机械设计基础课程设计报告书Word格式.docx
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普通V带的传动效率=0.96
一对滚动轴承的效率=0.99（球轴承，稀油润滑）
闭式圆柱齿轮的传动效率=0.97（8级）
弹性联轴器的效率=0.99
滚筒效率=0.96
故传动装置的总效率
2、选择电动机
电动机所需最小名义功率P0=P/n=3.32电动机所需额定功率Pe=1.3P0=4.3
根据附表12-1选择Y132M2-6电动机，则
=5.5kw,=960r/min,
所选电动机主要参数列于表10-1
表10-1电动机主要参数
名称
符号
参数值
额定功率
5.5kw
满载转速
960r/min
伸出端直径
D
mm
伸出端安装长度
E
80mm
安装基础地脚螺栓距离
三、传动装置总传动比计算及传动比初步分配
1、总传动比德计算
滚筒的转速r/min
总传动比
2、传动比初步分配
V带的传动比i≦5,单级圆柱直齿轮i≦5，一般情况V带传动比小于齿轮传动比，且总传动比等于V带传动比乘以齿轮传动比。
普通V带传动比=3.4
齿轮传动比=4.5
滚筒的实际转速r/min
传送带线速度
滚筒的线速度误差
符合要求
四、初步计算传动装置运动学和动力学参数
1、电动机输出参数
=5.5kw
=960r/min
2、高速轴Ⅰ的参数
3、低速轴Ⅱ的参数
4、滚筒轴的参数
各轴的转速、功率和转矩列于表10-2
表10-2各轴运动学参数和动力学参数
轴名称
转速n/（r/min）
功率p/kw
转矩T/（）
电动机轴
960
5.5
54.7
高速轴Ⅰ
174.5
5.28
288.96
低速轴Ⅱ
38.78
5.07
1248.5
滚筒轴
4.82
186.98
五、齿轮传动设计
1、齿轮的设计
（1）选择齿轮材料及热处理
小齿轮选用45钢，调质处理，硬度为299-286HBS
大齿轮选用45钢，调质处理，硬度为197-255HBS
（2）确定齿轮材料的许用接触应力
①试验齿轮接触疲劳极限应力
由图18-4可知
②齿轮疲劳强度最小安全系数由表19-5可得
⑷按齿面接触强度设计齿轮传动
①作用在轴上的扭矩
②载荷系数K由表18-18可得K=1.1
③齿宽系数
④齿轮材料弹性系数由表18-19可知
⑤节点区域系数
因为是斜齿圆柱齿轮传动，所以
⑥初选齿数和齿数比
齿数比
⑦选齿轮分度圆柱螺旋角ββ=
⑧接触疲劳强度重合度系数
查图18-11得接触疲劳强度重合度系数
⑨接触疲劳强度螺旋角系数
查图18-13得齿面接触疲劳强度分度圆螺旋角系数
按齿面接触疲劳强度设计
=69.25mm
⑩确定传动的主要参数
确定模数
（5）、确定中心距
①
②其他主要尺寸
（6）、校核轮齿齿根弯曲疲劳强度
①试验齿轮弯曲疲劳极限应力
由图18-7得
②齿根弯曲疲劳强度最小安全系数
由表19-15可得
③齿根弯曲疲劳强度寿命系数
由图18-8可得
④弯曲疲劳强度尺寸系数
由图18-9可得
⑤许用弯曲疲劳应力
⑥齿形系数
查表18-20（用插入法）
⑦应力修正系数
查表18-21（用插入法）
⑧齿根弯曲疲劳强度重合度系数
查图18-12可得
⑨齿根弯曲疲劳强度螺旋角系数
查图18-14可得
⑩校核齿根弯曲疲劳强度
（7）、齿轮参数和几何尺寸
表10-3齿轮参数及几何尺寸
参数或几何尺寸
小齿轮
大齿轮
法面模数
3
法面压力角
法面齿顶高系数
1
法面顶隙系数
0.25
分度圆柱螺旋角
β
齿数
Z
22
75
齿顶高
2
齿根高
2.5
分度圆直径
d
66.8
309.8
齿顶圆直径
70.8
313.8
齿根圆直径
61.8
305.8
齿宽
b
60
55
传动中心距
a
196.4
（8）、确定齿轮的精度等级
齿轮圆周速度
应选8级。
（9）、小齿轮采用齿轮轴，大齿轮采用锻造空板式。
六、轴的设计
1、轴Ⅰ的设计
