机械设计基础课程设计双级圆柱齿轮减速器.docx

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机械设计基础课程设计双级圆柱齿轮减速器

机械设计课程设计任务书

姓名：

田毅班级：

交通运输工程2班学号：

201131150118指导老师：

夏红梅

设计时间：

2013.12.1—2013.12.26

华南农业大学工程学院

1机械设计课程设计题目及传动方案3

2电动机的选择计算4

3传动装置运动和动力参数的选择计算5

3.1分配传动比5

3.2运动和动力参数计算5

4传动零件的设计计算7

4.1减速器外传动及传动零件设计7

4.2减速器内传动及传动零件设计8

5轴的设计计算12

5.1高速轴12

5.2中间轴13

5.3低速轴15

6轴承的设计17

7联轴器的设计18

8键的设计18

9润滑与密封19

10箱体及附件的结构设计和选择19

11设计小结20

12参考资料20

1机械设计课程设计题目及传动方案

设计题目：

带式输送机传动装置

传动方案：

链传动两级圆柱齿轮减速器电机一两级圆柱齿轮减速器一链传动一工作机

5电动机

4联轴器

3减速器

2链传动

1输送带鼓轮

设计参数：

输送带的牵引力：

F=10KN输送带的速度：

v=0.48m/s提升机鼓轮的直径：

D=390mm

设计要求：

1）输送机运转方向不变，工作载荷稳定。

2）输送带鼓轮的传动效率取为0.97。

3）工作寿命为8年，每年300个工作日，每日工作16小时

2电动机的选择与计算

（1）选择电动机的类型

按工作要求和工作条件选用丫系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V。

（2）选择电动机容量，电动机所需工作功率为Fd—，工作机所需功率

传动装置的总效率为

轮传动效率5°97。

代入得0.833

所需电动机功率为Fd5.76kW

因载荷平稳，电动机额定功率Rd略大于Pd即可，查表：

丫系列电动机技术数

据，选电动机的额定功率为7.5kW.

（3）确定电动机的转速

601000v

28.65r/min

通常，链传动的传动比常用范围为2-5，二级圆柱齿轮减速器为8-40，则总传动

比的范围为ia16200，所以电动机转速的可选范围为

nd匚入（16~200）28.65r/min（4585730）r/min

符合这一范围的同步转速有750,1000,1500和3000r/min。

选用1500r/min和

1000r/min的电动机进行比较，查表得：

（安装型定为B3）

万案

电动机型号

额定功

率/kw

同步转速/满载转速

（r/min）

外形尺

寸L

安装尺

寸A

电动机中心高

轴伸尺寸

D,E,F

Y132M-4

7.5

1500/1440

515

216

132

+0.018,80,10

Y160M-6

7.5

1000/970

600

254

160

+0.018,110,12

由于方案1转速高，占用体积也小，故采用方案1.

