减速器优秀课程设计.doc

机械设计基础课程设计

设计题目： 直齿圆柱齿轮减速器带式输送机设计
专业班级： 弹药工程和爆炸技术
学 号： 10601203
设 计 人： 程博林
指导老师： 孙永满
完成日期： /6/29

1. 传动方案说明
1.1说明：减速器一级传动，电动机将动力经V带传送给减速器，再经减速器传输给输送机传输带。
1.2原始数据：
（1）输送拉力F=2350N；
（2）输送带工作速度V=1.7m/s；
（3）输送机滚筒直径D=400mm；
（4）每日工作时间T=24 h；
（5）工作年限：5年
1.3工作条件：
连续单向传动，不可逆转，载荷平稳，开启载荷为名义载荷1.25倍；输送带速度误差许可±5%；工作环境灰尘较大；动力起源于三相交流电（电压为380/220伏）； 检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，六个月一次小修。

2. 电动机选择
2.1选择电动机系列：按工作要求和工条件，选择通常见途Y系列三相异步电动机，卧式封闭结构。
2.2选择电动机型号
（1）卷筒轴输出功率

（2）电动机到滚筒总效率η

=0.95*0.993*0.97*0.99*0.96=0.8498
其中，...分别为：V带，轴承（球轴承），齿轮（8级精度），联轴器（齿式联轴器），滚筒效率。
（3）电动机输出功率Pr

查手册，选额定功率为5.5kWY132S-4型或Y132M2-6型

2.3确定电动机转速
（1）滚筒轴转速

（2）以同时转速1500r/min和1000r/min两种方案进行对比：
方案号
电 动 机
型 号
额定功率kW
同时 转速r/min
满载转速r/min
总传动比
1
Y132S-4
5.5
1500
1440
17.74
2
Y132M2-6
5.5
1000
960
11.827

由表中数据可知两个方案均可行：方案2传动比较小，传动传动装置结构尺寸较小，不过电动机价格贵；方案1传动比不是太大，而且电机价格低。
所以可采取方案1，选定电动机型号为Y132S-4，额定功率, 同时转速1500r/min，满载转速,中心高,外伸轴径，外伸长度.

2.4初步分配各级传动比
（1）传动装置总传动比
（2）分配各级传动比
取单级圆柱齿轮减速器传动比（）
则V带传动传动比为
（）
2.5传动装置运动和动力参数计算
（1）各轴转速
电动机轴为0轴，减速器高速轴为Ⅰ轴，低速轴为Ⅱ轴，各轴转速为

（2）各轴输出功率

（3）各轴转矩

3 一般V带传动设计
3.1确定计算功率
查表9.21（P150） 得工况系数 =1.4
由式（9.16）（P149）得
=1.4*5.5=7.7kW
3.2选择V带型号
由图9.13（P149）依据，,选择A型一般V带。
3.3确定带轮基准直径
由书本表9.6（P140）和图9.13（p149）选择小带轮直径=125mm>=75mm
故大带轮直径
按表9.3（P134）选标准值
则实际传动比
从动轮实际转速

从动轮转速相对误差率
在±5%以内，为许可值。
3.4验算带速V

带速在5～25范围内，为许可值。
3.5确定带基准长度和实际中心距a
由式（9.18）（P151）得
0.7(+)≤≤2(+)
得：402.5mm≤≤1150mm
根据结构设计要求初定中心距.
由式(9.15)（P151）得：

]mm
=2536mm
查表9.4(P135)选择基准长度Ld=2500mm
由式(9.20)(P151)得实际中心距

中心距a变动范围为:

3.6校验小带轮包角
由式(9.3)(P131)得：

3.7确定V带根数Z
查表9.9（P144）得单根V带额定功率
由表9.18（P148）得弯曲影响系数
依据实际传动比查表9.19（P148）得V带传动比系数
由式（9.15）（P148）得功率增量

由表9.4（P136）查得带长修正系数
由图9.12（P148）查得包角系数
由式（9.22）（P151）得V带根数Z

圆整得Z=4根
3.8求初拉力及带轮轴上压力
由表9.6（P140）查得A型一般V带每米长质量
依据式（9.23）(P152)得单根V带初拉力为

由式（9.24）（P152）得作用在轴上压力为

3.9 设计结果
选择4根A-2500 GB/T 11544-1997型一般V带，中心距,小带轮直径，大带轮直径，轴上压力。

4.减速器齿轮传动设计计算
4.1初始数据及工作条件
减速器传动功率
小齿轮转速
减速器齿轮传动比
单向传动，载荷平稳，寿命5年，每日工作时长24h。
4.2选择齿轮材料及精度等级
依据表11.8（P207）可得，小齿轮选择45钢（调质），齿面硬度为217～255HBS； 大齿轮选择45钢（正火），齿面硬度为169～217HBS；
因为是一般减速器，由表10.20（P233）选8级精度
由表11.21（P234）查得齿面粗糙度
4.3按齿面接触疲惫强度设计
因两齿轮均为钢质齿轮，可应用书本式（11.23）（P212）求出值。确定相关参数和系数：
（1）转矩T1

