1、HEFEIUNIVERSITY课程设计COURSEPROJECT题目两级斜齿圆柱齿轮减速器系别机械工程系专业材料成型及控制工程学制四年姓名学号导师2011年1月6日I目录第1章机械设计课程设计任务书111设计题目112设计数据113设计要求114设计说明书的主要内容215课程设计日程安排2第2章传动装置的总体设计321传动方案拟定322电动机的选择323计算总传动比及分配各级的传动比424运动参数及动力参数计算4第3章传动零件的设计计算731V带传动设计732高速级齿轮传动设计1033低速级齿轮传动设计1434齿轮结构设计19第4章轴的设计计算2241轴的材料选择2242轴的结构设计2243轴
2、的校核25第5章滚动轴承的选择及校核计算2951滚动轴承的选择2952滚动轴承校核29第6章键联接的选择及计算3161键连接的选择3162键连接的校核31第7章联轴器的选择与校核3371低速轴上联轴器的选择与校核33第8章减速器润滑方式和密封类型选择34第9章减速器附件的选择和设计35第10章减速器箱体设计36设计小结38参考文献39机械设计课程设计1第1章机械设计课程设计任务书11设计题目设计用于带式运输机的两级斜齿圆柱齿轮减速器，图示如示。连续单向运转，载荷平稳，两班制工作，使用寿命为5年，作业场尘土飞扬，运输带速度允许误差为5。图1带式运输机12设计数据表1设计数据运输带工作拉力F（N）
3、运输带工作速度VM/S卷筒直径DMM30000630013设计要求1减速器装配图A0一张2零件图2张3设计说明书一份约60008000字机械设计课程设计214设计说明书的主要内容封面标题及班级、姓名、学号、指导老师、完成日期目录（包括页次）设计任务书传动方案的分析与拟定简单说明并附传动简图电动机的选择计算传动装置的运动及动力参数的选择和计算传动零件的设计计算轴的设计计算滚动轴承的选择和计算键联接选择和计算联轴器的选择设计小结体会、优缺点、改进意见参考文献15课程设计日程安排表2课程设计日程安排表1准备阶段1天2传动装置总体设计阶段1天3传动装置设计计算阶段3天4减速器装配图设计阶段5天5零件工
4、作图绘制阶段2天6设计计算说明书编写阶段1天7设计总结和答辩1天机械设计课程设计3第2章传动装置的总体设计21传动方案拟定如图1带式运输机简图所示，带式运输机由电动机驱动，电动机6带动V带1工作，通过V带再带动减速器2运转最后将运动通过联轴器3传送到卷筒轴5上，带动运输带4工作。带传动承载能力较低，但传动平稳，缓冲吸振能力强，故布置在高速级。斜齿轮传动比较平稳，故在传动系统中采用两级展开式圆柱斜齿轮减速器，其结构简单，但齿轮的位置不对称。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分的相互抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。本传动机构的特
5、点是减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难22电动机的选择项目计算及说明结果1、电动机类型选择2、电动机功率计算3、电动机转速1、电动机类型选择Y系列三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V。2、电动机所需功率计算由电动机至运输带的传动总效率为4212345079（其中1V带轮的传动效率096；2滚动轴承的传动效率098；3齿轮的传动效率097；4联轴器的传动效率099；5滚筒的传动效率096）故电动机所需的功率为ADFVP1000228KW3、电动机转速DVN1000603822R/MINPD228KWN3822R
6、/MIN机械设计课程设计44、选择电动机型号总传动比I281336，故电动机转速可选范围为DNIN10701510574、选择电动机型号根据上面所述以及综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格级传动比等，应选电动机型号为Y100L24。同步转速为1500R/MIN；满载转速NM1430R/MIN；额定功率为P30KW。Y100L24满载转速为1430R/MINP30KW23计算总传动比及分配各级的传动比项目计算及说明结果1、总传动比计算2、传动比分配1、总传动比计算NNIMA1430/382237412、传动比分配选取带轮传动比为820I；则减速器传动比为0IIIA1336；根据指导书图12
7、查得高速级齿轮传动比为2841I；则低速级齿轮传动比为12III302。820I2841I0232I24运动参数及动力参数计算项目计算及说明结果1、转速计算1、各轴转速计算轴01INNM1430/2851057R/MIN；轴112INN51057/42811929R/MIN；机械设计课程设计52、功率计算3、转矩计算轴223INN11929/3023950R/MIN；卷筒轴34NN3950R/MIN。2、各轴功率计算轴输入功率1011DDPPP219KW；轴输入功率3211212PPP208KW；轴输入功率3222323PPP198KW；卷筒轴输入功率4233434PPP192KW3、各轴转矩
