二級圓柱齒輪減速器機械設計課程

1、20 機械設計基礎課程設計目 錄1、設計任務書.(2)2、總體設計.(3)3.傳動零件的設計.(5)4、軸的設計(9)5、滾動軸承校核(13)7、鍵的選擇(15）8、滾動軸承的選擇 (17)9、聯(lián)軸器的選擇 (18)10、箱體設計.(19)11、潤滑、密封設計.(23)一、設計題目 1、設計題目帶式運輸機傳動系統(tǒng)中的展開式二級圓柱齒輪減速器 2、系統(tǒng)簡圖 系統(tǒng)簡圖如下圖所示 3、工作條件1、 單向運轉(zhuǎn)，有輕微振動，經(jīng)常滿載，空載啟動，單班制工作（一天8小時），使用期限8年，大修期3年，輸送帶速度容許誤差為±5%。4、原始數(shù)據(jù) 題 號參 數(shù)2運輸帶工作拉力F(kN)2000運輸帶工作速

2、度(m/min)1.7卷筒直徑D(mm)300五、設計工作量：1、設計說明書一份2、減速器裝配圖1張3、減速器零件圖23張4，傳動方案的擬定及說明由題目所知傳動機構(gòu)類型為：同軸式二級圓柱齒輪減速器。故只要對本傳動機構(gòu)進行分析論證。  本傳動機構(gòu)的特點是：減速器橫向尺寸較小，兩大吃論浸油深度可以大致相同。結(jié)構(gòu)較復雜，軸向尺寸大，中間軸較長、剛度差，中間軸承潤滑較困難5·設計進度1、 第一階段：總體計算和傳動件參數(shù)計算2、 第二階段：軸與軸系零件的設計  3、 第三階段：軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的校核及草圖繪制 4、 第四

3、階段：裝配圖、零件圖的繪制及計算說明書的編寫二、總體設計（一）、選擇電動機1、選擇電動機的類型根據(jù)動力源和工作條件，選用Y型三相交流異步電動機。2、確定電動機的功率1）計算工作所需的功率其中，帶式輸送機的效率。2）通過查機械設計基礎課程設計表10-1確定各級傳動的機械效率：滾筒 =0.96；齒輪 =0.97；軸承 =0.99；聯(lián)軸器 =0.99。總效率。電動機所需的功率為：。由表機械設計基礎課程設計10-110選取電動機的額定功率為4kW。3）電動機的轉(zhuǎn)速選960r/min 和1440r/min兩種作比較。工作機的轉(zhuǎn)速：現(xiàn)將兩種電動機的有關(guān)數(shù)據(jù)進行比較如下表所示方案電動機型號額定功率/kW滿載

4、轉(zhuǎn)速/傳動比Y132M-64.096031.41Y112M-44.0144047.12由上表可知方案的總傳動比過大，為了能合理分配傳動比，使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用方案。4）選定電動機型號為Y132M-6。查表機械設計基礎課程設計10-111得電動機外伸軸直徑D=28，外伸軸長度E=60，如下圖所示。（二）、傳動比分配1計算總傳動比  由電動機的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機主動軸轉(zhuǎn)速nw可確定傳動裝置應有的總傳動比為： inm/nw nw38.4 i25.14（三）、傳動裝置的運動和動力參數(shù)1、各軸的轉(zhuǎn)速計算2、各軸輸出功率計算3、各軸輸入轉(zhuǎn)矩計算各軸運動和動

5、力參數(shù)如下表所示參數(shù)軸名高速軸中間軸低速軸轉(zhuǎn)速96019238.4功率 3.963.843.72轉(zhuǎn)矩39.4191925.2傳動比i55三、傳動零件的計算（一）、高速級齒輪傳動設計1、選定高速級齒輪精度等級、材料及齒數(shù)。1）輸送機為一般工作機器，速度不高，故選用8級精度足夠。2）通過查教材表11-1選擇小齒輪的材料為40MnB，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為241-286HBS，大齒輪為ZG35Si，調(diào)質(zhì)處理，硬度為241-269HBS，。3）選小齒輪齒數(shù)為Z1=26，則大齒輪齒數(shù)Z2=i1×Z1=26×4.62=120.12，取Z2=120，實際傳動比。2、按齒面接觸強度設計設計公