（1）、已经确定的运动学和动力学参数
（2）、轴的材料选择并确定许用弯曲应力
由表13-10选用45钢，调质处理，硬度为217-255HBS，弯曲应力
（3）、按扭矩强度概略计算轴的最小直径
由表5-1可得A=107-118
由于轴Ⅰ受到的弯曲较大而受到的扭矩较小，故取A=115。
由于其截面上开有一个键槽，故将轴径增大5％。
由于A型普通V带带轮轴孔直径为30mm,故取
（4）、设计轴的结构并绘制轴的结构草图
1.轴的结构分析
由于齿轮1的尺寸较小,故高速轴设计成齿轮轴.所以.轴承只能从轴的两端分别装入和拆卸，轴伸出端安装大带轮，选用
普通平键，A型，bxh=10mmx8mm,（GB/T1096-2003）,槽深t=5mm,长L=50mm,定位轴肩直径为44mm,轴径需磨削，故应设计砂轮越程槽。
2.预选滚动轴承并确定各轴段的直径。
轴主要是承受径向载荷，所受轴向力较小，因此拟选用深沟球轴承6309，尺寸，与滚动轴承相配合为，定位轴肩直径为
3.与左端轴承端盖相关的轴段尺寸
轴承端盖厚度为，带轮端面与轴承端盖螺钉头的距离，该轴段直径为。
4.确定各轴段的长度
尺寸如下：
5.弯曲-扭转组合强度校核。
（图见附页1）
（1），画高速轴的受力图
图10-3a所示为高速轴受力图，图10-3b,c所示分别为水平平面（H平面）和垂直平面（V平面）受力图。
（2），计算作用在轴上的力
齿轮1所受的圆周力
齿轮1所受的径向力齿轮1所受的轴向力
带传动压轴力（属于径向力）
（3）.计算作用于轴上的支座反力
水平平面内：
即：
校核
则
无误。
垂直面平面内
即:
即
校核
无误。
（4），绘制水平平面弯矩图（图10-3d）
（5），绘制垂直平面弯矩图（图10-3e）
（6）,绘制合成弯矩图（图10-3f）
（7）,绘制扭矩图（图10-3g）
（8）,绘制当量弯矩图（图10-3h）
（9）确定轴的危险截面并校核轴的强度。
（图见图10-3）
截面B：
截面C:
因此，高速轴的弯曲强度足够。
其实，截面B是安装轴承的，有
箱体的支承，轴不容易在此弯曲。
2,低速轴的设计
（1）轴的材料选择并确定许用弯曲应力
由表13-10选用45钢，调质处理，硬度为217～255HBS,许用弯曲应力
（2）按扭转强度概略计算轴的最小直径
查表5-1，A=107～118。
由于低速轴受到的弯矩较小而受到的扭矩较大，故取A=107。
由于最小轴段直径安装联轴器，其截面上开有一个1个键槽，故将轴径增大5%。
故取标准直径
（3）设计轴的结构并绘制轴的结构草图
1.轴结构分析
低速轴设计成普通阶梯轴，轴上的齿轮、一个轴承从轴伸出端装入和拆卸，而另一个轴承从轴的另一端装入和拆卸。
轴伸出端安装的联轴器初选HL4型弹性柱销联轴器（GB/T5014—1995）,公称转矩为,许用转速，Y型轴孔（圆柱型），孔直径，轴孔长度，总长度L=112mm。
联轴器与轴的连接选用普平键，A型，（GB/T1096—2003）,槽深t=5.5mm,长L=70mm；
轴段直径为，长为80mm，定位轴肩为。
与轴承配合的轴颈直径为，需磨削，故应设计砂轮越程槽齿轮与轴配合的轴头直径为，配合为k6，定位轴肩直径为，宽度b=15mm；
齿轮与轴之间用普通平键连接，A型，（GB/T1096—2003）,槽深t=7mm,长L=55mm。
轴上两个键槽布置在同一母线方向上。
2.预选滚动轴承并确定各轴段的直径
由于轴主要是承受径向载荷，所受轴向力较小，因此拟选用深沟球轴承6212，尺寸，与滚动轴承相配合的轴颈为，配合为k6,定位轴肩直径为。
3.确定与右轴承端盖相关的轴段尺寸
轴承端盖厚度为40mm,联轴器与轴承端盖螺钉头的距离，该轴段直径为。
4.确定各轴段的长度并绘制低速轴结构草图（图10-6）
图10-6低速轴结构草图
（5）按弯曲-扭转组合强度校核（图见附页2）
①画低速轴的受力图
