1、安徽文达信息工程学院机械设计课程设计说明书第 0 页 共 22 页目录一、课程设计任务书-2二、传动装置总体设计方案-3三、电动机的选择-4四、确定传动装置的总传动比和分配传动比-5五、带轮设计-7六、传动零件齿轮的设计计算-9七、传动轴的设计-12八、键的设计和计算-14九、轴承的选择及寿命计算-15十、箱体设计：-16十一、润滑设计-19十二、附件设计-19十三、设计小结-20十四、参考文献-21安徽文达信息工程学院机械设计课程设计说明书第 1 页 共 22 页一、课程设计任务书1、运动简图：2、原始数据：题号参数1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11直径（mm） 320 300
2、300 280 300 260 250 250 200 200 350拉力（KF） 3.5 3.2 3.2 3 2.8 3 2.8 2.8 2.8 2.5 2.8速度（m/s） 1.6 1.6 1.5 1.4 1.3 1.35 1.35 1.3 1.25 1.2 1.3使用年限 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10安徽文达信息工程学院机械设计课程设计说明书第 2 页 共 22 页3、已知条件：1、工作情况：单项运转，载荷平稳，空载启动，工作轴转速误差为+5%；2、使用 10年（每年 300个工作日）;3、小批量生产，两班制工作；4、设计工作量： 1、减速器装配图 1
3、张（A1）；2、零件工作图 2张；3、设计说明书 1份。二、传动装置总体设计方案:1、组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2、确定传动方案：3、其传动方案如下：安徽文达信息工程学院机械设计课程设计说明书第 3 页 共 22 页三、电动机的选择：1、选择电动机的类型：按工作要求和条件，选用三机笼型电动机，封闭式结构，电压 380V，Y 型。选择 V带传动和一级圆柱直齿轮减速器（展开式） 。传动装置的总效率 a；867.09097.8.096.54321 a根据机械设计课程设计手册表 1-7查得：为 V带的效率 =0.96,1闭式齿轮传动效率 =0.972联轴器的效率=0.9934滚动球轴承
4、的效率= =0.98,29.0运输机的效率=0.9。52、电动机的选择负载功率: kwvFpw2.4103折算到电动机的功率为: 86742caw3、确定电动机转速：卷筒轴工作转速为： min/54.928014.3.6106rDvn安徽文达信息工程学院机械设计课程设计说明书第 4 页 共 22 页根据机械设计课程设计指导书表 1，可选择 V带传动的传动比 ，一级圆柱直齿42i轮减速器传动比 ，则总传动比合理范围为 ，电动机转速的可选范围为63i 246ai n（ 624）95.54573.242292.96r/min 。ani根据机械设计课程设计手册表 12-1，可供选择电机有：堵转转矩最大
5、转矩序号 电动机型号 同步转速/(r/min)额定功率/kW满载转/(r/min) 额定转矩额定转矩1 YB2S1-2 3000 5.5 2900 2.2 2.22 Y132S-4 1500 5.5 1440 2.2 2.23 Y132M2-6 1000 5.5 960 2.0 2.0综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和减速器的传动比，可以选择的电机型号为 Y132M2-6，其主要性能如上表。安徽文达信息工程学院机械设计课程设计说明书第 5 页 共 22 页四、确定传动装置的总传动比和分配传动比1、确定传动装置的总传动比和分配传动比：（1）减速器总传动比由选定的电动机满载转速 和工作机主动轴
6、转速 n，可得传动装置总传动比为mn05.14.96nima（2）分配传动装置传动比 ai01i式中 分别为带传动和减速器的传动比。10,为使 V 带传动外廓尺寸不致过大，初步取 3，则减速器传动比为 10.05/33.350i 1i0/ia2、计算传动装置的运动和动力参数：（1）各轴转速0号轴转速 r/min9600mn1号轴转速 in/3201ri2号轴转速 i/5.9.12in安徽文达信息工程学院机械设计课程设计说明书第 6 页 共 22 页3号轴转速 min/52.923rn（2）各轴输入功率0号轴 kwpc48.01号轴 k65.49.0112号轴 w7.4223号轴 p2733各轴
