（A0）3) 零件图（齿轮、轴）2张（A3）4) 设计说明书一份。三、课程设计内容：1) 传动方案的选择2) 电动机的选择3) 斜齿轮传动

4、的设计计算4) 轴的设计5) 滚动轴承的选择6) 联轴器与键的选择、校核7) 零件图、装配图的绘制8) 设计计算说明书的编写四、设计进度：1)、第一阶段：总体计算和传动件的参数计算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4)、第四阶段：零件图、装配图的绘制第一部分 传动装置的总体设计一、传动方案：二级同轴式圆柱斜齿轮减速器（方案简图如下）二、该方案的优缺点：减速器横向尺寸较小，两大轮浸油深度可大致相同。齿轮相对于轴承对称布置。结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差、润滑困难。三、电动机的选择：(1) 确定运输机所需功率Pw由设计手册表17查得：卷筒效率，

5、已知运输带的工作拉力F4000 N，工作速度1.6 m/s将数据代入公式Pwkw(2) 确定电动机额定功率由课程设计手册表1-7查得：弹性联轴器效率一对滚动轴承（球轴承）的效率8级精度一般齿轮啮合传动效率据设计手册第18页公式（13-4）则：传动装置的总效率电动机所需的实际功率上式中运输机所需效率。(3) 确定电动机转速卷筒转速：上式中：D卷筒直径，卷筒线速度（运输带工作速度）。根据设计手册第185页式（13-5）得，电动机转速可选范围：=式中：圆柱齿轮传动比，卷筒转速由设计手册表1-8查得，单机圆柱齿轮传动比的范围=46将数据代入得：根据电动机所需功率 ，转速=12222750 ，由课程设计

6、手册表1-2 Y系列（IP44）电动机的技术数据选定电动机型号Y132M-4 ,技术数据如下图：型号额定功率/kw满载转速r/min堵转转矩最大转矩质量kgY132M-47.514402.22.381外型尺寸如下（有设计手册表12-3查得）：机座号ABCDEFGL132M2161788928801033515四、传动装置总传动比的确定及个积分传动比的分配：计算总传动比：由机械设计手册推荐，同轴式二级圆柱齿轮减速器五、计算传动装置的运动和动力参数(1) 电动机轴： (2) 减速器高速轴1： (3) 减速器中间轴2：(4) 减速器低速轴3：(5) 卷筒轴：将运动和动力参数计算结果整理并列于下表：轴

7、名参数电动机轴高速轴1中间轴2低速轴3卷筒轴转速n(r/min)14401440331.876.4576.45功率P(kw)7.57.357.066.78转矩T(Nm)49.7448.75209.5873.13855.75传动比i11效率第二部分各齿轮的设计计算一、高速级减速齿轮设计（斜齿圆柱齿轮）(1) 齿轮的材料，精度和齿数选择因传递功率不大，转速不高，均用软齿面。齿轮精度用7级，软齿面闭式传动，失效形式为点蚀。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) 设计计算1) 设计准则，按齿面接触疲劳强度

8、计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。2) 按齿面接触疲劳强度设计，由机械设计式（10-21）计算过程结果(3) 初定齿数比u和大小齿数以及螺旋角由机械传动装置设计手册（上册）第168页推荐值，取取小齿轮齿数大齿轮齿数初选螺旋角(4) 按接触强度设计由机械设计公式（10-21）试算1) 确定公式中的计算数值a. 试选载荷系数b. 由机械设计图10-26查得：c. 由机械设计图10-30选取区域系数d. 计算小齿轮传递转矩e. 由机械设计表10-7选取齿宽系数f. 由机械设计表10-6查得材料弹性影响系数g. 由机械设计图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触强度极限h. 由机

9、械设计10-13计算应力循环次数Ni. 由机械设计图10-19取接触疲劳寿命系数j. 计算接触疲劳许用应力取失效概率0.9，安全系数S=1由机械设计式10-12得：则，许用接触应力2) 计算：（以下式子中下标t表示试算值）计算小齿轮1的分度圆直径，代人中较小值计算圆周速度： 计算齿宽b，法向模数及齿高h计算纵向重合度 计算载荷系数K根据,7级精度，由机械设计图10-8查得动载系数 由表10-2查得使用系数由表10-4查得7级精度，小齿轮相对于支承非对称布置时，齿向载荷分布系数由图10-13查得由表10-3查得齿间载荷系数故载荷系数按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径由机械设计式10-10a得