6、式（1）確定公式內(nèi)的各計數(shù)值1）試選載荷系數(shù)K=1.52）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T2=22.1N·m=22100N·mm3）通過查教材表11-6選取齒寬系數(shù)0.84）通過查教材表11-4得彈性系數(shù)5）計算接觸疲勞許用應力通過查教材表11-5，?。?）計算1）試計算小齒輪分度圓的最小直徑2）計算齒寬 ，取3）計算模數(shù) ，取m=1.5mm實際直徑4）驗算彎曲疲勞強度通過查教材表11-5，取由圖11-8和11-9查得，則5）齒輪的圓周速度對照表11-2可知選用8級精度是合宜的。高速齒輪各參數(shù)如下表所示名稱計算公式結(jié)果/mm模數(shù)m1.5壓力角齒數(shù)26120傳動比i4.16分度圓直徑391

7、80齒頂圓直徑42183齒根圓直徑35.25179.25中心距109.5齒寬3530（二）、低速級齒輪傳動的設計1、選定低速級齒輪精度等級、材料及齒數(shù)。1）輸送機為一般工作機器，速度不高，故選用8級精度足夠。2）通過查教材表11-1選擇小齒輪的材料為40MnB，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為241-286HBS，大齒輪為ZG35Si，調(diào)質(zhì)處理，硬度為241-269HBS，。3）選小齒輪齒數(shù)為Z1=34，則大齒輪齒數(shù)Z2=i2×Z1=34×3.55=120.7，取Z2=120，實際傳動比。2、按齒面接觸強度設計設計公式（1）確定公式內(nèi)的各計數(shù)值1）試選載荷系數(shù)K=1.52）小齒輪傳遞的

8、轉(zhuǎn)矩T2=91.8N·m=98100N·mm3）通過查教材表11-6選取齒寬系數(shù)0.84）通過查教材表11-4得彈性系數(shù)5）計算接觸疲勞許用應力通過查教材表11-5，?。?）計算1）試計算小齒輪分度圓的最小直徑2）計算齒寬 ，取3）計算模數(shù) ，取m=2實際直徑4）驗算彎曲疲勞強度通過查教材表11-5，取由圖11-8和11-9查得，則5）齒輪的圓周速度對照表11-2可知選用8級精度是合宜的。低速齒輪各參數(shù)如下表所示名稱計算公式結(jié)果/mm模數(shù)m2壓力角齒數(shù)34120傳動比i3.53分度圓直徑70240齒頂圓直徑74244齒根圓直徑65235中心距154齒寬5550四、軸的設計（

9、一）、軸的材料選擇和最小直徑估計 根據(jù)工作條件，選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。軸的最小直徑計算公式 ，C的值通過查教材表14-2確定為：C=107。1、 高速軸 因為高速軸最小直徑處安裝聯(lián)軸器設一個鍵槽，因此。2、 中間軸 。3、 低速軸 因為低速軸最小直徑處安裝聯(lián)軸器設一個鍵槽，因此。（二）、減速器的裝配草圖設計 減速器草圖如下圖所示（三）、軸的結(jié)構(gòu)設計1、高速軸1）高速軸的直徑的確定：最小直徑處 與電動機相連安裝聯(lián)軸器的外伸軸段，因此：密封處軸段 ：滾動軸承軸段 滾動軸承選取6207 ：d×D×B=35mm×72mm×17mm:過渡段 齒輪軸段由于

10、齒輪直徑較小，所以采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。：滾動軸承段，2）高速軸各段長度的確定： ：由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定：由滾動軸承、擋油環(huán)及裝配關(guān)系等確定 ：由裝配關(guān)系、箱體結(jié)構(gòu)確定：由高速小齒輪齒寬確定：由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定2、中間軸1）中間軸各軸段的直徑確定：最小直徑處 滾動軸承軸段，因此.滾動軸承選取6207 d×D×B=35mm×72mm×17mm。：低速小齒輪軸段 ?。狠S環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求 取 : 高速大齒輪軸段 ?。簼L動軸承段 2）中間軸各軸段長度的確定：由滾動軸承，擋油盤及裝配關(guān)系 ?。河傻退傩↓X輪齒寬取：軸環(huán) ?。河筛?/p>

