1、课程设计（机械设计基础）说明书设计项目：一级圆柱齿轮减速器课程设计班级：ZJ1104 组号：8姓名：高翔 朱圣威 吴开旺 廖易凯 黄一泉开始日期：2012 年 12 月 17 日 完成日期：2012 年 12 月 20 日 目 录1. 任务书2. 电动机的选择3. 传动装置总传动比计算并分配传动比4. 传动装置的运动参数和动力参数计算5. 齿轮传动设计及计算6. 输入轴的设计结构计算7. 输出轴的设计结构计算8. 滚动轴承的选择计算9. 键的选择10. 联轴器的选择11. 箱体的结构设计计算12. 润滑方式的选择13. 润滑油的选择14. 密封选择15. 参考资料16. 学习小结17. 零件图
2、1.任务书一、 课程设计的性质和目的机械设计课程设计是把学过的各学科的理论较全面地综合应用到实际工程中去，力求从课程内容上、从分析问题和解决问题的方法上，从设计思想上培养工程设计能力，课程设计有以下几个方面的要求：1 培养综合运动机械设计课程和其他先修课程的基础理论和基础知识，以及结合生产实践分析和解决工程实际问题的能力使所学的知识得以融会贯通，调协应用。2 通过课程设计，学习和掌握一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计的思想，培养独立的、全面的、科学的工程设计能力。3 在课程设计的实践中学会查找、翻阅、使用标准、规范，手册，图册和相关的技术资料等。熟悉个掌握机械设计的基本技能。二、 课
3、程设计的内容1设计题目：带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器2运动简图3工作条件传动不逆转，载荷平稳，起动载荷的名义载荷的 1.25 倍,使用期限 10 年,两班制工作,输送带速度容许误差为5%，输送带效率一般为 0.940.96。4原始数据已知条件 题号 08 输送带拉力 F(N) 1.4滚筒直径 D(mm) 250输送带速度 v(m/s) 1.6三、 完成工作量（1） 设计说明书 1 份（2） 减速器装配图 1 张（3） 减速器零件图 3 张四、 机械设计的一般过程设计过程:设计任务总体设计结构设计零件设计加工生产安装调试五、 课程设计的步骤在课程设计时，不可能完全履行机械设计的全过程
4、，只能进行其中一些的重要设计环节，如下：1 设计准备认真阅读研究设计任务书，了解设计要求和工作条件。通过查阅有关资料和图纸，参观模型和实物，观看电视教学片.挂图，上网查阅有关资料，有条件的可以进行减速器拆装实验等，加深对设计任务的了解。2 传动装置的总体设计首先根据设计要求，同时参考比较其他设计方案，最终选择确定传动装置的总体布置方案；选择电动机的类型和型号；确定总传动比和各级分传动比；计算传动装置的运动和动力参数3 传动零件的设计计算设计计算各级传动零件的参数和主要尺寸，包括减速器外部的传动零件（带传动.开齿轮传动等）和减速器内部的传动零件（齿轮传动.蜗杆传动等） ，以及选择联轴器的类型和型
5、号等4 结构设计（装配图设计）首先进行装配早图设计；设计轴；在轴的结构设计完成之后选择轴承并进行轴承寿命计算；同时进行轴承的组合设计；再进行箱体及其附件的设计；最后完成装配图的其他要求。在完成配置草图的基础之上，最终完成白图即正式的装配图结构设计。5完成两张典型零件工作图设计6编写和整理设计说明书7设计总结和答辩六、 课程设计中应注意的问题课程设计是学生第一次较全面的设计活动，在设计时应注意以下的一些问题：（一）全新设计与继承的问题机械设计是一项复杂.细致的创造性劳动。在设计中即不能盲目抄袭，又不能闭门“创新” 。在科学技术飞速发胀的今天，设计过程中必须要继承前人成功的经验，改进其缺点。应从具
6、体的设计任务出发，充分运用已有的知识和资料，进行更科学.更先进的设计。（二）正确使用有关标准和规范为提高所设计机械的质量和降低成本，一个好的设计必须较多采用各种标准和规范，设计中采用标准的程度也往往是评价设计质量的一项重要指标，它能提高设计质量，因为标准是经过专门部门研究而制定的，并且经过了大量的生产实践的考验，是比较切实即的。采用标准还可以保证零件的互换性，减轻设计工作量，缩短设计周期，降低生产成本。因此在设计中应尽量采用标准件.外购件，尽量减少自制件。（三）正确处理强度，刚度，结构和工艺间的关系在设计中任何零件的尺寸都不可能全部由理论计算来确定，而每个零件的尺寸都应该由强度.刚度.结构.加
