1、目 录1设计任务书 111 设计题目 112 设计数据 11. 3 设计工作量 12.电动机的选择及运动参数的计算 221 选择电动机容量 222 确定电动机的转速 323 计算传动装置的总传动比和分配各级传动比 324 计算传动装置的运动和动力参数 43齿轮的传动设计 531 选择材料，确定许用应力 532 按齿面接触强度设计 533 确定基本参数，计算主要尺寸 634 计算齿轮几何尺寸 635 校核齿根弯曲疲劳强度 736 选择齿轮传动的润滑油粘度、润滑方式 74轴的设计 841 轴的功率转速扭矩、转速、扭矩 842 初步估算轴径 843 轴的结构设计 844 按弯扭合成强度校核轴径 95
2、滚动轴承的选择及验算 136键的选择计算 137减速器的结构尺寸计算 1471 箱体的设计 148润滑油及润滑方式的选择 1781 齿轮的润滑 1782 轴承的润滑 1783 润滑油的选择 1784 密封方法的选取 179设计小结 18参考文献 19- 2 -电动机的选择及运动参数的计算按已知工作条件要求和条件选用 Y 系列，一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。一、选择电动机容量工作机所需功率 P10FkW:式中 =2500N =1.5m/s 工作机的效率 =0.940.96 对皮带F输送机取=0.94 带入上式，得P 工作 =FV/1000=3。99KN电动机的输出功率 0P0P式中
3、 电动机至滚筒的传动装置总效率3.95.983.76IIP滚 齿-带传动效率1-齿轮传动效率 -滚动轴承的效率23-联轴器的效率 -运输机平型带传动效率4 5取带传动效率 0.96齿轮传动效率滚动轴承的效率 0.98联轴器的效率 0.97运输机平型带传动效率 0.98 总 = 带 2 轴承 齿轮 联轴器 滚筒=0.960.9820.970.990.96=0.85- 3 -故 0P3.67=40kw9因载荷平稳，电动机个顶功率 只需大于 即可。查设计资料中 Y 系列电mP0动机术数据表选电动机的个顶功率 为 5.5kw二、确定电动机转速滚筒轴工作转速为 4610Dn式中： -皮带输送机的带速 D
4、-滚筒的直径r/min446101.69071.652Dn电动机的转速V 带传动比范围 =24，单级圆柱齿轮传动比范围 =35，1i 2i则总传动比范围为 ，可见电动机转速可选范围为235=620i:r/min()71.49.13n:满载时 堵转电流堵转转矩最大转矩型号 功率电流 转速 效率 功率因数额定电流额定转矩额定转矩Y160M2-85.5 13.3 720 85 0.74 6 2 2Y132M2-65.5 12.6 960 85.3 0.78 6.5 2.0 2符合这一范围的同步转速有 750 r/min 和 1000 r/min 两种，为减少电动机的重量和价格，常选用同步转速为 10
5、00 r/min 的 Y 系列电动机Y132M2-6，其满载转速 nm=960 r/min。电动机的中心高、外形尺寸、轴伸尺寸等均可查到。- 4 -三、计算传动装置的总传动比和分配各级传动比传动装置总传动比 96013.7.5mni分配各级传动比由 ，为使 V 带传动的外部尺寸不致过大，取传动比 =3，则i:齿 带 i带 i齿为 13.94.6i齿 带四、计算传动装置的运动和动力参数各轴转速I 轴 r/min96032mIni带II 轴 r/min71.4.IIi齿滚筒轴 r/minIn各轴功率I 轴 kw04.7963.0IP带II 轴 kw58.76II滚 齿滚筒轴 kwI滚 联各轴扭距电
6、机轴 Nm004.7950.896mPTnI 轴 Nm3.1.2IIII 轴 Nm.7695050.4IIPTn滚筒轴 Nm3.8.21将以上算得的运动和动力参数列表- 5 -轴名参数电动机轴 I 轴 II 轴 滚筒轴转速 n/( r/min)960 320 71.74 71.74功率 P/ 4.07 3.90 3.76 3.66扭距T/（Nm）40.48 116.39 500.52 487.21传动比 i 3 4.46 1.00效率 0.96 0.965 0.975齿轮的传动设计一、选择材料，确定许用应力因载荷平稳，传动功率较小，可采用软齿面齿轮。小轮选用 45 钢，调质，硬度 220HBS
7、。大轮选用 45 钢，正火，硬度为 190HBS。由机械设计基础中的 13-35c 和图 13-36c 分别查得：，lim15HMPalim2530HPa，90F18F由表 13-8 查得 ， ，故.S.4lim1150.HMaSli2248.HPlim1135.7FaSli228.FHMP二、按齿面接触强度设计计算中心距- 6 -2135(1)HaKTaii取 = =481.8MPaH2计算小轮转矩 6513.90.51.2TNm:一般减速器，取齿宽 ， 。.4ai原动机为电动机，轻微冲击，支承不对称布置，故选 8 级精度。选 K=1。将以上数据带入得出算中心距 ac=142.7mm三、确定
