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机械设计课程设计说明书题目： 单级圆柱减速器 课程设计 姓 名： 学 号： 专业： 交流生 班级： 交流 指导教师： 完成时间： 2024年5月7日 目 录一、 设计任务书1二、 机械传动装置的总体设计1三、 计算V带传动4四、 齿轮的计算7五、 轴的初步计算11六、 轴承的计算与选择18七、 键的选择与验算21八、 联轴器的选择23九、 润滑与密封设计23十、 相关参数的验证及误差分析24十一、 箱体的机构设计25十二、 参考资料2 一、 设计任务书原料车间一运送饮料的带式输运机，由电动机经一级减速传动装置带动，该减速传动装置系由单机齿轮减速器配合其他传动件组成。该带式运输机折合每日两班制工作，工作期限5年。设计参数如下:运输带主动鼓轮轴输入端转矩 Tw=500 Nm 主动鼓轮直径 D=350 mm运输带工作速度 Vw=1.5 m/s二、 机械传动装置的总体设计（一） 确定传动方案Pw=4.285Kw（二） 选择电动机1) 工作机的转速nW=60Vw1000/D=601.51000/（350）=81.851r/min2) 工作机的输入功率Pw=TWnW/9550 kw=50081.851/9550=4.285 kw3) 电动机所需的输出功率P0Po=Pw/(kw)Nw=86.398 r/min =0.811(7级精度)Po=5.44Kwnm=1440 r/min =0.95 0.980.910.9930.994=0.802查课设表2-2 =0.97 （选7级精度（稀油润滑）圆柱齿轮传动）=0.95 （V带传动）=0.91（开式滚子链） =0.993 （ 2个弹性联轴器（运送饮料的带式运输机，每日两班工作，5年，而非金属寿命短）=0.99 （ 4个滚子轴承转速较高，旋转精度高） 4) 选择电动机 查课设表2-3选电动机主要参数：电动机型号额定功率(kW)设计功率(kW)同步转速(r/min)满载转速nm(r/min)堵载转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y132-45.50 5.10 1500 14402.2 2.2 （三） 总传动比的确定与分配1) 总传动比i总=17.593i带=2.000i齿=4.000i链=2.1992) 传动比的分配查课设表取i链=2.199，得i齿=4.000，则i带= i/（i齿i链）=17.593/（2.199*4.000）=2.000（四） 确定各轴的功率、转矩和转速1) 各轴输入功率Po=5.297KwPI=5.032KwPII=4.882KwNo=1440 r/minNI=720r/minNII=180r/minT0=35.129 NmT1=66.744 NmT2=259.017 Nm 电动机轴 轴(减速器高速轴) 轴(减速器低速轴) 2) 各轴转速 电动机轴 轴 轴 3) 各轴转矩 电动机轴 轴 轴 把上述计算结果列于下表:输入功率kw转速n (r/min)输入转矩T Nm电动机轴5.297144035.129轴5.03272066.744轴4.882180259.017三、 计算V带传动（一） 确定计算功率 根据V带工作条件,由表13-6选工作情况系数 所以 （二） 选择带的型号根据Pc与小带轮转速n,由图13-12,选用A型普通V带。（三） 确定带轮的基准直径d1和d21) 选择小带轮基准直径d1dd1=112mmdd2=220mm根据图13-12及表13-7，在A型V带的带轮基准直径范围112140mm中选取小带轮基准直径2) 选择大带轮基准直径d2 查表13-7取标准值（四） 验证带速 带速在525 m/s范围内,故带轮的基准直径选取合适。（五） 确定中心距和带长1) 初步确定中心距故初定中心距2) 初定V带基准长度根据初定的带长,查表13-2选取相近的基准长度:Ld=1400mma=435.603mm=165.807.近似计算实际所需中心距 2（六） 验算小带轮包角 故主动轮上包角合适2。