8、计算电动机输出转矩MDDNPT9550MN2215轴输入转矩101ITTD4093MN；轴321112112ITITT16652MN；轴322223223ITITT47805MN卷筒轴4234TT46381MN则得传动装置运动和动力参数如下表（注输出功率和转矩分别等于各轴的输入功率和转矩乘轴承效率098）表3传动装置运动和动力参数轴名效率P（KW）转矩TNM转速NR/MIN传动比I效率输入输出输入输出电动机轴22815221430280096I轴2192144093401151057II轴208204166521631911929428095III轴1981944780546849395030
9、2095机械设计课程设计6卷筒轴19218846381454533950100097机械设计课程设计7第3章传动零件的设计计算31V带传动设计项目计算及说明结果已知数据1、确定设计功率2、选择V带型号3、确定V带的基准直径D1D和D2D已知数据额定功率P30KW；转速N1430R/MIN；传动比I02801、确定设计功率DP设计功率DP表达式为DAPKP式中P所需传递的名义功率（KW）,即为电机功率30KWAK工作情况系数，按教材表选取AK11。所以DAPKP11030330KW。2、选择V带型号V带的型号看根据设计功率DP和小带轮转速1N选取。根据教材图711普通V带选型图，可知应选取A带。
10、3、确定V带的基准直径D1D和D2D一般取D1D大于等于许用的最小带轮基准直径DMIND,所选带轮直径应圆整为带轮直径系列表。根据教材表77知NIMDDD1100MM故根据教材表73对小带轮直径圆整可取D1D100MM。于是12DDDID280MM故根据教材表73对大带轮直径圆整可取D2D280MM。其传动比误差0I25D2535875MM，DD1200MM,故选择腹板式结构，如图2所示。齿顶圆直径222AADDH233272299923926MM齿根圆直径222FFDDH2332723748225774MMMMHA9992MMHF7483MMDA73821MMDF234691选齿轮轴腹板式结
11、构MMDA262392MMDF7742252机械设计课程设计22第4章轴的设计计算41轴的材料选择项目计算及说明结果轴的材料根据工作条件，初选、轴的材料为45号钢，均调质处理。42轴的结构设计项目计算及说明结果1、轴的结构设计1、轴的结构设计（齿轮轴）1、初算轴径3MIN1NPCD171MM（由教材表102查得C106）考虑到有一个键直径需加大5，取整为MMD181。2、各轴段直径的确定图3输入轴简图如上图所示，从左到右一次为第1、2、3、4、5、6、7段。错误未找到引用源。最小直径，安装带轮的外伸段取18MM。12D轴承端盖处直径为25MM。错误未找到引用源。所以轴径取30MM。错误未找到引
12、用源。过渡台阶段为37MM。15D齿轮轴段，按所安装的齿轮取值。MMD18111D18MM12D25MM13D30MM14D37MM机械设计课程设计232、轴的结构设计D16过渡台阶处，取37MM。17D滚动轴承处，同样取轴径为30MM。3、各轴段长度确定错误未找到引用源。由安装的带轮确定，带轮轮毂宽度常取152LD故取36MM。错误未找到引用源。由箱体结构，轴承端盖，装配关系等确定，取40MM。错误未找到引用源。由轴承及挡油环确定，取20MM。错误未找到引用源。过渡轴段由装配关系，箱体结构等确定，取39MM。错误未找到引用源。齿轮轴处，有小齿轮宽度确定，为23MM。16L过渡轴段取为5MM。
13、17L由轴承及挡油环确定，取20MM。2、轴的结构设计（齿轮轴）1、初算轴径332MIN4021053621MM9798PDCN（由教材表102查得C105）考虑到有一个键直径需加大5，则取整为240MMD。2、各轴段直径的确定D1637MM17D30MM11L50MM12L63MM13L29MM14L61MM15L34MM16L8MM17L29MM240MMD机械设计课程设计243、轴的结构设计图4中间轴简图如上图所示，从左到右一次为第1、2、3、4、5段。错误未找到引用源。由轴承、挡油环、套筒决定，最小轴径处取40MM。22D齿轮轴段，按所安装的齿轮取值。错误未找到引用源。轴肩处取为54M
14、M。错误未找到引用源。高速级大齿轮轴段取45MM。错误未找到引用源。由轴承、挡油环、套筒决定，最小轴径处取40MM。3、各轴段长度确定错误未找到引用源。由轴承，挡油盘及套筒确定取38MM。错误未找到引用源。齿轮轴处，有小齿轮宽度确定，为34MM。错误未找到引用源。轴段过渡处取11MM。错误未找到引用源。由高速级大齿轮毂孔宽度确定，比其小2，取为24MM。错误未找到引用源。由轴承，挡油盘、套筒及结构确定，取44MM。3、轴的结构设计1、初算轴径333382974956MM2865PDCN21D40MM23D54MM24D45MM25D40MM21L38MM22L34MM23L11MM24L24M