3传动装置运动和动力参数的选择计算

3.2计算传动装置的运动和动力参数

各轴运动和动力参数

轴名

功率P/kw

转矩T/N•m

转速

传动比

效率

输入

输出

输入

输出

电动机轴

5.76

38.2

1440

0.99

1轴

5.70

5.64

37.8

37.4

1440

4.84

0.96

2轴

5.47

5.42

173.8

297.52

3.46

0.96

3轴

5.25

5.20

583.1

577.3

85.99

0.95

4轴

4.99

4.94

1662.8

1646.2

28.66

4传动零件的设计计算

4.1减速器外传动及传动零件设计链传动

由之前的计算，得知从减速器箱体出来后就是链传动，即低速轴输出

P=5.20kw,n=85.99r/min,传动比i=3（滚子链）

1链轮齿数

选Z1=25,大齿轮齿数Z2=i*Z仁3*25=75

2链条节数

初定中心ao=4Op,则Lp2空却空上（生勺）2=131.6节

p2a。

取链节数为132

3计算功率

Ka1.0,PcKaP5.20kW（载荷平稳）

4链条节距

由式PoPC估计此链传动工作，Kz（3）1081.34，采用单排链，km1.0，

KzKmz19m

故P03.88kw，查表得当n=85.99r/min时，12A链条能传递的功率为4.0kW,

故采用12A链条，节距p=19.05mm

5实际中心距

将中心距设计成可调节的，不必计算实际中心距。

可取a~a040p762mm

6计算链速

v==P"0.68m/s0.6m/s，符合一般规定。

601000

7作用在轴上的压力

取Fq1.3F,F1000Pc7647.1N，FQ9941.2N

8润滑方式

查表得可选用L-AN100（0~40C环境），人工定期润滑或滴油润滑均可。

4.2减速器内传动零件设计

设计的减速器为两级直齿圆柱齿轮减速器

1高速级传动比i1=4.84，高速轴转ni=1440r/min，传动功率Pi=5.64kw，采用

软齿面。

（1）选择材料及确定许用应力

小齿轮材料选用40MnB调质，齿面硬度为241-286HBSHlim1730MPa，

FE1600MPa大齿轮为ZG35SiMn调质,齿面硬度为241-269HBS，

Hlim2620MPa，FE2510MPa

应力循环次数

N830016604801.1109次

（2）按齿面接触疲劳强度设计

设齿轮按8级精度制造，取载荷系数K=1.2，齿宽系数d0.8

小齿轮上转矩T19.55106旦3.6104Nm

取ZE189.8,Zh

2.5

32KT

i11（ZEZH

[H]2

=45.42mm

齿数取乙

23，则乙

4.84

111，模数

m=—

1.97mm）

故实际传动比i1

111

"234.83齿宽,

b=dd1

0.845.42mm

36.34mm

取b1

45mmb2

40mmm=2mn实际的d1

m232mm

46mm,

d21112mm

222mm

中心距a警（46

222）/

134mm

（3）验算轮齿弯曲强度

齿形系数表查得Y^a1

2.80；YFa2

2.20；Ysa1

1.58；YSa2

1.82

（4）

（5）

采

ha*

2KTYFaY

・j-Sa1

b2mZ1

YFa2Ysa2

F1YFaYsa1

计算圆周速度

106.8MPa

96.6MPa

d1n1

601000

齿轮的其他参数

用

F]1

F]2

3.41ms

1.0,c*

0.25,ha

ha*m

da2

2ha

226mm

齿根圆直径df1

2hf

41mm

df2

2hf

217mm

50mm

2ha

齿顶圆直径da1

412.8MPa

350.9MPa，安全。

，查表知选用

8级精度即可。

2.0,hf

（ha*

c*）m2.50

2低速级传动比i2=3.46，中间轴转速n2=297.52r/min，传动功率巨=5.42kw,

米用软齿面。

（1）选择材料及确定许用应力

小齿轮、大齿轮材料均选用40MnB调质，齿面硬度为241-286HBS,

Hiimi730MPa，fei600MPa

应力循环次数

N830016604801.1109次

查表得寿命系数Khn0.92；50.86。

取Sf1.25,Sh1,

Khnhlim10.92730

[h]1=世巴四MPa671.6MPa

JSh1

（2）按齿面接触疲劳强度设计

取Ze189.8,Zh2.5

i21（ZEZH

i2[H]

）2=69.78mm

齿数取乙28，则Z2

3.462896.88，模数m=_2.49mm,

故实际传动比i12!

3.46，齿宽b=dd1

0.868.9mm55.12mm

取b165mmb2

60mm,m=2.5mm,

972.5mm242.5mm

实际的d1z1m282.5mm70mm,d2

齿形系数表查得YFa1

2.65；YFa2

2KTYFa1YSa1

bm乙

171.6MPa

YFa2YSa2

160.8MPa

F1YFa$Sa1

（4）

计算圆周速度v

。

d1d2

（3）验算轮齿弯曲强度

2.22；Ysai1.61；YSa21.80

[F】1412.8MPa

[f】2412.8MPa,安全。

d1n2

60~~1000

1.09ms，查表知选用9级精度即可

ha*1.0,c*

0.25,ha

ha*m2.5,hf

齿顶圆直径da1

2ha

75mm

da2

2ha

247.5mm

齿根圆直径df1

2hf

63.75mm

df2

2hf

236.25mm

（5）齿轮的其他参数采用正常齿制，则

（ha*c*）m3.125

5轴的设计计算

5.1高速轴

轴的形状如图，由齿轮数据，定轴从左至右直径分别为

32mm,40mm,50mm,40mm,32mm,27mm,22mm长度分别为17mm,12mm,45mm,113.2mm,17mm,20mm,38mm

由于小齿轮太小，故将小齿轮和轴并在一起设计成齿轮轴，由之前算的数据，得:

da150mm，d46mm,45mm,23，T137.4Nm,取

FrFtan591.9N

（1）求垂直面的支承反力

28F

F1v匚436.1NFqFr%155.8N

3.8

（2）求水平面的支承反力

F1H2.8t1198.2NF2HFtF1H427.9N

3.8

（3）求垂直面和水平面的弯矩图：

MtFvL23.0NmM^印L61.7Nm

（4）合成弯矩图

Ma.23.0261.7265.8N

（5）

危险截面的当量弯矩

MeMa2（T）269.5N

（6）

计算危险截面处轴的直径轴的材料选用45钢，调制处理，

5.2中间轴

轴的形状如图，由齿轮数据，定轴从左至右直径分别为

32mm,44mm,50mm,44mm,38mm,35mm,32mm长度分别为17mm,9.5mm,50mm,35.7mm,65mm,10mm,17mm

由之前算的数据，得：

50mm

38mm，

小齿轮*

70mmda1

75mm

28，

大齿轮d2

222mmda2

226mm

111，

T173.

8Nm,取

20，

得直齿圆柱齿轮上圆周力

2T■

Ft21=1565.8N，Ft-d2

径向力Fr

Fttan

569.9N

Fr'

Ftan

=4965.7N

求垂直面的支承反力

（1）

1807.4N

（2）

F1H

F2H

144・2Fr51Fr890.9N

195.7

543.817718621486.4N

求水平面的支承反力

144.2F51F

195.7

2447.8N

149448662369

4083.7N

（3）求垂直面和水平面的弯矩图:

45.9Nm

MaH1

F1HL

126.1Nm

%2F2vL75.7Nm

MaH2

F2HL'

208.7Nm

（4）合成弯矩图

M[i^'Mavf2Ma^2134.2N

/22-

Ma2Ma\2M^2222.ON

（5）危险截面的当量弯矩

Me,Ma2（T）2245.3Nm

（6）计算危险截面处轴的直径

（7）

60MPa,则

轴的材料选用45钢，调制处理，b650MPa,查表得[ib]

5.3低速轴

轴的形状如图，由齿轮数据，定轴从

46mm,50mm,54mm,60mm,65mm,60mm,54mm

左至右直

度分

30mm,30mm,25mm,89.7mm,60mm,17mm,25mm

由之前算的数据,

得：

da247.5mm，d

242.5mm,

T577.3Nm,取

20，得直齿圆柱齿轮上圆周力Ft空=4762.1N,

径向力FrFtan

1733.2N

（1）

求垂直面的支承反力

132.2Fr1122.1N

204.2

611.1N

（2）

求水平面的支承反力

F1H

61F

•3083.0N

204.2

F2H

FF1H1679.1N

（3）

F力在支点上产生的反力

F1F

53.5F

204.2

2604.6N

99602609.512545.8N

（4）绘弯矩图:

F1vL

80.7Nm

印L221.7Nm

F力产生的弯矩：

M2FF1F204.2mm531.

