1、目 录1. 传动装配的总体设计1.1 电机的选择.11.2 求传动比 21.3 计算各轴的转速、功率、转矩.22. 齿轮的设计2.1 原始数据.32.2 齿轮的主要参数.32.3 确定中心距 42.4 齿轮弯曲强度的校核.52.5 齿轮的结构设计.63. 轴的设计计算3.1 轴的材料的选择和最小直径的初定.73.2 轴的结构设计.83.3 轴的强度校核 104. 滚动轴承的选择与计算4.1 滚动轴承的选择.144.2 滚动轴承的校核.145. 键连接的选择与计算5.1 键连接的选择.155.2 键的校核 156. 联轴器的选择6.1 联轴器的选择.166.2 联轴器的校核.167. 润滑方式、
2、润滑油型号及密封方式的选择7.1 润滑方式的选择.167.2 密封方式的选择.168. 箱体及附件的结构设计和选择8.1 箱体的结构尺寸.178.2 附件的选择 189. 设计小结 .1910.参考资料 .19武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书- 1 -机械设计课程设计计算说明书已知条件：项 目 运输带拉力 F（N） 运输带速v（m/s） 卷筒直径 D(mm)参 数 750 2.7 280结构简图1 传动装配的总体设计1.1 电机的选择1.1.1类型：Y 系列三项异步电动机1.1.2电动机功率的选择电源为交流电源；工作环境为铸工车间运型砂，要求连续工作，工作时有轻微的振动。选择 Y 型系列
3、三相异步电动机。假设： 工作机所需功率， ;wpWk电动机的额定功率， ；e电动机所需功率， ；d则：工作机所需要的有效功率： 802.7.16wFVpkW武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书- 2 -电动机所需功率： /dwp23联 轴 承 齿 轮 滚 筒查表可得： 0.90.90.970.96联 轴 承 齿 轮 滚 筒、 、 、所以： 23238联 轴 承 齿 轮 滚 筒/.5/.864dwpkW由表 16-1 选取，电动机的额定功率为 3 。1.1.3 电动机转速的选择以及型号的确定 选择常用的电动机转速为 1500r/min 和 1000r/min；查表 16-1，确定以下三种方案：
4、方案号 电动机型 号 额定功率 （kw） 同步转速（r/min） 满载转速（r/min） 总传动比1 Y100L2-4 3 1500 1420 7.7072 Y132S-6 3 1000 960 5.2103 Y132M-8 3 750 710 3.853辅助计算：6016012.74.31/min.49824.3wmvn rDi因为本设计为单级斜齿圆柱齿轮减速器的设计，总传动比应在 3-5 左右，为了能够合理的分配传动比，使传动装置结构紧凑，所以应按方案 3 选择电动机，即电动机的型号为 Y132s-6。查表 16-2，可得：中性高为 H=132 ，外伸轴长度 80 ,直径 38 ，额mm定
5、功率和满载转速见上表。1.2 求传动比6016012.74.31/in3.4wvn rD3982.mi1.3 计算各轴的转速 n、功率 p、转矩 T1.3.1 各轴的转速武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书- 3 -123960/min4.31/imwnr1.3.2 各轴的输入功率1123.4380.92.4179.38027dpkWk齿 轴 承轴 承 联 轴 器1.3.3 各轴的输入转矩112.41950.096pTNmn22 .385.7433.29096.3pTNmn各轴运动及功率参数轴号 转速（r/min） 功率 P（kW） 转矩（Nm） 传动比1 960 2.414 24.02 2
6、24.3 2.318 98.73 224.3 2.272 96.73.8532 齿轮的设计2.1 原始数据材料牌号 热处理方法强度极限 /BMpa屈服极限 /Cpa硬 度HBS45 调 质 650 360 21725540MB 正 火 750 500 241286其中小齿轮 40MB 钢调质，大齿轮 45 号钢调质。2.2 齿轮的主要参数由上述硬度可知，该齿轮传动为闭式软尺面传动，软尺面硬度350 ，所HBS以齿轮的相关参数按接触强度设计，弯曲强度校核。武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书- 4 -limliHPNWZSli式 中 ： 试 验 齿 轮 的 接 触 疲 劳 强 度 极 限 应
