1、 机 械 设 计课 程 设 计 说 明 书 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器院系： 粮油食品学院专业： 食品科学与工程班级： 食 工 0904 班学号: 200948060411设计人： 孙 军指导教师：曹 宪 周完成日期：2011 年 9 月 15 日目 录一、传动装置总体设计 1A、确定传动方案 5B、电动机的选择 6C、计算传动装置的运动和动力参数 8 、轴的大小齿轮 9 、轴的大小齿轮 12D、轴的设计计算及轴承的选择计算 15E、轴承的选择计算 16F、联接件、润滑密封和联轴器的选择及计算 171、键连接 172、联轴器的选择及计算 173、润滑方式、牌号及密封装置 18二、绘制减速
2、器装配图 附图三、绘制零件图 附图四、参考文献 18五、总结 18原始数据：A、已知条件1) 运输带工作拉力 F=1350N；2) 运输带工作速度 v=1.2m/s(允许运输带速度误差为5%)；3) 滚筒直径 D=180mm；4) 滚筒效率 j=0.96 (包括滚筒与轴承的效率损失)；5) 工作情况：正反转传动；断续工作，有轻微振动；启动载荷为公称载荷的 1.4 倍；每天工作 12 小时，寿命为 8 年，大修期 3 年，每年按 260 个工作日计算。B、设计工作量1)部件装配图（如减速器装配图）一张（A1 或 A0 图纸） ；2)零件工作图 2 张；3)设计说明书一份。C、设计步骤 确定传动装
3、置的总体设计方案 选择电动机 计算传动装置的运动和动力参数 传动零件设计计算 轴的设计计算 轴承的选择计算 联接件、润滑密封和联轴器的选择及计算 绘制减速器装配图 绘制零件图 编写计算说明书 进行设计答辩等二、传动装置总体设计A、确定传动方案 设计传动方案应满足下列条件 （1） 工作机的工作要求；（2） 必须具有结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便等特点。 根据上述要求，初步选定的传动方案为:二级闭式齿轮传动方式。1、选择电动机1）选择电动机类型和结构形式由于单位普遍使用三相交流电源，电压为 380V，所以一般选用三相交流异步电动机。其中以三相鼠笼式异步电动机用最多
4、，且 Y 系列全封闭鼠笼型三相异步电动机具有结构简单、工作可靠、起动特性好、价格低廉、维护等一系列优点，适用于不含易燃、无腐蚀性气体的一般场所，故广泛应用于齿轮减速器等无特殊要求的一般机器上。根据电动机的安装和防护要求，选择卧式封闭结构。2）选择电动机的容量电动机的功率选择必须合适。选得小了，不能保护工作机的正常工作；选得大了，又增加成本。因此，选择电动机的功率时就应满足电动机的额定功率等于或稍大于电动机所需的功率。根据已知条件计算得工作机所需的功率 Pw为P w= = =1.6 2kW10Fv2.135设： 5w输送机滚筒轴（轴）之输送带间的传动效率；c联轴器效率， c=0.99；g闭式圆柱
5、齿轮传动效率， g0.97；b对滚动轴承效率， b=0.99；cy输送机滚筒效率， cy0.96；估算传动系统总效率 为 2 3 4 6 c ( g)2 ( b)3 c ( b cy)0.99 (0.97)2 (0.99)3 0.99 (0.99 0.96)0.8504工作机电动机所需功率 P0为P 0=1.4 =1.4 kW =2.67kWw8504.621由表所列 Y 系列三项异步电动机技术数据中可以确定，满足 PmPr 条件的电动机额定功率 Pm 应取 3kW。3）电动机转速的选择，根据已知条件计算得知输送机滚筒的工作转速= = 82 r/minNdv1062804.3.1根据传动比的合