10、：齿轮分度圆直径计算法向模数 (5) 按齿根弯曲强度校核由机械设计式（10-17）1) 确定计算参数a. 计算载荷系数b. 据纵向重合度，螺旋角15，从图10-28查得螺旋角影响系数c. 计算当量齿数d. 查取应力校正系数由表10-5查得：e. 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限f. 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数g. 计算弯曲疲劳许用应力由机械设计第206页推荐值得： h. 计算大小齿轮的并加以比较，取其较大值用以计算模数2) 设计计算法面模数对比计算结果，由齿面接触强度计算的法面模数由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，按简明机械零件设计手册第305页 渐

11、开线圆柱齿轮模数GB1357-87标准，取=2.0mm可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有齿数。取则取(6) 几何尺寸的计算1) 计算中心距将中心距圆整并取标准中心距2) 按圆整后的中心距修正螺旋角因值变化大，故需修正参数等值：查机械设计图10-26得查图10-30得修正小齿轮1的分度圆直径圆周速度纵向重合度3) 计算大小齿轮分度圆直径4) 计算齿轮宽度根据机械设计第205页，将小齿轮宽度在圆整后加宽510mm，所以5) 主要几何参数和几何尺寸计算结果果结项目模数齿数螺旋角分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径中心距齿宽二、低速级齿轮（斜齿圆柱齿轮）的

12、设计1、 齿轮材料、精度和齿数的选择因传递功率不大，转速不高，均用软齿面。齿轮精度用7级，轮齿表面精糙度为Ra1.6，软齿面闭式传动，失效形式为点蚀。选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HB S，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。2、 设计计算(1) 初定齿数比u和大小齿数以及螺旋角 由机械传动装置设计手册（上册）第168页推荐值，取取小齿轮齿数大齿轮齿数初选螺旋角(2) 几何尺寸计算计算中心距按圆整后的中心距修正螺旋角(3) 计算齿轮3、齿轮4的分度圆直径 (4) 计算齿轮宽度b 根据机械设计第205页，将小齿轮3的宽度圆整后加宽510mm

13、，所以(5) 低速级齿轮3、4的主要几何尺寸计算结果果结项目法面模数齿数螺旋角分度圆直径d齿顶圆直径齿根圆直径中心距齿宽第三部分 轴的设计一、高速级轴的设计计算与校核1. 求轴1传递的功率、转速、转矩2. 求作用在齿轮1上的力齿轮1分度圆直径圆周力，径向力，轴向力的方向如图所示。3. 初步确定轴的最小直径按机械设计式15-2初步估计轴的最小直径。选取材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取,轴上开一个键槽，轴径增大5%为了与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。联轴器计算转矩，查表14-1取,则：按计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查机械设计课程设计手册选LX3型弹性柱销联轴器，其

14、公称转矩1250Nm.半联轴器的孔径故取A-B段直径，半联轴器与轴配合的毂孔长度,半联轴器总长度82型号公称转矩许用转速轴孔直径轴孔长度DD1BS转动惯量质量Tn/(Nm)n/(r/min)d 1,d2,dz/mmY/mmJ、J1，Z/mm/mm/mm/mm/mmI/(kgm2)m/kgLLL1LX31 2504 70030,32,35,3882608216075362.50.02684. 轴的结构设计（1） 拟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1) A-B段安装联轴器，联轴器孔长L=60,取,轴的左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径. 2) A-B段右端

15、需配合轴肩，故B-C段直径。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离，故取。3) 取滚动轴承左边缘距箱体内壁之距离初选深沟球轴承型号6007，基本尺寸如下型号基本尺寸安装尺寸dDB(min)(min)(max)(max)60073562141415614) 轴承端盖的总宽度为19mm。滚动轴承宽度。取轴与滚动轴承配合的C-D段直径,。5) 取齿轮端面距箱体内壁之距离。小齿轮齿宽齿根圆直径，所以,6) F-G段与滚动轴承配合，故取。至此，已初步确定高速轴的各段直径和长度。（3） 轴上零件的周向固定半联轴器与轴的周向定位采用平键连接。按由机械设计表6-

16、1查得平键截面，键长为。半联轴器和轴的配合。滚动轴承与轴采用轴肩定位。（4） 确定轴上圆角和倒角尺寸按机械设计课程设计手册表1-27，取轴端倒角，各轴肩处圆角半径见零件图。5. 求轴上载荷 首先根据轴的结构图做出轴的计算简图如下。轴的支承跨距，,。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。 从轴的结构图以及玩具和扭矩图可以看出截面J是轴的危险截面截面，现将计算出的截面J处的的值列于下表。载荷水平面X-Y垂直面Z-Y支反力F弯矩M总弯矩扭矩T6. 按弯扭合成应力校核州的强度只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面J）的强度。根据机械设计式15-15及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为

