机械设计课程设计V带——单级斜齿圆柱齿轮减速器.doc

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1、机械设计课程设计说明书刘迅成材料学院07级高分子丙班目录传动方案的确定原始数据确定电动机的型号确定传动装置的总传动比及各级分配计算各轴的输入功率计算各轴的转速计算各轴的转矩数据制表传动零件的设计计算普通V带传动的设计计算齿轮传动设计计算减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计轴的设计高速轴的设计低速轴的设计滚动轴承的选择和计算键联接的选择和强度校核高速轴与V带轮用键联接低速轴与齿轮用键联接低速轴与联轴器用键联接联轴器得选择和计算减速器的润滑方式，牌号及密封件齿轮润滑轴承润滑课程设计总结4446667777131517182021232323242425252525设 计 说 明 书设 计 及 说 明结

2、 果一、传动方案的确定（如下图）采用普通V带传动加一级斜齿圆柱齿轮传动二、原始数据1 带拉力： F=2200N 2 带速度： v=1.5m/s 3 滚筒直径： D=380mm4 滚筒及运输带效率=0.94。5 载荷允许中等冲击，总传动比误差4%，6 要求齿轮使用寿命为10年，二班工作制；轴承使用寿命3年。三、确定电动机的型号1选择电动机类型：选用Y系列三相异步电动机。2选择电动机功率运输机主轴上所需要的功率F=2200Nv=1/.5m/sD=380mm设 计 及 说 明结 果传动装置的总效率：其中，查课程设计表2-3，V带传动的效率， ，圆锥滚子轴承的效率，闭式圆柱齿轮的效率（精度等级8），十

3、字滑块联轴器的效率， ，工作机效率 所以： 电动机所需功率： 查课程设计173页的表19-1，取电动机的额定功率为5.5kW。3选择电动机的转速工作机的转速：根据课程设计第6页表2-2，V带传动比范围24，单级圆柱齿轮（闭式，斜齿）传动比36，电动机转速范围：选择电动机同步转速为1500r/min。 设 计 及 说 明结 果查表19-1，取Y系列三相异步电动机的型号为Y132S-4。电动机型号额定功率(kW)同步转速(r/min)满载转速nm(r/min)堵载转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y132S-45.5150014402.22.2查表19-2，得电动机得安装及有关尺寸。中心高 H外形尺寸底

4、脚安装尺寸 地脚螺栓孔直径轴伸尺寸键公称尺寸132475(270+210) 315216178123880 108四、确定传动装置的总传动比及各级分配传动装置得总传动比 ：取单级圆柱齿轮减速器传动比：；V带传动比：1计算各轴的输入功率电动机轴轴（高速轴）轴（低速轴）2计算各轴的转速电动机轴 =电动机的型号为 Y132S-4设 计 及 说 明结 果轴 轴 3计算各轴的转矩电动机轴轴 轴 4上述数据制表如下：参数轴名输入功率（）转速（）输入转矩（）传动比效率电动机轴4.049144026.93.80.95轴（高速轴）3.84737996.95.00.93轴（低速轴）3.58475.8451.5五、

5、传动零件的设计计算1普通V带传动的设计计算 确定计算功率，根据机械设计基础216页表12-3，此处为带式运输机，载荷变动小，Y系列三相异步电动机为类原动机，每天两班制工作16小时，选择工作情况系数1.2设 计 及 说 明结 果 选择V带型号根据机械设计基础216页图12-10，此处功率=4.859kW与小带轮的转速=1440r/min，选择A型V带，d=80100mm。 确定带轮的基准直径根据机械设计基础217页表12-4，取小带轮直径 =90mm，大带轮的直径 验证带速在5m/s25m/s之间。故带的速度合适。 确定V带的基准长度和传动中心距初选传动中心距范围为：，即216864，初定=60

