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1、.机械设计课程设计2011-2012 第2学期姓 名： 班 级：车辆工程09级一班指导教师：李军成 绩：2012年4月12日目录第一章 设计目的.3第二章 传动方案的选定.3第三章 电动机的选择.4第四章 计算传动装置总传动比和分配各级传动比.5第五章 计算传动装置的运动和动力参数.6第六章 传动件的设计计算 76.1 V带传动设计计算76.2 斜齿轮传动设计计算.9第七章 轴的设计计算.147.1 高速轴的设计.147.2 中速轴的设计.187.3 低速轴的设计.21第八章 滚动轴承的选择及计算.248.1高速轴的轴承.248.2中速轴的轴承.268.3低速轴的轴承.27第九章 键联接的选择
2、及校核计算.28第十章 联轴器的选择.29第十一章 减速器附件的选择和箱体的设计.29第十二章 润滑与密封.30第十三章 设计小结.30一、 设计目的 综合运用机械设计、互换性与测量技术、材料力学、机械制图等有关所学知识，设计减速器。熟悉设计的流程、巩固所学知识，通过这一过程全面了解一个机械产品所涉及的结构、强度、制造、装配以及表达等方面的知识。培养综合分析、解决实际问题的能力。二、 传动方案的选定1电动机2V带传动3减速器4联轴器5鼓轮6输送带123456 1.1如图选用：带式输送装置二级同轴式斜齿圆柱齿轮减速器 1.2 技术条件与说明1）传动装置的使用寿命预定为 15 年每年按300天计算
3、， 2 班制工作每班按8小 时计算2）工作机的载荷性质是平稳、轻微冲击、中等冲击、严重冲击；单、双向回转；3）电动机的电源为三相交流电，电压为380/220伏；4）传动布置简图是由于受车间地位的限制而拟订出来的，不应随意修改，但对于传动件的型式，则允许作适宜的选择；5）输送带允许的相对速度误差35%。设计要求 1）减速器装配图1张； 2）零件图2张（低速级齿轮，低速级轴）； 3）设计计算说明书一份，按指导老师的要求书写 4）相关参数：F=1900N，V=1.5 m/s，D=240mm。三、 电动机的选择设计内容计算机说明 结果电动机的选择1. 电动机类型选择按工作要求和工作条件，选用一般用途的
4、（IP44）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。2. 电动机容量（1） 、卷筒轴的输出功率 （2）、电动机的输出功率传动装置的总效率其中个参数值由机械设计手册查得：V带传动；滚动轴承；圆柱齿轮传动；弹性联轴器；卷筒轴滑动轴承，则：故 3. 电动机额定功率 由机械设计手册查得：选取电动机额定功率。4. 电动机的转速 由机械设计手册查得：V带传动常用传动比范围，两级同轴式圆柱齿轮减速器传动比范围，则电动机转速可选范围为： 则选用同步转速为1500r/min,满载转速为1440r/min 额定功率的Y112M-4型三相异步电动机。5. 电动机的技术数据和外形、安装尺寸 型号额定功率(kw)同步转速
5、(r/min)满载转速(r/min)堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y112M-44 1500 14402.22.2HDEGKL1002860241238087 四、计算传动装置总传动比和分配各级传动比总传动比和分配各级传动比 1、传动装置总传动比 2、分配各级传动比 取V带传动的传动比，则两级圆柱齿轮减速器的传动比为： 五、 计算传动装置的运动和动力参数 1、各轴转速 0轴为电动机轴；I轴为高速轴；II轴为中速轴；III 轴为低速轴；IV轴为卷筒轴。 2、各轴的输入功率 3、各轴的输入转矩 传动件的设计高速轴的设计中速轴的设计低速轴的设计滚动轴承的选择及计算键联接的选择及校核计算电动机轴0高
6、速轴中速轴低速轴 转速（r/min）1440720293.16119.36功率（kW）3.643.4583.2873.125转矩（）2414045870107080250030六、传动件的设计 5.1 V带设计 （1）、确定计算功率 由于是带式输送机，每天工作两班，查机械设计得，工作情况系数（2）、选择带型 由、 由机械设计图8-11选用A型 （3）、确定带轮的基准直径并验算带速 初选小带轮的基准直径。由机械设计表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径验算带速v。按机械设计式(8-13)验算带的速度,故带速合适。计算大带轮的基准直径。根据机械设计式(8-15a),计算大带轮基准直径 （4）、确定