7、输出功率0号轴 84.0c1号轴 kwp7.9.06512号轴 27.23号轴 4.43（3） 各轴转矩0轴： mNnpTmc 15.8960.5901轴： 4.327.112轴： npT 91.5.905223轴： mN .423.333、运动和动力参数计算结果整理表：功率 P/KW轴名输入 输出转距 T/N*M转速 nr/min转动比i效率0 轴 4.84 4.84 48.15 960 1 11 轴 4.65 4.47 133.40 320 3 0.96安徽文达信息工程学院机械设计课程设计说明书第 7 页 共 22 页五、带轮设计1、确定计算功率 ：cP根据机械设计基础表 12-6查得工作
8、情况系数 =1.1，故AKkw05.6.1KAc2、选取 V 带型号：根据功率 6.05kw， 960r/min，由机械设计图 7-11 选取 V 带型号为 A 型。cP1n3、确定带轮基准直径 D1和 D2：根据机械设计表 7-6选取 =132mm1mm396201nD2根据机械设计表 7-7 选取 =400mm。2D4、验算带速 v： smnD/63.106/91324.106/1 ）（）（在 5-25m/s的范围内，带速合适。2 轴 4.47 4.42 441.91 95.52 3.35 0.993 轴 4.42 4.24 423.91 95.521 1 0.96安徽文达信息工程学院机械
9、设计课程设计说明书第 8 页 共 22 页5、确定带长和中心距：由 0.7（ + ） 2（ + ）初步确定 =600mm1D20a1D20a根据机械设计基础第 246页得到maaL16.205604132()32(4. )210）由机械设计表 7-2选用基准长度 mLd计算实际中心距： Lad 42.56721.06020 6、验算小带轮包角 ：112094.53.57.68.121aD7、确定 V 带根数 Z： 根据机械设计表 7-3，表 7-4，表 7-2，表 7-8查得单根普通 V带的基本额定功率 kw1.0Pkw40.1P， 额 定 功 率 的 增 量3.K93.0KL， 带 长 修
10、正 系 数包 角 修 正 系 数 根数 根）（ ）（ 85.30.19.04.156kPzlc取根数为 4根。安徽文达信息工程学院机械设计课程设计说明书第 9 页 共 22 页8、求作用在带轮轴上的压力：由机械设计表 7-1查得 q=0.10kg/m单根 V带张紧力 NqvzPFC96.140.5263.1039.-.K5.2022）（ ）（ 小带轮轴上压力为 NZFQ 95.1324.5sin96.142sin210 9、带轮主要参数：小轮直径（mm）1D大轮直径（mm）2中心距a（mm）基准长度（ mm） 带速（m/s）带的根数 z132 400 567.42 2000 6.63 4六、传
11、动零件齿轮的设计计算1、材料选择：假设工作寿命为 10年，每年工作 300天，每天工作 16小时，带式输送机载荷平稳，空载启动，连续单项运转。根据机械设计表 9-1初选小齿轮材料为 40Cr经调质处理其硬度为 240-285 HBS，取 260 HBS,大齿轮材料为 ZG340640 经正火处理其硬度为 180-286 HBS取 210 HBS；齿轮等级精度为 9级。由机械设计基础图 107安徽文达信息工程学院机械设计课程设计说明书第 10 页 共 22 页MPa40,72Hlim1由表 104，安全系数 S 1.1故 MPa361.407H2lim2H1li1由图 1010， ，a1li 4
12、02Hlim由表 104 S F1.3故 Pa6.1843.201Hlim1MSF742li2F2、按齿面接触疲劳强度设计：根据机械设计表 10-3取载荷系数 K=1.5，第 199页取齿宽系数 a=0.4小齿轮的转矩为T1=9.55106P1/n1=9.55106447/320=133401.56 N mm按机械设计基础式（10-6）计算中心距（已知减速器传动比 =u=z1/z2=335）imuKTudH70.135.40612.365)1(a312）（ 通常取2040，取 31 取 z1=31，则 z2=31 3.35=103.85,取 z2=104 故实际传动比为i=104/31=3.3