（2）载荷系数K
查表11.10（P211）取K=1.1（1.0～1.2）
（3）齿数和齿宽系数
小齿轮齿数取为24（闭式软齿面齿轮传动中小齿轮齿数推荐值为24～40），
则大齿轮齿数
圆整取
实际齿数比
齿数比误差为
在±5%以内，为许可值
因单级齿轮传动为对称部署，而齿轮齿面又为软齿面，由书本表11.19（P232）选择=1.1 （0.8～1.4）。
（4）许用接触应力
由图11.25（P208）查得=575MPa
=530MPa
由书本表11.9(P209)查得=1.05 (1.0～1.1)
==60×400×1×（5×52×5×24）=7.40×(转)

查书本图11.28（P210）得。

由书本式（11.15）（P208）可得

所以，

所以，
由书本表11.3（P190）取标准模数m=2.5mm
4.4关键尺寸计算

故取

中心距
4.5按齿根弯曲疲惫强度校核
1）、齿形系数
查书本表11.12（P214）得=2.68，=2.17

2）、应力修正系数
查书本表11.13（P214）得1.81
3）许用弯曲应力
由书本图11.26（P209）查得

由书本表11.9（P209） 查得 （1.3～1.4）
由书本图11.27（P210）查得
由书本式（11.16）（P208）可得

故有弯曲应力

故齿根弯曲强度校核合格。
4.6验算齿轮圆周速度

由书本表11.21（P234）可知，8级精度直尺圆柱齿轮圆周速度小于等于3m/s，故选8级精度是适宜。
4.7几何尺寸计算
大齿轮齿顶圆直径

因为，所以采取腹板式结构。
5.轴设计计算
5.1初始数据计算
（1）轴转速

（2）轴输出功率

（3）转矩

5.2选择轴材料，确定许用应力
由已知条件知减速器传输功率属小功率，对材料无特殊要求，故选择45钢（调质）。硬度217～255HBS
由书本表16.1（P307）查得强度极限=637MPa
由书本表16.3（P314）和该减速器单向传动，可认为转矩为脉动循环改变，得许用弯曲应力。
5.3低速轴设计计算
5.3.1按扭转强度估算轴径（轴最小直径）
依据表16.2（P314）得C=107～118
又由式（16.2）（P313）得

考虑到轴最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，取一个键槽，则轴径估算值加大3%～5%（取5%）
即为
由设计手册取标准直径
5.3.2确定各轴段直径
轴段2：考虑到要对安装在轴段1上联轴器进行定位，故轴段2上应该有轴肩，取
轴段3：由《课程设计》表10.39（P103）查得，应选择深沟球轴承6210，得，安装尺寸
轴段4：
轴段5：
5.3.3确定各轴段长度
轴段1：由《课程设计》表10.46（P113）查得应选择YL10(J1)型联轴器，故
轴段2：要安装轴承端盖，故取
轴段3：安放轴承，因为6210轴承宽度，轴承左端和齿轮轴间距为10～20mm,故取
轴段4：大齿轮宽度，为确保齿轮固定可靠，应取
轴段5：轴上一对轴承中心距

故
轴段6：因为，故取
5.3.4按弯扭合成强度校核轴径
（1）轴受力情况
由式（11.28）（P210）得，大齿轮
圆周力
径向力
（2）水平面内有
A,B两支点支点反力为

I-I截面处弯矩为

II-II 截面处弯矩为

（3）垂直面有
A,B两支点支点反力为

I-I截面左侧弯矩为

I-I截面右侧弯矩为

II-II截面左侧弯矩

II-II截面右侧弯矩

（4）合成弯矩
I-I截面：

II-II截面：

（5）转矩

（6）求当量弯矩：
因减速器单向运转，故可认为转矩为脉动循环改变，修正系数取0.6。
所以其当量弯矩为：

I-I截面：

II-II截面：

（7）确定危险截面及校核强度：
因为，而且I-I截面处有键槽，所以I-I截面可能为危险截面。
I-I截面强度:

II-II截面：

故设计轴有足够强度，并有比较大裕度。
5.3.5绘制轴零件图
6.轴承选择
6.1选择类型
经分析，所选轴承要能承受径向载荷，而不需要承受轴向载荷，所以选择深沟球轴承。
6.2轴承尺寸
由轴设计计算得轴承内径d：（高速轴）30mm;
（低速轴）50mm
依据《课程设计》表10.39（P103）可得：
轴承初选型号为：6206型（高速轴轴承），其外径D=62mm,宽度B=16mm,基础额定动载荷，基础额定静载荷
6210型（低速轴轴承），其外径D=90mm,宽度B=20mm,基础额定动载荷，基础额定静载荷

6.3公差等级：因为带式输送机运动精度要求不高，故轴承精度等级全部选择一般级P0级。
6.4安装形式：无正反装之分。
6.5轴承寿命计算
由表17.9（P350）得轴承载荷系数（1.2～1.8）
由表17.8（P349）得轴承径向载荷系数X=1
轴向载荷系数Y=0
由上节计算过程可知：A,B两支点径向支点反力
高速轴为：
低速轴为：
由式（17.2）（P349）得轴承当量动载荷
高速轴为：
低速轴为：
由表17.10（P351）得，轴承温度系数
又对于球轴承，其寿命系数
而轴承许用寿命
由式（17.12）（P351）得轴承实际寿命Lh为：
高速轴轴承为：

低速轴轴承为：

故所选轴承两对深沟球轴承（6206和6210）寿命合乎要求
即所选轴承合格。

7.联轴器选择
由《课程设计》表10.45（P112）选得联轴器孔径为45mm，轴孔长度为84mm无沉孔短圆柱形轴孔联轴器（J1型）
由《课程设计》表10.46（P113）和传输转矩（即 ）选得型号为YL10型凸缘联轴器
综上，联轴器型号选为YL10(J1)型凸缘联轴器

8.润滑、密封装置选择
依据书本，再依据齿轮圆周速度,轴承能够用脂润滑和油润滑润滑,因为齿轮转速是小于2m/s, 故轴承润滑采取脂润滑，为预防箱体内轴承和润滑脂配合，预防润滑脂流失，应在箱体内侧装挡油环，润滑脂装填量不应超出轴承空隙体积，在减速器中，齿轮润滑方法依据齿轮圆周速度而定，因为V<12m/s，所以采取油池润滑，齿轮浸入油池1-2个齿高深度，大齿轮齿顶到油底面距离为40mm，箱体内采取SH0357-92中50号润滑，装至要求高度。
轴承盖中采取毡圈油封密封。

9.减速器设计
名称
符号
减速器型式、尺寸关系/mm
结果
齿轮减速器
箱座壁厚

0.025a+1≥8
10
箱盖壁厚

0.025a+1≥8
10
箱盖凸缘厚度

1.5
15
箱座凸缘厚度
b
1.5
15
箱座底凸缘厚度

2.5
25
地脚螺钉直径

0.036a+12
22
地脚螺钉数目
n
A≥250时，n=6
6
轴承旁连接螺栓直径

0.75
16
盖和座连接螺栓直径

（0.5～0.6）
12
连接螺栓间隔

150～200
150
轴承端盖螺钉直径

（0.4～0.5）
10
检验孔盖螺钉直径

（0.3～0.4）
8
定位销直径
d
(0.7～0.8)
9
、、至外箱壁距离

见书本
：=30
：=22
：=18
、至凸缘边缘距离

见书本
：=26
：=16
轴承旁凸台半径

16
凸台高度
h
依据低速级轴承座外径确定，方便于扳手操作为准
20
外箱壁至轴承座端面距离

++（5+10）
36
齿轮顶圆和内箱壁间距离

12
齿轮端面和内箱间距离

10
箱盖、箱座肋厚

轴承端盖外径

D+（5～5.5），D-轴承外径
I轴：120
II轴：140
轴承旁连接螺栓距离
S
尽可能靠近，以M和M互不干涉为准，通常取S=
I轴：120
II轴：140

