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机械设计课程设计设计计算说明书设计：指导教师：南京航空航天大学设计日期：目录设计任务书：第一章电动机的选择及运动参数的计算11电动机的选择12装置运动及动力参数计算第二章斜齿圆柱齿轮减速器的设计2.1高速轴上的大小齿轮传动设计2.2低速轴上的大小齿轮传动设计第三章轴的设计各轴轴径计算3.1轴的选择与结构设计32 中间轴的校核第四章滚动轴承的选择及计算4.1轴承的选择与结构设计42深沟球轴承的寿命校核第五章键联接的选择及计算51键的选择与结构设计5.2 键的校核第六章联轴器的选择及计算6.1联轴器的选择和校核第七章润滑和密封方式的选择7.1齿轮润滑72 滚动轴承的润滑第八章箱体及设计的结构设计和选择第九章减速器的附件91窥视孔和视孔盖92通气器93轴承盖9.4 定位销95油面指示装置9.6 放油孔和螺塞9.7 起盖螺钉9.8 起吊装置结束语参考文献机械课程设计任务书及传动方案的拟订一、设计任务书设计题目:二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器工作条件及生产条件:该减速器用于带式运送机的传动装置。工作时有轻微振动，经常满载，空载启动，单向运转，单班制工作。运送带允许速度差为5%。减速器小批量生产，使用期限为5年（每年300天）。第19组减速器设计基础数据卷筒直径D/mm300运送带速度v(m/s)1.00运送带所需转矩F(N)2600二、传动方案的分析与拟定图1-1带式输送机传动方案带式输送机由电动机驱动。电动机通过连轴器将动力传入减速器,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，其结构简朴，但齿轮相对轴承位置不对称，因此规定轴有较大的刚度，高速级和低速级都采用斜齿圆柱齿轮传动。一、电动机的选择1.1电动机的选择1.1.1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。1.1.2电动机功率的选择根据已知条件计算出工作机滚筒的转速为：=60000/3.14300=63.694 r/min工作机所需要的有效功率为:=2600/1000=2.6 kW为了计算电动机的所需功率，先要拟定从电动机到工作机之间的总效率。设为弹性联轴器效率为0.99，为滚动轴承传动效率为0.99，为齿轮传动（8级）的效率为0.97，为滚筒的效率为0.96。则传动装置的总效率为:0.851电动机所需的功率为:2.6/0.851= 3.055kW在机械传动中常用同步转速为1500r/min和1000r/min的两种电动机，根据电动机所需功率和同步转速，由2P148表16-1查得电动机技术数据及计算总传动比如表31所示。表11电动机技术数据及计算总传动比方 案型 号额定功率(kW)转速 (r/min)质量N参考价格(元)总传动比同步满载1Y112M-44.015001440470230.00125.652Y132M1-64.01000960730350.0083.77对以上两种方案进行相关计算，选择方案1较合适且方案1电动机质量最小，价格便宜。选用方案1电动机型号Y112M-4，根据2P149表16-2查得电动机的重要参数如表32所示。表12 Y112 M-4电动机重要参数型号中心高Hmm轴伸mm总长LmmY112M-41.2装置运动及动力参数计算1.2.1传动装置总传动比和分派各级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：1440/63.964=22.61 双级圆柱齿轮减速器分派到各级传动比为：高速级的传动比为：=5.52低速级的传动比为：=/=22.61/5.52=4.101.2.2传动装置的运动和动力参数计算：a) 各轴的转速计算：= =1440r/min= /=1440/5.52=260.870r/min=/=260.870/4.10=63.694r/min=63.694r/minb) 各轴的输入功率计算：=3.055 0.99=3.024kW=3.024 0.97 0.99=2.904kW=2.904 0.97 0.99=2.789kW=2.789 0.99 0.99=2.733kWc)各轴的输入转矩计算：=.055/1440=20.26Nm=20.260.99=20.06 Nm=20.065.520.990.97=106.34 Nm=106.344.100.990.67=418.69 Nm=418.690.990.99=410.36Nm由以上数据得各轴运动及动力参数见表13。13 各轴运动及动力参数轴号转速n/(r/min)功率P/kW转矩T/N.mm传动比11400.0003.02420.065.522260.8702.904106.344.10363.6942.789418.691.00463.6942.733410.36二、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。2.1高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算1)选择齿轮材料及热解决方式：由于软齿面齿轮用于齿轮尺寸紧凑性和精度规定不高，载荷不大的中低速场合。