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1、机械设计CAD设计设计题目：设计用于带式运输机一级圆柱齿轮减速器班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 完成时间： 重庆航天职业技术学院目录一、实训任务书3二、电动机的选择4三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比5四、机械传动系统运动和动力参数的计算.6五、V带的设计7六、齿轮传动的设计.10七、传动轴的设计.15八、箱体的设计.23九、键连接的设计.24十、滚动轴承的设计.25十一、润滑和密封的设计.26十二、设计小结.26十三、装配图（略）.27十四、参考文献.28一、机械设计实训任务书课程代码：6021005 题号： A 16 发给学生： 题目：设计用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速
2、器1 V带传动2 运输带3 一级直齿圆柱齿轮减速器（2对轴承，1对直齿）4 联轴器（1个）5 电动机6 卷筒题号A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10运输带工作拉力F/N1100112511501175120012251250127513001325运输带工作速度v/(m.s-1)1.501.551.601.651.701.501.501.551.551.60卷筒直径D/mm250255260265270240245250255260题号A11A12A13A14A15A16A17A18A19A20运输带工作拉力F/N1350137514001425145014751500152515501
3、600运输带工作速度v/(m.s-1)1.601.551.601.551.551.601.651.701.701.80卷筒直径D/mm265260250255250240245270280300已知条件：1. 卷筒效率0.96(不包括卷筒轴承的效率)；2. 工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，运输带速度允许误差为5；3. 使用折旧期10年；4. 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。设计工作量：1. 减速器装配图1张(A0或A1)；2. 低速轴和低速轴齿轮的零件图各1张(比例1：1)；3. 设计说明书1份，约30页，1万字左右。说明书要求： 1. 说明书既可手写也可打印，纸张
4、为A4打印纸，页边距为左2.5mm、右2mm、上2mm、下2mm；说明书内大标题三号宋体，小标题小三号宋体，正文小四号宋体且为单倍行距。2. 说明书包括封面、任务书、目录、正文和总结，请按该顺序装订。请按给定题号的参数做设计， 提交设计所有资料的最后时间：2012.3.30二、电动机选择1.确定电动机的功率工作机所需功率 电动机的工作功率 电动机到输送带的总效率为 由机械设计基础111页表12-7得：V带传动效率，滚子轴承效率，齿轮副效率（齿轮精度为8级）齿轮联轴器，卷筒效率、代入得: 查机械设计基础 课程设计118页表13-1，选电动机额定功率为3kW，符合条件电动机型号为：电动机 型号额定
5、功率kW同步转速满载转速Y100L-23300028802.22.2Y100L2-43150014202.22.2Y132S-6310009602.22.2Y132M-837507102.22.22.确定电动机的转速卷筒轴工作转速 按机械设计基础 课程设计111页表12-6推荐的传动比合理范围，取V带传动的传动比圆柱齿轮的传动比，则总传动比合理范围为，电动机转速的可选范围为 符合这一范围的同步转速有1000 r/min、1500 r/min、3000 r/min三种，可查三种方案，见下表：方案电动机型号额定功率/kW电动机转速/（）同步转速满载转速1Y100 L-23300028802Y100
6、L2-43150014203Y132S-631000960综合考虑减轻电动机及传动系统的质量和节约资金，选用第二方案。因此选定电动机型号为Y100L2-4，其主要功能见下表：电动机型号额定功率kW同步转速满载转速Y100L2-43150014202.22.2Y112M-4电动机主要外形和安装尺寸见下表：中心高外形尺寸安装尺寸轴伸尺寸平键尺寸100图1三、确定传动装置的总传动比和分配级传动比1、传动系统的总传动比2、分配传动装置传动比 （式中、分别为带传动和减速器的传动比） 3、分配各级传动装置传动比： 为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取i0=3，则减速器传动比：四、机械传动系统运动和动力参数