6、理范围，单级圆柱齿轮传动比 36，二级直齿圆柱齿轮减速器的传动i齿比 ，则总传动比的合理范围 ，故电动机的转速可选范围：369i 69min/25738in/82)( rrnwm根据容量和转速及有关手册，查得三种适用的电动机，因此有如下两种方案。型号 额定功率 P/kW 转速/(r/min) 总传动比Y132s-6 3 960 11.71Y132M-8 3 710 8.66Y100L2-4 3 1420 17.32综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构、价格及减速器的传动比，可见第一种方案比较合适，因此应选择电动机的型号为 Y132S-6。2、计算传动装置的总传动比并分配各级传动比1） 传动装置
7、的总传动比为71.82960nwmi2）因 ，按展开式布置，取i齿齿 21i齿齿 213.可算出 ，则04.32减齿 84.0.71i齿3、传动装置的运动参数和动力参数1） 各轴转速：轴 min/960Ir轴 min/25084.3961rinI齿轴 i/.2I 齿滚筒轴 in/8rIIV2）各轴功率：轴 kWcIP97.2.030轴 kgI 85.2.0轴 bI 7485.3）各轴转矩：轴 mNnPTII 5.299607.2590轴 87.108.轴 mNII .398274.950C、计算传动装置的运动和动力参数直齿圆柱齿轮设计 、轴的大小齿轮：1） 选择齿轮材料及精度等级：考虑此对齿轮
8、传递的功率不大，故大、小齿轮都选用软齿面。小齿轮选用 40Cr，调质，齿面硬度为 240260HBS；大齿轮选用 45 钢，调质，齿面硬度为 220HBS。因机床用齿轮，选用 7 级精度，要求齿面粗糙度Ra1.63.2m。2） 按齿面接触疲劳强度设计因两齿轮均为钢制齿轮，所以得32d11THu)(K76.4确定有关参数如下：（1） 齿轮 z 和齿宽系数 d取小齿轮齿数的 z1=22，则大齿轮齿数 ，圆整 =8484.23.z12i z2实际传动比 3.84120i传动比误差 可用。%5.2.03.84-0 i齿数比 .0查表取 (因软齿面)d（2） 转矩 T1 mN96.2mN9602.75.
9、P5.9 101n04161 （3） 载荷系数 K 查表取 K=1.5（4） 许用接触应力 HSZTi由图查得 ，750MPa1 im620Pa im应力循环次数 NL1t6n9h11 3.)81(46r 075.9L23.8i查表得接触疲劳的寿命系数 ，.ZNT194.NT2按一般可靠度要求选择安全系数 。所以计算两轮的许用接触应力0SH5.637.8751imH120.946SZNT2i2故得 m36.3.840)1.(95.1476Hu)(K43.763 22d11T模数 m5.0.mz1查表得取标准模数 m=3mm3)校核齿根弯曲疲劳强度 YzbT2FSaF1F确定有关参数和系数(1)
10、 分度圆直径 6m23md15842(2)齿宽 .70.b1d取 b1=60mm（II 轴大齿齿宽）b2=65mm（I 轴小齿齿宽）（3）齿形系数 YFa和应力修正系数 YSa根据齿数 z1=22，z 2=84，查表得 ， ，52.Fa165.1YSa，5.Fa8.Sa（4）许用弯曲应力 FFNTlimF查表得 ；290MPalim1210Pali87.YNT9.NT试验齿轮的应力修正系数 S按一般可靠度选择安全系数 5.F计算两轮的许用弯曲应力68MPa.403a2.18790SNTFlim1 76MPa.305a25.190SYNTFlim2 将求得的各参数代入下式 MPa20.37 2.