根据设计规定现选软齿面组合：根据1P102表8-1得：小齿轮选择45钢调质,HBS =217255；大齿轮选择45钢常化,HBS =162217；此时两齿轮最小硬度差为217-162=55；比希望值略小些，可以初步试算。2)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=23= =5.5223=126.96取大齿轮齿数 =127，则齿数比（即实际传动比）为 =/=127/23=5.5217。与原规定仅差(5.1328-5.1304)/5.1304=0.05%，故可以满足规定。3)选择螺旋角：按经验 ，8 1，按1计算得：Y1-11 0.892计算齿形系数与许用应力之比值：Y/=2.7002/148.9744=0.018Y/=2.1365/137.1795=0.016由于Y /较大，用小齿轮的参数Y /代入公式，计算齿轮所需的法面模数：=1.07811)决定模数由于设计的是软齿面闭式齿轮传动，其重要失效是齿面疲劳点蚀，若模数过小，也也许发生轮齿疲劳折断。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mn1.53mm为准。根据标准模数表，暂定模数为：m=2.0mm12)初算中心距：2.0(23+127)/2cos13=154.004mm标准化后取 a=154mm13)修正螺旋角按标准中心距修正：14)计算端面模数：15)计算传动的其他尺寸：16)计算齿面上的载荷：17)选择精度等级齿轮的圆周转速：3.558 m/s对照1P107表8-4,因运送机为一般通用机械，故选齿轮精度等级为8级是合宜的。18）齿轮图：2.2低速级斜齿圆柱齿轮的传动设计计算1)选择齿轮材料及热解决方式：由于软齿面齿轮用于齿轮尺寸紧凑性和精度规定不高，载荷不大的中低速场合。根据设计规定现选软齿面组合：根据1P102表8-1得：小齿轮选择45钢调质,HBS =217255；大齿轮选择45钢常化,HBS =162217；此时两齿轮最小硬度差为217-162=55；比希望值略小些，可以初步试算。2)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=25=4.1025=102.5取大齿轮齿数z =103，则齿数比（即实际传动比）为 =z/z1=103/25=4.12。与原规定仅差(4.12-4.10)/4.10=0.487%，故可以满足规定。3)选择螺旋角：按经验 ，8 1，按1计算得：Y1-11 0.9083计算齿形系数与许用应力之比值：Y/=2.585/144.846=0.0178Y/=2.174/134.615=0.016由于Y /较大，用大齿轮的参数Y /代入公式计算齿轮所需的法面模数：=1.77711)按接触强度决定模数值，取m=2.5mm12)初算中心距：a=m(z1+ z)/2cos=2.5(25+103)/2cos12=163.599 mm标准化后取 a=164mm13)修正螺旋角：按标准中心距修正：14)计算端面模数：15)计算传动的其他尺寸：16)计算齿面上的载荷：齿轮的重要参数高速级低速级齿数2312725103中心距154164法面模数2.02.5端面模数2.0532.563螺旋角法面压力角端面压力角齿宽b40385852齿根高系数标准值11齿顶高系数0.97240.9810齿顶系数标准值0.250.25当量齿数24.863131.3026.709110.043分度圆直径47.259260.73164.063263.938齿顶高2.02.5齿根高2.53.125齿全高4.55.625齿顶圆直径51.259264.73169.063268.938齿根圆直径42.259255.73157.750257.688三、轴的结构设计和计算轴是组成机械的重要零件，它支撑其他回转件并传递转矩，同时它又通过轴承和机架连接。所有轴上零件都围绕轴心做回转运动，形成一个以轴为基准的组合体轴系部件。3.1轴的结构设计3.1.1初步拟定轴的最小直径选取轴的材料为45号钢调质解决。按扭转强度法估算轴的直径,由1P207表122。高速轴：取A =116mm中间轴：取 =112=112=25.007mm低速轴：取 =107=37.714mm3.1.2拟定轴的结构与尺寸轴的选取及计算1 由于轴通过联轴器与电动机的轴径28mm，查联轴器标准，选联轴器为弹性柱销联轴器。标准型号HL2，与联轴器相联的轴径选取为25mm。2 零件的轴向定位需用定位轴间。H0.07d。为了加工装配方便而设立非定位轴肩，一般为23mm。4. 与联轴器相联。5. 为扳手位置和端盖。6. 为轴承位置。7. 为低速齿轮的空间，以不发生干涉为主。8. 为齿轮轴。9. 为齿轮端面和内壁的空隙和部分内壁距离。10. 为轴承位置。轴承的尺寸如图所示II轴的设计1 根据前述所算的最小的轴径为25.88mm。选轴承型号为 GB/T297937207C角接触球轴承。2. 按轴肩规格。设立轴的结构，及定位关系。为轴承安装空间，轴承为GB/T937207C型号为齿轮端面和内壁的空隙和部分内壁距离。为齿轮轴。为低速齿和高速齿端面距离。为低速齿安装处。为套筒定位和安放轴承。