机械设计课程设计-二级减速器课程设计完整说明书.doc
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机械设计课程设计说明书
分院：
机电与能源工程分院
专业班级：
07机制4班
姓名：
学号：
指导老师：
日期：
2010年6月1日
目录
一、设计任务书······················································2
二、前言·······················································2
三、设计内容·······················································4
1、电动机的选择··················································4
2、齿轮的设计····················································6
3、轴的设计·····················································14
4、键的连接选择校核·············································18
5、箱体的设计···················································19
6、减速器的润滑和密封···········································20
7、减速器附件及其说明···········································21
8、设计小结·····················································23
9、参考文献·····················································24
一．设计任务书
设计一用于胶带输送机卷筒（如图）的传动装置。
原始条件和数据：
胶带输送机两班制连续单向运转，载荷平稳，空载起动,室内工作，有粉尘；使用期限10年，大修期3年。
该机动力源为三相交流电，在中等规模机械厂批生产。
输送带速度允许误差为±5%。
选择I07组数据
输送带工作拉力：
F=2500（N）
输送带速度:
v=1.6（m/s）
卷筒直径：
D=450（mm）
二．前言
1.题目分析
根据题目，此胶带输送机每日工作16小时，载荷平稳，空载起动，无需考虑起动力矩。
在室内工作，因此，结构不能太大。
有粉尘，采用闭式结构，密封要求较高。
使用期限十年，大修期限三年，在大修期时更换滚动轴承等零部件。
使用期限较长。
在中等规模机械厂小批生产。
2.传动方案的拟定
根据以上的条件，决定采用普通齿轮传动。
因为齿轮传动具有外廓尺寸小，传动精度高，工作寿命长等优点。
因为有较大的传动比，采用两级闭式齿轮传动。
考虑工况，要求箱体的长度较小，因此采用二级展开式圆柱齿轮传动。
3.传动装置运动简图如下图:
标题
内容
结论
一、选择电动机
1、选择电动机的类型
（1）确定电动机的功率
（2）确定工作装置所需要的功率
（3）确定电动机的输出功率
（4）确定电动机的额定功率
2、确定电动机的转速
（1）确定卷筒轴的转速
（2）确定电动机的满载转速
3、总传动比计算和传动比分配
（1）总传动比的计算
（2）传动比的分配
3、传动装置运动参数的设计
（1）各轴转速的计算
（2）各轴输入功率计算
（3）各轴输入转矩的计算
4、将以上数据列表
二、齿轮的设计
1、高速齿轮的设计
（1）齿轮的选用
（2）按齿面接触强度设计
1）确定公式内的各项计算数值
2）计算
（3）按齿根弯曲强度设计
1）确定公式内的各计算数值
3）设计计算
4）几何尺寸计算
5）齿轮传动的几何尺寸
2、低速齿轮的选用
（1）齿轮的选用
（2）按齿面接触强度设计
1）确定公式内的各计算数值
2）计算
（3）按齿根弯曲强度计算
1）确定公式各计算数据
2）计算
（4）几何尺寸计算
（5）齿轮传动的几何尺寸
三、轴的设计及校核
1、轴的设计
（1）轴材料的选择
（2）初步确定轴的最小直径
2.轴的校核
⑴作用在齿轮上的力
⑵作用在轴承上的力
（3）键的校核
四．箱体的设计
五．减速器的润滑和密封
1.减速器的润滑
2、减速器的密封
六.减速器附件及其说明
1、轴承端盖的设计说明
2、游标的设计说明
3、排油孔螺栓的设计说明
4、窥视孔盖板的设计
七、设计小结