7、V带的中心距a和基准长度根据机械设计式(8-20)，初定中心距。由机械设计式(8-22)计算带所需的基准长度由机械设计表8-2选带的基准长度 按机械设计式(8-23)计算实际中心距a。所以中心距变化范围为367.625423.875mm。 （5）、验算小带轮的包角 （6）、确定带的根数Z 计算单根V带的额定功率 由和，查机械设计表8-4a得 根据，i=2和A型带，查机械设计表8-4b得 计算V带的根数Z 取4根。 （7）、计算单根V带的最小初拉力由机械设计表8-3得A型带的单位长度质量q=0.1kg/m，所以应使带的实际初拉力 (9)带轮机构设计省略。 2、 斜齿轮传动的设计计算 按低速级齿轮
8、设计：小齿轮转矩，小齿轮转速，传动比。（1）、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数选用斜齿圆柱齿轮运输机为一般工作机器，速度不高，故选7级精度（GB10095-88）由机械设计表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS；大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者硬度差为40HBS。选小齿轮齿数；大齿轮齿数 取初选取螺旋角 （2）、按齿面接触强度设计 按机械设计式(10-21）试算，即 确定公式内各计算数值a) 试选载荷系数b) 由图10-30选取区域系数c) 由图10-26查得，小齿轮传递的传矩a) 由表10-7选取齿宽系数b) 由表10-6查得材料弹性影响系数c)
9、 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限d) 由式10-13计算应力循环次数： e) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数f) 计算接触疲劳许用应力：取失效概率为1%，安全系数S=1，由式(10-12)得g) 许用接触应力计算a) 试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得b) 计算圆周速度c) 齿宽b及模数mntd) 计算纵向重合度e) 计算载荷系数K由表10-2查得使用系数 根据，7级精度，由图10-8查得动载系数；由表10-4查得的值与直齿轮的相同，故；因表10-3查得；图10-13查得故载荷系数： f) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式(10
10、-10a)得g) 计算模数 （3） 按齿根弯曲强度设计由式(10-17)确定计算参数a) 计算载荷系数b) 根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数c) 计算当量齿数d) 查取齿形系数由表10-5查得e) 查取应力校正系数由表10-5查得f) 计算弯曲疲劳许用应力由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式(10-12)得g) 计算大、小齿轮的，并加以比较大齿轮的数值大设计计算对比计算的结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取，已可满足弯曲强度。但为了同时
11、满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是由取，则 （4） 几何尺寸计算计算中心距将中心距圆整为233mm按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数等不必修正计算大、小齿轮的分度圆直径计算齿轮宽度圆整后取由于是同轴式二级齿轮减速器，因此两对齿轮取成完全一样，这样保证了中心距完全相等的要求，且根据低速级传动计算得出的齿轮接触疲劳强度以及弯曲疲劳强度一定能满足高速级齿轮传动的要求。为了使中间轴上大小齿轮的轴向力能够相互抵消一部分，故高速级小齿轮采用左旋，大齿轮采用右旋，低速级小齿轮右旋大齿轮左旋。高速级低速级小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮传动比2.456模数(mm)2螺
12、旋角中心距(mm)122齿数34843484齿宽(mm)75807580直径(mm)分度圆70.304173.69370.304173.693齿根圆65.304168.69365.304168.693齿顶圆74.304177.69374.304177.693旋向左旋右旋右旋左旋七、轴的设计计算1. 高速轴的设计(1) 高速轴上的功率、转速和转矩转速（）高速轴功率（）转矩T（）7103.45845.87(2) 作用在轴上的力已知高速级齿轮的分度圆直径为=70.304mm ，根据机械设计（轴的设计计算部分未作说明皆查此书）式(10-14)，则(3) 初步确定轴的最小直径先按式(15-2)初步估算轴