轴承的具体尺寸如图所示III输出轴的设计1根据算的轴径最小值 。选取d=55mm。2轴的结构及定位关系取法环节同前。段为套筒定位和安放轴承。段为高速级齿轮和安装空间以不发生干涉为主。段为齿轮定位轴间。为高速齿轮的空间，以不发生干涉为主。为轴承位置。段为扳手空间位置和轴承端盖。与联轴器相联。轴承的具体尺寸如图所示3.3中间轴的校核：1) 中间轴的各参数如下：=106.34Nm =260.87r/min =2.904kW2) 中间轴上的各力：低速级小齿轮：Ft1=3319NFr1=1235NFa1=747N高速级大齿：Ft2=851NFr2=318N Fa2=198N3）绘制轴的计算简图（1）计算支反力剪力图：弯矩图：垂直面：剪力图：弯矩图：扭矩图：合弯矩图：校核轴的强度：由上述可知，危险截面在C截面处。按第三强度理论求出弯矩M 图，由公式M =M =155.275轴为45号钢，查表可知 = 60 Mpa由公式可得： 所以中间轴满足强度规定。四、滚动轴承的选择及计算轴承是支承轴的零件，其功用有两个：支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度；减轻转轴与支承之间的摩擦和磨损。与滑动轴承相比，滚动轴承具有启动灵活、摩擦阻力小、效率高、润滑简便及易于互换等优点，所以应用广泛。它的缺陷是抗冲击能力差，高速时有噪声，工作寿命也不及液体摩擦滑动轴承。4.1轴承的选择与结构设计: 由于转速较高，轴向力又比较小，故选用深沟球轴承。下面以高速级轴为例初选轴承型号为6207，具体结构图如下。4.2高速轴轴承的校核：， Fa/Fr=198/318=0.623e查表运用插值法得： e=0.204，则有e则有X=0.56，运用插值法：Y=2.16由公式P= (X+Y)可得 P=1.2（0.56 318+2.16 198）=726.912由公式 h12023h所以满足规定。即高速级选用6207型号的轴承4.3中间轴轴承的校核:中间轴选择6208:，高速级大齿轮： 低速级小齿轮： 所以运用插值法得e=0.227Fa/Fr=549/917=0.59e所以选用X=0.56，Y=1.93由公式得：P=(X+Y) =1.2(0.56 917+1.93 549)=1887.708N由公式h12023h所以满足规定。即中间轴选用6208型号的轴承4.4低速轴轴承的校核：初选低速级选用7209AC型号的轴承正装，求得： =1768N R=2506NFa=Fa-Fa=747-198=549NS=0.68R=0.681768=1202.24NS=0.68R=0.68-2506=1704.08NFa+S=549+1704.48=2253.08S 故1被压缩，2被放松。 求轴向载荷： A =Fa+S=2253.08NA=S=1704.08求当量动载荷P,PA /R =2253.08/1768=1.27e X =0.41Y =0.87A /R =1704.08/2506=0.68=e X =1 Y =0P =(X R +Y A )=1.2(0.41 1768+0.87 2253.08)=3222.1NP =(X R +Y A ) =1.2(1 2506)=3007.2N由公式12023h所以满足规定。即低速级选用7209AC型号的轴承五、键联接的选择及计算键是标准件，通常用于联接轴和轴上的零件，起到周向固定的作用并传递转矩。有些类型的键还可以实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。根据所设计的规定。本次设计所采用的均为平键联接。5.1键选择原则：键的两侧面是工作面，工作时候，靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩；键的上表面与轮毂槽底面之间则留有间隙。平键联结不能承受轴向力，因而对轴上的零件不能起到轴向固定的作用。常用的平键有普通平键和导向平键两种。平键联结具有结构简朴，装拆方便，对中良等优点，因而得到广泛的应用。普通平键用于静联结。A型号或B型号平键，轴上的键槽用键槽铣刀铣出，键在槽中固定良好，但当轴工作时，轴上键槽端部的应力集中较大。5.2键的选择与结构设计取本设计中间轴段的平键进行说明。由于本设计装置，键所承受的应力不是很大，我们选择A型号圆头普通平键。根据中间轴段的轴径选择键的具体结构如下图（1）.键的校核校核： 先根据设计出轴的直径从标准中查的键的剖面尺寸为：键宽b=14mm,键高h=9mm,在上面的公式中k为键与轮毂键槽的接触高度等于0.5h, 为键的工作长度： =L-b查表键联结的许用挤压应力，许用压力（Mpa）=100120，取中间值 =110。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=46mm校核轴键键槽公称直径d公称尺寸bh键长 L键的标记宽度b深度公称尺寸b极限偏差轴 t榖 t1一般键联接轴N9榖JS92230 8752键 C852 GB1096-2023800.0184.03.3-0.036-0.018303810880键 C1080 GB1096-2023105.03.33844 12832键 1232 GB1096-20231200.021553.3-0.043-0.0215-0.043-0.02153844