1、本设计的优缺点及改进意见
2、设计感想
八、参考文献
按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。
滑块联轴器效率：
=0.99
滚动轴承效率:
=0.99
8级精度齿轮传动（稀油润滑）效率：
=0.97
故传动装置传动总效率为：
根据表2-4两级圆柱齿轮减速器的效率取0.95.带入下式
载荷平稳.电动机额定功率只需略大于即可.按表8-169中Y系列电动机技术数据.选电动机的额定功率为5.51KW
查《课程设计》表2-1得
单级圆柱齿轮的传动比范围为=
则总传动比为范围为：
电动机的转速可选范围
符合这一范围的同步转速有1000r/min及1500r/min两种，根据实际情况，选常用的同步转速为1000r/min的Y系列的电动机Y132M2-6，其满载转速为960r/min.电动机的中心高外形尺寸.轴伸尺寸等均可由表8-170.表8-172中查到.从略
=960/67.91=14.14
由于是二级展开式圆柱齿轮减速器，所以两级齿轮的传动比比较近似，根据经验公式，优化齿轮传动比取高速级齿轮的传动比：
取低速级齿轮的传动比:
=14.14/4.45=3.18高速轴：
中间轴：
低速轴：
工作轴：
高速轴：
中间轴：
低速轴：
工作轴：
高高速轴：
中间轴：
低速轴：
工作轴：
电动机输出转矩：
轴
参名数
电动机轴
高速轴
中间轴
低速轴
工作轴
转速n（r/min）
960
960
215.73
67.91
67.91
功率P（kw）
4.77
4.72
4.53
4.35
4.26
转矩T（N·m）
47.45
46.95
200.53
611.73
599.07
传动比i
1
4.45
3.18
1
效率
0.99
0.960
0.960
0.980
1）齿圆柱齿轮传动
2）选用7级精度
3）材料选择：
大齿轮材料为45钢，硬度为240HBSS
小齿轮材料为45钢，硬度为240HBS
4）初定小齿轮的齿数：
则大齿轮齿数：
1、试选载荷系数Kt=1.6
2、计算小齿轮传递的转矩：
3、由表10-7选取齿宽系数
4、由表10-6查得材料的弹性影响系数
5、由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极度；大齿轮的接触疲劳强度极限
6、计算应力循环次数：
7、由图10-19取接触疲劳寿命系数：
8、计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1%，安全系数S=1
1、计算小齿轮分度圆直径，带入中较小值
2、计算圆周速度v
3、计算齿宽b
4、计算齿宽与齿高之比b/h
模数：
齿高：
5、计算载荷系数
根据，7级精度，由《机械设计》图10-8查得动载系数
直齿轮：
由表10-2查得使用系数
由表10-4用插值法查得7级精度，小齿轮相对支承非对称分布时，
由，，查图10-13得
故载荷系数
6、按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径
7、计算模数
1、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
2、由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,
3、计算弯曲疲劳强度的许用应力
取弯曲疲劳安全系数S=1.4,则
4、计算载荷系数K
5、查取齿形系数
由表10-5查得：
，
6、查取应力校正系数
由表10-5查得：
7、计算大小齿轮的,并加以比较
大齿轮的数值大
对此计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，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1.3115为标准值并就近圆整标准值按接触强度算得的分度圆直径,算出小齿轮齿数：
这样的设计的齿轮传动，既满足齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。
1、计算分度圆直径
2、计算中心距
3、计算齿轮宽度
，
取，
名称
计算公式
结果
分度圆直径
模数
中心距
齿形角
齿顶高
齿跟高
齿全高
齿顶圆直径
齿根圆直径
齿宽
d1=Z1×m
d2=Z2×m
m
a=m×（Z1+Z2）/2
α
ha1=m
ha2=m
hf1=1.25m
hf2=1.25m
h=ha+hf
da1=d1+2ha1
da2=d2+2ha2
