1、 机械设计基础课程设计名 称： 二级直齿轮减速器 学 院： 机械工程学院 专业班级： 机自 学生姓名： 学 号： 指导老师： 成 绩： 201 月 0 日机械设计基础课程设计 目录I目录机械设计课程设计任务书 1应完成的工作任务 2 一、绪论 3二、确定传动方案 4三、机械传动装置的总体设计 43.1 选择电动机 .43.1.1 选择电动机类型 43.1.2 电动机容量的选择 43.1.3 电动机转速的选择 53.2 传动比的分配 .53.3 计算传动装置的运动和动力参数 63.3.1 各轴的转速： .63.3.2 各轴的输入功率： .63.3.3 各轴的输入转矩： .63.3.4 整理列表
2、.7四、齿轮的设计 74.1 齿轮传动设计（1、2 轮的设计） .74.1.1 齿轮的类型 74.1.2 尺面接触强度较合 .84.1.3 按轮齿弯曲强度设计计算 .104.2 齿轮传动设计（3、4 齿轮的设计） 124.2.1 齿轮的类型 124.2.2 按尺面接触强度较合 .134.2.3 按轮齿弯曲强度设计计算 .14五、轴的设计及联轴器的选择 17机械设计基础课程设计 目录II（一）轴的材料选择和最小直径估算17（二） 轴的结构设计和联轴器的确定 171.轴结构的设计和联轴器 2 的确定 .172.轴结构的设计 .193.轴结构的设计和联轴器 4 的确定 .20六、轴的校核 21轴（中
3、间轴）的力学模型的建立 211、轴上力的作用点位置的和支点跨距的确定 212、计算轴上的作用力 21 3、计算支反力 214、 绘制转矩、弯矩图 235、弯扭合成强度的校核 26七、.键的选择和校核 .26八、滚动轴承的选择和校核 27九、机座箱体机构尺寸的设计 2710、减速器附件的选择及简要说明2910.1.检查孔与检查孔盖2910.2.油塞、油标.和透气孔.2910.3 吊环螺钉的选择2910.4 定位销3010.5 启盖螺钉30十一、减速器润滑与密封3011.1 润滑方式.3011.2 密封方式30十二、设计总结 31十三、 参考文献 32机械设计基础课程设计 任务书1机械设计课程设计
4、任务书一、设计题目：设计一用于带式输送机传动用的二级直齿圆柱齿轮减速器给定数据及要求：1.运输工作拉力: F=7KN;2.运输带工作速度:V=1.1m/s;3.滚筒效率: ;96.0设计一用于带式运输机上的两级圆直齿轮减速器。载荷平稳，连续单向运动运转，两班制工作，工作环境室内，灰尘较大，环境最高温度 35 度左右；使用折旧期 8 年，4 年一次大修；制造条件及生产批量，一般机械小批量生产。1 电动机 2,4弹性联轴器 3二级圆柱齿轮减速器5皮带6轴衬机械设计基础课程设计 任务书2二级圆柱齿轮器简图二、应完成的工作：1. 减速器装配图 1 张（A0 图纸） 。2. 零件工作图 2 张（高速轴、
5、齿轮 3） 。3. 设计说明书 1 份。指导教师： 20013 年 月 日机械设计基础课程设计2一、绪论减速器的类别、品种、型式很多，目前已制定为行（国）标的减速器有 40余种。减速器的类别是根据所采用的齿轮齿形、齿廓曲线划分；减速器的品种是根据使用的需要而设计的不同结构的减速器；减速器的型式是在基本结构的基础上根据齿面硬度、传动级数、出轴型式、装配型式、安装型式、联接型式等因素而设计的不同特性的减速器。 与减速器联接的工作机载荷状态比较复杂，对减速器的影响很大，是减速器选用及计算的重要因素，减速器的载荷状态即工作机（从动机）的载荷状态，通常分为三类： 均 匀 载 荷 ; 中 等 冲 击 载
6、荷 ; 强 冲 击 载 荷 。 减速器是指原动机与工作机之间独立封闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转矩。此外，在某些场合，也有用作增速的装置，并称为增速器。 我们通过对减速器的研究与设计，我们能在另一个角度了解减速器的结构、功能、用途和使用原理等，同时，我们也能将我们所学的知识应用于实践中。在设计的过程中，我们能正确的理解所学的知识，而我们选择减速器，也是因为对我们过控专业的学生来说，这是一个很典型的例子，能从中学到很多知识。1.1 选题的目的和意义 (本页作废 )机械设计基础课程设计3一、绪论减速器的类别、品种、型式很多，目前已制定为行（国）标的减速器有 40余种。减速器的类别是根据所