13、5=i1，模数为：安徽文达信息工程学院机械设计课程设计说明书第 11 页 共 22 页m=2a/(z1+z2)=2*177.70/(32+108)=2.63mm根据机械设计基础表 4-1 取 m=3mm。中心距为a=0.5 m(z1+z2)=202.5mm齿宽为b= a a=0.4*202.5=81mm取 b2=81mm， b1=86mm。为补偿安装误差，保证接触齿宽，通常小齿轮齿宽应比大齿轮齿宽大 5-10mm.齿轮分度圆直径 d1=mz1=3*31=93mmd2=mz2=3*104=312mm3、验算轮齿弯曲强度 （齿宽应取接触齿宽 b=81mm）：由机械设计基础图 10-9，齿形系数 Y
14、F1=2.57,YF2=2.16，得 F1=2KT1 YF1/(bm2z1)=21.2133401.562.57/(81931)=36.40MPa F1 F2= F1 YF2/YF1=36.402.16/2.57=30.59MPa F2故弯曲强度足够。4、齿轮的圆周速度为：v=d1n1/(601000)= mz 1n1/(601000)=3.14331320/(601000)=1.56m/s对照机械设计基础表 10-2可知选用 9级精度等级。安徽文达信息工程学院机械设计课程设计说明书第 12 页 共 22 页5.齿轮的基本参数:名称 符号 公式 齿 1 齿 2齿数 zz31 104分度圆直径
15、dm93 312分度圆齿距 P P= m 9.42 9.42齿顶高 ah= * ma3 3齿根高 f cf)(3.75 3.75齿顶圆直径 adaah299 318齿根圆直径 f ffd85.5 304.5中心距 /)(21zm202.5齿宽 bd86 81七、传动轴的设计1、选择轴的材料：选择轴的材料为 45 钢，经调质处理，其机械性能由机械设计表 14-1 查得 ,MPab650MPa3012、输出轴（ II 轴）上的功率 P2，转速 n2，转矩 T2：已知 P2=4.42KW , n2=95.52r/min于是 T2=441.91Nm3、初步确定轴的最小直径：先按机械设计基础式（13-2
16、）初步估算轴的最小直径。（根据表 11-2 选 C=110）安徽文达信息工程学院机械设计课程设计说明书第 13 页 共 22 页mnPd21.405.912A3min3 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径,为了使所选的轴与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑装拆方便及经济问题，选用弹性套柱销联轴器;计算转矩 ，查机械设计基础表 16-2,考虑到转矩变化很小，故取 ，2cTKA 5.1aK则： m87.6291.45.2c NA按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查机械设计课程设计手册表 8-5，选取型号LT8型弹性套柱销联轴器，
17、其公称转矩为 500Nm，半联轴器的孔径 ，故取 mm，半m45d451d联轴器长度 L1=112mm，半联轴器与轴配合的孔长度 mm。841L4、轴的结构设计：1、与联轴器配合，已知联轴器为 LT8,故 d1=45mm。为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上取 =82mm。1L2、按结构和强度要求做成阶梯轴，为使联轴器能轴向定位，在轴的外端做一轴肩，所以通过轴轴承透盖、右轴承和套筒的轴段去 。按题意选用两个 6211型滚动轴承，故轴承处的轴径5也是 。安装齿轮的轴头直径取 ，轴环外径取 ，考虑轴环的左侧面与轴承内圈的端面相56070接，轴肩高度应低于轴承内圈，故轴环左侧呈锥形，左
18、轴承处轴肩直径为 ，轴肩圆半径为621mm，齿轮与联轴器处的轴环、轴肩的圆角半径为 2mm。安徽文达信息工程学院机械设计课程设计说明书第 14 页 共 22 页3、齿轮轮毂长度是 85mm，故安装齿轮的轴头长度取 83mm；由轴承标准查得 6211轴承的轴承宽度是 21mm，因此去左端轴径长度为 21mm；根据齿轮端面、轴承端面与箱体内壁应保持一定的距离，取轴环和轴套的宽度为 20mm；由结构草图可知跨距 mm。右边的14685201l5轴段长度为 2+20+21+60=103mm。其中 60mm为右轴承右端面至联轴器端面的轴段长度。安装联轴器的轴头长度根据联轴器尺寸取 82mm。4、联轴器及