11、160.43zbKF121F95.6 Pa.6580.7YYmTF2Sa1SF故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够。4） 计算齿轮传动的中心距 159m)84(3)z(215） 计算齿轮的圆周速度 3.2/s/06.0nd查表可知，可选用 7 级或 8 级精度的齿轮，因核对齿轮为机床用，所以选用 7 级精度合适。 、轴的大小齿轮：1） 选择齿轮材料及精度等级：考虑此对齿轮传递的功率不大，故大、小齿轮都选用软齿面。小齿轮选用 40Cr，调质，齿面硬度为 240260HBS；大齿轮选用 45 钢，调质，齿面硬度为 220HBS。因机床用齿轮，选用 7 级精度，要求齿面粗糙度Ra1.63.2m。2） 按齿面接
12、触疲劳强度设计因两齿轮均为钢制齿轮，所以得32d11THu)(K4.76确定有关参数如下：（1） 齿轮 z 和齿宽系数 d取小齿轮齿数的 z1=29，则大齿轮齿数 ，圆整 =8816.82904.3z12i z2实际传动比 03.298z10i传动比误差 可用。%5.2.4.0 i齿数比 3.0查表取 (因对称布置及软齿面)9d（5） 转矩 T1 mN19.3mN82.745.9P5.9 010n56161 （6） 载荷系数 K 查表取 K=1.50（7） 许用接触应力 HSZTi由图查得 ，750MPa1 im620Pa im应力循环次数 NL1t6n8h11 .5)831(9.42r 08
13、0L2.5i查表得接触疲劳的寿命系数 ，5.ZNT194.NT2按一般可靠度要求选择安全系数 。所以计算两轮的许用接触应力0SH5.637.871imH120.946SZNT2i2故得 m92.86.1)1(834.76Hu)1(K43.76 252d1 . 模数 m103.29mzd1查表得取标准模数 m=3.25mm3)校核齿根弯曲疲劳强度 YzbTKFSaF12F确定有关参数和系数(1) 分度圆直径 94.5m3.5md128622(2)齿宽 10.b1d取 b3=85mm（III 轴大齿齿宽）b4=90mm（II 轴小齿齿宽）（3）齿形系数 YFa和应力修正系数 YSa根据齿数 z1=
14、29，z 2=88，查表得 ， ，52.Fa165.1YSa，5.Fa8.Sa（4）许用弯曲应力 FFNTlimF查表得 ；290MPalim1210Pali87.YNT9.NT试验齿轮的应力修正系数 S按一般可靠度选择安全系数 5.F计算两轮的许用弯曲应力68MPa.403a2.18790SNTFlim1 .55.Yli2F将求得的各参数代入下式 MPa97.81 625MPa.13068.21YzmbT2KF5S1F62. a1.625897.8zFSa121Sa2F 故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够。）计算齿轮传动的中心距 m18)2690(3.5)z(2m1 5）齿轮的圆周速度 /s3./6
15、84.0nd查表可知，可选用 8 级或 9 级精度的齿轮，因核对齿轮为卷扬机用，所以选用 9 级精度合适。D、轴的设计计算及轴承的选择计算1、选择轴的材料并确定许用应力选用 45 钢正火处理，查表得知强度极限 ，许用弯曲应力MPa60B。MPab52、确定轴输出端直径考虑到齿轮在轴上有安装及轴向定位，所以算出各轴段的相应直径。按扭转强度估算轴输出端直径，查表取 C=110，则轴按扭转强度估算轴输出羰直径，查表取110： mnPCd03.1697.210331 此轴承不用键槽，轴的直径和长度应和联轴器相符，选取 TL4 型弹性套柱销联轴器，其轴孔直径为 24mm，和轴配合部分长度为 52mm，故