在3点处：

MaFF1F72mm187.5Nm

（5）求合成弯矩，考虑最不利的情况，

Ma.MaV2MaH2MV423.4Nm,而M,F531.9Nm

（6）求危险截面的当量弯矩，由（5）可知，在2处的截面最危险，其当量弯矩

Me；M2f2（T）2634.7Nm

（7）计算危险截面处轴的直径

轴的材料选用45钢，调制处理，b650MPa,查表得［胡60MPa,则

d；47.3mm而54mm47.3mm故设计合理。

V0.160

6轴承的设计

（1）高速轴：

由此前设计的高速轴选定滚动轴承代号为7305AC的角接触球轴承

（一对），已知轴承载荷Fr1436.1N，Fr2155.8N，n=1440r/min,预期

寿命Lh38400h（816300），Fs10.68Fr1296.5N，

Fs20.68Fr2105.9N，因为Fs1Fs2，所以轴承2为压紧端，轴承1为

放松端，Fa1Fa2296.5N，查表得e=0.68，而F/Fn0.68，

Fa2/Fr21.9，查表得：

X仁1，丫仁0,X2=0.41，丫2=0.87,故当量动载荷为

P汴1丫乓436.1N

Cri学（60jLh）1/36504.3N，查表得Cr21500NGi，故所选

ft10

7305ACW承适用。

（2）中间轴：

由此前设计的中间轴选定滚动轴承代号为7305AC的角接触球轴承

（一对），已知轴承载荷Fr1890.9N，Fr21486.4N，n=297.52r/min,

预期寿命Lh38400h（816300），Fs10.68Fr1605.8N，

Fs20.68Fr21010.8N，因为FS1FS2，所以轴承1为压紧端，轴承2

为放松端，Fa1Fa21010.8N，查表得e=0.68，而Fa1/Fr11.15，

Fa2/Fr20.68，查表得：

X2=1，Y2=0,X1=0.41，Y1=0.87,故当量动载荷为

PX1Fr1Y1Fa11244.7N

BX2Fr2丫2Fa21486.4N，查表得fp〔Oft1，

fpP.60n1/3

Cr1f-（了Lh）13106.0N，查表得Cr21500NCM，故所选

Tt10

7305AC轴承适用。

（3）低速轴：

由此前设计的低速轴选定滚动轴承代号为7309AC的角接触球轴承

（一对），已知轴承载荷Fr11122.1N，Fr2611.1N，n=85.99r/min,预

期寿命Lh38400h（816300），Fs10.68Fr1763.0N，

Fs20.68Fr2415.5N，因为Fs1Fs2，所以轴承2为压紧端，轴承1为

放松端，Fa1Fa2763.0N，查表得e=0.68，而Fa^Fn0.68，

Fa2/Fr21.25，查表得：

X仁1，丫仁0,X2=0.41，Y2=0.87,故当量动载荷为

PX1Fr1Y1Fa11122.1N

7309ACtt承适用

7联轴器的设计

由之前的计算知电动机轴输出转矩T=38.2N・m,转矩n=1440r/min,由于工作机为

带式输送机，Ka1.5,TcKAT57.3Nm，

2252

选用型号为GYS2联轴器GB/T5843配合高速轴，

J〔2238

查得公称转矩Tn63Nm，许用转速np10000r/min，「n符合

规定。

8键的设计

（A型），查表得：

b=6,h=6,L=30,

37.8MPa，查表得

dhL

（1）高速轴上安装联轴器处采用圆头普通平键

挤压强度校核：

普通平键p

[p]125150MPap，故符合设计

9润滑与密封

（1）齿轮的润滑

采用浸油润滑，齿轮齿顶到油池底面的距离不应小于30-50mm大齿轮浸油应超

过一个全齿高。

（2）滚动轴承的润滑

由于大齿轮圆周速度大于2m/s，采用飞溅润滑，箱座与箱盖结合面上开油沟，采用全损耗系统用油L-AN32。

（3）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。

10箱体及附件的结构设计和选择

10.1减速器机体设计

（1）轴承座部位设加强筋，铸件要有一定的拔模斜度。

（2）轴承座旁联接螺栓位置，并且要紧靠轴承，要有足够的扳手空间

（3）凸缘联接螺栓间距，一般150-200m,均匀布置。

（4）机座、机盖和凸缘要有足够的厚度，以保证减速器的支承刚度。

10.2减速器附件设计

减速器要有以下附件

（1）窥视孔盖和窥视孔

（2）通气器

（3）放油孔及螺塞

（4）油标

（5）起吊装置

（6）定位销

（7）启盖螺钉

11设计小结

这次的课程设计,让我又重新学习了一遍机械设计的知识，并且学会了怎么运用这些知识，虽然遇到了很多困难,需要一次次修改和繁复的计算，但完成时确有一种成就感，同时在困难中学到了更多知识。

这次的课程设计应该是我做过的耗时最多的作业了，但是收获是和花费的时间成正比的。

机械设计是一门注重实践的课程，这次的课程设计让我有机会讲书本上学习的知识运用到实践中，加深了我对机械设计的理解。

12参考资料

机械设计基础》（高等教育出版社第五版）

机械设计综合课程设计》（机械工业出版社第2版）

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