机械设计课程设计

1、目录第一章 设计任务书4第二章 减速器结构选择及相关性能参数计算2.1 电动机类型及结构的选择52.2 电动机选择52.3 确定电动机转速72.4确定传动装置的总传动比和分配级传动比72.5动力运动参数计算7第三章 传动零件的设计计算减速器外部零件的设计计算-普通V形带传动 7第四章 齿轮的设计计算8第五章 轴的设计计算5.1轴的设计105.2轴强度的校核11第六章 轴承、键和联轴器的选择6.1轴承的选择及校核156.2键的选择计算及校核166.3联轴器的选择16第七章 减速器润滑、密封7.1润滑的选择确定17 7.1.1润滑方式187.1.2润滑油牌号及用量187.2 密封的选择确定 18

2、第八章 减速器附件的选择确定18第九章 箱体的主要结构尺寸计算19第十章 减速器的绘制与结构分析10.1拆卸减速器2010.2分析装配方案2010.3分析各零件作用、结构及类型2010.4减速器装配草图设计2110.5完成减速器装配草图2110.6减速器装配图绘制过程2210.7完成装配图2210.8零件图设计23 参考文献 24设计任务书 题目一：1、设计任务设计带式输送机传动系统。要求传动系统中含有带传动及单级圆柱齿轮减速器。2、传动系统参考方案(见图1)。 图1传动系统参考方案（一级减速器）1电动机；2带传动；3单级圆柱齿轮减速器；4联轴器；5输送带；6滚筒3、原始数据（见表1）输送带有

3、效拉力F（N）= 7900 输送带工作速度V（m/s）= 1 D（mm）输送带滚筒直径= 340 工作条件：_两班工作制，寿命5年，工作载荷平稳_4、设计工作量1) 减速器装配图一张；2) 零件工作图2张；3) 设计说明书一份。第二章 减速器结构选择及相关性能参数计算2.1 电动机类型及结构的选择本减速器设计为水平剖分，选用Y系列三相异步电动机，封闭卧式结构。2.2 电动机选择（一）工作机的功率Pw =FV/1000=7900×1/1000=7.9kw（二）总效率 =3轴承卷筒=0.96×0.98×0.99×0.9953×0.96=0.871（

4、三）所需电动机功率 查机械零件设计手册得 Ped = 11 kw2.3 确定电动机转速 卷筒工作转速为： n卷筒=60×1000·V/（·D）=56.17 r/min根据机械设计课程设计表2-3推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比=36范围。取带传动比。则总传动比理论范围为： =624。故电动机转速的可选范为 =×=337.021348.08 r/min则符合这一范围的同步转速有：750和1000，由标准查出三种适用的电动机型号：方案电 动 机型 号额 定 功 率电动机转速(r/min)同 步满 载1Y180L-811kw7507302Y

5、160L-611kw1000970综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和带传动、减速器传动比,可见第1方案比较适合。因此选定电动机型号为Y180L-8，=730 r/min。2.4确定传动装置的总传动比和分配级传动比1、确定传动装置的总传动比由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速可得传动装置总传动比为： =/=730/56.2=12.992、分配各级传动装置传动比： 总传动比等于各传动比的乘积 = 取=2.5（普通V带 i=24）因为：=所以：12.996/2.55.22.5 动力运动参数计算（一）转速n=730=/=/=730/2.5=292（r/min） =/=292/5.2=56.17

6、（r/min） =56.17（r/min） （二）功率P 轴： 轴： 卷筒轴（三）转矩T (Nm) 轴 轴 (Nm) 卷筒轴(Nm)将上述数据列表如下：轴号功率P/kW N /(r.min-1) /(Nm) i 08.68730113.55 2.5 18.246292272.52 28.0456.171381.425.2 37.9256.171360.771 第三章 传动零件的设计计算减速器外部零件的设计计算-普通V形带传动设计普通V形带传动须确定的内容是：带的型号、长度、根数，带轮的直径、宽度和轴孔直径中心距、初拉力及作用在轴上之力的大小和方向1、选择带的型号：查表64得, 则计算功率为PC

7、=KA·P=1×8.68= 8.68根据、查表和图，选取C型带。2、确定带轮基准直径、验算带速查资料表，选取dd1=400mm带速带速验算： V=n1·d1·/（1000×60）=3.14×400×292/1000×60=6.12m/s 介于525m/s范围内，故合适大带轮基准直径d2=n1/n2×d1=2.5×400=1000mm 3、确定带长和中心距a： 0.7·（d1+d2）a02·（d1+d2） 0.7×（112+280）a02×（112+280）