16、轴输出端直径 d1=24mm。第 I 段为外伸端，其直径 d1=24mm，其长度应比联轴器轴孔的长度稍短一些，取 L1=22mm。第段为考虑齿轮端面和箱体内壁、轴承端面与箱体内壁应有一定距离，则取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体内壁应有一定的距离而定，为此取该段长为 78mm,d=32mm第段直径 d2= d1+2h=24+25mm=34mm。选 6207 型深沟球轴承，其内径为 35mm，宽度为17mm 。 ，长度为 24mm第段为过渡段，其直径 d3=50mm，L3=124mm。第段为安装小齿轮段，其直径 d4=50mm，安装齿轮段长度应比齿轮宽度小
17、 2mm，故长度为L4=82mm。第段为安装轴承安装套筒段，其直径 d5=32mm，长度为 L5=40mm3） 轴同理： mnPC76.2408.1331 考虑有键槽，将直径增大 5%，则此轴通过键槽与两个齿轮连在一起，9.25%)(6.241md选 6209 型深沟球轴承，其内径为 45mm，宽度为 19mm ，即 d1=45mm。考虑齿轮端面和箱体内壁、轴承端面与箱体内壁应有一定距离，则取套筒长为 20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定的距离而定，为此取该段长为 30mm，安装齿轮段长度应比齿轮宽度小 2mm，故第 I 段长 L1=（2+20+19+3
18、0）mm=71mm。第 II 段为安装大齿轮段，其直径 d2=45mm，长度为 L2=（60-2）mm=58mm.第 III 段为安装套筒段，其直径为 d3=50mm，长度为 L3=20mm.第 IV 段为安装小齿轮段，其直径 d4=90mm，长度为 L4=116mm第 V 段安装轴承段，其直径为 d5=45mm，长度为 L5= 23mm轴同理： mnPCd09.58.9610331 考虑有键槽，将直径增大 5%，则此轴通过键槽与一个齿轮连在一起，4.7%)(09.51m选 6213 型深沟球轴承，其内径为 65mm，宽度为 23mm ，即 d1=65mm。同理，取套筒长为 20mm，通过密封
19、盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑箱体内壁应有一定的距离而定，为此取该段长为 30mm，安装齿轮段长度应比齿轮宽度小 2mm，故第 I 段长L1=（2+20+23+30）mm=111mm。第 II 段为安装套筒，其直径 d2=87mm，长度为 L2=20mm.第 III 段为轴肩，其直径 d3=74mm，长度为 L3=81mm。第 IV 段安装齿轮，其直径 d4=64mm，L4=60mm第段安转套筒，d5=58mm，L5=75mm第段为输出端，连接联轴器，d6=44mm，L6=24mm二、轴的受力分析及计算轴的受力模型简化(见下图)及受力计算一、低速轴的校核（1）决定作用在轴上的载荷圆周力 =
20、 =2231.54N tF2Td径向力 = =803.35 N rtan（2）垂直面的支撑反力= = 684N, = =316N1rb2rFab（3）水平面的支撑反力= = 1877N， = = 869N1HFta2Ht（4）绘制垂直面的弯矩图(图 A)M a= 13.75Nm 1(5) 绘制水平面的弯矩图(图 B)MaH a=82.4Nm 1F(6) 求合成弯矩图(图 C)合成弯矩 Ma= = 84.1 Nm 2aFHM(7) 求轴传递的转矩T=456.99Nm (8) 求危险截面的当量弯矩(图 D)从图 E 可知，截面(I)弯矩值最大，最危险。其当量弯矩为= =286.79Nm eM22a
21、TeM(10) 计算危险截面处轴的直径轴的材料为 40Cr 调质,由机械设计基础表 14-1 查得 =750MPa, B= 60MPa,则1b =31.5mmd310.eIbM考虑到键槽对轴的削弱,将 d 值加大 5, d=40mm 因为 d=40mm80mm 故轴设计合格 设计结果及说明 结果低速轴的有关图形如下：Mav=13.75Nm（A）MaH=82.4Nm （B） Ma=84.1 Nm (D) =286.79NmeM由机械设计基础课程设计表 15-3 深沟球轴承(摘自 GB276-89)知：与轴配用的轴承，由 d =35mm 取轴承 直径 d=35mm 轴承型号 6207 与轴配用的轴