15、M错误未找到引用源。44MM355MMD机械设计课程设计25（由教材表102查得C97）考虑到有二个键直径需加大10，取整为355MMD。2、各轴段直径的确定图5输出轴简图如上图所示，从左到右一次为第1、2、3、4、5、6、7段。错误未找到引用源。最小轴径处连接联轴器决定，取为55MM。错误未找到引用源。轴承端盖处轴段取60MM。错误未找到引用源。安装轴承处取轴径为65MM。错误未找到引用源。过渡台阶段取76MM。错误未找到引用源。齿轮轴肩处取82MM。错误未找到引用源。低速级大齿轮处取70MM。37D轴承端盖处轴段取60MM。3、各轴段长度确定错误未找到引用源。由联轴器确定，取110MM。错
16、误未找到引用源。由箱体结构，轴承端盖，装配关系等确定，取60MM。错误未找到引用源。由轴承、挡油环确定，取35MM。错误未找到引用源。过渡台阶段取44MM。错误未找到引用源。齿轮轴肩处取为8MM。36L比低速级大齿轮轮毂宽度小2，取为38MM。37L由轴承，挡油环、套筒及装配关系确定取48MM。31D55MM32D60MM33D65MM34D76MM35D82MM36D70MM37D60MM31L110MM32L60MM33L35MM错误未找到引用源。44MM35L8MM36L38MM37L48MM机械设计课程设计2643轴的校核项目计算及说明结果已知数据1、轴的受力分析已知数据以低速轴为例进
17、行校核，T127356NM。1、轴的受力分析1、计算支撑反力齿轮圆周力322127356097155326217TTFND齿轮轴向力TAN971553TAN1245214499ATFFN齿轮径向力971553TANTAN20362132COSCOS1245TNFFRAN根据作图求得跨距为114262,27318,33211LMMLMMLMM971553TFN214499AFN362132FRN114262LMM27318LMM33211LMM机械设计课程设计272、计算弯矩图6轴的受力分析在水平面上3123/2362132321121449926217/273183211377488RAHFL
18、FDRLLN2136213237748815356NHRHRFR由式可知2HR的方向与假设方向相反。在垂直平面上12/2971553/2485777NVVTRRF轴承1的总支承反力2222111377488485777615204NHVRRR轴承2的总支承反力222222215356485777486020NHVRRR2、计算弯矩在水平面上AA剖面左侧12377488731827624572AHHMRLNMMAA剖面右侧23153563211493081NAHHMRLMM在垂直平面上12485777344516735018NAVVMRLMM合成弯矩AA剖面左侧22222762457216735
19、01832298216NAAHAVMMMMMAA剖面右侧1377488HRN215356NHR12485777NVVRR1615204NR2486020NR27625AHMNM493NAHMM16735NAVMM32298NAMM机械设计课程设计283、校核轴的强度22224930811673501816742281AAHAVMMMNMM3、校核轴的强度AA剖面的左侧，因弯矩大，有转矩，还有键槽引起的应力集中，故AA剖面的左侧为危险面。由附表101得抗弯剖面模量232330122075707501703011473270BTDTWDDMM抗扭剖面模量23T2330222075707502706
20、441773270BTDTWDDMM弯曲应力3229821610733011473BMMPAW1073ABMPA0M扭剪应力127356019776441773TTTMPAW/2989AMTMPA对于调质处理的40GR钢，由表101查得11750,350,200BMPAMPAMPA02,01查得材料的等效系数键槽引起的应力集中系数，由附表104查得158,1785KK。绝对尺寸系数，由附图101查得068,056。轴磨削加工时的表面质量系数由附图102查得09116742AMNM33011473WMMT36441773WMM1073ABMPA0M1977TMPA989AMMPA机械设计课程设计
21、29所以求得安全系数135012781581073010091068AMSK120053217851073010091056AMSK222212735324911273532SSSSS查表105得许用安全系数1315S,显然SS，故AA剖面安全。491S1315SSS合格。机械设计课程设计30第5章滚动轴承的选择及校核计算51滚动轴承的选择轴承均采用角接触型滚动轴承，具体选择如下表所示表4滚动轴承选择位置轴径类型型号轴35MM角接触型滚动轴承7207AC轴40MM角接触型滚动轴承7208AC轴65MM角接触型滚动轴承7213AC52滚动轴承校核项目计算及说明结果已知数据1、计算轴承轴向力已知数