10.总结
这次相关带式运输机上一级圆柱直齿轮减速器课程设计是我们真正理论联络实际、深入了解设计概念和设计过程实践考验，对于提升我们机械设计综合素质起到了很大帮助；使我对机械设计有了更多了解和认识.为我们以后工作打下了坚实基础.
1、机械设计是机械工业基础,是一门综合性相当强技术课程，它融《机械设计基础》、《工程力学》、《交换性和测量技术》、《Auto CAD》、《机械设计手册》于一体。
2、这次课程设计,对于培养我们理论联络实际设计思想;训练综合利用机械设计和相关先修课程理论,结合生产实际反系和处理工程实际问题能力;巩固、加深和扩展相关机械设计方面知识等方面相关键作用。
3、在这次课程设计过程中,综合利用先修课程中所学相关知识和技能,结合各个教学实践步骤进行机械课程设计,首先,逐步提升了我们理论水平、构思能力、工程洞察力和判定力,尤其是提升了分析问题和处理问题能力,为我们以后对专业产品和设备设计打下了宽广而坚实基础。
5、设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握相关机械设计知识，继续培养设计习惯和思维从而提升设计实践操作能力。

11.参考资料
1、陈立德主编. 《机械设计基础》第二版—高等教育出版社
2、于晓文主编. 《机械设计.课程设计》—中国计量出版社
3、李银玉主编. 《机械制图.AutoCAD》—中国计量出版社
4、韩进宏 主编. 《交换性和测量技术》—机械工业出版社。

备注：
此节查表·图内容均参考《机械设计·课程设计》一书

备注：此节查表内容均参考《机械设计基础第二版》

初定中心距

Ld=2500mm

备注：此节查表内容均参考《机械设计基础第二版》

=575MPa

=570MPa

备注：此节查表内容无特殊说明则均参考《机械设计基础第二版》

机械设计基础课程设计任务书

课程名称
机械设计基础
课程代码

设计时间
/6/18---/6/29
指导老师
孙老师
专 业
弹药工程和爆炸技术
班 级
10601203
姓名
程博林
1.课程设计任务及要求
1.1课程设计任务：直齿圆柱齿轮减速器带式输送机带式输送机
1.2要求
1.2.1按课题目录指定学号，不得随意调换；
1.2.2学生应在老师指导下独立完成，课程设计指导书见《机械设计基础课程设计》第四篇。
2.课程设计目标和要求
2.1课程设计目标
依据教学计划安排，此次课程设计集中 周时间进行。本课程设计是《 机械设计基础 》课程教学关键组成部分。经过此次课程设计，使同学们深入加深对本门课程认识，实际接触一下实际工程实例，培养同学理论联络实际、自己动手处理实际问题能力，为以后参与工作打下良好基础。
2.2课程设计要求
2.2.1掌握机械设计通常过程，直齿轮、斜齿轮、蜗轮蜗杆减速器设计内容、过程和设计方法 。
2.2.2按指导老师要求完成直齿轮、斜齿轮、蜗轮蜗杆减速器设计；
2.2.3学会应用直齿轮、斜齿轮、蜗轮及轴强度设计计算、校核和轴承选择，含有通常机械独立设计计算、校核能力；
2.2.4按时上交课程设计说明书。

指导老师（署名）： 年 月 日
教研室主任（署名）： 年 月 日
总体设计结果
1. 原始数据：输送拉力F=2350N；输送带工作速度V=1.7m/s；输送机滚筒直径D=400mm；每日工作时间T=24 h；工作年限：5年
2.电动机选择：电动机型号为Y132S-4，额定功率, 同时转速1500r/min，满载转速,中心高,外伸轴径，外伸长度.
传动装置总传动比
3. V带选择：选择4根A-2500 GB/T 11544-1997型一般V带，中心距,小带轮直径，大带轮直径，轴上压力。V带传动比 ；从动轮转速；小带轮包角；初拉力。
4.齿轮设计： 小齿轮选择45钢（调质），齿面硬度为217～255HBS； 大齿轮选择45钢（正火），齿面硬度为169～217HBS；齿面粗糙度；减速器传动比；小齿轮和大齿轮齿数 ，；标准模数m=2.5mm；；；
，，；中心距 ；大齿轮齿顶圆直径。
5. 低速轴设计计算：轴材料选择45钢（调质），硬度217～255HBS ；；标准轴径， ，； ，，（b=66）;轴承中心距;,。
6. 轴承选择： 6206型（高速轴轴承d=30mm），6210型（低速轴轴承d=50mm），精度等级P0级。；高速轴 ,低速轴
7.联轴器选择:联轴器孔径为45mm，轴孔长度为84mm；传输转矩；选YL10(J1)型无沉孔 短圆柱形轴孔 凸缘式联轴器。
8.润滑、密封装置选择： 轴承润滑采取脂润滑；齿轮采取油池润滑；箱体内采取SH0357-92中50号润滑；轴承盖中采取毡圈油封密封。