6、0mmV带的基准长度：根据机械设计基础210页表12-2，选取带的基准直径长度。实际中心距：设 计 及 说 明结 果 验算主动轮的包角故包角合适。 计算V带的根数z由，=90mm，根据机械设计基础218页表12-5、12-6，根据机械设计基础219页表12-7，根据机械设计基础210页表12-2，取z=4根。 计算V带的合适初拉力根据机械设计基础209页表12-1，q=0.11z=4设 计 及 说 明结 果 计算作用在轴上的载荷 带轮的结构设计（根据机械设计基础表10-8）（单位：mm） 带轮尺寸小带轮大带轮槽型AA基准宽度1111基准线上槽深2.752.75基准线下槽深8.78.7槽间距15

7、0.3150.3槽边距99轮缘厚66外径内径3030带轮宽度带轮结构实心式腹板式V带轮采用铸铁HT200制造，其允许的最大圆周速度为25m/s.直径较小的小带轮采用实心式（图a）；中等直径的大带轮采用腹板式（图b）；设 计 及 说 明结 果2齿轮传动设计计算（1）选择齿轮类型，材料，精度，及参数 选用斜齿圆柱齿轮传动（外啮合） 选择齿轮材料（考虑到齿轮使用寿命较长）：小齿轮材料取为45号钢，调质， (GB699-1988)大齿轮材料取为45号钢，正火， (GB699-1988) 选取齿轮为8级的精度（GB 100951998） 初选螺旋角 选小齿轮的齿数；大齿轮的齿数=245=125为减少啮合

8、同齿的重复性，则使两齿数互质，取=126（2）按齿面接触疲劳强度设计 中心距式中： 根据机械设计基础168页图10-26，对小齿轮： ;对大齿轮：=126设 计 及 说 明结 果，根据机械设计基础167页表10-5 ，软齿面。则，。选用：K，载荷系数，根据机械设计基础86页表7-4，此处中等冲击，原动机为电动机，选用K=1.2，齿宽系数，轻型减速器 =0.4U，齿数比，U=5取160.0mm 计算模数根据机械设计基础152页表10-1，取模数标准值 修正螺旋角 验算模数：又因为在8度到20度之间，合适。 计算两齿轮分度圆直径 小齿轮 大齿轮 设 计 及 说 明结 果 计算齿宽 小齿轮齿宽（齿轮

9、轴）大齿轮齿宽（大齿轮）（3）校核弯曲疲劳强度 其中，根据机械设计基础167页表10-5 ，软齿面。K =1.2，根据机械设计基础表10-4。，齿形系数，根据机械设计基础图10-23。 ，弯曲疲劳强度极限，根据机械设计基础88页图7-24。 均满足弯曲疲劳强度要求。设 计 及 说 明结 果 齿轮传动的几何尺寸，制表如下：(详细见零件图)名称代号计算公式结果小齿轮大齿轮中心距160mm传动比5法面模数设计和校核得出2端面模数2.12法面压力角标准值螺旋角一般为齿顶高2mm齿根高2.5mm全齿高4.5mm齿数Z25126分度圆直径53 mm267mm齿顶圆直径=+257mm271mm齿根圆直径df

10、df =-2.548mm262mm齿轮宽b70mm64mm螺旋角方向查表7-6左旋右旋设 计 及 说 明结 果（4）齿轮结构设计 齿顶圆直径与轴径接近，把小齿轮做成齿轮轴。齿顶圆直径da500mm，用锻造齿轮。小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用辐板式结构。大齿轮尺寸：代号计算公式结果6510440/2178da271df262d245.54b64251c0.20.3b16设 计 及 说 明结 果六、减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计根据机械设计课程设计17页43-1经验公式，列出下表：名称代号尺寸计算结果（mm）底座壁厚0.025a+17.58箱盖壁厚(0.80.85) 88底座上部凸缘厚度h0(