8、980mma02800mm 初定中心距a0=1000，则带长为 L0=2·a0+·（d1+d2）+（d2-d1）2/(4·a0) =2×1000+·（400+1000）/2+（1000-400）2/(4×1000) =4289.11 mm查表，按标准选带的基准长度Ld=4500mm的实际中心距a=a0+(Ld-L0)/2=1000+(4500-4289.11)/2=1105.445 mm 4、验算小带轮上的包角1 1=180-(d2-d1)×57.3/a=148.92°>120° 小轮包角合适5、确

9、定带的根数由式确定V带根数，查表得P07.06kW，查67表得P00.35kW查62表得0.92，1.04则 Z=PC/（(P0+P0)·=8.68/（7.06+0.35）×0.92×1.04 = 1.22 故要取2根C型V带第四章 齿轮的设计计算 按输入的转速292 r/min，传动比5.2计算，传动功率8.246kw,连续单向运转，载荷平稳来计算。 (1)选定齿轮材料、热处理方式和精度等级因载荷平稳，小齿轮选硬齿面，大齿轮选软齿面，小齿轮的材料为40Gr钢调质，齿面硬度为250HBS，大齿轮选用45号钢正火，齿面硬度为220HBS。 (2) 由7-3，根据齿轮

10、的硬度的小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限和弯曲疲劳极限分别为Hlim1=750MPa,FE1=620MPa,Hlim2=400MPa,FE2=340MPa 由表7-7取SH=1.1，SF=1.25，则两轮的许用应力分别为H1=681.82MPaH2=363.64MPaF1=496MPaF2=272MPa（3）齿轮精度初选8级 选小齿轮的齿数Z1=25， 大齿轮齿数Z2=iZ1=25*5.1985=129.96 取Z2=130 , 实际传动比i=130/25=5.2 计算小齿轮传递的转矩T1=9550*P/n1=272.52N.m 计算小齿轮分度园直径 由表7-5取载荷系数K=1，由表7-8取齿宽系

11、数d=1,由表7-6，取弹性系数ZE=189.8，ZH=2.5由公式 =68.02mm 得模数m=d1/Z1=2.72, 由表7-1 取m=3 计算主要几何尺寸 d1=mZ1=3*25=75mm d2=mZ2=3*130=390mm b=dd1=1*75=75mm b1=80mm b2=75mm a=232.5mm查图7-26得齿形系数YFal=2.75, YFa2=2.25, 查图7-27得应力修正系数YSal=1.59, YSa2=1.83 由式7-25得齿轮的弯曲强度F1=141.2 F2=F1=132.96 由此可知F1<F1=496MPa F2< F2=272MPa 故所

12、设计齿轮满足轮齿弯曲强度 计算齿轮的圆周速度 V=2.15m/s 由表7-4知选用8级精度齿轮是合适的 小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的关尺寸计算如下：轴孔直径 d=75mm轮毂直径 =1.2d=1.2×=90 轮毂长度 L=75 轮缘厚度 0 = (2.54)m = 7.512(mm) 取 =9 腹板厚度 c=0.3b=22mm 腹板孔直径=34(mm) 第五章 轴的设计计算5.1 轴的设计由机械零件设计手册中的图表查得选45号钢，调质处理，HB217255=650MPa =360MPa =280MPa 主动轴=c=110=33.5从动轴=c=110=5

13、7.54考虑键槽=33.5×1.03=34.5考虑键槽=×1.03=59.27 选取标准直径=35 选取标准直径=60根据轴上零件的定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则，主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。5.2 轴的强度校核 主动轴的强度校核 L=144 圆周力 Ft=2T1/d1=2*272.52/35=1557.26N 径向力 =tan=1557.26×tan20°=566.79 N 由于为直齿轮，轴向力=0 支座反力 =778.63N =0.5L=778.63×=56.03N·m =0.5=283.4N =0.5L=283.4

14、×0.144÷2=20.4 =59.63 =174.04 转矩T=T1=272.52 确定危险截面的轴径 查表11-1，对于45钢调质，b=650MPa 由表11-3取许用弯曲应力=60MPa，故按式（11-7）得 d10=10=30.7(mm)考虑键槽,将d增加3%，即30.7×1.03=31.6mm,实际采用的轴径为50mm,故强度足够。 从动轴的强度校核 L=137 圆周力 =2T2/d2=2*1381.42/60=4604.73N 径向力 =tan=4604.73×tan20°=1675.98 N 由于为直齿轮，轴向力=0 支座反力 =