7、采用的齿轮齿形、齿廓曲线划分；减速器的品种是根据使用的需要而设计的不同结构的减速器；减速器的型式是在基本结构的基础上根据齿面硬度、传动级数、出轴型式、装配型式、安装型式、联接型式等因素而设计的不同特性的减速器。 与减速器联接的工作机载荷状态比较复杂，对减速器的影响很大，是减速器选用及计算的重要因素，减速器的载荷状态即工作机（从动机）的载荷状态，通常分为三类： 均 匀 载 荷 ; 中 等 冲 击 载 荷 ; 强 冲 击 载 荷 。 减速器是指原动机与工作机之间独立封闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转矩。此外，在某些场合，也有用作增速的装置，并称为增速器。 我们通过对减速器的研究与设计，我们
8、能在另一个角度了解减速器的结构、功能、用途和使用原理等，同时，我们也能将我们所学的知识应用于实践中。在设计的过程中，我们能正确的理解所学的知识，而我们选择减速器，也是因为对我们过控专业的学生来说，这是一个很典型的例子，能从中学到很多知识。机械设计基础课程设计4二、确定传动方案根据工作要求和工作环境，选择展开式二级圆柱直齿轮减速器传动方案。此方案工作可靠、传递效率高、使用维护方便、环境适用性好，但齿轮相对轴承的位置不对称，因此轴应具有较大刚度。此外，总体宽度较大。三、机械传动装置的总体设计3.1 选择电动机3.1.1 选择电动机类型电动机是标准部件。因为工作环境清洁，运动载荷平稳，所以选择 Y
9、系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。3.1.2 电动机容量的选择1、工作机所需要的功率 为：P)(10kWFv其中： ， ，NF70 smv/.得 kkP 7.10.7)(12、电动机的输出功率 为0)(0kWpP电动机至滚筒轴的传动装置总效率。机械设计基础课程设计5弹性联轴器的效率 ，齿轮传动效率 ， 效率9.0197.02滚 动 轴 承，滚筒效率 ，从电动机到工作机输送带间的总效率为：98.03644321 83.096.8.09703224321 3、电动机所需功率为： kWPw24.83.00因载荷平稳 ，电动机额定功率 只需略大于 即可， ，查机械设计实践m0P与创新表
10、19-1 选取电动机额定功率为 。 k13.1.3 电动机转速的选择滚筒轴工作转速： min/5.2in/401.3.60643 rrDvn 通常选用同步电机转速 1000r/min 和 1500r/min 两种作比较，方案 电动机型号 额定功率 同步转速 满载转速 总传动比 Y160M6 11KW 1000r/min 970r/min 18.46 Y160M4 11KW 1500r/min 1460r/min 27.79综合考虑为使传动装置机构紧凑，选用同步转速 1000r/min 的电机。型号为 Y160M6，满载转速 ，功率 11KW。min/970rmn机械设计基础课程设计63.2 传
11、动比的分配1、总传动比为 46.185.2970nwmi2、分配传动比考虑两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应该有相近的浸油深度。则两级齿轮的高速级与低速级传动比的值取为 1.4，取 214.i则： ；08.564.1ii；3.08.512i3.3 计算传动装置的运动和动力参数3.3.1 各轴的转速：轴 ；min/9701rnm轴 ；i/94.18.512ri轴 ；in/.263.023in滚筒转速等于轴转速。3.3.2 各轴的输入功率：轴 ；kwP15.9.024.910轴 ；70.85.322轴 ；k2.907.83卷筒轴 P6414 机械设计基础课程设计73.3.3 各轴的输入转矩：轴 ；mN
