(最新版)二级减速器(机械毕业课程设计)(含总结)

机械设计课程设计

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日期：2011 年6 月

目录

1. 设计目的 (2)

2. 设计方案 (3)

3. 电机选择 (5)

4. 装置运动动力参数计算 (7)

5.带传动设计 (9)

6.齿轮设计 (18)

7.轴类零件设计 (28)

8.轴承的寿命计算 (31)

9.键连接的校核 (32)

10.润滑及密封类型选择 (33)

11.减速器附件设计 (33)

12.心得体会 (34)

13.参考文献 (35)

1. 设计目的

机械设计课程是培养学生具有机械设计能力的技术基础课。课程设计则是机械设计课程的实践性教学环节，同时也是高等工科院校大多数专业学生第一次全面的设计能力训练，其目的是：

（1）通过课程设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意识，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与实际知识去分析和解决机械设计问题的能力。

（2）学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律。

（3）通过制定设计方案，合理选择传动机构和零件类型，正确计算零件工作能力，确定尺寸和掌握机械零件，以较全面的考虑制造工艺，使用和维护要求，之后进行结构设计，达到了解和掌握机械零件，机械传动装置或简单机械的设计过程和方法。

（4）学习进行机械设计基础技能的训练，例如：计算，绘图，查阅设计资料和手册，运用标准和规范等。

2. 设计方案及要求

据所给题目：设计一带式输送机的传动装置（两级展开式圆柱直齿轮减速器）方案图如下：

技术与条件说明：

1）传动装置的使用寿命预定为8年每年按350天计算，每天16小时计算；

2）工作情况：单向运输，载荷平稳，室内工作，有粉尘，环境温度不超过35度；

3）电动机的电源为三相交流电，电压为380220伏；

4）运动要求：输送带运动速度误差不超过；滚筒传动效率0.96；

5）检修周期：半年小修，两年中修，四年大修。

设计要求

1）减速器装配图1张；

2）零件图2张（低速级齿轮，低速级轴）；

3）设计计算说明书一份，按指导老师的要求书写

4）相关参数：F=8KN，V=0.6，D=400mm。

3. 电机选择

3.1 电动机类型的选择

按工作要求和工作条件选用Y系列鼠笼三相异步电动机。其结构为全封闭自扇冷式结构，电压为380V。

3.2 选择电动机的容量

工作机有效功率P=,根据任务书所给数据F=8KN，V=0.6。则有：P===4.8KW

从电动机到工作机输送带之间的总效率为

=

式中，，，，分别为V带传动效率, 滚动轴承效率，齿轮传动效率，联轴器效率，卷筒效率。据《机械设计手册》知=0.96，=0.99，=0.97，=0.99，=0.99，则有：

=0.96

=0.85

所以电动机所需的工作功率为：

P===5.88KW

取P=6.0KW

3.3 确定电动机的转速

按推荐的两级同轴式圆柱斜齿轮减速器传动比I=8~40和带的传动比I=2~4，则系统的传动比范围应为：

I=I=（8~40）（2~4）=16~200

工作机卷筒的转速为

n==

所以电动机转速的可选范围为

n=I=（16~200）28.7

=（459~5740）

符合这一范围的同步转速有750rmin,1000rmin和1500rmin三种，由于本次课程设计要求的电机同步转速是1000rmin。查询机械设计手册（软件版）【常有电动机】-【三相异步电动机】-【三相异步电动机的选型】-【Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件】-【电动机的机座号与转速对应关系】确定电机的型号为Y160M-6.其满载转速为970rmin,额定功率为7.5KW。4. 装置运动动力参数计算

