1、机械设计课程设计说明书机械设计课程设计 - 1 -机械设计课程设计题目题目名称：设计两级圆柱齿轮减速器说 明： 此减速器用于热处理车间零件清洗传送带的减速。此设备两班制工作，工作期限十年，户内使用。传送简图如下：技术参数数 据 组 号已 知 条 件 1 2 3 4 5 6 7 8鼓轮直径（mm） 300 330 350 350 380 300 360 320传送带运行速度（m/s） 0.63 0.75 0.85 0.8 0.8 0.7 0.84 0.75传送带从动轴所需扭矩（Nm）700 670 650 950 1050 900 660 900带式输送机由电动机驱动。电动机通过连轴器将动力传入
2、减速器,再经连轴器将动力传至输送机滚筒,带动输送带工作。传动系统中采用两级展开式圆柱齿轮减速器，其结构简单，但齿轮相对轴承位置不对称，因此要求轴有较大的刚度，高速级和低速级都采用斜齿圆柱齿轮传动。目 录第一章 电动机的选择.111 电动机的选择.112 装 置 运 动 及 动 力 参 数 计 算 .2第二章 传动零件的设计计算.32. 1 高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算.322 低速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算.7第三章 轴的结构设计和计算.1231 轴的结构设计.123. 2 中间轴的校核.16第四章 键联接的选择与计算.22第五章 滚动轴承的选择与计算.23第六章 箱体及附件的结构设计和
3、选择.2661 减速器箱体的结构设计.2662 减速器的附件.27设计小结.34参考资料.35机械设计课程设计 - 1 -一、 电动机的选择1. 电动机的选择1.1 电动机类型的选择电动机的类型根据动力源和工作条件,选用 Y 系列三相异步电动机。1.2 电动机功率的选择由本书 p.270 式(14.2) ，根据已知条件计算出工作机滚筒的转速为：D=330mm43.4 r/min601601.75wnDD一般常选用同步转速为 1000r/min 或 1500r/min 的电动机作为原动机，因此传动装置总传动比约为 11 或 16。根据总传动比数值，可初步拟定出以二级传动的传动方案。即采用两级圆柱
4、齿轮减速箱的展开式。该方案一般采用斜齿轮，其总传动比较大，结构简单，制造成本也较低，应用最广。由于齿轮相对于轴承为不对称布置，因而沿齿宽载荷分布不均匀，要求轴有较大刚度。工作机所需要的有效功率为: Pw=Tnw/9550=67043.4/9550=3.045 kW为了计算电动机的所需功率 ，先要确定从电动机到工作机之间的总效率 。 设 为dP 1弹 性 联 轴 器 效 率 为 0.99， 为 齿 轮 传 动 （ 7 级 ） 的 效 率 为 0.97， 为 滚2 3动 轴 承 传 动 效 率 为 0.99， 为 V 带传动为 0.96， w=1。4 则 传 动 装 置 的 总 效 率 为 : =
5、10.960.990.9950.97=0.85电动机所需的功率为： 3.045/0.85= 3.58 kWPdw确定电动机额定功率为： 。ke1.3 电动机的转速：为了便于选择电动机的转速，先推算电动机转速的可选范围。由本书查得 V 带传动常用传动比范围 iv=24,单级圆柱齿轮传动比范围 i2=36,传送带传动比 i3=1,则电动机转速可选范围为： nd1=nwivi21i21i31=694.46944 r/min可见同步转速为 1000r/min ,1500r/min 和 3000r/min 的电动机均符合。这里初步选分别为 1000r/min 和 1500r/min 的两种电动机进行比较
6、，如下表：转速 (r/min)方 案 型 号 额定功率 (kW)同步 满载1 Y112M1-4 4 1500 14402 Y132M1-6 4 1000 960机械设计课程设计 - 2 -2.装置运动及动力参数计算2.1、传动装置总传动比和分配各级传动比一、传动装置总传动比：根 据 电 动 机 的 满 载 转 速 和 滚 筒 转 速 可 算 出 传 动 装 置 总 传 动 比 为mnwni1=nm/nw=960/43.4=22.12 i2= nm/nw=1440/43.4=33.18二、分配各级传动比：取 V 带传动的传动比 iv=2.5 ，则两级减速箱的传动比为：iz1=i2/iv=33.1
7、8/2.5=8.848 iz2=i1/iv=22.12/2.5=13.272 其中 可解得，SFziiS3.if1=4.15 is1=3.2 if2=3.39 is2=2.61因为所得的 iF 和 iS 的值符合一般圆柱齿轮传动比的常用范围，故可选方案 1；又因为方案 2 得出的 iF 和 iS 的值不符合一般圆柱齿轮传动比的常用范围，所以不选。三、各轴的转速设电动机的轴为 0 轴，减速箱的高速轴为 1 轴，中速轴为 2 轴，低速轴为 3 轴，则各轴的转速为：n1=n0/iv=1440/2.5=576 r/minmi140rnn2=n1/if=576/4.15=138.8 r/min n3=n
8、2/is=138.8/3.2=43.2 r/min四、各轴的输入功率按电动机额定功率 Ped 计算各轴输入功率，即kWped40kP84.396.011kW69.370322 54.3、各轴的转矩T0=9550p0/n0=9550 T1=9550p1/n1=95503.84/576=63.67 N.mT2=9550p2/n2=95503.69/138.8= 253.89 N.mT3=9550p3/n3=95503.54/43.2=778.96 N.m机械设计课程设计 - 3 -将以上计算结果整理后列于下表，供以后计算使用：项目 电动机轴 0 高速轴 1 中速轴 2 低速轴 3转速（r/min）