22、承，由 d =42mm 取轴承 直径 d=35mm 轴承型号 6209与轴配用的轴承，由 d =64mm 取轴承 直径 d=45mm 轴承型号 6213 三、轴承强度的校核直齿圆柱齿轮轴承只承受径向载荷 所以 P=Fr由设计任务书可得轴承工作 5 年,所以 L h= 3*16*260=240000h 工作的正常温度为 100C,查机械设计基础表 16-9 得:f t=1 由设计任务书可知减速器受中等载荷冲击 查机械设计基础表 16-10 得:f p=1 轴承:Fr 1=684 N、Fr 2=316N Fr1Fr2 P3 =Fr1=684N n3=57.26r/min n3=57.26r/min
23、 Fr3=1367 NLh= = 13376033L h 60tpPfcn所以 6213 轴承合适 键联接的选择与校核计算一、键联接的选择查机械设计基础课程设计表 14-1(GB1096-79) 选择如下表:编号 轴公称直径(mm) 键型 键长(L) 键高(h) 键宽(b)1 25 C 44 8 102 37 A 50 8 113 37 A 65 8 114 45 C 80 9 143 二、键强度的校核选择材料: Q275 碳素结构钢 查机械设计基础表 10-10 得 p =100-120 MPa p =100-120 MPa 1= =13.43Mpa 100 Mpa = 合格P4TdhlP2
24、= =35.7Mpa 100 Mpa = 合格Pl P3= =93.0Mpa 100 Mpa = 合适P4TdhlP4= =56.4Mpa 100 Mpa = 合适 Pl P联轴器的选择一、联轴器的类型选择弹性柱销联轴器（GB5014-85） 材料为 HT200 二、减速器输入端联轴器的选择1、选择联轴器查机械设计基础课程设计表 17-1 选 HL2 联轴器 GB5014-85 从动端 d2=48mm Z 型 轴孔 L=84mm C 型键槽 2、校核联轴器Tn=1250Nm T0 =29.84 Nm 符合要求 n =2880r/minni= 960 r/min 符合要求 箱体的结构设计一、结构
25、尺寸 箱座壁厚: =0.025a+ 8 =3 mm (双级) a=174mm 所以 =0.025207+8 取 =10mm 箱盖壁厚: 1=0.02a+ 8 =3 mm (双级) a=209mm1=7.18 8 取 1=8mm 箱体凸缘厚度: 箱座 b=1.5 =15mm 箱盖 b1=1.5 1=12mm 箱底座 b2=2.5 =25 mm 加强肋厚: 箱座 m=0.85 =8.5mm 箱盖 m1=0.85 1=6.8mm 地脚螺钉直径: d f=0.036a+12=0.036*207+12=19 地脚螺钉数目: 因为 a250mm 所以取 n=4 轴承旁联接螺栓直径: d 1=0.75 df
26、=0.75*19=14.25mm 取 d1=16mm 箱盖箱座联接螺栓直径: d 2=(0.50.6)d f=10 轴承盖螺钉直径:d 3 =8mm (4 个)d 3 =8mm (4 个) d 3 =10mm (6 个) 轴承盖外径: D 2=D+2.5d3 D2 =126mm D2 =124(180)mm D2 =180(190)mm 2 观察孔盖螺钉直径: d 4=(0.30.4)d f=7.6mm 取 d4=6 mm d4=6 mm D2 =180(190)mmdf1、d 1、d 2到主箱外箱壁的距离: C 1=22 mm df、d 2到凸缘边缘的距离: C 2=20 mm 轴承旁台高度
27、和半径: h=46mm R 1=C2=20mm 箱体外壁至轴承座端面距离: l1=C1+C2+(510)=60mm 二、位置尺寸齿轮顶圆至箱体内壁的距离: 1=1.2 =14 取 1=14 mm 齿轮端面至箱体内壁的距离: 2 取 2=12 mm 轴承端面至箱体内壁的距离: 取 3=4 mm 旋转零件间的轴向距离间的轴向距离： 4=1015 mm 取 4=10mm 齿轮顶圆至轴表面的距离： 410 取 5=12 mm 大齿轮顶圆至箱底内壁距离： 63050 取 6=40 mm 箱底至箱底内壁的距离： 7=20 mm 减速器中心高: HR a+ 6+ 7 取 H=244mm 箱体内壁至轴承座孔端