11、速大齒輪齒寬 ?。?3、低速軸1) 低速軸各軸段的直徑確定： 滾動軸承軸段，因此.滾動軸承選取6208,d×D×B=40mm×80mm×18mm。：低速大齒輪軸段 ?。狠S環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求 取 : 過度段取，考慮擋油盤的軸向定位 ?。簼L動軸承段 ：封密軸段處，根據(jù)聯(lián)軸器的定位要求以及封面圈的的標注，?。鹤钚≈睆剑惭b聯(lián)軸器的外伸軸段 2）低速軸各軸段長度的確定：由滾動軸承、擋油盤以及裝配關(guān)系等確定取：由低速大齒輪齒寬 ?。狠S環(huán) 取：由裝配關(guān)系和箱體結(jié)構(gòu) ?。簼L動軸承、擋油盤以及裝配關(guān)系 ：由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定：五、軸的校核（低速軸

12、）1、低速軸的受力分析圓周力、徑向力、軸向力大小如下：2、低速軸的受力情況如下圖所示3、求垂直面的支承反力NN4、求水平面的支承反力5、繪制垂直面的彎距圖如下圖所示=267.25×0.0595=15.90N.m=536.75×0.1195=64.14.m6、繪制水平面的受力與彎距圖如下圖所示7、求合成彎距8、危險截面的當量彎距由下圖可見，截面a-a最危險，其轉(zhuǎn)距當量彎距如認為軸的扭切應力是脈動循環(huán)變力，取折合系數(shù)a=0.6，代入上式9、計算危險截面處軸的直徑軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由教材14-1查得=650 MPa，由表14-3查得=60MPa考慮到鍵槽對軸的削弱，將d

13、值增大5%，故d=1.05×38.02=39.92mm<44mm故軸符合強度要求。六、鍵的選擇（一）、高速軸鍵的選擇高速軸上只有安裝聯(lián)軸器的鍵。根據(jù)安裝聯(lián)軸器處直徑d=38，通過查機械設計基礎課程設計表10-33選擇普通平鍵。選擇的鍵尺寸：b×h=8×7（t=4.0，r=0.25）。標記：鍵8×7 GB/T1096-2003。鍵的工作長度L=44mm,鍵的接觸高度k=0.5h=0.5×8=4mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩。按表6-2差得鍵的靜連接時需用應力 則所以高速軸上的鍵強度足夠。（二）、中間軸鍵的選擇 中間軸上的鍵是用來安裝齒輪的，因此選用圓頭普

14、通平鍵。因為高速大齒輪齒寬B=30mm ，軸段直徑d=38mm，所以通過查機械設計基礎課程設計表10-33選用b×h =10×8（t=5.0，r=0.4），標記：鍵10×8GB/T1096-2003 。低速小齒輪齒寬B=55 ，軸段直徑d=38所以選用b×h=10×8（t=5.0，r=0.4），標記：鍵14×9 GB/T1096-2003 。由于兩個鍵傳遞的轉(zhuǎn)矩都相同，所以只要校核短的鍵。短鍵的工作長度L=25m,鍵的接觸高度k=0.5h=0.5×8=4mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩 則故軸上的鍵強度足夠。（三）、低速軸鍵的選擇低速上有兩

15、個鍵，一個是用來安裝低速級大齒輪，另一個是用來安裝聯(lián)軸器。齒輪選用圓頭普通平鍵，齒輪的軸段的直徑d=42mm，輪寬B=50mm ，通過查表機械設計基礎課程設計表10-33選用b×h=12×8（t=5.0，r=0.4）標記：鍵12×8GB/T1096-2003 。鍵的工作長度 L=59mm,鍵的接觸高度k=0.5h=0.5×8=4mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩 則故安裝齒輪的鍵強度足夠。安裝聯(lián)軸器的鍵用單圓頭普通平鍵，軸直徑d=35mm，所以選鍵b×h=10×8。標記：鍵10×8GB/T1096-2003。鍵的工作長度 L=56mm,鍵的接

16、觸高度k=0.5h=0.5×8=4mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩 則故選的鍵強度足夠。七、滾動軸承的選擇（一）、高速軸軸承的選擇根據(jù)載荷及速度情況，選用深溝球軸承。由高速軸的設計，根據(jù)，查機械設計基礎課程設計表10-35選軸承型號為6027滾動軸承的選擇及計算一 I軸：  1求兩軸承受到的徑向載荷 5、 軸承30206的校核 1） 徑向力 2） 派生力 3） 軸向力 二、高速軸用聯(lián)軸器的設計計算  由于裝置用于運輸機，原動機為電動機，所以工作情況系數(shù)為 ， 計