7、力 ；limH lim1.02,HS接 触 强 度 的 最 小 安 全 系 数 ， 取 取 ；NZ 12NZ接 触 疲 劳 强 度 计 算 的 寿 命 系 数 ， 取 ；W1WZ工 作 硬 化 系 数 ， 取 。由教材图 529 查得：小齿轮 ；lim580HMpa大齿轮 li24所以： lim115801HPNWZpaSli22m4HP M2131754HPdzKTud式中： 重合度系数，对于斜齿轮传动， =0.750.88，取z z=0.8；z载荷系数，一般近视取 k=1.31.7,因是斜齿轮传动，取K=1.5；齿宽系数，对于软尺面（350 ） ，齿轮相对于轴承对称布置dHBS时， ,取0
8、.81.4:1d齿数比，对于斜齿轮 。u67=4.27uu， 取武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书- 5 -所以：21311754HPdzKTud230.8.54.274.7m2.3 确定中心距121212a=cosvnZmZd式中： 小齿轮的齿数；1大齿轮的齿数；2Z齿轮的螺旋角；斜齿轮的模数。nm对于软尺面的闭式传动，在满足齿轮弯曲强度下，一般选择 =24401Z之间，选取 =22，则 ；1Z214.2794Z螺旋角 ，一般情况下在 ，当制造精度较高或对振动、噪音有85要求的齿轮，可取 ，或者更大值。本设计为一般要求，所以初选010斜齿轮的模数 ，由渐开线圆柱齿轮第1cos34.7co
9、s10.532ndmZ一系列，取 =1.5n所以：12.594a=1.5coscos0m取中心距 a=90 mm,武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书- 6 -12cos0.967nmZa所以 ，符合其条件 。453”820齿数比 ，与 i=4.28 相比，相对误差为 0.2%5%。21/9/24.7Z符合条件。2.4 齿轮弯曲疲劳强度的校核liminFSTPNXY式中： 试验齿轮的应力修正系数，取 =2；ST STY试验齿轮的齿根的弯曲强度极限应力，由教材图 5-28 可得limF；lim1lim22350FFMpapa、弯曲强度的最小安全系数，取 =1.4；minFS inS弯曲疲劳强度
10、寿命系数，取 =1；NYNY弯曲疲劳强度的计算尺寸系数，取 =1.X X由 ， 120FFSnKTbmZ式中： 外齿轮的符合齿形系数；SY螺旋角系数。 （其他字符的意义同前。 ）11224.1cos0.967vZ武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书- 7 -2129410.cos.67vZ由教材图 5-40 可得： 、1.3FSY24FSY1 1210cosFSnKTbmZ12.540.967.30217.44() FP122 2.149.6FS FPYMa因此，弯曲强度足够。小齿轮：45 号钢调质， 11,3.5;Zdm大齿轮：45 正火， 228681.5,436“m2.5 齿轮结构设计
11、2.5.1 计算齿轮分度圆直径小齿轮： 11.5234.16cos097nmZdm大齿轮： 2286n2.5.2 齿轮宽度按强度计算要求，取齿宽系数 =1，则齿轮的宽度为d2134.2634.126;5dbm取 12(0)圆整后小齿轮的宽度为 ，大齿轮的宽度为 。140b235bm2.5.3 齿轮的圆周速度武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书- 8 -（满足精度要求）113.4.12690.714/60dnv ms2.5.4 齿轮的相关参数如下表名 称 代 号 单 位 小齿轮 大齿轮中心距 a mm 90传动比 i 4.27模 数 nmmm 1.5螺旋角 () 14536齿 数 Z 22 9
12、4分度圆直径 dmm 34.126 145.812齿顶圆直径 amm 37.126 148.812齿根圆直径 fmm 30.376 142.062齿 宽 b mm 40 353 轴的设计计算3.1 轴的材料选择和最小直径估算3.1.1 轴的材料选用 45 号钢，调质处理。3.1.2 高速轴和低速轴直径初算直径时，若最小直径段开于键槽，应考虑键槽对轴强度的影响，当该段截面上有一个键槽时，d 增加 5%7%，两个键槽时，d 增加 10%15%，由教材表 12-2，高速轴 ，低速轴 。同时要考虑电动机的15C210C外伸直径 d=38mm。所以 13310.57.670Pd mn23322.18.5