7、工工艺.装配是否方便.成本高低等各方面的要求来综合确定，还必须考虑零件结构的合理性.工艺上的可能性和经济上的可行性。可见零件的强度.刚度.结构和工艺上的关系是互为依存.互为制约的关系，而不是相互独立关系。（四）计算与图画的要求进行装配图设计时，并不仅仅时单纯的图画，常常时图画与设计计算交叉进行的。有些零件可以先由计算确定零件的基本尺寸，然后再经过草图的设计，决定其具体结构尺寸，而有些零件需要先画图，取得计算所需的条件之后，再进行必要的计算。如计算中发现有问题，必须修改相应的结构。因此，结构设计的过程是边计算，边画图，边修改，边完善的过程。2. 电动机的选择电动机已经系统化,系统化一般由专门工厂
8、按标准系列成批大量生产,设计时只需根据工作载荷,工作机的特性和工作环境,选择电动机的类型,结构形式和转速,计算电动机功率,最后全顶电动机型号.一 . 电动机类型和结构的形式的选择电动机类型和结构形式可以根据电源（直流或交流）.工作条件（温度.环境.空间尺寸等）及载荷特点（性质.大小.启动性能和过载现象）来选择。一般情况下应选用交流电动机。Y 系列电动机为 80 年代的更新换代产品，具有高效.节能.振动小.噪声小和运行安全可靠的特点，安装尺寸和功率等级符合 IEC 国际标准，适合于无特殊要求的各种机械设备。对于工作要求频繁启动.转动惯量小的 YZ 和 YZR 系列起重用三相异步交流电动机。同一系
9、列的电动机有不同的防护及安装形式，可根据具体要求选用。二 . 确定电动机的容量电动机功率是根据工作机容量的需要来确定的.电动机的额定功率应等于或大于电动机所需功率 Pw1 工作机所需功率 Pw根据公式计算:已知工作机阻力 Fw 和速度 Vw 则工作机所需功率 Pw 为:()10FwVPKW式中:F w-工作机阻力,NVw-工作机线速度,m/s将数据 Fw=1.6(F/KN)带入公式 )(2.4106*.43KP2 输出功率 Pd计算总效率 n 时应该注意的问题：（1）轴承的效率均一对轴承而言。（2）一般情况下推荐的效率值是在一个范围之内，可根据传动副.轴承和联轴器等的工作条件.精度等选取具体值
10、。（3）蜗杆转动效率与蜗杆的材料.参数等因素有关，设计时可以先初估计蜗杆头数，初选其效率值，待蜗杆传动参数确定后再精确地计算效率，并校核传动功率。已知 Pw=5.1KW由机械设计课程设计P10 表 23 查得：n 链0.96 n 轴承0.99 n 齿0.97 n 联轴器0.99 n 卷筒0.96由任务要求知: 链* 5 轴承* 齿* 3联轴器* 卷筒a 查表代入 得: 0.97*0.99 5*0.97*0.993*0.96=0.833a由公式 *1.25=4)(2.6983.04KWPawd0p)(K电动机容量的选择须根据工作机容量的需要来确定。如所选电动机的容量过大，必然会增加成本，造成浪费
11、；相反容量过小，则不能保证工作机的正常工作，或使电动机长期过载，发热量大而过早损坏。因此所选电动机的额定功率 Ped应等于或稍大于电动机所需要的实际功率 Pd,即 PedPd在计算传送装置的总功率时,应注意以下几点:1)取传动副效率是否以包括其轴效率,如包括则不应计算轴承效率2)轴承的效率通常指-对轴承而言3)同类性的几对传动副,轴承,或联轴器,要分别考虑效率4)当资料给出的效率为-范围时,一般可以取中间值,如工作条件差,加工条件差,加工精度低或维护不良时应取低值,反之应取高值.3 确定工作机转速额定功率相同的同类电动机，可以有几种转速供选择，如三相异步电动机就有四种常用的同步转速，即：300