df1=d1-2hf1
df2=d2-2hf2
b1
b2
44mm
198mm
2mm
121mm
20°
2mm
2mm
2.5mm
2.5mm
4.5mm
48mm
202mm
40mm
194mm
43mm
48mm
结构设计及绘制齿轮零件图（从略）
1）齿圆柱齿轮传动
2）选用7级精度
3）材料选择：
大齿轮材料为45钢，硬度为240HBS
小齿轮材料为45钢，硬度为240HBS
4）初定小齿轮的齿数：
则大齿轮齿数：
1、试选载荷系数Kt=1.6
2、计算小齿轮传递的转矩：
3、由表10-7选取齿宽系数
4、由表10-6查得材料的弹性影响系数
5、由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极度；大齿轮的接触疲劳强度极限
6、计算应力循环次数：
7、由图10-19取接触疲劳寿命系数：
8、计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1%，安全系数S=1
1、计算小齿轮分度圆直径，带入中较小值
2、计算圆周速度v
3、计算齿宽b
4、计算齿宽与齿高之比b/h
模数：
齿高：
5、计算载荷系数
根据，7级精度，由《机械设计》图10-8查得动载系数
直齿轮：
由表10-2查得使用系数
由表10-4用插值法查得7级精度，小齿轮相对支承非对称分布时，
由，，查图10-13得
故载荷系数
6、按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径
7、计算模数
1、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
2、由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,
3、计算弯曲疲劳强度的许用应力
取弯曲疲劳安全系数S=1.4,则
4、计算载荷系数K
5、查取齿形系数
由表10-5查得：
，
6、查取应力校正系数
由表10-5查得：
7、计算大小齿轮的,并加以比较
大齿轮的数值大
对此计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，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3为标准值并就近圆整标准值按接触强度算得的分度圆直径,算出小齿轮齿数：
取
，取
这样的设计的齿轮传动，既满足齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。
1、计算分度圆直径
2、中心距的计算
3、计算齿轮宽度
，
名称
计算公式
结果
分度圆直径
模数
中心距
齿形角
齿顶高
齿跟高
齿全高
齿顶圆直径
齿根圆直径
齿宽
d3=Z3×m
d4=Z4×m
m
a=m×（Z3+Z4）/2
α
ha3=m
ha4=m
hf3=1.25m
hf4=1.25m
h=ha+hf
da3=d3+2ha3
da4=d4+2ha4
df3=d3-2hf3
df4=d4-2hf4
b3
b4
69mm
228mm
3mm
155.8mm
20°
3mm
3mm
3.75mm
3.75mm
6.75mm
75.5mm
234.5mm
67.5mm
221.5mm
68mm
74mm
结构设计及绘制齿轮零件图（从略）
减速器的功率不大，无特殊要求，故选用最常用的45钢并正火处理
由表15-3查得
输出轴的最小直径显然是安装联轴器轴的直径为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号
联轴器的计算转矩,查表14-1，考虑到转矩变化很小，故时
由于轴的转速较高且稍有冲击，为了减小进去载荷，缓和冲击，应选用具有较小转动惯量和具有弹性的联轴器，由于弹性柱销联轴器结构简单、安装方便、耐久性好，故选用弹性柱销联轴器
1.按1轴径选择。
选用LT5型弹性柱销联轴器。
其技术参数：
公称转矩125N*m，满足；其许用转速4600r/min，满足；GB4323-2002联轴器的孔径，故，联轴器长度，联轴器的配合毂孔长度
2.中间轴与工作轴的联接选择联轴器：
计算转矩
按3轴径选择。
查书表，选用LT9型弹性柱销联轴器。
其技术参数：
公称转矩，满足；其许用转速，满足；结构参数：
GB4323-2002联轴器的孔径mm，故mm，联轴器长度，联轴器的配合毂孔长度由于1、2轴转速较高，载荷较小在径向载荷，用深沟球轴承，由于3轴的转速较低，径向载荷较大选用深沟球轴承
1轴：