17、脉动循环变应力，取折合系数，轴的计算应力为前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计表15-1查得。因此，故安全。7. 精确校核轴的疲劳强度(1) 判断危险截面由轴的结构图知，截面A、B、C、D只受扭矩作用，轴的最小直径是按扭转强度较宽裕确定的，所以这四个截面无需校核。齿轮强度也无需校核。只校核截面E右侧。(2) 截面E右侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面E右侧的弯矩M为截面E上的扭矩截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数按机械设计附表3-2查得。 由附图3-1得轴的材料敏性系数为有效应力集中系数按式（附表

18、3-4）由附图3-2得尺寸系数；由附图3-3得扭转尺寸系数，轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，按式3-12及式1-12a得综合系数为又由机械设计3-1及3-2得碳钢的特性系数计算安全系数值，按式（15-6）（15-8）得 =2.0f 设计安全数值为S=1.5故可知其安全。轴的强度足够。高速轴的设计计算完毕。二、中间轴的结构设计1. 求轴2传递的功率、转速、转矩2. 初步确定轴的最小直径根据机械设计表15-3，取初步选取滚动轴承的型号为 6007 。 3. 结构设计 1) 拟定轴上零件的装配方案 2) 确定轴上各段直径和长度（ mm ） ：最小直径，滚动轴承处轴段

19、。滚动轴承选取6007。，滚动轴承和大齿轮用套筒作轴向固定。：安装大齿轮轴段。齿轮轮毂宽。考虑齿轮的轴向定位，轴的宽度比轮毂短2mm,。键（）齿轮右端定位轴环直径48,宽度6： ：小齿轮采用齿轮轴，齿宽为50. ：过渡轴段。：安装滚动轴承轴段。3) 细部结构设计 滚动轴承与轴的配合用过盈配合，轴端倒角 1. 645.轴肩过渡圆角。三、低速轴的结构设计1. 求轴3传递的功率、转速、转矩2. 确定轴3的最小直径，取轴上开两个键槽，轴径增大10% ，。为了与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。3. 联轴器计算转矩，查表14-1取,则：按计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查机械设计课程设计

20、手册选LX4型弹性柱销联轴器，其公称转矩2500Nm.半联轴器的孔径，半联轴器与轴配合的毂孔长度。联轴器尺寸如下表：型号公称转矩许用转速轴孔直径轴孔长度DD1BLLX4250038705084112195100454. 初选滚动轴承型号6010 基本尺寸 安装尺寸 d D B (min)(min)(max)(max)型号6011 55 90181.162835. 结构设计(1) 拟定轴上零件的转配方案(2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（mm）：最小直径，安装联轴器处轴段,联轴器选取LX4。，联轴器和轴用普通平键作周向固定，轴肩作轴向固定，轴肩高度为2.5.：安装滚动轴承和轴承挡圈

21、轴段。滚动轴承宽度为18，。滚动轴承和齿轮之间用套筒作轴向固定。：安装套筒轴段。：安装齿轮4的轴段。齿宽为45。轮毂宽。考虑齿轮的轴向定位，该轴段的宽度比轮毂短2mm,，。键（）齿轮右端定位轴环高度,宽度：过渡轴段。，.：安装滚动轴承轴段。(3) 细部设计（尺寸单位mm）轴端倒角，1-2段轴肩倒圆角r=2。轴承端盖总长度19mm，根据轴承段改的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖外端面与半联轴器右端面间的距离。套筒总长度24。3-4段轴肩倒圆角r=4。4-5段齿轮定位轴肩倒圆角r=2 。7-8段倒圆角r=1 ，轴端倒角轴的设计计算完毕。第四部分 键的选择与校核一. 高速轴上键的选择与校核（

22、尺寸单位mm）键的尺寸：（）倒角r=0.160.25,键长50mm.键的强度校核： 键的材料用钢，所以，键的强度足够。二. 中间轴上键的选择与校核键的尺寸：（）倒角r=0.250.40,键长45mm.键的强度校核： 键的材料用钢，所以，键的强度足够。三. 低速轴上键的选择与校核键的尺寸：（）倒角r=0.250.40,键长70mm.键的强度校核： 键的材料用钢，所以，键的强度足够。键的校核完毕。第五部分 滚动轴承的选择与校核只对高速轴进行滚动轴承的校核与高速轴配合的滚动轴承型号6007，基本额定动载荷,基本额定静载荷校核1.径向载荷 根据轴的分析，可知： 2.轴向载荷 根据轴的分析， 3.当量动