8、基本参数，计算主要尺寸选择齿数取 ，则120z21306zi确定模数 12()mza可得：m=3.56查表得标准模数 m=4确定实际中心距 12()(06)41mzam计算齿宽 .ab为补偿两轮轴向尺寸误差，取 b1=70mm,b2=64mm四、计算齿轮几何尺寸齿距 43.12.56pmm齿厚 82s- 7 -槽宽 3.146.282mem齿顶高 *ah齿根高 *()5faacm分度圆直径 14208dz26齿根圆直径 172fadhm23f中心距 12()60za五、校核齿根弯曲疲劳强度 112FSFKTYMPabmz22121SSF按 z1=20,z2=70 查表查得 ， 带入上式4.38
9、FSY2.8S（安全）1196FPa（安全）22.M六、选择齿轮传动的润滑油粘度、润滑方式由齿轮的失效分析可知，齿轮传动如果润滑不良，会导致齿面损伤，对齿轮传动进行润滑，不仅可以减轻齿面磨损，降低传动噪声，同时还能散热、防锈、提高齿轮传动的使用寿命。齿轮传动的润滑方式主要根据齿轮圆周速度的大小来选择。常用的润滑方式有：- 8 -浸油润滑 也称油浴润滑，是将齿轮副中的大齿轮传动浸入油中达一定的深度，其深度取决于齿轮的圆周速度，当 时，对一级齿轮传动，大齿轮12/ms浸入油中约一个齿高。过深会增大运转阻力，降低工作效率，过浅则不利于润滑；对多级齿轮传动，因高速级大齿轮无法达到要求的浸油深度，则采用
10、带油轮辅助润滑，将油带入高速级大齿轮表面。喷油润滑 是用液压泵将有一定压力的润滑油直接喷到齿轮的啮合表面进行润滑。用于 的齿轮传动，此时因圆周速度高，搅油损耗较大，不宜采12/ms用浸油润滑。轴的设计(低速轴)减速器功率不大，又对材料无特殊要求，故选用 45 钢并经调质处理。查表查得强度极限 ，许用弯曲应力 。640bMPa165bMPa一、轴的功率转速扭矩、转速、扭矩P2=3.76kw n2=71.74r/min T2=500.52 Nm计算作用在齿轮上的力。因小齿轮的分度圆直径 d1=240 1247tFNan58.rt二、初步估算轴径安装带轮处轴的直径为最小直径轴的材料选用 45 钢。根
11、据表查得， 12603A:根据公式 330.76()8.146.2Pd mn:考虑轴的最小直径处要安装联轴器、还有键槽存在，故将估算增加 0.5%，并圆整。则取 d=40mm- 9 -三、轴的结构设计由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安装半联轴器。要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的装拆顺序和固定方式。参考机械设计基础图 20-8 结构，确定齿轮从轴的右端装入，齿轮的左端用轴肩定位，右端用套筒定位。齿轮的周向固定采用平键联接。轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用轴肩定位，周向采用过盈配合定位。确定各轴段的直径。如图所示，轴段直径最小，d
12、1=40mm;考虑到要对安装在轴段上的联轴器进行定位，轴段上应有轴肩，同时为能很顺利地在轴段上安装轴承，轴段必须满足轴承内径的标准，故取轴段的直径 d2=45mm；同样的方法确定轴段、的直径 d3=50mm,d4=60mm;为了便于拆卸左轴承，可查出 6208 型滚动轴承的安装高速为 3.5mm，取 d5=52mm.确定各轴段的长度。齿轮轮毂宽度为 60mm，为保证齿轮固定可靠，轴段的长度应略短于齿轮轮毂的宽度，取为 55mm；为保证齿轮断面与箱体内壁不相干涉。齿轮端面与箱体内壁间应留有一定的间距，取该间距为 15mm；为保证轴承安装在箱体轴承座孔中（轴承宽度为 18mm） ，并考虑轴承的润滑
13、，取轴承端面距箱体内壁的距离为 5mm，所以轴段的长度取为 20mm，轴承跨距 ；18lm根据箱体结构及联轴器距轴承盖有一定距离的要求，取 ；查阅有关的75l联轴器手册取 。轴与齿轮、联轴器均采用平键联接。70lm按设计结果绘制的结构草图。四、按弯扭合成强度校核轴径画出轴的受力图 b作水平面内的弯矩图 c- 10 -支点约束力 4172085.tHABFNI-I 截面处的弯矩为 2085.134.HIMm:II-II 截面处的弯矩为 .9607.5HI N作垂直面内的弯矩图 d支点约束力为 158.79.12rVAF.5Br NI-I 截面左侧弯矩为 18759.476.92VAIlMFm左I
14、-I 截面右侧弯矩为 81VAIl右II-II 截面处的弯矩为 297520VIBMFNm:作合成弯矩图 e 2HVMI-I 截面： 22 24786.91304.5130942HIIVIMNm:2左 左 （ ） （ ）III 右 右 （ ） （ ）II-II 截面： 2222(01)(6479.5)360IVIHI:作转矩图 f- 11 -663.79.5109.51050294PT Nmn:求当量弯矩。因减速器工作时作单向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数 为 0.6。I-I 截面： 222213094.65093761eIIMTNm:右 （ ） （ ）II-II 截面 2222.