13、.2.34C结合电动机的外伸直径 ，初选弹性套柱销联轴器 LT6dm,8/435ZGBT转矩： 1.52304.12AKN所以初确定 1237468;();5;dmm武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书- 9 -3.2 轴的结构设计3.2.1 高速轴的结构设计3.2.1.1 各轴段径向尺寸的初定 1331 2051.057.627PdCmn结合电动机的外伸直径 ，初选弹性柱销联轴器 TL68dm82435ZGB所以取 ；1;d；2(0)3；354m:（ ）42;d（ ）5163（ 0）64;m73d由此直径确定轴承，选择深沟球轴承 ,其具体尺寸6209/76194GBT如下表：基本尺寸/mm
14、 安装尺寸/mm 基本额定负 荷/kn 极限转速 r/mind D B minsrinadmaxDaxrsrC0r脂 油45 85 19 1.1 52 78 1 24.5 17.5 7000 9000；4小 齿 轮；563d；42m。733.2.1.2 各轴端轴向尺寸的初定；（联轴器的轴孔长度为 ）182l82m武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书- 10 -;（由于轴承盖外面需要留 1015 的轴段长度）260ml m;3197(轴承孔的宽度 )12(58)26(58)0CL=；（小齿轮的宽度为 45 ）244lmm；57；610l。73m3.2.2 低速轴的结构设计2 1 435 673
15、.2.2.1 各轴段的径向尺寸的初定13312051.057.627PdCmn结合电动机的外伸直径 d=38 ，初选凸缘联轴器mYLD8 82/863YGBT所以取 1543d高 ；21:（ 0）；3m（ ）由此直径确定轴承，选择深沟球轴承 ,其具体尺寸621/76194GBT如下表：基本尺寸/mm 安装尺寸/mm 基本额定负 荷/kn 极限转速 r/min武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书- 11 -d D B minsrinadmaxDaxrsrC0r脂 油55 100 21 1.5 64 91 1.5 33.5 25.0 6000 7500；34(25)60:；517d；6am。73
16、3.2.2.2 各轴段的轴向尺寸的确定；（联轴器的轴孔长度为 84mm）1841l;（使轴段长度露在轴承盖外 10 15 ）260m m;3l； 43；59l；610m。78l3.3 轴的强度校核因低速轴所受转矩大，且两轴的直径相差很小，故只校核低速轴.3.3.1 求齿轮上的作用力的大小和方向3.3.1.1 齿轮上作用力的大小；22 .2189509504.95nPT Nm转 矩 ：；23.76/()14./().30dt圆 周 力 ： Ftatan29.0.94;cos.nr2径 向 力 ： t6.348.50;Na轴 向 力 ：武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书- 12 -3.3.2
17、求轴承的支反力3.3.2.1 水平面上支力/296.304/298.15RABFNt3.3.2.2 垂直面上支力 2()/()RAdarF30.769(8.95.3045)/(2)1.2N()/(2)RBdFarF= 230.769(8.95.3045)/(2)6.1N5384.470Nm93.218Nm69.975NmFRA FRB10.078Nm42.726NmFa2FRBFt2Fr22Ft2FRA114.958 NmFa2Fr22T2=114.958Nm27.575Nm48.435Nm53武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书- 13 -3.3.3 画弯矩图3.3.3.1 水平面上的弯矩