12、nPTmd 08.9715.909501轴 ；14.3.822轴 ；nPT 5.0.527905433滚筒轴 343.3.4 整理列表轴名 功率 kwP/转矩 mNT/转速 min)/(r 9.15 90.08 970 8.70 435.14 190.94 8.27 1504.35 52.5四、齿轮的设计4.1 齿轮传动设计（1、2 轮的设计）4.1.1 齿轮的类型1、依照传动方案，本设计选用二级展开式直齿圆柱齿轮传动。2、运输机为一般工作机器，运转速度不高，查机械设计基础表 11-2，选用 8 级精度。3、材料选择：小齿轮材料为 45 钢，齿面硬度为 235HBS，接触疲劳强度极机械设计基础
13、课程设计8限 ，弯曲疲劳强度极限 ；调制处理。MPaH50limMPaFE380大齿轮材料为 45 钢表面正火，齿面硬度为 190HBS,接触疲劳强度极限,弯曲疲劳强度极限 。H39li 254、选小齿轮齿数 ；则 。241z 1294.08.41iz齿数比 083.5u4.1.2 尺面接触强度校合1、2HEd1t3t )Z(uT2Kd（1）取载荷 K=1.6（2）由机械设计基础表 107，选齿宽系数 1d（3） 机械设计基础表 106 查的材料的弹性影响系数 8.19EZMPa（4）由机械设计基础式 1013，计算应力循环次数 91 1072.)83652(197060 hjLnN2.583
14、.u（5）由机械设计基础式 1019 取解除疲劳系数 92.01HNK9.02HNK（6）计算解除疲劳许用应力取失效概率为 1%，安全系数 S=1, 由式 1012 得机械设计基础课程设计9 MPaSKaHN5.409305.1692.lim2li1 2、计算（1）试算小齿轮的分度圆直径 ,代入 中的较小值。td1Hmm 345.7)409.18(5.309.863.d 2（2）计算齿轮圆周速度 smndv /926.16160（3） 计算尺宽 bmdt345.71（4）计算尺宽与尺高之比 h模数 zdtt 23.45.71齿高 1.7.2.tmh6.051.73b（5）计算载荷系数 根据速度
15、 ， 8 级精度，由图 108 查得动载系数 ，直sv92. 12.kv齿轮， , 由表 102 查得使用系数 ,由表 104 用插值法1FHk AK查得 8 级精度，小齿轮对轴非对阵布置， ,由463.1H,查图 1013 得 故载荷系数 463.,7.10Khb .F机械设计基础课程设计1064.1HVAK（6）按实际的载荷系数校正所得分度圆直径，得 984.76.1345.731tkd（7）计算模数 -2.3zdm4.1.3 按轮齿弯曲强度设计计算1、按齿根弯曲强度设计，由式 105 得弯曲强度的设计公式321FSdYZKTm2、查机械设计基础表 1018 取弯曲疲劳寿命系数， 9.01
16、FNK9.0FN3、计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 S=1.4MPaSKFENF29.4.13809157224、计算载荷系数61.41.FVAK5、查取齿形系数查机械设计基础表 105 得： ， 5.21FY16.2FY6、查取应力校正系数查机械设计基础图 105 得： ， 8.1S8.2S机械设计基础课程设计117、计算大小齿轮 并加以比较FSY0174.29.45861SFY3632F所以对大齿轮进行弯曲强度计算。mmn 10.201836.24108.96.33对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算设计的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决