23、载荷P轴承1：。 按表13-6，根据工况（轻微冲击）取。按表13-5，X=0.56,Y=1.8, 根据机械设计式（13-8a）：轴承2： 按表13-6取。，按表13-5，X=0.56,Y=1.8。验算轴承寿命因故只验算2轴承。根据机械设计式（13-5），深沟球轴承取，基本而定动载荷减速器工作寿命为：所以轴承寿命足够。第六部分 联轴器的选择根据工作要求，缓和冲击，保证减速器正常工作，选用弹性柱销联轴器，根据转矩小于联轴器公称转矩的条件，由机械设计课程设计手册表8-7：(1)高速轴（输入轴）联轴器查机械设计表14-1取，计算转矩，选取LX3弹性柱销联轴器。公称转矩许用转速为,故适用。标记LX3联轴

24、器：。(2)低速轴（输出轴）联轴器取，计算转矩，选LX4型弹性柱销联轴器。公称转矩，许用转速，适用。标记为LX3联轴器：。第七部分 箱体及附件设计一. 箱体设计减速器箱体结构尺寸表名称符号结构尺寸mm箱座（体）壁厚=8箱盖壁厚=8箱座、箱盖上的肋厚、轴承旁凸台的高度和半径 40、地脚螺栓直径与数目，6个轴承旁联接螺栓直径盖与座连接螺栓直径轴承端盖螺钉直径视孔盖螺钉直径大齿轮顶圆与箱体内壁的距离二. 视孔和视孔盖视孔用于检查传动件的啮合情况，润滑状态，接触斑点及齿侧间隙，还可用来注入润滑油。视孔盖可用轧制钢板或铸铁制成，它和箱体之间应加低质密封垫片，以防止漏油。由课程设计手册查得：三. 通气孔通

25、气器用于通气，使箱内外气压一，以避免由于减速器运转时箱内又问3升高、内压增大，从而引起箱内润滑油的渗漏。通常在箱体顶部装设通气器。根据课程设计手册表11-5查得，选取四. 放油螺塞为了排出污油和清洁剂，应在箱体底部、油池的最低位置处于浸放油孔。放油螺塞和箱体接合间应加防漏油的垫圈。根据课程设计手册查得。五. 油面指示器（油标）油面指示器用来检查减速器内油池油面的高低，以保证油池内有适当的油量，一般在箱体便于观察，油面较稳定的部位。装设油面指示器，根据课程设计手册表7-10查得，选取杆式油标d=M12，参数如下：六润滑及密封采用润滑脂润滑，查课程设计手册表7-1选取：L-CKC100工业闭式齿轮

26、油（GB5903-1995），滴点不低于。毡圈密封。十其它（一）箱座加工：1、箱座铸成后，应清理并进行时效处理；2、箱盖和箱座合箱后，边缘应平齐，相互错位不大于2；3、应检查与箱盖结合面的密封性，用0.05塞尺塞入深度不得大于结合面宽度的三分之一，用涂色法检查接触面积达每平方厘米一个斑点；4、与箱盖联接后，打上定位销进行镗孔，镗孔时结合面出禁放任何衬垫；5、轴承孔轴线与剖分面的位置度为0.5；6、两轴承孔轴线在水平面内的轴线平行度公差为0.025；两轴承孔轴线在垂直面内轴线平行度公差为0.012；8、加工后应消除污垢，内表面涂漆，不得漏油。 （二）部件装配过程：1、装配前，所有零件煤油清洗，机体内不许有任何杂务存在内壁用耐油油漆涂刷两次2、齿合侧隙用铅丝检验0.16mm.3、用涂色法检验斑点4、应调整轴承轴向间隙5、检验减速气剖分面，各接触面及密封处均不许漏油；剖分面允许涂以密封胶或水玻璃6、按减速器实验规程进行实验，减速器安装后应按逐步加载法进试运转。十一.参考资料（一） 濮良贵.纪名刚机械设计第八版.高等教育出版社（二） 卜炎.机械传动装置设计手册上册.机械工业出版社（三） 吴宗泽.机械设计课程设计手册第三版.清华大学出版社（四） 机械设计课程设计图册高等教育出版社（五） 机械设计简明设计手册哈尔滨工业大学出版社