（七） 确定V带的根数查表13-5得A型普通V带 查表13-8得A型普通V带 根据表13-9选取传动比系数则功率增量为查表13-10得查表13-2得因为 所以带的根数为Z=4（八） 计算张紧力Fo 由表13-1查得 q=0.1kg/m o=158.060N（九） 计算作用在轴上的压轴力 NZ=4B=65mm（十） 确定大带轮的结构参数结果参数结果Pc6.3564KW112mm220mm8.445 m/s436mmZ4根 158.06N1198.378N四、 齿轮的计算（一） 选择齿轮类型、材料和精度结构：选用闭式斜齿圆柱齿轮 材料：小齿轮选用45钢，调质处理230HBS 大齿轮选用45钢，正火处理200HBSZ1=26Z2=104 精度：7级精度 齿数：小齿轮齿数Z1=26 大齿轮齿数Z2=*Z1104螺旋角：12 （假定）（二） 按接触疲劳强度计算1) 小齿轮转矩2) 确定载荷系数由于载荷平稳 查表11-4 取齿轮7级精度，调质处理，查表11-5取（初设） 对称布置，轴刚性大，软齿面 查表11-8取 查表11-9取 查图11-7取 K=1.69则该斜齿圆柱齿轮传动的载荷系数K为 3) 确定弹性系数Ze 、节点区域系数Zh、重合度系数Z和螺旋角系数 Z钢对铸钢的弹性系数查表11-6的；查图11-9得节点区域系数ZH=2.45；重合度系数其中，对斜齿轮可取X=0.9, 由此可得;螺旋角系数4) 计算许用接触应力H 因大齿轮接触疲劳强度较差，所以接触疲劳强度只要按大齿轮计算。 大齿轮45钢，由图11-10取Hlim2=530MPa 查表11-7，定失效概率为1%得SH=1。 所以大齿轮许用接触应力为H2=530/1=530MPa5) 计算小齿轮分度圆直径mn=2.0mm6) 验证速度 与初设v3m/s相符。（三） 确定传动尺寸1) 确定模数 按标准取2) 确定中心距 中心距应圆整成整数，取3) 确定螺旋角d1=53.200mmd2=212.800mmb2=55mmb1=60mm4) 确定分度圆直径d1、d25) 确定齿宽b1、b2 取, （四） 弯曲疲劳强度计算1) 确定齿形系数YFa、应力修正系数Ysa 、重合度系数Y 及螺旋角系数Y齿轮当量齿数： 大齿轮当量齿数： 查图11-12、图11-13得 重合度为： X=0.9 重合度系数为 螺旋角系数2)确定许用弯曲应力F小齿轮为45钢调制230HBS，查图11-14得Flim1=420MPa;大齿轮为45钢正火200HBS，查图11-14得Flim2=400Mpa因查图11-15，可取尺寸系数YX=1.0；设失效概率为1%,查表11-7得安全系数SF=1。计算许用弯曲应力 F1= Flim1YX/SF=(4201/1)MPa=420MPa F2= Flim2YX/SF=(4001/1)MPa=400MPa3)验算弯曲疲劳强度 所以对齿轮传动弯曲疲劳强度已足够。 综上所述 齿轮参数为材料模数齿数齿面硬度齿轮45钢2mm26230HBS齿轮45钢2mm104200HBS分度螺旋角齿旋向齿宽分度圆直径齿轮右旋60mm53.200mm齿轮左旋55mm212.800mm齿顶圆直径中心距精度等级齿根圆直径齿轮57.200mm133mm748.200齿轮216.800207.800五、 轴的初步计算（一） 高速轴的设计1) 选择轴的材料选用45号钢，正火处理查表15-1 HBS=210，b=600Mpa,查图15-31b=55Mpa，0b=95Mpa2) 初定轴向尺寸和轴上载荷的作用位置 箱体轴承座凸缘宽度F=52mm 箱内齿宽端面至箱内壁距离a=12mm 轴承端面到箱内壁的距离D=14mm 大带轮端面至轴承端面螺钉的距离K=20mm 轴承端盖螺钉头厚度H=6mm 轴承端盖凸缘厚度G=10mm 轴承宽度E=20mm 大带轮宽度M=65mmL总=271mmL=130mmX=98.5mm 轴长=20+13+2*12+53+10+6+20+65+60=271mm 轴支撑跨距： 带轮宽度中心到临近轴承宽度中心的距离：=（52-14-20/2+10+5+65/2+20）mm =94.5mm3) 