12、0rmin.1500rmin.1000rmin.750rmin。电动机的转速高，极对数少，尺寸和质量小，价格便宜，但会使转动装置的转动比加大，结构尺寸偏大，成本也变高；若选用低速的电动机则相反。因此，应对电动机及传动装置做全面的考虑。综合分析比较。以确定合理的电动机转速。一般来说，如无特殊要求，通常多选用同步转速为 1500rmin 或1000rmin 的电动机。公式: 601/wVnrmDError! No bookmark name given.代入数据:V=1.6m/s,d=250mm(注:式中为输送带速度为滚筒转矩)in)/(12.9504.36.rnw为了便于选择电动机转速，需要先考
13、虑电动机转速得可选范围。由机械设计课程设计P6 表 21 查得链传动常用的传动比 i 链 =25，圆柱齿轮传动常用的传动比 i 齿 =35，由工作机的转速及各级传动副的合理传动比范围。可推算出电动机转速的可选范围。即 n=（ ）式中电动机可选转速范围。 各级传动机构的合理传动比范围 电动机转速可选范围为： 链 齿 =(625) 101.91=611.462547.754 型号选择综合考虑电动机和转动装置的尺寸,结构和带装动，及减速器的转动比,故查表知电动机型号可选择:Y132-4 转速是 1440rmin,额定功率是 4kw以下附电动机选择计算表:电动机类型 Y 系列一般用三相异步电动机选择电
14、动机功率()10FwVPKWPw=2.24(kw)0.833a输出功率: )(69.283.04KWPawd确定电动机转速 min/1.5.6rn型号选择 Y132M-43. 传动装置总传动比计算并分配传动比电动机选定以后，根据电动机满载转速 nm 及工作机转速 nw 就可以计算出传动装置的总传动比为： i 总= wm当各级传动机构串联是，传动装置的总传动比等于各级传动比的连乘积，即： I 总= i1i2i3in式中 ， ， ， 各级传动机构的传动比 。i 总= wmn由传动方案可知，传动装置的总传动比等于各级合理地分配各级传动比，在传动装置总体设计中很重要地，它将直接影响到传动装置外廓尺寸.
15、质量.润滑条件.成本地高低.传动零件地圆周速度大小及精度等级地高低。要同时满足各方面地要求是不现实的，也是非常困难的，应根据具体设计要求，进行分析比较，首先满足主要要求，尽量兼顾其他要求。在合理分配传动比时应该注意以下几点。1 .各级传动比都应在常用的合理范围之内，以符合各种传动形式的工作特点，能在最佳状态下运转，并使结构紧凑，工艺合理。2 .应使传动装置结构尺寸较小，质量较轻。3 .应使各传动件尺寸协调，结构均匀称合理，避免相互干扰碰撞。传动装置的总传动比 i总= = =11.56wmn12.940i =11.56分配各级传动比 初选齿轮传动比i1=4i2= =2.9541.56（注：各级传
16、动比见机械设计课程设计P12 表 24）4. 传动装置的运动参数和动力参数计算机械传动装置的运动参数和动力参数，主要指的是各轴的功率、转速和转距，它为设计计算传动比和轴提供极为需要的依据。计算各轴运动和动力参数时，应将传动装置中各轴从高速轴到低速轴依此编号，定为 0 轴（电机轴） 、1 轴、2 轴，相邻两轴之间的传动比表示为i01、i 12、i 23，相邻两轴的传动比效率为 01、 12、 23、，各轴的输入功率为 P1、P 2、P 3，各轴的输入转距为 T1、T 2、T 3、，各轴的输入转速为n1、n 2、n 3。电动机轴的输出功率、转速、和转距为1. 转动比分配工作机的转速 n w= r/
17、min12.9504.36.i 总 = .78.wmni 齿 =4，i 链 = 2.9541.78将电动机至工作机的轴依次编号为 0，1，2，3（1） 转速 nmin40r11in36042rinmi1.i23（2） 功率 PKwpd40P1=P0 联 轴 =4 0.99 0.99=3.92Kw 齿 轴 =3.92 0.97 0.99=3.76Kw2 链 轴 =3.76 0.96 0.99=3.57Kw3（3） 转矩mNnpT26.53140950 链 轴 =26.53 0.99 0.99=2601 M 链 齿 i 齿 =26 0.97 0.96 4=96.8412TN 链 i 链 =96.8