17、于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取有弯曲强度 算得的模数 2.10 并就近圆整为标准值 ，按接触疲劳强度算得5.2得分度圆直径 ，算出小齿轮齿数d984.7131.5.2Z5748.0318、几何尺寸计算分度圆直径 mZd2311m59572中心距 a235.71齿轮宽度 mdb894.8.所以 mB78231机械设计基础课程设计12高速轴齿轮尺寸表： 序号 名称 符号 计算公式及参数选择1 模数 m 2.5mm2 分度圆直径 21,d77.5mm 392.5mm3 传动比 i5.084 齿顶高 ah2.5mm5 齿根高 f 3.125mm6
18、 全齿高 h5.625mm7 顶隙 c0.625mm8 齿顶圆直径 12,ad82.5mm 397.5mm9 齿根圆直径 ,f 71.25mm 386.25mm10 中心距 235mm4.2 齿轮传动设计（3、4 轮的设计）4.2.1 齿轮的类型1、依照传动方案，本设计选用二级展开式直齿圆柱齿轮传动。2、运输机为一般工作机器，运转速度不高，查机械设计基础表 11-2，选用 8 级精度。3、材料选择：小齿轮材料为 45 钢，齿面硬度为 235HBS，接触疲劳强度极限 ，弯曲疲劳强度极限 ；调制处理。MPaH50limMPaFE380大齿轮材料为 45 钢表面正火，齿面硬度为 190HBS,接触疲
19、劳强度极限,弯曲疲劳强度极限 。H39li 254、选小齿轮齿数 ；则35z 12705.63.43iz机械设计基础课程设计13齿数比 629.351734zu4.2.2 尺面接触强度校合1、 2HEd3t33t )Z(u1T2K.2d（1）取载荷 K=1.6（2）由机械设计基础表 107，选齿宽系数 1d（3） 机械设计基础表 106 查的材料的弹性影响系数 8.19EZMPa（4）由机械设计基础式 1013，计算应力循环次数823 1035.)682(194.060 hjLnN847.3.5u（5）由 机械设计基础式 1019 取解除疲劳系数 05.13HNK1.4HNK（6）计算解除疲劳
20、许用应力取失效概率为 1%，安全系数 S=1, 由式 1012 得 MPaSaHN7.40391.5.50.4lim43li3 2、计算（1）试算小齿轮的分度圆直径 ,代入 中的较小值。td3Hm18.27)40.189(.6104.5.63.dt 机械设计基础课程设计14（2）计算齿轮圆周速度 smndvt /27.110694.8.274.31062（3）计算尺宽 bmdt8.1273（4）计算尺宽与尺高之比 h模数 zdtt 634.518.273齿高 mmht 17.8.176.82b（5）计算载荷系数 根据速度 ，8 级精度，由图 108 查得动载系数 ，直齿sv. 06.1kv轮，
21、 , 由表 102 查得使用系数 ,由表 104 用插值法查1FHk AK得 8 级精度，小齿轮对轴非对阵布置， ,由34.1H,查图 1013 得 故载荷系数 348.,5.Khb 7.F29.1HVA（6）按实际的载荷系数校正所得分度圆直径，得 mkdt 47.6.18.733（7）计算模数 zdm9.352机械设计基础课程设计154.2.3 按轮齿弯曲强度设计计算1、按齿根弯曲强度设计，由式 105 得弯曲强度的设计公式23FSdYZKTm2、查机械设计基础表 1018 取弯曲疲劳寿命系数， 92.03FNK95.04FN3、计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 MPaSK
22、FENF 71.249.1380933.5.444、计算载荷系数42.13706.1FVAK5、查取齿形系数查机械设计基础表 105 得： ， 5.3FY16.4FY6、查取应力校正系数查机械设计基础图 105 得： ， 6.13S8.4S7、计算大小齿轮 并加以比较FSY0169.7.249513FSY864所以对大齿轮进行弯曲强度计算。机械设计基础课程设计16mmn 639.2018.3514.429.323对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算设计的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅
23、与齿轮直径有关，可取有弯曲强度 算得的模数 2.639 并就近圆整为标准值 ，按接触疲劳强度算得3得分度圆直径 ，算出小齿轮齿数d47.1238.0.Z149.63.418、几何尺寸计算分度圆直径 mZd23347194中心距 ma2851923齿轮宽度 db3所以 mB1234183低速轴齿轮尺寸表：序号 名称 符号 计算公式及参数选择1 模数 m 3mm2 分度圆直径 21,d123mm 447mm3 传动比 i3.634 齿顶高 ah3mm机械设计基础课程设计175 齿根高 fh3.75mm6 全齿高 6.75mm7 顶隙 c0.75mm8 齿顶圆直径 34,ad129mm 453mm9
24、 齿根圆直径 12,f 115.5mm 439.5mm10 中心距 285mm五、轴的设计及联轴器的选择（一）轴的材料选择和最小直径估算根据工作条件，初选轴的材料为 45 钢，调制处理。按扭转强度法进行最小直径估算，即： 。初算轴颈时，若最小直径轴段开有键槽，还要考npAd3mi虑键槽对轴强度的影响。当该轴段截面上有一个键槽时，d 增大 5%7%,两个键槽时，d 增大 10%15%， 值由所引用教材表 15-3 确定：轴 0 1260A轴 轴120A123A轴 mnP63.29705.6min (1+7%)=28.49mmi1id轴 nA86.429.1023302in=42.86mmmiid
25、轴 mnP48.65.27330in3 （1+7%)=64.72mmimid机械设计基础课程设计18（二）轴的结构设计和联轴器的确定1、轴（高速轴）轴的直径确定及联轴器 2 的确定联轴器的计算转矩 ，查表 141，考虑到轴的转矩变化小，故1TKAca=2.3AK=90.08 2.3=207.184N.m1Tca查标准 GB/T 50142003 或手册，选用 TL6 型弹性套柱销联轴器，其公称转矩为 250N.m，电动机的型号为 Y160M6，查手册电动机的外伸轴颈为42mm， =42mm， 最小直径，安装联轴器； ，密封段，根据轴向定位，1d112d高 h(0.070.1) ,以及密封圈的标
26、准(拟采用毡圈）JB/ZQ 46061986 h=0.08 42=2.94mm ； 段装轴承， =55mm，轴承用md501213136311，深沟球轴承， ； 过度轴段，由于各级齿轮BD294d传动的线速度均小于 2m/s，深沟球轴承采用脂润滑，考虑到挡油盘的轴向定位，=63mm； 齿轮处轴段，由于小齿轮直径较小，采用齿轮结构，所以轴和齿14d轮的材料和热处理方式需一样，均为 45 钢，调制处理； 处深沟球轴承处，16dm5136各轴段长度的确定：由联轴器 L=84mm 确定: =80mm1l 1l：由箱体结构，轴承端盖，装配关系等确定，2 ml5012：由深沟球轴承，挡油型及装配关系等确立
27、， =50mm13l 3：由装配关系，箱体结构等确立 ， =140mm4 14l：由高速及小齿轮宽度 =83mm15l 1B：由深沟球轴承，挡油盘及装配关系等确立， =50mm6 16l机械设计基础课程设计19轴结构图2、轴（中间轴）的结构设计（1）各轴段的直径确定 段为最小直径段，安装深沟球轴承，滚动轴承21d选择 6309，其尺寸为 ， =45mm；mBD2504521d低速级小齿轮轴段， =55mm； 轴环，根据齿轮的轴向定位要求，2d223=70mm； 高速级大齿轮轴段， =55mm， 轴段安装深沟球轴承，3244d25= =45mm 251（2）各轴段长度的计算：由深沟球轴承，挡油型
28、及装配关系等确立，1l ml5021：由低速级小齿轮的轮毂孔宽度 确定，2 B1833：轴间宽度 3lml523：由高速级大齿轮的轮毂孔宽度 确定，24 72l7624：由深沟球轴承，挡油型及装配关系等确立，5l m501机械设计基础课程设计20轴结构图3、轴（低速轴）的结构设计及联轴器 4 的确定（1）各轴段直径的确定 联轴器的计算转矩 ，查表 141，考虑到轴的转矩变化小，故3TKAca=1.3 AKmNTca .659.1504.3查标准 GB/T 50141984 或手册，选用 HL6 型弹性柱销联轴器，其公称转矩为 3150N.m，孔径 ， ； 最小直径，安装联轴器，md7L231d