7、的计算1、计算各轴的输入功率：电动机轴 轴 轴 卷筒轴 2、计算各轴的转数：轴 轴 卷筒轴 3、计算各轴的转矩：电动机轴 轴 轴 卷筒轴 综合以上数据，得表如下：计算项目电动机轴轴轴卷筒轴功率/kW2.842.732.622.55转速/( r/min)18.3953.03196.44191.56转矩/( Nm)1475491.67127.37127.37传动比33.861效率0.960.960.97五、V带的设计设计项目计算内容和依据计算结果1.设计功率Pd由机械设计基础201页表9-12查得工况系数2.选择带型根据和，由机械设计基础202也图9-10选A型普通V带选A型普通V带3.带轮基准直
8、径和参考机械设计基础187页表9-4、193页表9-6和202页图9-10，取大带轮基准直径由机械设计基础187页表9-4取4.验算传动比误差传动比原传动比则传动比误差在允许误差范围内在允许范围内5.验算带速v在范围内，带速合适带速v在允许范围内6.确定中心矩a及带的基准长度确定中心矩取初算带长确定带基准长度由机械设计基础185页表9-2取确定实际中心距a安装时所需最小中心矩张紧或补偿伸长所需最大中心距7.验算小带轮包角包角合适8.单根V带额定功率根据和，由机械设计基础194页表9-7差得A型带9.额定功率增量由机械设计基础197页表9-9差得10.确定V带的根数由机械设计基础200页表9-1
9、1差得由机械设计基础185页表9-2差得根取根取根11.确定带的初拉力13.带轮结构尺寸及零件工作图六、齿轮传动的设计计算项目设计计算与说明计算结果1.齿轮材料热处理、齿面硬度、精度等级及齿数选择精度等级选择齿轮材料、热处理方法及齿面硬度选齿数、减速器为一班工作机器，速度不高，故齿轮选用8级精度因传递功率不大，转速不高，选用软齿面齿轮传动。齿轮选用便于制造，价格便宜的材料。小齿轮：45钢（调制），硬度为240HBS；大齿轮：45钢（正火），硬度为200HBS查机械设计基础104页表5-14得，取，在误差范围内。8级精度小齿轮：45钢（调制）240HBS大齿轮：45钢（正火）200HBS2.按齿
10、面接触疲劳强度设计初选载荷系数小齿轮传递转矩选取齿宽系数弹性系数节点区域系数接触疲劳强度极限、接触应力循环次数、接触疲劳强度寿命系数、接触疲劳强度安全系数计算许用接触应力、试算小齿轮分度圆直径计算圆周速度确定载荷系数修正小齿轮分度圆直径按机械设计基础101页式（5-35），设计公式为试选载荷系数小齿轮名义转矩查机械设计基础104页表5-14，选齿宽系数由机械设计基础101页表5-12差得弹性系数节点区域系数查机械设计基础94页图5-24得接触疲劳强度极限、查机械设计基础94页式（5-28）由机械设计基础94页图5-26查取接触疲劳强度寿命系数，（允许一定点蚀）取失效概率为1%，接触强度最小安全
11、系数由机械设计基础94页式（5-29）取查机械设计基础96页表5-10取使用系数根据由机械设计基础97页图5-28，动载荷系数直齿轮传动，齿间载荷分配系数由机械设计基础98页表5-11，齿向载荷分配系数故载荷系数3.确定齿轮传动主要参数和几何尺寸确定模数m计算分度圆直径、计算传动中心矩a计算宽度、查机械设计基础72页表5-1，圆整为标准值取，4.校核齿根弯曲疲劳强度齿形系数、应力修正系数、弯曲疲劳强度极限、弯曲疲劳强度寿命系数、弯曲疲劳强度安全系数计算许用弯曲应力、校核齿根弯曲疲劳强度按机械设计基础103页式 （5-36）校核公式为由机械设计基础103页表5-13，由机械设计基础103页表5-
12、13，由机械设计基础93页图5-25差得，由机械设计基础94页图5-27查得，取弯曲强度最小安全系数 由机械设计基础94页式（5-29）满足弯曲疲劳强度要求七、传动轴的设计确定轴上零件的定位和固定方式（如图）1，5滚动轴承 2轴 3齿轮轴的轮齿段 4套筒6密封盖 7轴端挡圈 8轴承端盖 9带轮 10键图41.高速轴的设计按扭矩初算轴径选用45钢调质处理，由机械设计基础表14.4查得强度极限，再由机械设计基础表14.2取许用弯曲应力硬度。根据课本并查机械设计基础表14.1，取，考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有有键槽存在，故将估算直径加大3%5%，则有：所以选。轴上圆周力Ft1计算根据课本式
13、得：初选轴承因为轴承只受到径向力作用。按理应当选用深沟球轴承，但由于高速轴上转速快故初选用7025C型角接触球轴承，其基本尺寸为选择联轴器查机械设计基础P192表10.11取载荷系数根据最小轴径，计算转矩和轴的转速查课程设计指导P92附表4-27查标准GBT3852-2008取直径为16长为30mm的J型联轴器。各轴段长度及轴径大小的确定从大带轮开始右起第一段，由于带轮与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取D1=20mm，又带轮的宽度： 则第一段长度。右起第二段直径取根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为30mm，则取第二段的长度。右起第
14、三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6208型轴承，其尺寸为，那么该段的直径为，长度为。右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取，长度取。右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为，分度圆直径为，齿轮的宽度为55mm，则，此段的直径为，长度为。轴承校核（1）求当量动载荷P由机械设计基础P294式（15-1） 查课程设计指导P100附表5-1得7204C型轴承的基本额定动载荷， 查机械设计基础P296表15-15取查机械设计基础P296表15-14取温度系数查机械设计基础P295表15-12取载荷系数（2）计算所需的径向额