28、面的距离： L 1= +C1+C2+（510）=72 轴承端盖凸缘厚度：e=1.2d 3e =1.2*8=9.6mm e =1.2*8=9.6mm e =1.2*10=_12mm 减速器附件选择一、窥视孔查机械设计基础课程设计表 9-18 选取板结构视孔盖 A=120mm A1=A+（56）=150mm A 0=0.5（A+A 1）=135mm B1 =箱体宽度-（1520）=251 mm B0=0.5（B+B 1）=256mm d 4 =6 B=B1-（56）d 4 =221mm h=2mm(Q235) 设计结果及说明 结果二、通气器由表 98（指导书）通气器的型号及参数如下参数d d1 d
29、2 d3 d4 D a b c h h1 D1 R k e f sM27*1.5M48*1.512 4.5 24 60 15 10 22 54 24 39.560 7 2 2 32查机械设计基础课程设计表 9-14 取 M27*1.5 其基本数据如下：D=60mm ，D 1=39.6mm ，S=32mm ， a=15mm ，d 1=M48*1.5mm 三、油面指示器d1 d2 d3 h a b c D D1M20（20） 6 20 8 42 15 10 6 32 26查机械设计基础课程设计表 9-14 ，取_M20(20) M20(20)四、放油孔和油塞查机械设计基础课程设计表 9-16 ，油
30、塞取 M20*1.5 封油垫材料为耐油橡胶，工业用革，油塞材料为 Q235 五、起吊装置查机械设计基础课程设计表 9-20 箱盖吊耳 d20mm ,箱座吊耳 B=52mm,H=40mm,h=20mm 六、定位销查机械设计基础课程设计表 14-3 ，d=20mm 用圆锥定位销：dmin=19.92mmdmax=20mm dmin=19.92mmdmax=20mma2.5mm ,l=84mm 七、起盖螺钉查机械设计基础课程设计表 13-7 螺栓 GB135782-86 M20*44 润滑密封减速器部分外涂密封胶或小玻璃，不允许使用填充材料.轴承采用油润滑。调整垫片材料为 08F。毡圈材料为半粗羊毛
31、毡。密封材料为棉橡胶纸。弹簧垫圈材料为 65Mn GB93-87 24维护与修养装配前，滚动轴承用汽油清洗,其它零件用煤油清洗。箱体内不允许有任何杂质存在。箱体内壁涂耐油油漆。减速器内装 N150 号工业齿轮油(GB5903-86)，油量应达到规定高度。减速器各接触面及密封处均不允许漏油.装配前，箱体与其它铸件不加工面应清理干净。清除毛边毛刺，并涂防锈漆。减速器应定期检测油量，加油定期维护。 技术要求：零件装配前用煤油清洗，轴承用汽油清晰干净，晾干后表面应涂油；齿轮装配后应用涂色法检查接触斑点，圆柱齿轮沿齿高不小于 40%，沿齿长不小于 50%；调整、固定轴承时应留有轴向间隙 0.2-0.5m
32、m,减速器内装 N229 工业齿轮油,油量达到规定深度;箱体内壁涂耐油油漆,减速器外壁涂灰色油漆;减速器剖分面、各接触面及密封处均不允许漏油,箱体剖分面应涂已密封胶或水玻璃,不允许使用其他任何填充料;按实验规程进行实验设计小节机械设计课程设计时间紧、任务重。通过多天的不懈努力终于完成了我的整个设计任务。在做机械设计的过程中学到了很多以前没有接触过的知识，同时也深化了对课本知识的理解，增强了自己的动手能力，也提高了发现问题并解决问题的能力。虽然在设计中出现了很多困难，但是最后都能有个圆满的结束。通过这次课程设计，懂得了不少关于机械设计的知识。我相信如果有机会的话，我会将课程设计做的更好，设计出最佳的方案。参考资料(1)机械设计基础第五版 杨可桢 程光蕴 高等教育出版社 2006 年(2)机械设计基础课程设计 王昆 何小柏 高等教育出版社 2006 年(3)应用力学基础 郭应征 李兆霞 高等教育出版社 2004 年