18、335105498.1206.42CRAMFNm3.3.3.2 垂直面上的弯矩 331 .7.958RA 322(510)CdFa3 30.769(39.28.951)40.6Nm 3.3.3.3 合成弯矩武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书- 14 -2222112(6.40)(7.958).76435CCMNm3.3.4 画转矩图214.958TNm3.3.5 画当量弯矩图因单向回转，视转矩为脉动转矩， ,已知 ，10/b650BMpa查表 12-1 可得 ， ，159bMpa098pab10/8.62b剖面 的当量弯矩：c 2222211()(4.35)(0.614.958).4709
19、18CMT NmNm3.3.6 判断危险剖面并验算强度3.3.6.1 剖面 C 当量弯矩最大，而且直径与相邻段相差不大，故剖面 C 为危险面。已知 284.70eMNm、 159bMpa则 133.59.1d.e bpaW（ 6）3.3.6.2 剖面 D 虽仅受弯矩，但其直径最小，则该剖面为危险面。2e 13()0.214.9586.20359.1d. bTNmpapa（ 6）所以轴的强度足够。4 滚动轴承的选择与计算4.1 滚动轴承的选择高速轴的轴承段的直径 d=45mm，初选深沟球轴承 ,相关6209/76194GBT参数如下表：基本尺寸/mm 安装尺寸/mm 基本额定负 荷/kn 极限转
20、速 r/min武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书- 15 -d D B minsrinadmaxDaxrsrC0r脂 油45 85 19 1.1 52 78 1 31.5 20.5 7000 9000低速轴的轴承段的直径 d=55mm, 选择深沟球轴承 ,其具体621/76194GBT尺寸如下表：基本尺寸/mm 安装尺寸/mm 基本额定负 荷/kn 极限转速 r/mind D B minsrinadmaxDaxrsrC0r脂 油55 100 21 1.5 64 91 1.5 33.5 25.0 6000 75004.2 滚动轴承的校核由于低速轴的转矩大于高速轴，同时低速轴和高速轴的直径相差
21、很小，所以只需校核高速轴的深沟球轴承。由前面的计算可得 2 2212(498.15)(90.15)3.1064765RARBF N轴向力： 0.ANa2转速： n184.5/minr4.2.1 求当量动载荷由上图可知轴 2 未受轴向载荷，轴 1 受轴向载荷 ，则1AF，由教材表 14-12 可得， ，查有关轴承手11()pRfXFY.2pfFAFR2FR1武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书- 16 -册可得 。3063125.1rCN轴 承轴 1： ，查表可得 ，可计/89/0.12ArF0.31e算出 ，由教材表 14-11 可得1.7Re56,4XY2()1(.563.0.497.)p
22、PfXY N轴 2： .8RFN1因 ， 故 仅 计 算 轴 承 的 寿 命 即 可4.2.2 求轴承寿命则325.01rCN已 知 球 轴 承 =3、66h10 1509hn84.L31.（ ） （ ）P9按单班制计算每天工作 8 小时，一年工作 360 天，则h1Y592108360年 年轴承的年限满足使用要求。5 键连接的选择与计算5.1 键连接的选择选择普通平键，轴 代号 公称直径 d（mm） 公称尺寸bh(m)长度L(mm) 深度（mm）1 80GB/T196-2033038 108 72 5.02 3844 128 72 5.02 /-5865 1811 54 7.05.2 键连接
23、的校核由教材表 6-2 可得键连接时的挤压应力 ，由于低速轴的转矩p10Ma大于高速轴，而两者的直径相差很小，且对同一个轴来说，只需校核短键，所以只需校核键 18/T096-23齿轮轴段的直径 ；dm键的长度 ；(51)4lLb:键的接触高度 ；.kh武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书- 17 -键转动的转矩 214.958TNm则：33p p0102.910.6Maakld 所以键连接符合强度要求6 联轴器的选择6.1 联轴器的选择结合电动机的外伸直径 d=38mm，为高速轴最小直径，初选弹性套柱销联轴器。型号为LT6 联轴器 ；382/435YCGBT低速轴的最小直径为 43mm,初选