15、定动载荷值由机械设计基础P296式(15-6)可得键连接校核查机械设计基础P280表14.6可得键连接的许用应力为查机械设计基础P279式14.7可得故而该键强度条件符合要求轴的强度校核（1） 求支点反力（2）计算弯矩：-截面左侧弯矩为:-截面弯矩为:(3)计算当量弯矩：-截面当量弯矩为:-截面当量弯矩为:(3)确定危险截面及校核强度由扭矩图可以看出，截面-所收到的转矩相同，但是MeIMe并且轴上有键槽，故截面-可能为危险截面。但是由于轴径d14d13故也应该对截面-进行校核。对于-截面对于-截面 故设计的轴有足够强度并有一定裕量。轴的制造方式(1)齿根圆制造方式当圆柱齿轮的齿根圆到键槽底部距
16、离X(1.62)m时应该将齿轮与轴制成一体 由机械设计基础P206故而齿轮与轴应该制造成一体。2、低速轴的设计按扭矩初算轴径选用45钢调质处理，由机械设计基础表14.4查得强度极限，再由机械设计基础表14.2取许用弯曲应力硬度。根据课本并查机械设计基础表14.1，取，考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有有键槽存在，故将估算直径加大3%5%，则有： 所以选。轴上圆周力Ft1计算根据课本式得：初选轴承因为轴承只受到径向力作用。按理应当选用深沟球轴承，但由于高速轴上转速快故初选用7018C型角接触球轴承，其基本尺寸为选择联轴器查机械设计基础P192表10.11取载荷系数根据最小轴径，计算转矩和轴的
17、转速查课程设计指导P92附表4-27查标准GBT3852-2008取直径为16长为30mm的J型联轴器。各轴段长度及轴径大小的确定从大带轮开始起第一段，由于带轮与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取，又带轮的宽度： 则第一段长度。右起第二段直径取根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为30mm，则取第二段的长度。右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6208型轴承，其尺寸为，那么该段的直径为，长度为。右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取，长度取。右起第五段，该段为齿轮
18、轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为，分度圆直径为，齿轮的宽度为55mm，则，此段的直径为，长度为。轴承校核（1）求当量动载荷P由机械设计基础P294式（15-1） 查课程设计指导P100附表5-1得7204C型轴承的基本额定动载荷， 查机械设计基础P296表15-15取查机械设计基础P296表15-14取温度系数查机械设计基础P295表15-12取载荷系数（2）计算所需的径向额定动载荷值由机械设计基础P296式(15-6)可得键连接校核查机械设计基础P280表14.6可得键连接的许用应力为查机械设计基础P279式14.7可得故而该键强度条件符合要求轴的强度校核（2） 求支点反力（2）计算弯矩：-截面
19、左侧弯矩为:-截面弯矩为:(3)计算当量弯矩：-截面当量弯矩为:-截面当量弯矩为:(3)确定危险截面及校核强度由扭矩图可以看出，截面-所收到的转矩相同，但是MeIMe并且轴上有键槽，故截面-可能为危险截面。但是由于轴径d14d13故也应该对截面-进行校核。对于-截面对于-截面 故设计的轴有足够强度并有一定裕量。(3)确定危险截面及校核强度由扭矩图可以看出，截面-所收到的转矩相同，但是MeIMe并且轴上有键槽，故截面-可能为危险截面。但是由于轴径d14d13故也应该对截面-进行校核。对于-截面对于-截面 故设计的轴有足够强度并有一定裕量。轴的制造方式(1)齿根圆制造方式当圆柱齿轮的齿根圆到键槽底
20、部距离X(1.62)m时应该将齿轮与轴制成一体 由机械设计基础P206故而齿轮与轴应该制造成一体。低速轴简图：受力图如下：八、箱体的设计1.放油螺塞减速器底部设有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞赌注。2.油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。3.通气器减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内热涨气自由逸出，达到集体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。4.启盖螺钉机盖与机座结合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后结合较紧，不易分开。为便于取盖，在机盖凸缘