19、齿轮均采用普通 A型平键连接，由机械设计手册可知键的尺寸为宽度*高度*长度，联轴器（14mm*9mm*50mm） ，齿轮处（18mm*11mm*70mm） 。5、危险截面的强度校核 : 因已知大齿轮的分度圆直径为 d=312mm，轴的转矩 =441091Nm2T圆周力 Ft=2000 /d=2000441.91/312=2832.76 N2T径向力 Fr=Ft tan =2832.76tan20O=1031.04 N由于为直齿轮，轴向力 =0aF其受力方向如下图所示L=146mmRHA=RHB=Ft/2=2832.76/2=1416.38NMHC= RHA L/2=1416.38146/(21
20、000)=101.98 NmRVA=RVB=Fr/2=1031.04/2=515.52 NmMVC= RVA L/2=515.52146/(21000)=37.12 Nm,扭矩 T=441.91Nm校核MC = = =108.53Nm22VCH221.3798.0Me = = =286.50Nm)(aTc )46(51medb 2.5.01.033 考虑到键槽 d=35.32 1.05=37.09mm1.2112安徽文达信息工程学院机械设计课程设计说明书第 19 页 共 22 页机壁距离齿轮端面与内机壁距离2212机盖，机座肋厚 m,1 85.0,.117 71m轴承端盖外径 2D+（55.5
21、）23d112（1 轴）140（2 轴）轴承旁联结螺栓距离S2100（1 轴）100（2 轴）十一、润滑密封设计对于一级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度0.8m/sv12m/s，采用浸油润滑，箱体内选用 SH0357-92中的 50号润滑，装至规定高度.油的深度为 H + h ：H=40mm , h=10mm所以 H + h =40+10=50mm其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗度应为 ,密封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大并均匀布置，保证部分面处
22、的密封性。十二、 附件设计：A 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用 M8紧固安徽文达信息工程学院机械设计课程设计说明书第 20 页 共 22 页B 油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C 油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出
23、.D 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E 盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.F 定位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.十三、设计小节通过次课程设计一级减速器，让我们更为系统地认识了解了机械设计的全过程，增强了我对机械行业的深入了解。通过借鉴前人的经验，和查阅设计手册，从全局考虑设计很重要。非常感谢杨老师在课程设计过程中对我的指导，也感谢在设计过程中所有给过我帮助和讲解的同学们。
24、十四、参考资料1机械设计课程设计/孙岩，陈晓红，熊涌主编 编号 ISBN 978-7-5640-0982-3北京理工大学出版社 2008 年 12月第 4次印刷。2机械设计课程设计手册/吴忠泽，罗圣国主编 编号 ISBN978-7-04-019303-9安徽文达信息工程学院机械设计课程设计说明书第 21 页 共 22 页高等教育出版社 2006 年 5月第 3次印刷。3机械设计基础/岳大鑫，王忠主编 编号 ISBN 978-7-5606-1963-7西安电子科技大学出版社 2011 年 9月第 2次印刷。4机械设计基础/岳大鑫，王忠主编 编号 ISBN 978-7-5606-1963-7西安电子科技大学出版社 2011 年 9月第 2次印刷。5机械设计基础/岳大鑫，王忠主编 编号 ISBN 978-7-5606-1963-7西安电子科技大学出版社 2011 年 9月第 2次印刷。