轴的受力分析Ft1=2509NFa1=542.098NFr1=934.273N 做水平面的受力简图(a)= 求支座反力对A点有： 对B点有：因此： 做平面内弯矩图(b)MHB左=118.020NmMHC左=82.164NmMHC右=96.584Nm截面左处的弯矩为: 截面C处左侧弯矩为： 截面C处右侧弯矩为： 做垂直面受力图(c) 做垂直面弯矩图(d)截面处的弯矩：MVC=-81.5425N.mMC左= 116.465N.mMC左= 126.403N.m 做合成弯矩图(e) 截面C左侧合成弯矩： 截面C右侧合成弯矩： 做转矩图(f) 做当量弯矩图(g) 因单向传动，可认为转矩为脉动循环变化，故校正系数 则危险面处的当量弯矩为 危险截面C左处的当量弯矩为： 危险截面C右处的当量弯矩为： 危险截面D处的当量弯矩为： 计算危险截面处的轴径 截面D处直径 截面处直径 截面C处直径 因D、C处各有一个键槽，故应直径放大5%，即dD20.111mmdC29.877mmdB29.672mm 为了便于轴承安装，轴颈处直径同步放大5%，即 （二） 低速轴的设计1) 选择轴的材料选用45号钢，正火处理查表15-1HBS=210，b=600Mpa,查图15-31b=55Mpa，0b=95MpaFt2=2434.370NFa2=525.973NFr2=906.484N2) 轴的受力分析 做水平面的受力简图【1】= 求支座反力 对A点有： 对B点有：MHC右=-1.479NmMHC左=-57.443Nm因此： 做平面内弯矩图【2】 截面C右处的弯矩为: 截面C左处的弯矩为: MVC=79.117NmMC左=97.771NmMC右=79.131Nm 做垂直面受力图【3】 做垂直面弯矩图【4】 截面处的弯矩： 做合成弯矩图【5】 截面C左侧合成弯矩： 截面C右侧合成弯矩： 做转矩图【6】 做当量弯矩图【7】 因单向传动，可认为转矩为脉动循环变化，故校正系数 则危险面处的当量弯矩为 危险截面C右处的当量弯矩为： 危险截面C左处的当量弯矩为： 危险截面D处的当量弯矩为： 计算危险截面处的轴径 截面D处直径 截面B处直径 截面C处直径 dD31.079mmdC32.705mmdB31.079mm因C、D处各有一个键槽，故应直径放大5%，即 为了便于轴承安装，轴颈处直径同步放大5%，即 六、 轴承的计算与选择（一） 高速轴轴承的设计1) 轴的受力分析 轴向力：=542.098N 径向力： 2. 确定轴承型号 选7000AC型轴承，（=25），采用正装。 由机械设计基础表17-8得7000AC型轴承的e=0.68。 轴承受力图如下：2) 计算当量动负荷 内部轴向力为： 故： 计算径向当量动负荷 由于,所以应以轴承2的径向当量动负荷作为计算依据。 3) 计算所需的径向基本额定动负荷 上式中： 原动机为电动机，工作机为带式运输机，故为轻微冲击负荷，查机械设计基础表17-6取负荷系数。 工作温度正常，查机械设计基础表17-5温度系数取 机器每天工作16h由机械设计基础表17-7取轴承预期寿命 =720r/min故有C/r1=23.5KN 4) 选择轴承型号 由机械设计手册表5-4查得7208AC型轴承的径向基本额定动负荷 因，故所选7208AC型轴承符合设计要求 基本尺寸：=35.2kN， 轴承的内径d=40mm， 轴承的外径D=80mm， 轴承的宽度B=18mm， （二） 低速轴轴承的设计1) 轴的受力分析 轴向力：=525.973N 径向力： 2) 2. 确定轴承型号 选70000AC型轴承，（=25），采用正装。 由机械设计基础表17-8得7000AC型轴承的e=0.68。 轴承受力图如下：3) 计算当量动负荷 内部轴向力为： 故： 计算径向当量动负荷 由于,所以应以轴承1的径向当量动负荷作为计算依据。 4) 计算所需的径向基本额定动负荷 上式中： 原动机为电动机，工作机为带式运输机，故为轻微冲击负荷，查机械设计基础表17-6取负荷系数。 