11、1.51.75) 12箱盖凸缘厚度h1(1.51.75) 12底座下部凸缘厚度h2(2.252.75) 20底座加强肋厚度e(0.81) 8底盖加强肋厚度e1(0.80.85) 7地脚螺栓直径d216地脚螺栓数目n表3-46轴承座联接螺栓直径d20.75d12箱座与箱盖联接螺栓直径d3(0.50.6)d8轴承盖固定螺钉直径d4(0.40.5)d8视孔盖固定螺钉直径d5(0.30.4)d6轴承盖螺钉分布圆直径D1D+2.5d4100 130120 150轴承座凸缘端面直径D2D1+2.5d4螺栓孔凸缘的配置尺寸c1c2D0表3-2c1 =22，c2=20, D0=30地脚螺栓孔凸缘的配置尺寸c1

12、c2D0表3-3c1=28, c2=24,D0=45箱体内壁与齿轮距离1.212箱体内壁与齿轮端面距离112底座深度H0.5da+(3050)180外箱壁至轴承座端面距离l1c1+c2+(510)47设 计 及 说 明结 果七、轴的设计1高速轴的设计（1）选择轴的材料：选取45号钢，调质，HBS250根据机械设计基础289页。（2）初步估算轴的最小直径根据机械设计基础289页表16-2，取，（3）轴的结构设计因为与V带联接处有一键槽，所以直径应增大5%，考虑带轮的机构要求和轴的刚度，取装带轮处轴径，根据密封件的尺寸，选取装轴承处的轴径为。1) 两轴承支点间的距离：，式中：，小齿轮齿宽，箱体内壁

13、与小齿轮端面的间隙，箱体内壁与轴承端面的距离，轴承宽度，选取32208圆锥滚子轴承，B=23mm根据设计基础138页，解得，2) 带轮对称线到轴承支点的距离：式中：，轴承盖高度，轴承盖凸缘厚度，=1.2d4=9.6mm，取10mm带轮高速轴轴承设 计 及 说 明结 果，螺栓头端面至带轮端面的距离，轴承盖M8螺栓头的高度，查表可得k=5.3，带轮宽度解得，（4）按弯扭合成应力校核轴的强度 轴的计算简图（见附图a） 计算作用在轴上的力 小齿轮受力分析 圆周力： 径向力： 轴向力： 计算支反力水平面： 垂直面： 得：Q，传动带作用在轴上的压力，=1237.8N设 计 及 说 明结 果 作弯矩图水平面

14、弯矩： 垂直面弯矩： 合成弯矩： 作转矩图 当扭转剪力为脉动循环应变力时，取系数，则： 按弯扭合成应力校核轴的强度轴的材料是45号钢，调质处理，其拉伸强度极限，对称循环变应力时的许用应力。设 计 及 说 明结 果由弯矩图可以知道，剖面的计算弯矩最大 ，该处的计算应力为：D剖面的轴径最小，该处的计算应力为：均满足强度要求。2低速轴的设计 选择轴的材料：选择45号钢，正火，HBS=250 初步估算轴的最小直径：取A0=110， 轴的结构设计：设 计 及 说 明结 果初定轴径及轴向尺寸：考虑联轴器的结构要求及轴的刚度，所以直径应增大5%，取装联轴器处轴。由工作情况查表19-1取联轴器工作情况系数Ka

15、=1.5得 根据机械设计课程设计150页表15-4。十字滑块联轴器处轴径取50mm。安装长度L=100mm。按轴的结构和强度要求选取轴承处的轴径d=60mm，初选轴承型号为32212圆锥滚子轴承。D=110，B=28。考虑到要求箱体内壁平整，根据高速轴尺寸计算低速轴尺寸为：联轴器配合对称线至轴承支点的距离 式中：，轴承盖的凸缘厚度，螺栓头端面至带轮端面的距离，15mm ，轴承盖M8螺栓头的高度，查表可得k=5.3L，轴联器配合长度， -八、滚动轴承的选择和计算减速器为斜齿圆柱齿轮,中等载荷冲击,轴向冲击小,刚性较好，转速不高，故选用圆锥滚子轴承,由轴的尺寸,初定高速轴轴承型号32208,低速轴