根据上面计算出的最小轴径及轴1与连轴器相联轴径知，选用内径为31mm的轴承比较恰当，先选用6207的深沟球轴承，其内径d=35mm，外径D=72mm,宽度B=17mm，安装尺寸
2轴：
根据轴2的最小直径（33.66mm）初步选择深沟球轴承代号为6208，其内径d=40mm，外径D=80mm,宽度B=18mm，安装尺寸
3轴：
初步选择深沟球轴承代号为6212，其内径，外径,宽度，安装尺寸
轴的基本结构设计
根据以上轴最小直径的计算，联轴器的选用，滚动轴承的选用，以及齿轮的设计计算，初步设计轴的基本结构如下：
1轴：
根据轴的最小尺寸.轴承.齿轮的尺寸大致确定第一根轴的基本尺寸如图1根据其尺寸,取左边的键的尺寸为12x8x32
2轴：
根据轴的最小尺寸.轴承.齿轮的尺寸,采用套筒定位.大致确定第二根轴的基本尺寸如图2左端的键为14x9x36,右端键槽的尺寸为14x9x63
3轴：
根据轴的最小尺寸.轴承.齿轮的尺寸,采用套筒定位.大致确定第三根轴的基本尺寸如图3
左端的键为14x9x48，右端的键为20x12x44
1轴受力,做出弯矩图,并按计算结果分别作出水平上的弯矩和垂直面上的弯矩图然后按下式计算总弯矩并作出M图.如图所示
在水平面内轴承所受的载荷
在垂直面内轴承所受的载荷
所以轴承所受的总载荷
由于基本只受轴向载荷，所以当量动载荷
已知预期的寿命
所以基本额定动载荷为：
轴承6207额定动载荷C=25.5kN，
由前面选定轴的材料为45钢，正火处理，查表12-1
，
由前面计算所得
高速级小齿轮所受的载荷
径向力
周向力
水平面内弯矩：
垂直面内弯矩：
合成弯矩
根据，由表12-3查得
，，故
当量弯矩
参考表8-61，选择A型圆头普通平键
联轴器的直径，选择键的公称尺寸
，
键的工作长度
键的工作高度
选用的材料是45钢，许用挤压应力
强度条件为
大齿轮轴的直径
选择键的公称尺寸
，
键的工作长度
键的工作高度
选用的材料是45钢，许用挤压应力
强度条件为
大齿轮轴的直径
选择键的公称尺寸
，
键的工作长度
键的工作高度
选用的材料是45钢，许用挤压应力
强度条件为
联轴器的直径，选择键的公称尺寸
，
键的工作长度
键的工作高度
选用的材料是45钢，许用挤压应力
强度条件为
参考《机械设计课程设计》表4-6
箱体（座）壁厚（δ）
δ=9
0.025a+Δ
=6.75mm
箱盖壁厚（）
=11
=0.85δ
=0.85×9=7.65
箱底，箱盖，箱座底凸缘厚度（b1,b2,b3）
b1=13.5
b1=1.5δ=13.5
b2=13.5
b2=1.5δ=13.5
b3=22.5
b3=2.5δ=22.5
地脚螺栓直径
及数目（df,n）
df=16
df=0.04a+8=14
n=4
n=4
轴承旁联接螺栓直径d1
d1=12
d1=0.75df=12
箱盖，箱座联接
螺栓直径d2
d2=12
d2=（0.5-0.6）df
=12
螺栓的间距：
由实际结构而定
轴承端盖螺钉的直径及数目（d3,n）
d31=d32=10
d33=12n（1,2）=4
n3=6
查表得
检查端盖螺钉的
直径d4
d4=8
双级减速器d4=8
df,d1,d2至箱外壁距离c1
C1=20
查表4-6
df,d2至凸缘边缘距离c2
C2=18
轴承座外径D2
D2
（1）=116
D2
（2）=120
D2（3）=160
由实际结构决定
轴承旁联接螺栓距离S
S1=124S2=128.5
S3=172
S
轴承旁凸台半径R1
R1=18
R1=C2
轴承旁凸台高度h
h
根据低速轴轴承座
外径D2和Md1扳手
空间c1的要求由
结构确定
箱外壁至轴承座端面距离
L1=44
C1+C2+（5~8）
箱座肋厚
m1=10
m=10
m1≥0.85δ1
m≥0.85δ
大齿轮顶圆与箱内壁间距离
齿轮端面与箱内壁距离
Δ1=12
△2=10
Δ1≥1.2δ
Δ2≥δ
1）、齿轮的润滑
低速级大齿轮的圆周速度为V=1.62m/s<12m/s所以采用浸油润滑，应没过大齿轮齿顶8mm满足使中间大齿轮浸没超过一个齿高h=6.75的要求。
2）、轴承的润滑
采用油脂润滑，为了防止油液进入轴承，在箱体内设置封油环。
对于中间的轴承座，由于结构要求紧凑，油脂不容易添加，采用了刮油润滑。
因此，在内箱壁上用螺栓固定一刮油润滑采用刮油板，从齿轮上刮下的油可以通过刮油板下方的导油槽流到中间轴承座上的注油孔，然后流入轴润滑承座。
轴伸出端的密封：
高速轴：
密封处轴径的圆周速度
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