22、据以低速轴轴承为例，由机械设计手册查7213AC轴承的069800,55200CNCN动载荷静载荷。1、计算轴承轴向力图7轴承布置及受力图由机械设计第五版表1113查得7213AC轴承内部轴向力计算公式，则轴承I、II的内部轴向力为111070707615204430643RSFRN222070707486020340214RSFRN1S以及2S的方向如图6所示。2S与A同向。2SA340214214499554713N,故2SA1S，因此轴有左移趋势，但由轴承部件的结构可69800CN055200CN机械设计课程设计312、计算当量载荷3、校核轴承寿命知轴承I将保持平衡，故两轴承的轴向力为1
23、2AAFS554713N,22AFS340212N。比较两轴承的受力因2A1A21FFFFRR及,故只需校核轴承I。2、计算当量载荷由1055471355200010AFC,查表1112得068E。113402146152040902068FAFRE由机械设计第五版表1112得X041,Y087当量动载荷12041615204087468220659411RRPXFYFN3、校核轴承寿命轴承在100摄氏度以下工作，查机械设计第五版表119得1TF由于其中机械的冲击属于中等冲击，查机械设计第五版表1110得15PF。故轴承I的寿命663310101698002000020443157606028
24、6515659411THPFCLHHNFP预期寿命20000HLH显然，HHLL，故满足要求。1554713NAF2340212NAF659411PN20443157HLH20000HLHHHLL合格机械设计课程设计32第6章键联接的选择及计算61键连接的选择本设计中采用了普通A型平键和普通B型平键连接，材料均为45钢，具体选择如下表所示表5各轴键连接选择表位置轴径型号数量轴25MMA型键87451轴45MMB型键149201轴55MMA型键1610100170MMB型键201232162键连接的校核项目计算及说明结果1、轴上键的校核2、轴上键的校核1、轴上键的校核带轮处的键连接压力为4496
25、7305976257458PTMPADHL键、轴、联轴器的材料都是钢，查教材表61知120150PMPA，显然，PP,故强度足够。2、轴上键的校核齿轮处的键连接压力为4439173012897151545920PTMPADHL120150PMPA，PP,故强度足够。PP合格PP合格机械设计课程设计333、轴上键的校核3、轴上键的校核1、联轴器处的键连接压力为44127356011027551010016PTMPADHL120150PMPA，显然，PP,故强度足够。2、齿轮处的键连接压力为441273560126351515701232PTMPADHL120150PMPA，PP,故强度足够。PP
26、合格PP合格机械设计课程设计34第7章联轴器的选择与校核71低速轴上联轴器的选择与校核轴段直径为55MM,可选为LX4型弹性柱销联轴器。选择J型轴孔，A型键，联轴器主动端的代号为LX4联轴器JA55112GB/T50142003。其公称转速为2500NM，许用转速为3870R/MIN，轴孔长度为112MM，故符合要求，可以使用。机械设计课程设计35第8章减速器润滑方式和密封类型选择1、润滑方式的选择齿轮采用油润滑，滚动轴承采用脂润滑。由于减速器是一般机床的齿轮变速箱，根据机械设计手册表711查得润滑油可采用代号为LAN22的全损耗系统用油GB4431989。根据机械设计手册表712查得润滑脂可
27、用代号为LXACMGA2的合成锂基润滑脂GB/T4921989。2、密封类型的选择减速器的密封方式采用毡圈油密封。机械设计课程设计36第9章减速器附件的选择和设计1窥视孔和视孔盖窥视孔用于检查传动件的啮合情况等，并可用该孔向箱内注入润滑油，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M8紧固。其结构设计如装配图中所示。2油螺塞放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。其结构设计如装配图中所示。3油标油标位在
28、便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出其结构设计如装配图中所示。4通气孔由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡其结构设计如装配图中所示。5吊钩在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体。6起盖螺钉减速器在安装时，为了加强密封效果，防止润滑油从箱体剖分面处渗漏，通常在剖分面上涂水玻璃，因而在拆卸时往往因粘接较紧而不易分开，为了便于开启箱盖，设置起盖螺钉，只要拧动此螺钉，就可顶起箱盖。其结构设计如装配图中所示。7定位销为了保证箱体轴承座孔的镗削和装配精度，并保证减速器每次