9、1440 576 138.8 43.4功率（kw） 4 3.84 3.69 3.54转矩（Nm）26.53 63.67 253.89 778.962.2、V 带传动的设计计算一、确定计算功率 Pca ： P ca=KAP KA=1.2由电动机选型可知: P=4 kw kWpca8.42.1二、选择 V 带的带型：根据传动的形式，选用普通 V 带；再根据 Pca、n 1，由机械设计手册查得：确定选用 A 型 V 带。三、确定带轮的基准直径 dd并验算带速 v初选小带轮的基准直径 dd1：由机械设计手册 P60 查得，取小带轮的基准直径dd1=100mm。验算带速 v ：按机械设计手册，验算带的速
10、度v=d d1n1/60000=1001440/60000=7.536m/s dd2=idd1=1001440/576=250mm初选带轮的中心距 a0，按下式选取0.7(dd2+ dd1)mm a 02(d d2+ dd1)mm 取 a0=500mm按机械设计表 8-8Ld12a 0+(d d2+ dd1)/2+( dd2- dd1)/(4a0)=1560.75mm根据 Ld1由表 5.3 选取相近的基准长度 Ldaa 0+(Ld L d1)/2=519.625mm验算主动轮上的包角 1， 1180（d d2- dd1）60/a=162.68120 合适。计算 V 带的根数 z机械设计课程设
11、计 - 4 -由 n0=1440r/min dd1=100mm i=2.5,查表 5.7（a）和表 5.7（b）得P0=1.32kw，P 0=0.17kw，查表 5.8 得 K =0.96，查表 5.9 得 KL=0.99，则由式 5.30得：z=Pca/(P0+P 0)K KL=4.8/(1.32+0.17) 0.960.99=3.39 取 z=4计算预紧力 F0：查表 5.1 得 q=0.10kg/m，由式 5.32 得：F0=500Pca(2.5/K 1)/(vz)+qv =5004.82.5/0.961/7.5364+0.17.536=133.5N计算作用在轴上的压轴力 FQ：由式 5
12、.33 得：F Q=2zF0sin（/2）=24133.5sin（/2）=1055.82N二 、 传 动 零 件 的 设 计 计 算斜 齿 圆 柱 齿 轮 减 速 器 的 设 计 选 用 标 准 斜 齿 圆 柱 齿 轮 传 动 。 标准结构参数压力角 ，齿顶高系数 ，顶隙系数 。20n *1anh*0.25nc1. 高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算一、选择齿轮材料及热处理方式：由于软齿面齿轮用于齿轮尺寸紧凑性和精度要求不高，载荷不大的中低速场合。根据设计要求现选软齿面组合：小齿轮选择 45 钢调质,HBS =217255；1大齿轮选择 45 钢常化,HBS =162217；2此时两齿轮最小硬度
13、差为 217-162=55；比希望值略小些，可以初步试算。二、齿数的选择：现为软齿面齿轮，齿数以比根切齿数较多为宜，初选 =241z= =4.1499 24=99.62z1i取大齿轮齿数 =100，则齿数比（即实际传动比）为 = / =100/24=4.1667。2z 2z1与原要求仅差(4.1667-4.1499)/4.1667=0.4032%，故可以满足要求。三、选择螺旋角 ：按经验 ，81，按 1 计算得：Y 1- /12011 15/1200.744375初算中心距：a=m(z1+ z )/2cos =2.0 (24+100)/2cos15=128.3742mm 2取 a=128 mm
14、计算齿形系数与许用应力之比值： 1 2limli236190851363.670298.FHBSHBSMPa取安全系数 SF=1.4， K FN1=0.86 KFN1=0.92 F1= KFN1 Flim1/SF=118.9667MPa F2= KFN2 Flim2/SF=117.1905 MPaYS1 Y / =2.5811.5982/118.9667=0.03471Fa1机械设计课程设计 - 7 -YS2 Y / =2.17121.7988/117.1905=0.03332Fa2F由于 YS1 Y / 较大，用小齿轮的参数 YS1 Y / 代入公式，11 1Fa1计算齿轮所需的法面模数：
15、=1.86663 121ncos mFdzKT十一、 决定模数由于设计的是软齿面闭式齿轮传动，其主要失效是齿面疲劳点蚀，若模数过小，也可能发生轮齿疲劳折断。所以对比两次求出的结果，按接触疲劳强度所需的模数较大，齿轮易于发生点蚀破坏，即应以 mn1.8666mm 为准。根据标准模数表，暂定模数为：m =2.0mmn十二、初算中心距：2.0(24+100)/2cos15=128.3742mm12a()/cosnz取 a=128mm十三、修正螺旋角 ：按标准中心距修正 ：=arccos m nz 1+z2/2 a= arccos 24+100/128 =14.3615十四、计算端面模数：m t=mn
16、/cos=2.0645mm十五、计算传动的其他尺寸：d1= mn z1=2.064524=49.548mm d2= mn z2=2.0645100=206.45mmb2= d1d =149.548=50mm b1= b2+7=49.548+6=56mm十六、计算齿面上的载荷： Ft=2T1/d1=263.67/49.548=2.57KNFr= Fttan t=2.57tan20.6464=0.9684 KNF =Fttan=2.57tan14.3615=0.658 KN十七、选择精度等级齿轮的圆周转速：=d 1n1/60000=1.4469m/s因运输机为一般通用机械，故选齿轮精度等级为 7 级是合宜的。十八、齿轮图：2. 低速级斜齿圆柱齿轮的传动设计计算一、选择齿轮材料及热处理方式：