15、4604.73/2=2302.37 =0.5L=2303.37×137×0.5/1000=157.8 =1675.98/2 =837.99 =0.5L=837.99×0.137÷2=57.4 =167.9 =845.7转矩T=T2=1381.42 确定危险截面的轴径 查表11-1，对于45钢调质，b=650MPa 由表11-3取许用弯曲应力=60MPa，故按式（11-7）得 d10=10=52.04(mm) 考虑键槽,将d增加3%，即52.04×1.03=53.6mm,实际采用的轴径为75mm,故强度足够。第六章 轴承、键和联轴器的选择6.1

16、轴承的选择及校核因轴转速较高，且只承受径向载荷，故选取深沟球轴承。根据初算轴径，考虑轴上零件轴向定位和固定，估计初装轴承处的轴径并假设选用轻系列，查表定出滚动轴承型号列表如下：轴号轴承型号基本尺寸 mmdDB16009457516260147011020根据条件，轴承预计寿命 5年×365×24=87600小时1.小轴的轴承使用寿命计算小齿轮轴承选用6009， Cr=21kN Fr=566.79N 教材表10-8查得=1.2径向当量动载荷：Pr=r=1.2566.79=680.15 N所以由式Cj=，查表10-6可知ft=1=8109617>43800 故满足寿命要求

17、2.大轴的轴承使用寿命计算大轴承选用6014， Cr=38.5kN Fr=1675.98N 径向当量动载荷：Pr=r=1.2611.32=733.58 N所以由式Cj=，查表10-6可知ft=1=42892767>43800h 故满足寿命要求6.2 键的选择计算及校核 1.小轴上的键： 查手册得，选用A型平键，得：A键 10×8 GB1096-79 L=50mm h=8mmA键 14×9 GB1096-79 L=56mm h=9mm根据式p=4T/(d·h·L)=77.86MPa125MPa p=4T/(d·h·L)=43.26

18、MPa125MPa 故键强度符合要求2.大轴上的键： 查手册选：A键18×11 GB1096-79 L=110mm h=11A键20×12 GB1096-79 L=56mm h=12根据式pa=4 ·T2/（d·h·L）=76.03Mpa < 125Mpapc=4 ·T2/（d·h·L）=109.6Mpa < 125Mpa故键强度符合要求 6.3 联轴器的选择在减速器输出轴与工作机之间联接用的联轴器因轴的转速较低、传递转矩较大，又因减速器与工作机常不在同一机座上，要求由较大的轴线偏移补偿，应选用承载能力

19、较高的刚性可移式联轴器。查表得选用GICL3型号的轴孔直径为60的凸缘联轴器，公称转矩Tn=2240 N·m K=1.3=9550=9550×=1777.04N·m<。采用Y型轴孔型号公称转矩T/(N·m)许用转速n/（r·）轴孔直径d/mm轴孔长度L/mm外径D/mm材料轴孔类型键槽类型GICL32240400060142174HT200Y型A型第七章 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算及装配图7.1 润滑的选择确定 7.1.1润滑方式 1.齿轮V=2.1512 m/s 应用喷油润滑，但考虑成本及需要，选用浸油润

20、滑2.轴承采用润滑脂润滑 7.1.2润滑油牌号及用量1.齿轮润滑选用150号机械油，最低最高油面距1020mm，需油量为1.5L左右2.轴承润滑选用2L3型润滑脂，用油量为轴承间隙的1/31/2为宜7.2密封形式 1.箱座与箱盖凸缘接合面的密封选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法2.观察孔和油孔等处接合面的密封在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封3.轴承孔的密封闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部 轴的外伸端与透盖的间隙，因V<3（m/s），故选用半粗羊毛毡加以密封4.轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部第八章 减速器附件的选择确定1、轴承端盖： HT1

21、50 参看唐曾宝编著的机械设计课程设计（第二版）的表141根据下列的公式对轴承端盖进行计算： d0=d3+1mm；D0=D +2.5d3； D2=D0 +2.5d3； e=1.2d3； e1e；m由结构确定； D4=D -(1015)mm；D5=D0 -3d3；D6=D -(24)mm；d1、b1由密封尺寸确定；b=510，h=(0.81)b2、 油面指示器：用来指示箱内油面的高度。3、放油孔及放油螺塞：为排放减速器箱体内污油和便于清洗箱体内部，在箱座油池的最低处设置放油孔，箱体内底面做成斜面，向放油孔方向倾斜1°2°，使油易于流出。4、窥视孔和视孔盖：窥视孔用于检查传动零