18、4 0.96 2.89=268.6723 M具体计算数据如下:0 轴 P0=4(Kw)n0=nm=1440(r/min)T0=9550 =9550 =26.53(N.m)014P0=4(Kw)n0=1440(r/min)T0=26.53( N.m)1 轴(高速轴)P1=P0 联 轴 =40.990.99=3.92(Kw)n1=n0=1440(r/min)T1=T0 联 轴 =26.530.990.99=26(N.m)P1=3.92 (Kw)n1=1440(r/min)T1=26(N.m)2 轴（底速轴）P2=P1 齿 轴 =3.920.970.99=3.76(Kw)n2= = =360(r/m
19、in)i140T2=T1 链 齿 i 齿 =260.970.964=24.21(N.m)P2=3.76 (Kw)n2=360(r/min)T2=24.21 (N.m)3 轴（滚动轴）P3=P2 链 轴 =3.760.990.96=3.57(Kw)n3= = =122.03(r/min)i.9560T3=T2 链 i 链 =24.210.96 2.95=68.56(N.m) P3=3.57(Kw)n3=122.03(r/min)T3=68.56(N.m)具体计算数据如下：轴名 功率PKW转速n（rmin） 转矩 T(NM) 传动比 i 效率 0 4 1440 26.53 1 0.961 3.92
20、 1440 26 1 0.992 3.76 360 24.21 4 0.993 3.57 122.03 68.56 2.95 0.975.齿轮传动设计计算设计单级标准直齿圆柱齿轮减速的齿轮传动。该减速器用电动机驱动，载荷平稳，单向运转。按下表步骤计算：计算项目 计算内容 计算结果1.选择材料与热处理方式因该齿轮传动比无特殊要求，故可选一般材料，而且为软齿面。小齿轮材料为 45 钢，调质处理，硬度为 220250HBW.大齿轮材料为 45 钢，正火处理，硬度为 170210HBW2.选择齿轮精度 因为是一般减速器，故选择 8级精度，要求齿面粗糙度Ra(3.2-6.3)m初选8 级精度计算齿轮比
21、z小齿轮的转矩 T1由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴之间对称布置，查书 P192 表 10-11= 4360121nz MNpT 2597.5.905.9161K=1.25=4 NT25971确定齿数在Z1Z2对于周期性的变化的荷载，为避免最大荷载总是作用在某一对或几对齿轮上而使磨损过于集中， Z 1Z2应互为质数。 Z1=27 ，Z 2=106选择齿宽系数 因单级齿轮传动为对称分，而齿轮齿面又为软齿面， 查书机械零件课本 P118 表 7-8d=1.1应力循环次数 N1=60njLh=601440 (1030082)=4.15109992 104.5.4i N1=4
22、.15109N2=1.04109许用接触应力 由机械零件课本书 P120 表 7-9，对于一般可靠接触安全系数 SHmin=1.05SFmin=1.25 1=480(MPa)HH2=479.52(MPa)aMtHP5601limpatH5302limSt P48.16*9li1 aMH79.520.352lim2 齿轮分度圆直径由于啮合接触应力是一样的，故用小齿轮应力计算x76.43mZKTdeh58)480(.125.16)(33Hd21d=58(mm)确定齿轮模数2.1471Zd查机械原理书 P141 表 7-2 标准齿数表，取标准模数m=1.5取 m=2.5实际齿数比和相对误差 93.2
23、7610; Z1750.4.;不符合任务书中 5%的误差4;%1.8;选用大齿轮齿数为 1069.327106; Z025.4;符合任务书中 5%的误差4;%5.2;计算齿轮主要尺寸 d1=mz1=2.527=67.5d2=mz2=2.5106=265中心距 a=0.5(d1+d2)=86.75齿轮宽 b1= dd1=1.167.5=74.25(mm)b2=b1+(510)=79.25(mm)d1= 67.5(mm)d2=265 (mm) a=86.75(mm)b2=79.25(mm)b1=74.25(mm)校核齿轮强度确定两齿轮的弯曲应力由机械零件书 P123 查得齿轮弯曲疲劳极限Blim1