15、eII（ ） （ ）确定危险截面及校核强度。由图可以看出，截面 I-I、II-II 所受转矩相同，但弯矩 ，且轴eIIM上还有键槽，故截面 I-I 可能为危险截面。但由于轴径 d3d2,故也应对截面II-II 进行校核。I-I 截面： 33276126.2050eIIMNmPaWd:II-II 截面： 332716.7045eII Mad:查表得， ，满足 ，故设计的轴有足够强度，并有165bMPa1eb一定富裕量。- 12 - 13 -滚动轴承的选择及验算（低速轴）根据任务书上表明的条件：载荷有轻微冲击，以及轴承主要受到轴向力，所以选择深沟球轴承。选用 6208 深沟球轴承轴承寿命计算 61
16、070()()hCLPn查机械零件手册，6308 轴承所具有的径向基本额定动载荷 ，2950rCN对于球轴承， 。3工作寿命 316701670()()24358hCL hPn键的选择计算(低速轴)根据轴径尺寸，查表得轴与联轴器的键为：键 C1250 GB96-7键的强度校核 128,L=50bh则 3sm214.32510MPa=rp psFhL:圆周力： 640IrTNd挤压强度 21.3251rp psFMPahL:因此挤压强度足够。剪切强度 283.4120sFrPabL- 14 -因此剪切强度足够。减速器的结构尺寸计算箱体的设计箱体是减速器中所有零件的基座，是支承和固定轴系部件、保证
17、传动零件的正确相对位置并承受作用在减速器上载荷的重要零件。箱体一般还兼作润滑油的油箱，具有充分润滑和很好密封箱内零件的作用。为保证具有足够的强度和刚度，箱体要有一定的壁厚，并在轴承座孔处设置加强肋。加强肋做在箱体外的称为外肋，由于其铸造工艺性较好，故应用较广泛。加强肋做在箱体内的称为内肋，内肋刚度大，不影响外形的美观，但它阻碍润滑油的流动而增加损耗，且铸造工艺也比较复杂，所以应用较少。箱体是减速器中结构和受力最复杂的零件，目前尚无完整的理论设计方法，因此都是在满足强度、刚度的前提下，同时考虑结构紧凑、制造方便、重量轻及使用等方面而要求作经验设计。减速器形式代号 名称一级（齿轮） 箱座壁厚 =8
18、1箱盖壁厚 62.7185.01箱座加强肋厚1箱盖加强肋厚 12.685.01b箱座分箱面凸缘厚.b- 15 -1b箱盖分箱面凸缘厚 8.105.1b432，平凸缘底座厚斜凸缘底座厚20)75.2.(;.324b21df地脚螺栓轴承螺栓联接分箱面的螺栓6.10)7.60(42.3.321fff dda93n（螺钉数）4n0d10)2(30d0D5.7.301 130).2(021 dD4D95.7).85.(45 2.83).2(5de .10.3e1 5.).(1D3轴承盖螺钉m 9- 16 -292b bh 1.8).0(h4d检查孔盖螺钉 4,5.6,1)(270,3,5,542 11n
19、dRLbn 地脚螺栓数n,1902rRDcO凸缘上螺栓凸台的结构尺寸 8.2.0318541912 c，rcRRDO8l轴承座孔边缘至轴承螺栓轴线的距离57.).(18dl9l轴承座孔外端面至箱外壁的距离38)2(19Rcl421,D轴承座孔（D）外的直径 95.7310421Dh 轴承螺栓的凸台高 2).0.h（dH箱座的深度 163adrH- 17 -2R箱体分箱面凸缘圆角半径28)(7.012cR3箱体内壁圆角半径 83润滑油及润滑方式的选择一、齿轮的润滑采用浸油润滑，由于为单级圆柱齿轮减速器，速度 12m/s，当 m20 时，浸油深度 h 约为 1 个齿高，但不小于 10mm，所以浸油
20、高度约为 36mm。二、轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。三、润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用GB443-89 全损耗系统用油 L-AN15 润滑油。四、密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为 GB894.1-86-25 轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。- 18 -设计小结经过几周的奋战我的课程设计终于完成了。在没有做课程设计以前觉得设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做设计发现自己的看法有点太片面。设计不仅是对前面所学知识的一种检
21、验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知
22、识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。在此要感谢我的指导老师马树焕对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。参考文献- 19 -相关课程的教材机械设计基础 ，机械工业出版社，李海萍主编。机械设计手册 ，哈尔滨工程大学出版社，王世刚，张秀亲，苗淑杰主编。矿山机械中国矿业大学出版社，程居山主编。机械传动设计手册，煤炭工业出版社，江耕华，胡来瑢，陈启松主编。简明机械设计手册，上海科学技术出版社，唐金松主编。机械零件手册，高等教育出版社，天津大学机械零件教研室主编。机械设计课程设计，华中科技大学出版社，唐增宝，何永然，刘安俊主编。