工作温度正常，查机械设计基础表17-5温度系数取 机器每天工作16h由机械设计基础表17-7取轴承预期寿命 =720r/min故有C/r1=19.6KN 5) 选择轴承型号 由机械设计手册表5-4查得7208AC型轴承的径向基本额定动负荷 因，故所选7208AC型轴承符合设计要求 基本尺寸：=kN， 轴承的内径d=40mm， 轴承的外径D=80mm， 轴承的宽度B=18mm， 计算结果汇总：结果高速轴7208AC低速轴7208AC七、 键的选择与验算（一） 高速轴与大带轮的键连接1) 选择类型、材料、尺寸 选择 A型普通平键，材料用45钢L=50mmGB1096-90 由第三章V带的设计及带轮的结构设计可知， 带轮宽B=65mm， 轮毂长l=(1.5-2)d,取l=56mm 故键长为 L=l-(5-10)mm,取L=50mm 2) 强度校核 材料为45钢，轻微冲击，查表10-11得许用挤压应力 故选符合实际情况。（二） 轴I齿轮键的选择和计算 齿根圆直径为48.200mm，轴的直径为43mm， 查表10-10得：， 对应t1=3.2 齿根圆至键槽顶面的径向距离故该处设计成齿轮轴，不用键连接。（三） 轴II齿轮键的选择和计算1) 选择类型、材料、尺寸 选择 A型普通平键，材料用45钢L=54mmGB1096-90 大齿轮宽b=55mm 轮毂宽L=61mm 故键长为L=61-（5-10）mm 取L=54mm 由第五章轴的设计可知，该处轴的直径定为d=48mm,根据以上数据选择键型。 由机械设计课程设计查表5-1 选择A型普通平 材料为45钢2) 强度校核 材料为45钢，轻微冲击，查表10-11得 故选符合实际情况。（四） 低速轴与联轴器的键连接1) 选择类型、材料、尺寸 因使用联轴器，所以选择 C型键，材料用45钢L=50mmb=10mm h=8mmGB1096-79 由于带轮处轴径d在3048mm之间,查机械设计基础表10-10得 b=2R=10mm,h=8mm 因为B=60mm 键长=毂长-（5-10）mm=50mm 实际工作长度l=L-b=40mm 2) 强度校核 材料为45钢，轻微冲击，查表10-11得许用挤压应力 故选符合实际情况。八、 联轴器的选择）选类型 考虑到转速较低，传递功率不大，安装时不易保证完全同轴线，故选用弹性柱销式联轴器。）计算转矩对于转矩变化小的运输机，原动机为电动机，查机械设计基础表18-1取工作情况系数 则 ） 选型号 参考机械设计常用标准表6-4按GB5014-2003，选择联轴器型号为LX3，选择J型孔，A型键，轴的直径为d=35mm,孔长60mm 九、 润滑与密封设计 （一） 润滑 1）齿轮传动的润滑 齿轮圆周速度小于12m/s，故采用浸油润滑。油润滑具有冷却、散热、吸收振动和降低噪音的作用。润滑油牌号：按GB5903-86选择150号润滑油。 用量：最低浸润大齿轮10mm，最高比最低液面高7mm。 2）角接触球轴承的润滑油润滑的效果比脂润滑要好，但考虑轴承转速较低，工作温度为正常温度，温度不高，该减速器设计中采用脂润滑。脂润滑具有易于密封，结构简单，维护方便，较长时间内无需补充润滑剂的优点。润滑脂牌号：按GB7324-87，选择ZL-3型润滑。用量：填充轴承空隙的1/3-1/2.（二） 密封 ）轴承密封 轴伸出端采用毡圈密封形式和尺寸参考机械设计课程设计表6-31 轴承靠箱体内侧用封油环密封 ）箱体接合面密封 箱盖与箱座接合面上涂密封胶或水玻璃。轴承端盖与箱体接触面处采用一组调整垫片进行密封，检查孔盖处采用垫片进行密封，放油螺塞处采用垫圈进行密封。十、 相关参数的验证及误差分析（一） 确定精确传动比及误差分析（1） 精确传动比 齿轮设计传动比 i齿 =4.000 齿轮传动比 带传动传动比 实际传动比 传动比的误差.%符合要求（2） 误差分析传动比误差为 符合设计误差的要求。（二） 轴长的误差分析 根据最终装配图测量计算的轴I总长为轴长的误差0.783%符合要求 轴长的误差符合设计误差的要求。