13、的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取,于是得(4) 轴的结构设计 1）拟订轴上零件的装配方案： 见装配图。 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度取;为了满足V带轮的轴向定位，-轴段右端需制出一轴肩，故取-段的直径。由机械设计图（8-14）V带轮与轴配合的长度，为了保证轴端档圈只压在V带轮上而不压在轴的端面上，故-段的长度应比短一些，现取。初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30305，其尺寸为dDT=25mm62mm18.25mm，故
14、；则；由于存在安装误差取轴承距离箱体内壁10.5mm,取齿轮端面距离箱体内壁13.5mm；为了使轴向定位时套筒只压在齿轮上故取比齿轮宽度略小，；故；右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由机械设计手册上查得30305型轴承的定位轴肩高度h=3.5mm，因此。又轴环宽度，故。取安装齿轮的轴段-的直径。轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆，取端盖的外端面与V带轮右端面间的距离L=30mm，故取至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。 3）轴上零件的周向定位V带轮与轴的周向定位选用平键6mm6mm36mm，V带轮与轴的配合为H7/r6；齿轮与轴的周向定位选用平
15、键8mm7mm50mm，为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。 4）确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计表15-2，取轴端倒角，各圆角半径见图。从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图，经过计算可以得出B截面的弯矩最大；所以B截面为危险截面。载荷水平面H垂直面V支反力FC截面弯矩M总弯矩扭矩 （6） 按弯扭合成应力校核轴的强度根据式(15-5)及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取，轴的计算应力已选定轴的材料为45Cr，调质处理。由表15-1查得。因此，故安全。2. 中速轴的设计(1) 中速
16、轴上的功率、转速和转矩转速（）中速轴功率（）转矩T（）293.163.287107.08(2) 作用在轴上的力已知高速级齿轮的分度圆直径为，根据式(10-14)，则已知低速级齿轮的分度圆直径为，根据式(10-14)，则(3) 初步确定轴的最小直径先按式(15-2)初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取,于是得(4) 轴的结构设计 1）拟订轴上零件的装配方案（如图） 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆
17、锥滚子轴承30306，其尺寸为dDT=30mm72mm20.75mm ；故；由于安装误差轴承距离箱体内壁8mm,齿轮端面距离箱体内壁16mm;为了使套筒只压在齿轮端面上安装齿轮的轴段长度需小于齿轮宽度，取； 那么。轴承与齿轮中间用套筒轴向定位。套筒内侧用轴肩轴向定位，取安装齿轮轴段直径：。 两个齿轮内侧用轴肩轴向定位故取； 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。 3）轴上零件的周向定位大齿轮与轴的周向定位选用平键10mm8mm45mm，为了保证大齿轮与轴配合有良好的对中性，故选大齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6；小齿轮与轴的周向定位选用平键10mm8mm50mm，为了保证小齿轮与轴配合有良好的对