29、； ，密封段， ； 段装轴承，轴承用d031327536216，深沟球轴承， ； 过度轴段，BD6148md80314； 轴间，根据齿轮的轴向定位要求， ；md903435d35低速轴大齿轮段， ； 轴承段， 。6m86377（2）各轴段长度的确定：由联轴器 L=107mm 确定，31l l1053：由箱体结构，轴承端盖，装配关系等确定，2 ml8032：由深沟球轴承，挡油型及装配关系等确立，3l 5：由装配关系，箱体结构等确立 ，4 l34：轴间宽度 35lml153：由低速级大齿轮宽度 =123mm 确定， =120mm64B36l：由深沟球轴承，挡油盘及装配关系等确立，37l m507机
30、械设计基础课程设计21轴结构图六、轴的校核轴（中间轴）的力学模型的建立1、轴上力的作用点位置的和支点跨距的确定齿轮的力的作用点按简化原则在齿轮宽度的中点，轴上安装 6309 的轴承。2、计算轴上的作用力齿轮 2 NFdTtt 6.23415.208911 tr46an齿轮 3 dt .7031.3NFtr25.an3、计算支反力（1）垂直面支反力机械设计基础课程设计22由绕支点 B 的力矩和 得，0BVM)()( 323221lFlllFrRAv 185.7.680.479V方向向下NRA95由绕支点 A 的力矩和 0AVM1321321)()( lFlllFrrRBV925.7.68.475
31、A方向向下NRV（2）水平面支反力由绕支点 B 的力矩和 ，0BHM32321)()( lFlllFttRAH5.68484.7052方向向下NRA同理，由绕支点 A 的力矩和 0AHM1321321)()( lFlllFrtRBH94.75.06.475方向向下NRB计算总支反力A 点的总支反力机械设计基础课程设计23NFRAHVRA 8.54962.8796.15022 B 点的总支反力B 3.1.3.24、 绘制转矩、弯矩图（1）垂直面的弯矩图mNlFMRAVc 32.187926.150lCD547机械设计基础课程设计24（2）水平面的弯矩图C 处弯矩 : mNlFMRAHc 64.8
32、21D 处弯矩： B35.713机械设计基础课程设计25（3）合成弯矩图mNMcvhC 03.57132.1864.822（4）当量扭矩图 mNMdvhd 35.281405.14963.28722（5）当量弯矩因为是单向转轴，所以扭转切应力视为脉动的循环变应力，折算系数 6.0mNT.2610844352C 处：mNM.38569120843.7)(2 D 处：机械设计基础课程设计26mNTMD .083462610835.2814)(2 5、弯扭合成强度的校核进行校核时，通常只校核承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面 C）的强度。MPaadC207.3451.0869.33根据选定的轴的材
33、料 45 钢，调制处理，由所用教材查得 。因MPa601，故强度足够。 1七、键的选择和校核选定：高速级大齿轮处键 1 为 （mLhb68106）标记：键 GB/T 19062003；低速级小齿mrt3.0,680轮键 2 为 标记:)3.,(6rtmLhb 键 GB/T 19062003；由于同一根轴上的键，传递的转矩相同，1所以只需校核短的键 1 即可。齿轮轴段 ，键的工作长度d5，键的接触高度 ，传递bl5268 mhk510的转矩 ；按所引用教材查表 62 查出键静连接是的挤.4N32T压许用应力 （键、齿轮轮毂、轴的材料均为 45 钢调制） 。MPap10pp Pakld86.052.33键的连接强度足够。同理可选定：低速级大齿轮处键 3 为 （mLhb10425）标记：键 GB/T 19062003；低速级联轴mrt5.0,910425器键 4 为 （ ）标记:键mLhb rt5.,.7