22、件的啮合、润滑及轮齿损坏情况，并兼作注油孔，可向减速器箱体内注入润滑油。5、定位销：对由箱盖和箱座通过联接而组成的剖分式箱体，为保证其各部分在加工及装配时能够保持精确位置，特别是为保证箱体轴承座孔的加工精度及安装精度。6、启盖螺钉：由于装配减速器时在箱体剖分面上涂有密封用的水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因胶结紧密难于开盖，旋动启箱螺钉可将箱盖顶起。7、轴承盖螺钉，轴承盖旁连接螺栓，箱体与箱盖连接螺栓：用作安装连接用。第九章 箱体主要结构尺寸计算箱体用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成，箱体主要尺寸计算参看唐曾宝机械设计课程设计（第二版）表51箱体结构尺寸选择如下表：名称符号尺寸（mm

23、）机座壁厚8机盖壁厚18机座凸缘厚度b12机盖凸缘厚度b 112机座底凸缘厚度b 220地脚螺钉直径Df16地脚螺钉数目N4轴承旁联结螺栓直径d112机盖与机座联接螺栓直径d28轴承端盖螺钉直径d38窥视孔盖螺钉直径d46定位销直径D6凸台高度h 根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准箱体外壁至轴承座端面距离l1 C1+C2+(510)大齿轮顶圆与内机壁距离112齿轮端面与内机壁距离2 12机盖、机座肋厚m1 ,m20.85=6.8轴承端盖外径（凸缘式）D2101， 120第十章 减速器绘制与结构分析10.1 拆卸减速器按拆卸的顺序给所有零、部件编号，并登记名称和数量，然后分类、分组保管

24、，避免产生混乱和丢失；拆卸时避免随意敲打造成破坏，并防止碰伤、变形等，以使再装配时仍能保证减速器正常运转。拆卸顺序：、拆卸观察孔盖。、拆卸箱体与箱盖联连螺栓，起出定位销钉，然后拧动起盖螺钉，卸下箱盖。、拆卸各轴两边的轴承盖、端盖。、一边转动轴顺着轴旋转方向将高速轴轴系拆下，再用橡胶榔头轻敲轴将低、中速轴系拆卸下来。、最后拆卸其它附件如油标尺、放油螺塞等。10.2 分析装配方案按照先拆后装的原则将原来拆卸下来的零件按编好的顺序返装回去。、检查箱体内有无零件及其他杂物留在箱体内后，擦净箱体内部。将各传动轴部件装入箱体内；、将嵌入式端盖装入轴承压槽内，并用调整垫圈调整好轴承的工作间隙。、将箱内各零件

25、，用棉纱擦净，并塗上机油防锈。再用手转动高速轴，观察有无零件干涉。经检查无误后，合上箱盖。、松开起盖螺钉，装上定位销，并打紧。装上螺栓、螺母用手逐一拧紧后，再用扳手分多次均匀拧紧。、装好轴承小盖，观察所有附件是否都装好。用棉纱擦净减速器外部，放回原处，摆放整齐。10.3 分析各零件作用、结构及类型：主要零部件：、轴：主要功用是直接支承回转零件，以实现回转运动并传递动力。高速轴属于齿轮轴；低速轴为转轴，属阶梯轴。、轴承：用来支承轴或轴上回转零件、保持轴的旋转精度、减小磨擦和磨损。、齿轮：用来传递任意轴间的运动和动力，在此起传动及减速作用，都为斜齿圆柱齿轮。10.4 减速器装配草图设计（1）装配图

26、的作用：装配图表明减速器各零件的结构及其装配关系，表明减速器整体结构，所有零件的形状和尺寸，相关零件间的联接性质及减速器的工作原理，是减速器装配、调试、维护等的技术依据，表明减速器各零件的装配和拆卸的可能性、次序及减速器的调整和使用方法。（2）设计内容：进行轴的设计，确定轴承的型号、轴的支点距离和作用在轴上零件的力的作用点，进行轴的强度和轴承寿命计算，完成轴系零件的结构设计以及减速器箱体的结构设计。（3）初绘减速器装配草图：主要绘制减速器的俯视图和部分主视图：1、画出传动零件的中心线；2、画出齿轮的轮廓；3、画出箱体的内壁线；4、确定轴承座孔宽度，画出轴承座的外端线； 5、轴的结构设计（径向尺