18、中性，故选小齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。 4）确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计表15-2，取轴端倒角，各圆角半径见图。（5） 求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取a值。对于30306型圆锥滚子轴承，由手册中查得a=15mm。因此，轴的支撑跨距为L1=62.5mm， L2=105.5，L3=65mm。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面C是轴的危险截面。先计算出截面C处的MH、MV及M的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力FC
19、截面弯矩M总弯矩扭矩 （6） 按弯扭合成应力校核轴的强度根据式(15-5)及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取，轴的计算应力已选定轴的材料为45Cr，调质处理。由表15-1查得。因此，故安全。3. 低速轴的设计(1) 低速轴上的功率、转速和转矩转速（）中速轴功率（）转矩T（）119.36 3.125250.03(2) 作用在轴上的力已知低速级齿轮的分度圆直径为，根据式(10-14)，则(3) 初步确定轴的最小直径先按式(15-2)初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取，于是得 (4) 轴的结构设计1） 拟订轴上零件的装配方案（如图） 2）根据轴向定位
20、的要求确定轴的各段直径和长度 由于，半联轴器的直径为，故取，为了满足半联轴器的轴向定位，-轴段左端需制出一轴肩，故取-段的直径，半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端档圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故-段的长度应比，略短一些，现取；初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取标准精度级的单列圆锥滚子轴承30308，其尺寸为dDT=40mm90mm25.25mm，故；而；左端滚动轴承采用轴环进行轴向定位。由机械设计表（15-7）查得30308型轴承的定位高度h=4.5mm，因此得 。又轴环宽度，取取安装齿轮出
21、的轴段-的直径；齿轮的右端与右端轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为65mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。由于安装误差取轴承距离箱体内壁5.5mm;齿轮距离箱体内壁18.5mm；故轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆，取端盖的外端面与联轴器左端面间的距离L=30mm，故取。至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。 3）轴上零件的周向定位半联轴器与轴的周向定位选用平键10mm8mm56mm，半联轴器与轴的配合为H7/k6；齿轮与轴的周向定位选用平键12mm8mm45mm，为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选齿轮
22、轮毂与轴的配合为H7/n6；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。4）确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计表15-2，取轴端倒角，各圆角半径见图。（5） 求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取a值。对于30314型圆锥滚子轴承，由手册中查得a=31mm。因此，轴的支撑跨距为根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面B是轴的危险截面。先计算出截面B处的MH、MV及M的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力FB截面弯矩M总弯矩 扭矩（6） 按弯扭合成应力校核轴的强度根据式(15-5)
23、及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取，轴的计算应力已选定轴的材料为45Cr，调质处理。由表15-1查得。因此，故安全。八、滚动轴承的选择及计算轴承预期寿命 1. 高速轴的轴承选用30307型圆锥滚子轴承，查课程设计表15-7得 ， （1）求两轴承所受到的径向载荷和由高速轴的校核过程中可知：，（2） 求两轴承的计算轴向力和由机械设计表13-7得 因为所以（3） 求轴承当量动载荷和 由机械设计表13-6，取载荷系数 （4） 验算轴承寿命因为，所以按轴承1的受力大小验算故所选轴承满足寿命要求。2. 中速轴的轴承选用30309型圆锥滚子轴承，查课程设计表15-7得 ， （1） 求两轴承所受到