4.1 传动装置总传动比和分配各级传动比

1）传动装置总传动比I=

2）分配到各级传动比

因为I=已知带传动比的合理范围为2~4。故取V带的传动比则I 分配减速器传动比，参考机械设计指导书图12分配齿轮传动比得高速级传动比，低速级传动比为

4.2 传动装置的运动和动力参数计算

电动机轴：

转速：n=970

输入功率：P=P=6.0KW

输出转矩：T=9.55=9.55 =5.9N Ⅰ轴（高速轴） 转速：n=

min /440min /r 2

.29700r i n ==带 输入功率：P=P KW P 76.596.00.610010=?=?=?ηη 输入转矩 T=9.55

Ⅱ轴（中间轴） 转速：n=

输入功率：P=P 97.099.076.5321121??=?=??ηηηP =5.5KW

输入转矩： T=9.55

Ⅲ轴（低速轴） 转速：n=

输入功率：PP 97.099.05.5322232??=?=??ηηηP =5.28KW

输入转矩： T 66336

3106.71.6

2828.51055.91055.9?=??=?=n p N

卷筒轴： 转速：n

输入功率：P=P =5.28 =5.17KW

输入转矩：66446

103.71.6

2817.51055.91055.9?=??=?=n p T 卷 N 各轴运动和动力参数表4.1 轴 号

功率 （KW ）

转矩（N ）

转速（）

电机轴 6 5.9 970 1轴 5.76 1.3 440 2轴 5.5 5.6 93.6 3轴 5.28 1.76 28.6 卷同轴

5.17

1.73 28.6

图4-1

5.带传动设计

5.1 确定计算功率P

据[2]表8-7查得工作情况系数K=1.1。故有： P=KP

5.2 选择V 带带型

据P 和n 有[2]图8-11选用A 带。

5.3 确定带轮的基准直径d 并验算带速

（1）初选小带轮的基准直径d 有[2]表8-6和8-8，取小带轮直径

d=125mm 。 （2）验算带速v ，有： 1000

600

9725114.31000

600

1???=

???=

n d v d π

=6.35

因为6.35ms 在5ms~30ms 之间，故带速合适。 （3）计算大带轮基准直径d

75mm 22512.2d 1d 2=?=?=带i d d 取=280mm 新的传动比i==2.24

5.4 确定V 带的中心距a 和基准长度L

(1)据[2]式8-20初定中心距a=700mm (2)计算带所需的基准长度

2

2121004)()(22a d d d d a L d d d d d -+++≈π

700

4)125280()125280(214.370022

?-+++?= =2044mm

由[2]表8-2选带的基准长度L=2000mm （3）计算实际中心距 2

20442000700200-+=-+

≈d d L L a a 中心局变动范围：

5.5 验算小带轮上的包角

?

??

?

≥=?--=90.91663.57)(18012a d d d d α

5.6 计算带的根数z

（1）计算单根V 带的额定功率P 由和rmin 查[2]表8-4a 得 P=1.39KW

据n=970，i=2.2和A 型带，查[2]8-4b 得 P=0.11KW

查[2]表8-5得K=0.96，K=1.03，于是： P=(P+P)KK

=（1.39+0.11）0.961.03 =1.48KW

（2）计算V 带根数z

故取5根。

5.7 计算单根V 带的初拉力最小值（F ）

由[2]表8-3得A 型带的单位长质量q=0.1。所以 2min 0)5.2(500)(qv v

z K P K F ca

+??-?

=αα

235.61.035

.6596.0.6

6)96.05.2(500?+???-?

=

=170.76N

应使实际拉力F 大于（F ）

5.8 计算压轴力F

压轴力的最小值为：

（F）=2（F）sin=25179.960.99

=1696.45N

5.9 带轮设计

（1）小带轮设计

由Y160M电动机可知其轴伸直径为d=mm，故因小带轮与其装配，故小带轮的轴孔直径d=42mm。有[4]P表14-18可知小带轮结构为实心轮。

（2）大带轮设计

大带轮轴孔取32mm，由[4]P表14-18可知其结构为辐板式。

6.齿轮设计

6.1高速级齿轮设计

1.选定齿轮类型，精度等级，材料及模数

1）按要求的传动方案，选用圆柱直齿轮传动；

2）运输机为一般工作机器，速度不高，故用8级精度；（GB10095—88）

3）材料的选择。由[2]表10-1选择小齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS，大齿轮的材料为45钢（正火）硬度为200HBS，两者硬度差为40HBS；

4）选小齿轮齿数为Z=24，大齿轮齿数Z可由Z=得Z=112.8，取113；

2.按齿面接触疲劳强度设计

按公式： 2

3

11)]

[(132.2H H d t t Z u u T K d σφ?±??≥ （1）确定公式中各数值 1）试选K=1.3。

2）由[2]表10-7选取齿宽系数=1。

3）计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知： T=1.3N 。

4）由[2]表10-6查的材料的弹性影响系数Z=189.8MP 5）由[2]图10-21d 按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限

=580MP ；大齿轮的接触疲劳强度极限=560MP 。 6）由[2]图10-19取接触疲劳寿命系数K=0.95； K=1.05。

7）计算接触疲劳许用应力。

取失效概率为1，安全系数S=1，有 []==0.95580=551MP []==1.05560=588MP

(2) 计算 确定小齿轮分度圆直径d ，代入 []中较小的值 1）计算小齿轮的分度圆直径d ，由计算公式可得：

2

35

1)551

8.189(.74.75110.313.132.2?????≥t d =66.7mm

2)计算圆周速度。 v=1000

60440

7.6614.31000

601

1???=

?=

n d v t π=1.54ms

3）计算齿宽b

b==166.7=66.7mm 4）计算模数与齿高 模数

齿高mm m h t 6.268.7225.225.2=?== 5) 计算齿宽与齿高之比

6）计算载荷系数K 。

已知使用系数K=1，据v=1.54，8级精度。由[2]图10-8得

K=1.07，K=1.46。由[2]图10-13查得K=1.40，由[2]图10-3查得K=K=1

故载荷系数： K=KKKK =1=1.56

7)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径： mm K K d d t t 9.703

.156.167.633

11=?== 8）计算模数m m=

3.按齿根弯曲疲劳强度设计

按公式：

（1）确定计算参数

1）计算载荷系数。

K=KKKK=1

=2.35

2）查取齿形系数

由[2]表10-5查得Y=2.65，Y=2.17

3）查取应力校正系数

由[2]表10-5查得Y=1.58，Y=1.80

4）由[2]图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极=330MP，大齿轮的弯曲疲劳强度极限=310MP