29、装拆后轴承座的上下半孔始终保持加工时的位置精度，箱盖和箱座需用两个圆柱定位销定位。其结构设计如装配图中所示。机械设计课程设计37第10章减速器箱体设计减速器的箱体采用铸造（HT150）制成，采用剖分式结构。为了保证齿轮啮合精度，大端盖分机体采用H7R6配合。为了保证机体有足够的刚度，在机体外加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度。为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为3050MM。为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度。机体结构应有良好的工艺性，外型简单，拔模方便。其减速器箱体的主要结构设计尺寸如下表6减速器箱体的结构设计尺寸（结果未注单位MM）序号名称符号尺寸关系结果1
30、箱座壁厚00253A725MM82箱盖壁厚110023A64MM83箱座凸缘厚度B1515812BMM124箱盖凸缘厚度1B111515812BMM125箱座底凸缘厚度2B222525820BMM206地脚螺钉直径FD0036121812FDAMMM207地脚螺钉数目N250A时,N44个8轴承旁连接螺栓直径1D10750752015FDDMMM169盖与座连接螺栓直径2D206062012FDDMMM1210轴承端盖螺钉直径3D305052010FDDMMM1011视孔盖螺钉直径4D40404208FDDMMM812定位销直径D207071284DDMMM1013FD、1D、2D至外箱壁距离
31、1C查表112得26、22、1814FD、2D至凸缘边缘距离2C查表112得24、2615轴承旁凸台半径1R12RC2416凸台高度H据低速级轴承座外径确定5017外箱壁至轴承座端面距离1L112510LCC5818大齿轮顶圆与内箱壁距离11296MM12机械设计课程设计3819齿轮端面与外箱壁距离28MM1020箱盖、箱座肋厚1MM11085,085MM721轴承端盖外径（单位MM）2D235DDD122、130、17022轴承旁连接螺栓距离S2SD122、130、170（其中A为低速级中心距170MM）机械设计课程设计39设计小结本次课程设计主要设计的是带式运输机的减速器装置部分，本着结构
32、紧凑，成本低，通用性强等设计。在设计的过程中也遇到了很多麻烦，例如尺寸总是校核不正确结果只得一改再改尺寸，有关设计所设计到得结构部分不是很了解，通过查阅大量资料从而一步步攻克各项难题。经过三周的时间，课程设计已接近尾声，看着自己的成果，此时的感触有点复杂，似乎是解脱，似乎又是不舍。可以松了一口气，但对于每天充实的日子又感觉欣慰。在整个设计中装配图的绘制是最复杂的，绘制之前需要对其结构进行计算，并且每一个细节都需要注意，例如轴承端盖与轴之间需使用毡圈油封，且与轴之间应有较小的间隙；每一个螺栓、螺钉都需要经过计算，不可随意选择，特别是起盖螺钉，螺栓的连接需注意细实线的画法；轴承如选用脂润滑需要挡油
33、环，在装配图上需把油杯表示出来，并且润滑脂、润滑油的选择都需要经过查阅手册确定。并且在绘图之前应先对所选的键、联轴器、轴承等进行校核，否则修改比较复杂。且本次课程设计与之前所学课程紧密的连接着，例如材料力学中所学的弯扭矩、公差与测量中的公差标注等，当然最紧密的还是机械设计与机械原理，在应用的过程中使我们对之前所学课程进行了复习，同时使我们能更加熟练地掌握CAD绘图技术，同时也进一步熟练了EXCEL、WORD的用法，对我们以后有很大的帮助。通过这次课程设计也使我们对设计有了深刻的认识，也了解到了设计的规范化。通过本次课程设计，不仅丰富了我们的理论知识，还包括一些自己心得，那就是做什么事都不能急躁
34、，要一步一个脚印。就像这次设计看着庞大的一个减速器无从下手，但细分下来它所有的结构都是我们所学过的，还有就是遇到不懂得问题一定要问只有这样你才能提升自己。同时，此次设计锻炼了我的耐心、细心，相信会使我以后能够更加用心的去完成每一个作业。总之，一分耕耘一分收获，可以说，过程是辛苦的，结果是欣慰的。机械设计课程设计40参考文献1骆素君，朱诗顺机械课程设计简明手册M1版化学工业出版社，20062吴宗泽，罗圣国机械设计课程设计手册M3版北京高等教育出版社，20103王黎钦，陈铁鸣机械设计M5版哈尔滨哈尔滨工业大学出版社，20104机械工程师手册编委员会，机械工程师M3版北京机械工业出版社，20075王佰平互换性与测试技术测量M2版北京机械工业出版社，20086任金泉机械设计课程设计M1版西安交通大学出版社，2003
