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机 械 设 计 基 础课 程 设 计学 院： 年级专业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 目 录0 设计任务书11 绪论21.1 设计目的21.2 传动方案拟定22 减速器结构选择及相关性能参数计算42.1 电动机类型及结构的选择42.2 电动机选择42.3 确定电动机转速42.4 确定传动装置的总传动比和分配级传动比52.5 动力运动参数计算53 传动零件的设计计算73.1 普通V形带传动73.2 直齿圆柱齿轮83.3 齿轮几何尺寸的设计计算83.4 齿轮的结构设计114 轴的设计计算134.1 输入轴的设计134.2 输出轴的的设计154.3 轴强度的校核185 轴承、键和联轴器的选择195.1 轴承的选择及校核195.2 键的选择计算及校核205.3 联轴器的选择206 减速器润滑、密封216.1 润滑的选择确定216.2 密封的选择与确定217 减速器附件的选择确定228 箱体主要结构尺寸计算239 减速器绘制与结构分析249.1 拆卸减速器249.2 分析装配方案249.3 分析各零件作用、结构及类型249.4 减速器装配草图设计249.5 完成减速器装配草图259.6 减速器装配图绘制过程269.7 完成装配图26参考文献270 设计任务书 设计一用于带式运输上的单级斜齿圆柱齿轮减速器。运输机连续单向工作，两班工作制，载荷稍有波动，室内工作，有粉尘（运输带与滚筒摩擦阻力影响已经在F中考虑）。使用期限：10年。生产批量：20台。生产条件：中等规模机械厂，可加工78级齿轮与蜗轮。动力来源：电力，三相交流380/220V题目数据：组号19运输带工作拉力F/（KN）1.25运输 带速度V/（m/s）1.75卷筒直径D/(mm）240运输带允许速度误差为5%设计任务要求：1. 减速器装配图纸一张（号图纸） 一张2. 轴、齿轮零件图纸各一张（号图纸） 两张3. 设计说明书一分 一份1 绪论1.1 设计目的（1）培养我们理论联系实际的设计思想，训练综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。（2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。（3）另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理等设计方面的能力。1.2 传动方案拟定1.2.1 传动系统的作用及传动方案的特点：机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级斜齿圆柱轮传动。减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成。1.2.3 传动方案的分析与拟定1工作条件：使用年限8年，4年大修，两班工作制，载荷稍有波动，多灰尘环境。2原始数据：带工作拉力F=1950N；带速V=1.50m/s；滚筒直径D=450mm；3方案拟定：采用带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。图1 带式输送机传动系统简图计 算 及 说 明结果2 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=19501.50/1000=2.19kw（二）总效率 =0.960.980.990.995=0.91（三）所需电动机功率Pd=2.57kw 查机械零件设计手册得 Ped = 4 kw2.3 确定电动机转速 卷筒工作转速为： n卷筒=601000V/（D）=139.26 r/min根据机械设计课程设计5表2-2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=35范围。取带传动比。则总传动比理论范围为： =620。故电动机转速的可选范为 =835.562785.2 r/min则符合这一范围的同步转速有：750、1000和1500r/min，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1Y160M1-84kw7507202Y132M1-64kw10009603Y112M1-84kw15001440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2方案比较适合。因此选定电动机型号为Y100L2-4，=1430r/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： =/=10.07 2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=3.4（普通V带 i=24）因为：=所以：3.422.5 动力运动参数计算1转速n=1430=/=/=476.67（r/min） =/=139.38（r/min） =139.38（r/min） 2功率P 轴： 轴： 卷筒轴3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 03.2196031.93 3.4 13.05282.35103.13 22.9763.59446.504.44 32.9363.59439.821电动机额定功率Ped = 3 kw=2.57 kwn卷筒=139.26 r/min=835.562785.2 r/min选定电动机型号为Y100L2-4I带=3= 3.42=476.67（r/min）=139.38（r/min）=139.38（r/min）T0=31.93(Nm)T1=103.13(Nm)T2=446.50(Nm)T3=439.82(Nm)计 算 及 说 明结果3 传动零件的设计计算3.1 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13-8得KA=1.2, 则计算功率为PC=KAP=1.24= 4.8KW根据、查表，选取B型带。