21、上常装有一至二个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。在轴承端盖上也可以安装启盖螺钉，便于拆卸端盖。对于需作轴向调整的套环，如装上二个启盖螺钉，将便于调整。5.为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联结后，镗孔之前装上两个定位销，孔位置尽量远些。如机体结构是对的，销孔位置不应该对称布置。6.调整垫片调整垫片由多片很薄的软金属制成，用一调整轴承间隙。有的垫片还要起调整传动零件轴向位置的作用。7.环首螺钉、吊环和吊钩在机盖上装有环首螺钉或铸出吊环或吊钩，用以搬运或拆卸机盖。8.在伸出轴与端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内。密封件多为标准件，其密封效果相差很大，
22、应根据具体情况选用。9.箱体结构尺寸选择如下表：名称符号尺寸（mm）机座壁厚8机盖壁厚18机座凸缘厚度b12机盖凸缘厚度b 112机座底凸缘厚度b 220轴承旁联结螺栓直径d116机盖与机座联接螺栓直径d212联轴器螺栓d2的间距l160轴承端盖螺钉直径d310窥视孔盖螺钉直径d48定位销直径d8df，d1, d2至外机壁距离C126, 22, 18df， d2至凸缘边缘距离C224, 16轴承旁凸台半径R124, 16外机壁至轴承座端面距离l160，44凸台高度h根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准大齿轮顶圆与内机壁距离112齿轮端面与内机壁距离210机盖、机座肋厚m1 ,m27，
23、7轴承端盖外径D290， 105轴承端盖凸缘厚度t10轴承旁联接螺栓距离S尽量靠近，以Md1和Md2互不干涉为准，一般s=D2九键联接设计1输入轴与大带轮联接采用平键联接此段轴径查手册得，选用C型平键，得：A键 87 GB1096-79 根据课本P243（10-5）式得2、输入轴与齿轮1联接采用平键联接轴径 查手册 选A型平键 GB1096-79B键128 GB1096-79 3、输出轴与齿轮2联接用平键联接轴径 查手册P51 选用A型平键键1811 GB1096-79 十滚动轴承设计根据条件，轴承预计寿命： 小时。1.输入轴的轴承设计计算（1）初步计算当量动载荷P因该轴承在此工作条件下只受到
24、Fr径向力作用，所以（2）求轴承应有的径向基本额定载荷值（3）选择轴承型号查课本表，选择6304轴承由课本式有 预期寿命足够 此轴承合格2.输出轴的轴承设计计算（1）初步计算当量动载荷P因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，所以。（2）求轴承应有的径向基本额定载荷值（3）选择轴承型号查课本表选择6305轴承 由课本式有 预期寿命足够 此轴承合格十一、密封和润滑的设计1.密封由于选用的电动机为低速，常温，常压的电动机则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反
25、复自行润滑。2润滑（1）对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度v 12m/s,采用浸油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离H不应小于3050mm。对于单级减速器，浸油深度为一个齿全高，这样就可以决定所需油量，单级传动,每传递1KW需油量V0=0.350.7m3。（2）对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，且难以经常供油，所以选用润滑脂润滑。这样不仅密封简单，不宜流失，同时也能形成将滑动表面完全分开的一层薄膜。十二、设计小结机械设计课程设计是我们机械类专业学生第一次较全面的机械设计训练，是机械设计和机械设计基础课程重要的综合性与实
26、践性环节。通过这次机械设计课程的设计，综合运用了机械设计课程和其他有关先修课程的理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理等。我通过对课程设计的学习和实践，使我对机械设计过程有了具体了解，掌握了设计的基本技巧，以及对参考数据的选择和计算等，在设计中熟悉了设计资料以及经验数据的估算为我在今后的文化节设计工作中积累了丰富的经验，打下
27、了坚实的基础，为我的实际工作提供了宝贵的实践基础。十四、参考资料1.孟玲琴、王志伟主编机械设计基础（第2版），北京：理工大学出版社，20092.孟玲琴、王志伟主编机械设计基础课程设计（第2版），北京：理工大学出版社，20093.陈于萍主编互换性与测量技术，北京：高等教育出版社，20094.张定华主编工程力学（少学时），北京：高等教育出版社，20105.牟思慧主编计算机辅助绘图AutoCAD2010,北京：机械工业出版社，20106.刘纪新、王世建、唐世英编机械制图，北京：现代教育出版社，20117.王纪安主编工程材料与材料成形工艺，北京：现代教育出版社，20088. 杨建伟、刘昭琴主编机械零件切削加工，北京：理工大学出版社，2011