17、算轉(zhuǎn)矩為   所以考慮選用彈性柱銷聯(lián)軸器TL4（GB4323-84），但由于聯(lián)軸器一端與電動機相連，其孔徑受電動機外伸軸徑限制，所以選用TL5（GB4323-84） 其主要參數(shù)如下： 材料HT200 公稱轉(zhuǎn)矩  軸孔直徑 ，  軸孔長 ，  裝配尺寸  半聯(lián)軸器厚   （1P163表17-3）（GB4323-84）。（二）、中間軸軸承的選擇 根據(jù)載荷及速度情況，選用深溝球軸承。由中間軸的設計，根據(jù)，查機械設計基礎課程設計表10

18、-35選軸承型號為6207 第二個聯(lián)軸器的設計計算  由于裝置用于運輸機，原動機為電動機，所以工作情況系數(shù)為 ， 計算轉(zhuǎn)矩為   所以選用彈性柱銷聯(lián)軸器TL10（GB4323-84） 其主要參數(shù)如下： 材料HT200 公稱轉(zhuǎn)矩  軸孔直徑  軸孔長 ，  裝配尺寸  半聯(lián)軸器厚   （1P163表17-3）（GB4323-84 減速器附件的選擇 通氣器  由于在室內(nèi)使用，選通氣

19、器（一次過濾），采用M18×1.5 油面指示器  選用游標尺M16 起吊裝置  采用箱蓋吊耳、箱座吊耳 放油螺塞  選用外六角油塞及墊片M16×1.5（三）低速軸軸承的選擇根據(jù)載荷及速度情況，選用深溝球軸承。由低速軸的設計，根據(jù)，選軸承型號為6208。八、聯(lián)軸器的選擇根據(jù)工作要求，為了緩和沖擊，保證減速器的正常工作，輸出軸（低速軸）選用凸緣聯(lián)軸器，考慮到轉(zhuǎn)矩變化小，取，則按照計算轉(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機械設計基礎課程設計表10-41，高速軸選用YL7聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩，孔徑d=28mm，L=44mm，許用轉(zhuǎn)

20、速n=7600r/min，故適用; 低速軸選用YL8聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩，孔徑d=35mm，L=60mm，許用轉(zhuǎn)速n=7000r/min，故適用。九、箱體的設計箱體各部分尺寸關(guān)系如下表所示減速器的箱體采用鑄造（HT200）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)為了保證齒輪佳合質(zhì)量，大端蓋分機體采用配合. 1. 機體有足夠的剛度在機體為加肋，外輪廓為長方形，增強了軸承座剛度2. 考慮到機體內(nèi)零件的潤滑，密封散熱。因其傳動件速度小于12m/s，故采用侵油潤油，同時為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH為40mm為保證機蓋與機座連接處密封，聯(lián)接凸緣應有足夠的寬度，聯(lián)接表面應精創(chuàng)，其表面粗糙度為3. 機體結(jié)構(gòu)有良好

21、的工藝性.鑄件壁厚為10，圓角半徑為R=3。機體外型簡單，拔模方便.4. 對附件設計視孔蓋和窺視孔在機蓋頂部開有窺視孔，能看到 傳動零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進行操作，窺視孔有蓋板，機體上開窺視孔與凸緣一塊，有便于機械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強密封，蓋板用鑄鐵制成，用M6緊固油螺塞：放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機體外壁應凸起一塊，由機械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。油標：油標位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。油尺安置的部位不能太低，以防油進入油尺座孔而溢出. 通氣孔：由于減速器運

22、轉(zhuǎn)時，機體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便達到體內(nèi)為壓力平衡. 蓋螺釘：啟蓋螺釘上的螺紋長度要大于機蓋聯(lián)結(jié)凸緣的厚度。桿端部要做成圓柱形，以免破壞螺紋.F 位銷：為保證剖分式機體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機體聯(lián)結(jié)凸緣的長度方向安裝一圓錐定位銷，以提高定位精度.G 吊鉤：在機蓋上直接鑄出吊鉤和吊環(huán)，用以起吊或搬運較重的物體.1. 機體有足夠的剛度在機體為加肋，外輪廓為長方形，增強了軸承座剛度名稱符號尺寸關(guān)系mm箱座壁厚8箱蓋壁厚18箱蓋凸緣厚度b115箱座凸緣厚度b15地腳螺釘直徑dfM16地腳螺釘數(shù)量n6軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑d1M16蓋與座聯(lián)接螺栓直徑