2确定带轮基准直径、验算带速查资料表13-9,选取d1=125mm带速验算： V=n1d1/（100060）=3.14125960/100060=6.28m/s 介于525m/s范围内，故合适大带轮基准直径d2=n0/n1d1(1-)=3.4125(1-0.02)=416.5mm 故可选标准值425mm3确定带长和中心距a： 0.7（d1+d2）a02（d1+d2） 0.7（125+425）a02（125+425）385mma01100mm 初定中心距a0=825mm ，则带长为 L0=2a0+（d1+d2）/2+（d2-d1）2/(4a0) =2825+（125+425）/2+（425-125）2/(4825) =2541.22 mm查132表，按标准选带的基准长度Ld=2800mm的实际中心距a= a0+(Ld-L0)/2=825+(2800-2541.22)/2=960 mm 4验算小带轮上的包角1 1=1800-(d2-d1)57.30/a=162.0901200 小轮包角合适3.2 斜齿圆柱齿轮 按输入的转速476.67 r/min，传动比3.42计算，传动功率2.57kw,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较平稳，小齿轮、大齿轮选软齿面，小齿轮的材料为45钢调质，调制处理，齿面硬度为260HBS，大齿轮选用45号钢正火处理，齿面硬度为215HBS。齿轮精度初选8级（2） 初选齿数和齿宽系数。 Z1=20 Z2=Z1i齿=69 取d=1.1 滑动率及修正：=1- （d2）/d2=0% 带实际传动比：i=d2/d1（1-）=3.42 从动轮转速：=/ i=418.13 修正后齿轮传动比：i=3.42 3.3 齿轮几何尺寸的设计计算3.3.1 按齿面接触疲劳强度计算确定各参数值：1.载荷系数 因K取值在11.8之间，由于载荷较平稳，取K=1.22.按一般可靠要求取安全系数为SF=1.25 SH=1， 许用接触应力H1 = 1500MPa H2 = 476 MPa 许用齿根弯曲应力F1 =456MPa F2 =352MPa取两式计算中的较小值，即H=560Mpa F=352MPa3.计算小齿轮分度圆直径 齿数比=3.42d170.35 将数值带入上述公式可知： d138.45mm 取 d1=40mm3.3.2齿轮几何尺寸的确定 1.初选螺旋角0=1502.确定模数mn=d1cos0/Z1=1.54 取标准模数值 mn=2d2=d1i=136.8 3.初选中心距：a=(d1+d2)/2=88.4mm 圆整后去a=90mm 4.计算螺旋角0 cos0= mn(Z1+Z2)/2a =1.97 实际螺旋角0=140385 ，在80200范围内，故合适 5.计算传动的主要尺寸： 实际分度圆 d1= mnZ1/ cos0=40.2mm d2= mnZ2/ cos0=140.2mm da1=d1+2ha=44.2mm da2=d2+2ha=144.2mm 6.齿宽 b=d d1=1.140.2=44.22mm 取b2=45mm b1=40mm3.3.3验算圆周速度v1 v1=n1d1/(601000)=0.921m/s36.99mmd235.48mmd335.48mm输入轴的强度满足要求输出轴的强度满足要求计 算 及 说 明结果5 轴承、键和联轴器的选择5.1 轴承的选择及校核因轴转速较高，主要承受径向载荷，轴向载荷较小，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中系列，查表定出滚动轴承型号列表如下：轴号轴承型号基本尺寸 mmdDB16209458519262126011022根据条件，轴承预计寿命 10年36516=58400小时1.小轴的轴承使用寿命计算小齿轮轴承选用6209， Cr=31.5.5kN C0r=20.5KNFr=1257.37/2=628.685N Fa=931.01/2=465.505N教材表16-9查得=1.5 e=0.22 X=0.56 Y=1.99当量动载荷：P=0.56628.685+1.99465.505=1276.739N所以由式Cj=，查表16-8可知ft=1=215748.0487600 故满足寿命要求2.大轴的轴承使用寿命计算大轴承选用6212， Cr=47.8kN C0r=32.8kN Fr=562.95N Fa=449.48N 查表得 e=0.19 X=0.56 Y=2.30当量动载荷：P=r=0.56562.95+2.30449.48=1349.056N所以由式Cj=，查表16-8可知ft=1 fp=1.5=3454457.89758400h 故满足寿命要求5.2 键的选择计算及校核 1.