图10-7a所示为低速轴受力图，图10-7b、c所示分别为水平平面和垂直平面受力图。
②计算作用在轴上的力
齿轮2所受的圆周力
齿轮2所受的径向力
齿轮2所受的轴向力。
③计算作用于轴上的支座反力
水平平面内
校核
无误
垂直面平面内
校核
④绘制水平平面弯矩图（图10-7d）
（本图为示意图，未按比例绘制；
弯矩单位为N·
mm）
图10-7低速轴的受力分析
⑤绘制垂直平面弯矩图（10-7e）
⑥绘制合成弯矩图（图10-7f）
⑦绘制弯矩图（图10-3g）
⑧绘制当量弯矩图（图10-3h）
⑨确定轴的危险截面并校核轴的强度
由轴的结构图和当量弯矩图可以判断，轴的截面C处当量弯矩最大，是轴的危险截面。
七、滚动轴承的选择
1、高速轴滚动轴承
（1）作用在轴承上的载荷
（2）选择滚动轴承型号
前面已经选择滚动轴承6309，主要承受径向载荷，同时也能承受一定的轴向载荷。
由于工作温度不太高，支点跨距较短，轴拟采用两端单向固定式支承结构。
（3）计算轴承的当量动载荷
轴承A
因为
轴承B
（4）校核滚动轴承的寿命
由于轴承B受的当量动载荷较大，故对轴承B进行校核。
由表10-5和表10-6可分别查得（工作温度低于100℃），轴承工作寿命按2年计算，则
表10-5动载荷系数
载荷性质
无冲击或轻微冲击
中等冲击
强烈冲击
动载荷系数
1.0～1.2
1.2～1.8
1.8～3.0
表10-6温度系数。
轴承工作温度/℃
≤100
125
150
175
200
225
250
300
350
温度系数
0.95
0.90
0.85
0.80
0.75
0.70
0.60
0.50
因此，高速轴轴承的工作寿命足够。
2、低速轴滚动轴承
（1）作用在轴承上的载荷
（2）选择滚动轴承型号
前面已经选择滚动轴承6212，主要承受径向载荷，同时也能承受一定的轴向载荷。
（3）计算轴承的当量动载荷
因为
因为
（4）校核滚动轴承的寿命
八、键的选择与强度校核
（1）高速轴与带轮配合处的键连接
高速轴与带轮配合选用A型普通平键，由附表14-29查得
键的工作长度
带轮材料为铸铁，可求得键连接的挤压应力。
键连接工作面的挤压应力
（2）,低速轴与齿轮2配合处的键连接
低速轴与齿轮2配合选用A型普通平键，由附表14-29查得
齿轮材料为钢，由机械设计手册相关表格可求得键连接的挤压应力。
键连接工作面的挤压应力
（3）,低速轴与联轴器配合处的键连接
低速轴与联轴器配合选用A型普通平键，由附表14-29查得
键的工作长度
九、联轴器的选择
1、计算载荷
根据表15-8查得载荷系数K=1.1
计算转矩
2、选择联轴器的型号
轴伸出端安装的联轴器根据表15-6初选为HL4型弹性柱销联轴器（GB/T5014-2003）,公称转矩，许用转矩，Y型轴孔（圆柱型），孔直径d=50mm,轴孔长度，总长度L=112mm。
十、减速器的润滑
1、齿轮传动的润滑
由于齿轮圆周速度
因此，齿轮传动油浴润滑，选用工业闭式齿轮轴L-CK68（GB/T5903-1995）。
齿轮浸油深度以低速级齿轮2的1/6半径为宜（高速级齿轮1大约浸油1个齿高）。
2、滚动轴承的润滑
高速轴
低速轴
故高速轴及低速轴的轴承均采用润滑脂润滑，参考附表选用钠基润滑脂3号（L-XACMGA3）（GT/T492-1989）。
十一、减速器箱体尺寸计算
查表4-1，计算确定的减速器箱体主要尺寸见表10-7。
表10-7减速器箱体的主要尺寸
尺寸
箱座壁厚
箱盖壁厚
箱座凸缘厚度
箱盖凸缘厚度
箱底座凸缘厚度
，
地脚螺栓的直径和数目
轴承旁连接螺栓的直径
箱盖与箱座连接的螺栓直径
轴承端盖固定螺钉的直径
n’
轴承端盖固定螺钉的数目
m
箱座加强筋的厚度
箱盖加强筋的厚度
检视孔盖螺钉的直径
箱体外壁至螺栓中线的距离
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