十一、 箱体的机构设计 由机械设计课程设计（P34P3）得减速器铸铁箱体的结构设计知：（一） 减速箱体厚度部分 下箱座，上箱盖壁厚 下箱座剖分面处凸缘厚度 上箱座剖分面处凸缘厚度 地脚螺栓底脚厚度 取P=2mm箱座上肋厚度 取m=8mm箱盖上的助厚 取m=8mm（二） 安装地脚螺栓部分单级圆柱减速传动中心距 则地脚螺栓直径 地脚螺栓通孔直径 地脚螺栓沉头座直径 地脚凸缘尺寸（扳手空间） ,地脚螺栓数目 4（三） 安装轴承旁螺栓部分单级圆柱减速传动中心距 则轴承旁联接螺栓直径 M12轴承旁联接螺栓通孔直径 轴承旁联接螺栓沉头座直径 剖分面凸缘尺寸(扳手空间） （四） 安装上下箱螺栓部分 单级圆柱减速传动中心距 则 上下箱联接螺栓直径 M10 上下箱联接螺栓通孔直径 上下箱联接螺栓沉头座直径 箱缘尺寸（扳手空间） （五）其它部分 轴承座外径 , 箱体外壁至轴承盖端面的距离 取K=44mm 箱体内壁与轴承座端面的距离 轴承旁凸台的高度 （综合考虑低速轴轴承盖外径对扳手空间要求,由结构确定。） 轴承旁凸台的半径 轴承旁联接螺栓距离 为防止螺钉及螺栓干涉，同时考虑轴承座刚度，一般取,S=120mm 轴承盖螺钉（M8）直径 检查孔盖联接螺栓直径 圆锥定位直径 ，取 减速器中心高 ,取H=145mm 大齿轮顶圆与箱内壁间距离 ，取16mm 齿轮端面与箱内壁间距离 ，取14mm十二、 设计心得 本次课程设计任务是设计带式输送机的传动装置。其主体为单级齿轮传动减速器。课程设计共用（17、18周）。在此次的设计过程中综合运用了机械设计基础、机械制图、材料力学等知识，帮助我掌握机械设计的一般方法和步骤。遇到问题自行解决，不依靠老师，查表查资料，认真反复看书的学习解决问题的能力，锻炼了自己的严谨性，严密性，更加的细心耐心，加强了动手能力和逻辑能力。以后也要加强这方面的能力。十二、 参考资料1.陆萍主编，机械设计基础，济南：山东科学技术出版社，2003. 2.黄珊秋主编，机械设计课程设计 ，北京：机械工业出版社，1999. 3. 机械设计常用标准，济南：山东大学机械学院，2012 4.廖希亮，邵淑玲主编，机械制图，济南：山东科学技术出版社，2002 其中专业理论知识内容包括：保安理论知识、消防业务知识、职业道德、法律常识、保安礼仪、救护知识。作技能训练内容包括：岗位操作指引、勤务技能、消防技能、军事技能。二培训的及要求培训目的安全生产目标责任书为了进一步落实安全生产责任制，做到“责、权、利”相结合，根据我公司2015年度安全生产目标的内容，现与财务部签订如下安全生产目标：一、目标值：1、全年人身死亡事故为零，重伤事故为零，轻伤人数为零。2、现金安全保管，不发生盗窃事故。3、每月足额提取安全生产费用，保障安全生产投入资金的到位。4、安全培训合格率为100%。二、本单位安全工作上必须做到以下内容： 1、对本单位的安全生产负直接领导责任，必须模范遵守公司的各项安全管理制度，不发布与公司安全管理制度相抵触的指令，严格履行本人的安全职责，确保安全责任制在本单位全面落实，并全力支持安全工作。 2、保证公司各项安全管理制度和管理办法在本单位内全面实施，并自觉接受公司安全部门的监督和管理。 3、在确保安全的前提下组织生产，始终把安全工作放在首位，当“安全与交货期、质量”发生矛盾时，坚持安全第一的原则。 4、参加生产碰头会时，首先汇报本单位的安全生产情况和安全问题落实情况；在安排本单位生产任务时，必须安排安全工作内容，并写入记录。 5、在公司及政府的安全检查中杜绝各类违章现象。 6、组织本部门积极参加安全检查，做到有检查、有整改，记录全。 7、以身作则，不违章指挥、不违章操作。对发现的各类违章现象负有查禁的责任，同时要予以查处。 8、虚心接受员工提出的问题，杜绝不接受或盲目指挥；9、发生事故，应立即报告主管领导，按照“四不放过”的原则召开事故分析会，提出整改措施和对责任者的处理意见，并填写事故登记表，严禁隐瞒不报或降低对责任者的处罚标准。 10、必须按规定对单位员工进行培训和新员工上岗教育；11、严格执行公司安全生产十六项禁令，保证本单位所有人员不违章作业。 三、 安全奖惩： 1、对于全年实现安全目标的按照公司生产现场管理规定和工作说明书进行考核奖励；对于未实现安全目标的按照公司规定进行处罚。 2、每月接受主管领导指派人员对安全生产责任状的落 - 26 -