小轴上的键： T1=103.13Nm查手册得，选用A型平键，得：A键 840 GB1096-2003 L=40mm h=7mm根据式p=4T/(dhL)= 49.11 MPa100MPa故键强度符合要求2.大轴上的键： T2 =446.50Nm查手册选：C键1470 GB1096-2003 L=70mm h=9A键1850 GB1096-2003 L=50mm h=11根据式pa=4 T2/（dhL）=56.70Mpa 100Mpapc=4 T2/（dhL）=49.96Mpa 100Mpa故键强度符合要求 5.3 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，应选用承载能力较高的弹性柱销联轴器。查表得选用LX4型号的轴孔直径为50的弹性柱销联轴器联轴器，公称转矩Tn=2500 Nm K=1.3=9550=9550=580.12Nm选用GYH6凸缘联轴器，公称尺寸转矩=2500Nm，。采用J型轴孔，C型键轴孔直径d=50，轴孔长度L=84GYH6凸缘联轴器有关参数公称转矩Nm许用转速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LX390068005084140HT200J型A型小轴轴承型号为6209大轴轴承型号为6212小轴轴承满足寿命要求大轴轴承满足寿命要求小轴上键强度符合要求大轴上键强度符合要求选用YL8型凸缘联轴器计 算 及 说 明结果6 减速器润滑、密封6.1 润滑的选择确定 61.1润滑方式 1.齿轮V12 m/s，选用浸油润滑,因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离H不应小于3050mm。对于单级减速器，浸油深度为一个齿高，这样就可以决定所需油量，单级传动,每传递1KW需油量V0=0.350.7m3。2. 对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，选用飞溅润滑。这样结构简单，不宜流失，但为使润滑可靠,要加设输油沟。6.1.2润滑油牌号及用量1.齿轮润滑选用AN150全系统损耗油，最低最高油面距1020mm，需油量为1.2L左右2.轴承润滑选用AN150全系统损耗油6.2 密封的选择与确定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，由于选用的电动机为低速、常温、常压的电动机，则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。齿轮浸油润滑轴承油润滑齿轮轴承均用AN150全系统损耗油计 算 及 说 明结果7 减速器附件的选择确定1、轴承端盖： HT150 参看贾北平 韩贤武主编的机械设计基础课程设计（第二版）的表44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)b 输入轴端盖：d0=9mm D0=105mm D2=125mm e=10mm e1=15mm D4=70mm m=20mm输出轴端盖：d0=9mm D0=130mm D2=150mm e=10mm e1=12mm D4=100mm m=17mm2、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12，使油易于流出。4、窥视孔和视孔盖：窥视孔用于检查传动零件的啮合、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。结果输入轴端盖：d0=9mm D0=105mm D2=125mm e=10mm e1=15mm D4=70mm m=20mm输出轴端盖：d0=9mm D0=130mm D2=150mm e=10mm e1=12mm D4=100mm m=17mm计 算 及 说 明结果8 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贾北平 韩贤武主编的机械设计基础课程设计（第二版）的表箱体结构尺寸选择如下表：名称符号尺寸（mm）箱座壁厚8箱盖壁厚18箱座凸缘厚度b12箱盖凸缘厚度b 112箱座底凸缘厚度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箱盖与箱座联接螺栓直径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+(58)=40大齿轮顶圆与内机壁距离112齿轮端面与内机壁距离2 12箱盖、箱座肋厚m1 ,m28， 8轴承端盖外径（凸缘式）D2130， 170箱体内壁至轴承座孔外断面的距离L148轴承端面至箱体内壁的距离34=8mm1=8mmb=12mmb1=12mmb2=20mmdf=16mmN=4 个d1=12mmd2=8mmd3=8mmd4=6mmD=6mml1=40mm1=12mm2=12mm3=4mmm1= 8mm m2=8mmD2=130,170L1=489 减速器绘制与结构分析9.1 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，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，