24、凸缘联轴器，型号为YLD8 联轴器 .1486380J6.2 联轴器的校核因为低速轴所受的转矩较大，只校核低速轴 ，考虑到转矩变化21.958TNm很小取 。1.3AK所以 ；24.9581.40nacT所以，联轴器符合其强度要求。7 润滑方式、润滑油牌号及密封方式的选择7.1 润滑方式的选择润滑方式有两种： :当 23m/s时 ， 采 用 油 润 滑 ；当 时 ， 采 用 脂 润 滑 .低速轴的转速为 2.7 ,高速轴的转速为电动机的转速,/s故大齿轮和小齿轮均采用油润滑。7.2 密封方式的选择一般选用接触式密封，半粗羊毛毡垫圈。8 箱体及附件的结构设计和选择8.1 箱体的结构尺寸减速器铸造
25、箱体的结构尺寸表武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书- 18 -结构尺寸（mm）名称 符 号齿轮减速器箱座（体）壁厚 8箱盖壁厚 1 8箱座、箱盖、箱底座凸缘的厚度 2,b1.52,b1.52,b.5b=0箱座、箱盖的肋厚 1m10,m轴承旁凸台的高度和半径 h,RH 由结构要求来确定轴承座的外径 2D凸缘式： 23Dd=+5fda0直径与数目 n单击减速器 fd16通孔直径 f 20沉头座直径 0D451min,C25地脚螺钉底座凸缘直径 2i,23轴承旁连接螺栓直径 1d10.7512fd、箱座、箱盖连接螺栓直径 2 ,螺栓的间距2(0.56)8fd:50l:连接螺栓直径 12通孔直径
26、d13.5沉头座直径 D261min,C20连接螺栓凸缘尺寸 2i,16定位销直径 d32(0.78)6dd:轴承盖螺钉直径 3 45f视空盖螺钉直径 4 .f（ ）武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书- 19 -吊环螺钉直径 5d根据减速器的重量来确定箱体外壁至轴承座断面的距离 1l12016743lC:（ 58）大齿轮顶圆与箱体内壁的距离 10.000齿轮断面与箱体内壁的距离 2 10.0008.2 箱体附件的选择8.2.1 窥视孔及窥视盖的选择查表 14-4，因为是单级 ,则窥视孔及窥视盖的相关尺寸如下表(mm)150ad1l23l4b23b直径 孔数R90 75 60 - 70 55
27、 40 7 4 4 58.2.2 油标指示装置的选择根据表 14-8，选择游标尺 ,其具体尺寸如下表(mm)12()M9()Hdh12d3habcD12M4 12 6 28 10 6 4 20 168.2.3 通气器的选择根据表 14-9，选择 M201.5，其具体尺寸如下表(mm)dD1s L l a 1dM201.5 30 25.4 22 28 15 4 68.2.4 起吊装置的选择8.2.5 根据表 14-12，选择吊耳环和吊钩，,具体尺寸如下表：(mm)吊钩（起吊整机用） 12063;.8;54.7;216BcmHhrb吊耳环（起吊箱盖用） ()81;.5;(08)2;dmRe:取8.
28、2.6 螺塞和封油垫的选择武汉理工大学机械设计基础课程设计说明书- 20 -选择外六角螺塞、封油垫(JB/ZQ4450-86)，M181.5，具体尺寸见下表（mm） d1De s L hb1cM201.5 15.8 28 24.2 21( )0.2830 15 4 3 1.09 设计小结真正的体会到了什么是时间紧迫，短短的两周课程设计时间是远远不够的，在设计的过程中，更多的是体会到了困难和问题，以为设计和作图是很简单的事情，但是自己真正的操作起来，真的不像想象的那么简单，对我自己来说，自己的操作动手能力，让自己都觉得羞愧。无论从作图的速度和作图的质量我都对自己很失望，自己的水平远远达不到自己理
29、想水平，我需要的是更多的练习和提高。根据要求，设计，确定尺寸，选择零件，作图，作出零件图和装配图。这个过程的每一个细节，都要去认真的把握，稍有不慎，就有可能犯下错误，如果是在实际应用中，这可能会造成极大的影响。所以，千万马虎松懈不得。另外，在设计的过程中，发现以前学习的金属工艺学、工程材料、工程图学很有用，这一次综合的应用起来，还是有些不熟练，所以，基础知识还是需要踏踏实实的学习的，否则，真正到应用的时候，就不能得心应手。总之，自己暴露的全是问题，但是从另一方面来说，让自己真正的看到了自己的水平，自己糟糕的动手能力。所以，自己需要提高的地方还有很多，只有努力学习，才能让自己避免成为井底之蛙；只有努力学习，才能有更加多的收获！10参考资料1. 唐增宝，何永然，刘安俊. 机械设计课程设计. 武汉：华中科技大学出版社，20042. 黄华梁，彭文生. 机械设计基础. 北京：高等教育出版，20013. 董怀武，刘传慧.画法几何及机械制图 武汉：武汉理工大学出版社 20054. 邓文英. 金属工艺学. 北京：高等教育出版社，2000