24、的径向载荷和由中速轴的校核过程中可知：，（2） 求两轴承的计算轴向力和由机械设计表13-7得 所以（3） 求轴承当量动载荷和 由机械设计表13-6，取载荷系数 （4） 验算轴承寿命因为，所以按轴承1的受力大小验算故所选轴承满足寿命要求。3、低速轴的轴承选用30314型圆锥滚子轴承，查课程设计表15-7，得 ，判断系数 ， 基本额定动载荷（1） 求两轴承所受到的径向载荷和由低速轴的校核过程中可知：， ， （2） 求两轴承的计算轴向力和由机械设计表13-7得 （3） 求轴承当量动载荷和 由机械设计表13-6，取载荷系数 （4） 验算轴承寿命因为，所以按轴承2的受力大小验算故所选轴承满足寿命要求。九
25、、键联接的选择及校核计算由机械设计式(6-1）得 键、轴和轮毂的材料都是钢，由机械设计表6-2，取（1） V带轮处的键取普通平键1063GB1096-79键的工作长度键与轮毂键槽的接触高度（2） 高速轴上小齿轮处的键取普通平键850GB1096-79键的工作长度键与轮毂键槽的接触高度（3） 中速轴上大齿轮处的键取普通平键1045GB1096-79键的工作长度键与轮毂键槽的接触高度（4） 中速轴上小齿轮处的键取普通平键1050GB1096-79键的工作长度键与轮毂键槽的接触高度（5） 低速轴上大齿轮处的键取普通平键1245GB1096-79键的工作长度键与轮毂键槽的接触高度（6） 联轴器周向定位
26、的键取普通平键1056GB1096-79键的工作长度键与轮毂键槽的接触高度十、联轴器的选择 根据输出轴转矩，查机械设计表14-1取工况系数 ，所以联轴器的公称转矩为，选用HL2联轴器4586GB5014-85，其公称扭矩为符合要求。十一、 减速器附件的选择和箱体的设计1. 窥视孔和视孔盖查课程设计（减速器附件的选择部分未作说明皆查此书）表9-18，选用板结构视孔盖， 。2. 通气器查表9-7，选用经一次过滤装置的通气冒。3. 油面指示器查表9-14，选用油标尺。4. 放油孔和螺塞查表9-16，选用外六角油塞及封油垫。5. 起吊装置查表9-20，选用箱盖吊耳， 箱座吊耳，6. 定位销查表14-3
27、，选用圆锥销GB 117-86 A12407. 起盖螺钉查表13-7，选用GB5782-86 M8358. 箱体的设计名称符号尺寸箱座壁厚10箱盖壁厚110箱体凸缘厚度b、b1、b2b=14;b1=12;b2=23加强筋厚m、m1m=9;m1=8地脚螺钉直径df32地脚螺钉数目n4轴承旁联接螺栓直径d124箱盖、箱座联接螺栓直径d216十二、润滑与密封12.1 润滑方式 齿轮采用飞溅润滑，在箱体上的四个轴承采用脂润滑，在中间支撑上的两个轴承采用油润滑。 12.2 密封类型的选择1. 轴伸出端的密封：轴伸出端的密封选择毛毡圈式密封。2. 箱体结合面的密封：箱盖与箱座结合面上涂密封胶的方法实现密封
28、。 3. 轴承箱体内，外侧的密封： （1）轴承箱体内侧采用挡油环密封。 （2）轴承箱体外侧采用毛毡圈密封十三、设计小结此次设计过程中培养了我的综合运用机械设计课程以及其他课程理论知识和利用生产时间知识来解决实际问题的能力，真正做到了学以致用。本次课程设计还是对自己所学的知识的一次系统的总结与应用。在设计中虽然遇到了一些困难，但是经过反复的查阅资料和与同学、老师的一起讨论，最终还是全部攻克了。这次设计对自己来说是一次很好的锻炼机会。 在设计过程中也发现了自己有许多不足之处，一些知识的掌握与理解还不够透彻，在以后的学习中还得继续加深学习。在此次设计过程中也让我学会了很多比如：查阅有关手册的方法，设
29、计中应注意的一些问题等等。总的来说这次设计对我收获很大。参考文献 1 宋宝玉，王连明主编，机械设计课程设计，第3版。哈尔滨：哈滨工业大学出版社，2008年1月。2 濮良贵，纪明刚主编，机械设计，第8版。北京：高等教育出版社，2006年5月。3 蔡春源主编，机械设计手册齿轮传动，第4版，北京：机械工业出版社，2007年3月。4 吴宗泽主编，机械零件设计手册，第10版，北京：机械工业出版社，2003年11月。5 吴宗泽，罗圣国主编，机械课程设计手册，第3版，北京：高等教育出版社。6 骆素君，朱诗顺主编. 机械设计课程设计简明手册，化学工业出版社，2000年8月.4根满足寿命要求满足寿命要求该键满足强度要求该键满足强度要求该键满足强度要求该键满足强度要求该键满足强度要求该键满足强度要求 时光荏苒，感谢教给我人生道理的老师。结语：.