24、=210(Mpa)Blim2=190(Mpa)由最小安全系数 SF=1.35MpaSFtB32.15.0*81lim1 FtB7692li2Blim1=210(Mpa)Blim2=190(Mpa)B1=132.2(Mpa)B2=126.7(Mpa)齿形系数 YF应力修正系数 YS计算两齿轮齿根的弯曲应力由机械零件 P116 表 7-7 得YF1=2.60YS1=1.60YF2=2.15YS2=1.8计算齿轮齿根弯曲应力 MpaYZmKTSFF13.767243.5601213d由 F1=13.76(Mpa) 故轴承寿命合格h2）从动轴的轴承选择 6207 深沟球轴承一对 GB/T276-199
25、3N X=1 Y=0768.2rtffP由书 P296 表 15.14 fT=1 由球轴承 =3 基本额定动载荷 C 表示 可得 KwLnfPChhtp 4.73108726798.)106()(. 16hfLpth .2925.3610 由 L10hh 预 故轴承寿命合格9.键的选择（1）主动轴外伸端 d=24(mm) ，考虑键在轴中部安装轮毂长 L=90(mm) 故由手册 P183 表 14-21（a）选择键的型号和确定尺寸选 C 型普通键，材料 45 钢键宽 b=8(mm)，键高 h=7(mm)键长由书 P279 长度系列 L=45(mm)（b）校核键联接强度由键，轮毂，轴材料都为 45
26、 钢，由表 14.6 得bs=125150(MPa)C 型键工作长度 L=45-8=37(mm)MpadhlTjy8.3940由 jy (7)地脚螺钉数目 n=4 (因为 a (9)盖与座连接螺栓直径 d2=(0.5-0.6)df =0.55 18=9.9(mm) (10)连接螺栓 d2 的间距 L=150-200(mm)(11)轴承端盖螺钉直 d3=(0.4-0.5)df=0.418=7.2(mm) (12)检查孔盖螺钉 d4=(0.3-0.4)df=0.318=5.4(mm) (13)定位销直径 d=(0.7-0.8)d2=0.810=8(mm)(14)df.d1.d2 至外箱壁距离 C1
27、(15)凸台高度：根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准。(16)外箱壁至轴承座端面的距离 C1C2510(17)齿轮顶圆与内箱壁间的距离：9.6 (mm) (18)齿轮端面与内箱壁间的距离：=12 (mm) (19)箱盖，箱座肋厚：m1=8(mm),m2=8 (mm) (20)轴承端盖外径:D55.5d3 D轴承外径(21)轴承旁连接螺栓距离：尽可能靠近, Md1 和 Md3互不干涉为准，取 SD2.12.润滑方式的选择减速器润滑方式，润滑油牌号以及用量，密封方式的选择计算线速度smndV05.3601453106由 V12(m/s) 应用浸油润滑，飞溅润滑13.润滑油的选择由书 P2
28、09 表 10.18 得运动粘度 V50=85(mm2/s)再由书 P13 表 2.1 得齿轮间润滑油选 L-CKC68机械油 GB5903-95最低最高油面距（大齿轮）10(mm)需用油 1L 左右轴承选 2L-3 型润滑脂 GB7324-1987用油量为轴承 1/3-1/2 为宜14.密封选择a)箱座与箱盖凸缘接合面的蜜蜂选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法b)观察孔和油孔等处接合面的密封在观察孔和螺塞与机体之间 加石棉，像胶纸垫片密封c)轴承孔的密封轴承盖间用毡圈密封由手册 P260 表 18-10主动轴 毡圈 22 FZ/T920(0-11)毡圈 38 FZ/T920(0-9)15参考资料1.机械设计基础课程设计 李建平 马纲 北京：航空航天大学出版社2.机械设计基础 陈立德 北京：高等教育出版社3.机械零件 郑志详 北京：高等教育出版4.简明机械设计手册 孔凌嘉 北京理工大学出版社5.机械设计手册 王文斌 北京：机械工业出版社3. 机械课程设计手册 吴宗泽 北京：高等教育出版社4. 机械赊借设计手册 任家卉 北京：航空航天大学出版社6. 机械设计禁忌手册 小栗富士雄 北京：机械工业出版社