16、上轴承型号322121高速轴滚动轴承的选择和寿命计算 初步选取的轴承：32208圆锥滚子轴承（每根轴上安装一对）Cr=74.2kN，Co=56.8kN联轴器d=50mmL=100mm低速轴轴承d=60mmL3=114.3mm设 计 及 说 明结 果 轴承A的径向载荷轴承B的径向载荷：根据机械设计基础326页表18-12，S=0.7R根据324页表18-11，e = 0.37 Y=1.6外部轴向力：轴承轴向载荷： 计算轴承的径向当量动载荷径向当量动载荷由此可见，轴承A的载荷大，应该验算轴承A。 轴承寿命的校核因两端选择同样尺寸的轴承，选轴承A的径向当量动载荷(=)为计算依据。工作温度正常，查根据

17、机械设计课程323页表18-8得，按中等冲击载荷，查表18-9得，按设计要求，轴承得寿命为： 设 计 及 说 明结 果则： 选取得轴承合适。九、键联接的选择和强度校核1高速轴与V带轮用键联接 选用单圆头普通平键（C型）因该连接是轴端跟轮毂联接，故选用C型键根据机械设计基础267页表14-1，轴径d=30mm，及带轮宽。根据机械设计课程设计103页表13-1，选择C870（GB/T 1096-1979） 强度校核：键的材料选为45号钢。因v25m/s；V带轮材料为铸铁HT150。根据机械课程设计267页表14-2，载荷轻微冲击，键联接得许用应力，键的工作长度，挤压应力 满足强度要求。2低速轴与齿

18、轮用键联接 选用方头普通平键（B型）轴径d=65mm，轮毂长。根据表13-1，选键B1656（GB/T 1096-1979） 强度校核高速轴：32208圆锥滚子轴承低速轴：32208圆锥滚子轴承C870（GB/T 1096-1979）B1656(GB/T 1096-1979)设 计 及 说 明结 果键材料选用45号钢，齿轮材料为45号钢，查表得许用应力，键的工作长度，挤压应力 满足强度要求。3低速轴与联轴器用键联接（1）选方头普通平键（B型）轴径50mm，轮毂长90mm，根据表13-1，选键B1480(GB/T1096-1979)（2）强度校核键材料用45号钢，查表得许用应力键的工作长度，拉压

19、应力 满足强度要求。十、联轴器得选择和计算根据机械设计基础338页表19-1，电动机，转矩变化小，选取工作系数 根据工作条件，选用十字滑块联轴器，根据机械设计基础表16-4，许用转矩，许用转速；配合轴径B1480(GB/T 1096-1979)设 计 及 说 明结 果，配合长度L=100mm，B型键。十一、减速器的润滑方式，牌号及密封件1. 齿轮传动的圆周速度因为，所以采用浸油润滑；由表14-1，选用LAN32全损耗系统用油（GB443-1989）,大齿轮浸入油中的深度大约1-2个齿，但不应少于10mm。2轴承润滑因为v12ms，采用脂润滑，由表14-2选用钙基润滑酯LXAAMHA2(GB49

20、1-1987)，只需要填充轴承空间的1/21/3.并在轴承内侧设挡油环，使油池中的油不能浸入轴承稀释润滑酯。十二、课程设计小结 经过了一个星期的拼搏和努力，终于把传说中的课程设计搞定了。以前听师兄提起过，觉得挺恐怖的，之后又听老师说这个两个星期是大学最辛苦的两个的星期，还要经常熬夜，我就彻底的害怕和忐忑不安了。开始画图，就拼命的加快速度，每天都早上9点去，步行20分钟，晚上9点半回来，中午不睡觉，一直在北区画图，连上厕所都觉得是浪费时间。结果一个星期不到，就完成了，有点出乎预料，当然，也非常累。 此次的课程设计，我觉得是大学里面第一次完全由自己设计的作品，全靠自己完成，非常的锻炼人，不管是从学习能力，运用能力，查找能力，到讨论能力，还是分析能力等，都得到了很好的提高。虽然累，但是，是我目前大学里面过得最充实的时间，我很感谢此次设计！V带单级斜齿圆柱齿轮减速器 25 / 25