5）由[2]图10-18取弯曲疲劳寿命系数K=0.90，K=0.95

6）计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则有：

[]=212Mp

[]=210MP

7）计算大、小齿轮的，并加以比较

=0.01975

==0.0186

经比较大齿轮的数值大。

（2）设计计算

m 01975.04

21101.3498.122

5

?????≥

=2.35 对比计算结果，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法面模数，取 m =2.5mm ，已可满足弯曲疲劳强度。于是有：

==28.36

取Z=28，则Z4.7=131.6 取=131，新的传动比i4.68 4.几何尺寸计算 （1）计算分度圆直径 mm

327.5mm 3112.522=?==mz d （2）计算中心距 a

=198.75mm

（3）计算齿轮宽度 b=

B=75mm ，B=70mm 5. 大小齿轮各参数见下表

高速级齿轮相关参数(单位mm)表6-1

名称

符号

计算公式及说明

模数m 2.5

压力角

齿顶高 2.5

齿根高=(+)m=3.75 全齿高=(+)m=5.62 分度圆直径=m Z=70

327.5

齿顶圆直径=m=75

=（）=332.5 齿根圆直径

=63.75

=321.25

基圆直径=

=

中心距

表6-1

6.2 低速级齿轮设计

1.选定齿轮类型，精度等级，材料及模数

1）按要求的传动方案，选用圆柱直齿轮传动；

2）运输机为一般工作机器，速度不高，故用8级精度；（GB10095—88）

3）材料的选择。由[2]表10-1选择小齿轮材料为45（调质）硬度为240HBS，大齿轮的材料为45钢（正火）硬度为200HBS，两者硬度差为40HBS；

4）选小齿轮齿数为Z=24，大齿轮齿数Z可由Z=

得Z=78.48，取78；

2.按齿面接触疲劳强度设计

按公式：

d2.32

（1）确定公式中各数值

1）试选K=1.3。

2）由[2]表10-7选取齿宽系数=1。

3）计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知：

=5.6N。

4）由[2]表10-6查的材料的弹性影响系数Z=189.8MP

5）由[2]图10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限

=580MP；大齿轮的接触疲劳强度极限=560MP。

6）由[2]图10-19取接触疲劳寿命系数K=1.07；

K=1.13。

7）计算接触疲劳许用应力。

取失效概率为1，安全系数S=1，有

[]=1.07580=620.6MP []=1.13560=632.8MP

(2) 计算 确定小齿轮分度圆直径d ，代入 []中较小的值 1）计算小齿轮的分度圆直径d ，由计算公式可得：

d2.322

3

5).6

6208.189(7.237.24110.653.1?????=104.3mm

2)计算圆周速度。 v=0.51ms 3）计算齿宽b

b==1104.3=104.3mm 4）计算模数与齿高 模数

齿高h=2.25=2.25 5) 计算齿宽与齿高之比 =10.7

6）计算载荷系数K 。

已知使用系数K=1，据v=0.51，8级精度。由[2]图10-8得

K=1.03，K=1.47。由[2]图10-13查得K=1.38，由[2]图10-3查得K=K=1

故载荷系数：

K=KKKK

=1=1.51

7)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径：

d=d=104.3 =109.6mm

8）计算模数m

m=4.57mm

3.按齿根弯曲疲劳强度设计

按公式：

m

（1）确定计算参数

1）计算载荷系数。

K=KKKK=1

=1.42

2）查取齿形系数

由[2]表10-5查得Y=2.65，Y=2.224

3）查取应力校正系数

由[2]表10-5查得Y=1.58，Y=1.766

4）由[2]图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极=330MP，大齿轮的弯曲疲劳强度极限=310MP

5）由[2]图10-18取弯曲疲劳寿命系数K=0.95，K=0.97

6）计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则有：

[]=223.9Mp []=214.8MP

7）计算大、小齿轮的 ，并加以比较 0.0187 0.0182

经比较大齿轮的数值大。 （2）设计计算

m =?????≥0187.024

110.65421.122

5

3.7mm 对比计算结果，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法面模数，取 m =4mm ，已可满足弯曲疲劳强度。 于是有：

Z=27.4

取Z=27，则Z3.2727=88.29取=88 新的传动比i3.26 4.几何尺寸计算 （1）计算分度圆直径 （2）计算中心距 a230mm （3）计算齿轮宽度 b108=108mm