27、寸、轴向尺寸）；6、画出轴、滚动轴承和轴承盖的外廓。10.5 完成减速器装配草图（1）、视图布局：、选择3个基本视图，结合必要的剖视、剖面和局部视图加以补充。、选择俯视图作为基本视图，主视和左视图表达减速器外形，将减速器的工作原理和主要装配关系集中反映在一个基本视图上。布置视图时应注意：a、整个图面应匀称美观，并在右下方预留减速器技术特性表、技术要求、标题栏和零件明细表的位置。b、各视图之间应留适当的尺寸标注和零件序号标注的位置。（2）、尺寸的标注：a) 特性尺寸：用于表明减速器的性能、规格和特征。如传动零件的中心距及其极限偏差等。b) 外形尺寸：减速器的最大长、宽、高外形尺寸表明装配图中整体

28、所占空间。c) 安装尺寸：减速器箱体底面的长与宽、地脚螺栓的位置、间距及其通孔直径、外伸轴端的直径、配合长度及中心高等。（3）、标题栏、序号和明细表：、说明机器或部件的名称、数量、比例、材料、标准规格、标准代号、图号以及设计者姓名等内容。、装备图中每个零件都应编写序号，并在标题栏的上方用明细表来说明。（4）、技术特性表和技术要求：、技术特性表说明减速器的主要性能参数、精度等级，布置在装配图右下方空白处。、技术要求包括减速器装配前、滚动轴承游隙、传动接触斑点、啮合侧隙、箱体与箱盖接合、减速器的润滑、试验、包装运输要求。、技术要求包括减速器装配前、滚动轴承游隙、传动接触斑点、啮合侧隙、箱体与箱盖接

29、合、减速器的润滑、试验、包装运输要求。10.6 减速器装配图绘制过程：（1）、画三视图：、绘制装配图时注意问题： a、先画中心线，然后由中心向外依次画出轴、传动零件、轴承、箱体及其附件。b、先画轮廓，后画细节，先用淡线最后加深。c、3个视图中以俯视图作基本视图为主。d、剖视图的剖面线间距应与零件的大小相协调，相邻零件剖面线尽可能取不同。e、对零件剖面宽度的剖视图，剖面允许涂黑表示。f、同一零件在各视图上的剖面线方向和间距要一致。（2）、轴系的固定：轴向固定：滚动轴承采用轴肩和闷盖或透盖，轴套作轴向固定；齿轮同样。（3）、减速器的箱体和附件：、箱体：用来支持旋转轴和轴上零件，并为轴上传动零件提供

30、封闭工作空间，防止外界灰砂侵入和润滑逸出，并起油箱作用，保证传动零件啮合过程良好的润滑。材料为：HT200。加工方式如下： 加工工艺路线：铸造毛坯时效油漆划线粗精加工基准面粗、精加工各平面粗、半精加工各主要加工孔精加工主要孔粗、精加工各次要孔加工各紧固孔、油孔等去毛刺清洗检验、附件：包括窥视孔及窥视孔盖、通气器、轴承盖、定位销、启箱螺钉、油标、放油孔及放油螺塞、起吊装置。10.7 完成装配图（1）、标注尺寸：标注尺寸反映其的特性、配合、外形、安装尺寸；（2）、零件编号（序号）：由重要零件，按顺时针方向依次编号，并对齐；（3）、技术要求；（4）、审图；（5）、加深。10.8 零件图设计（一）、零件图的作用：1、反映设计者的意图，是设计、生产部门组织设计、生产的重要技术文件。 2、表达机器或部件运载零件的要求，是制造和检验零件的依据。（二）、零件图的内容及绘制：1、选择和布置视图：（1）、轴：采用主视图和剖视图。主视图按轴线水平布置，再在键槽处的剖面视图。（2）、齿轮：采用主视图和侧视图。主视图按轴线水平布置（全剖），反映基本形状；侧视图只画出局部视图。2、合理标注尺寸及偏差：（1）、轴：，径向尺寸以轴线为基准标注，有配合处径向尺寸应标尺寸偏差；轴向尺寸以轴孔配合端面及轴端面为基准，反映加工要求，不允许出现封闭尺寸链。（2）、齿轮：径向