23、d2M8聯(lián)接螺栓d2的間距L軸承端蓋螺釘直徑d3M10檢查孔蓋螺釘直徑d4 M4定位銷直徑d8大齒輪齒頂圓與箱體壁的距離L1軸承座軸承蓋外徑D1D2D3125125130箱體外壁到軸承座端面的距離L2凸緣尺寸C1C215箱坐上的肋厚m110十、潤滑、密封的設計1、潤滑因為齒輪的速度都比較小，難以飛濺形成油霧，或難以導入軸承，或難以使軸承浸油潤滑。所以，減速器齒輪選用潤脂脂潤滑的方式潤滑。1、密封為了防止泄漏，減速器的箱蓋與箱體接合處和外伸軸處必須采取適當?shù)拿芊獯胧?。箱體與箱蓋的密封可以通過改善接合處的粗糙度，一般為小于或等于6.3，另外就是連接箱體與箱蓋的螺栓與螺栓之間不宜太大，安裝時必須把螺

24、栓擰緊。外伸軸處的密封根據(jù)軸的直徑選用國家標注U型密封圈。十一 設計小結(jié)  由于時間緊迫，所以這次的設計存在許多缺點，比如說箱體結(jié)構(gòu)龐大，重量也很大。齒輪的計算不夠精確等等缺陷，我相信，通過這次的實踐，能使我在以后的設計中避免很多不必要的工作，有能力設計出結(jié)構(gòu)更緊湊，傳動更穩(wěn)定精確的設備。設計是一項艱巨的任務，設計是要反復思考、反復修改，設計是    以堅實的知識基礎為前提的，設計機械的最終目的是要用于實際    的，所以任何一個環(huán)節(jié)都馬虎不得，機械設計課程設計讓我又  &#

25、160;   重溫了一遍學過的機械類課程的知識。  經(jīng)過多次修改，設計的結(jié)果還是存在很多問題的，但是體驗了機    械設計的過程，學會了機械設計的方法，能為以后學習或從事機械  設計提供一定的基礎。 一、 機械設計課程設計的目的意義二、   1綜合運用課程所學理論和知識進行機械設計訓練，使所學知識進一步鞏固、加深和擴展，為創(chuàng)新設計和今后的工程設計工作打下基礎。  三、 2掌握機械及機械傳動裝置的一般設計方法、設計步驟，樹立正確的設計思想，培養(yǎng)機械設計及解決實際工程問題的能力。

26、四、   3進行基本技能訓練。如：設計計算、工程繪圖、運用資料、手冊、標準和規(guī)范以及使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)、進行經(jīng)驗估算和數(shù)據(jù)處理等設計是一項艱巨的任務，設計是要反復思考、反復修改，設計是    以堅實的知識基礎為前提的，設計機械的最終目的是要用于實際    的，所以任何一個環(huán)節(jié)都馬虎不得，機械設計課程設計讓我又      重溫了一遍學過的機械類課程的知識。  經(jīng)過多次修改，設計的結(jié)果還是存在很多問題的，但是體驗了機  

27、60; 械設計的過程，學會了機械設計的方法，能為以后學習或從事機械  設計提供一定的基礎。五、 該方案優(yōu)缺點該方案齒輪可為直齒、斜齒或人字齒，結(jié)構(gòu)簡單，應用廣泛。齒輪相對軸承為不對稱布置，要求軸有較大的剛度，因此對軸的要求較高，而且齒輪應布置在遠離轉(zhuǎn)矩輸入輸出端，以減少載荷沿齒向分布不均勻現(xiàn)象。傳動比范圍一般840. 六、  心得體會 這是我們大學的第一次課程設計，這次設計對我們大學所學知識是一次很好的考察和復習，為以后的專業(yè)課程設計和畢業(yè)設計做準備，同時對我們的能力也是一次很好的鍛煉。最開始拿到這個題目是一頭霧水，不知道如何下手，通過查取一些資料，對機械設計重新學習，終于對這個大作業(yè)有了整體的認識。選電機、設計齒輪、軸、箱體、畫圖，每一個過程對我來說都是一個大的提高，由于機械設計已經(jīng)學了很久了，很多東西都忘記了，還得一點一點的看書真的是很大的考驗。寫說明書和畫圖前后歷時一個多月，有時感