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1、机械零件课程设计说 明 书设计题目：单级斜齿圆柱齿轮减速器组 别：第 组学生姓名： 同组人员： 班 级： 学 号： 指导教师： 起止日期：2010年1月11日22日 发给时间：2010年1月11日要求完成时间：2010年1月22日指导教师对 专业 班级 学 生 课 程（测绘）的评 语成绩评定： 指导教师签名：年 月 日课程(绘测)摘要了解设计任务书，明确设计要求、工作条件和设计步骤;通过查阅有关设计资料，观看电教片和参观实物或模型等，了解设计对象的性能，结构及工艺性;准备好设计需要的资料，绘图工具，拟定设计计划等;然后计算及进行校核。前言本设计是机械传动装置位于原动机和工作机之间，用以传递运动
2、和动力或改变运动方式，传动装置方案设计是否合理，对整个机械的工作性能、尺寸、重量和成本等影响很大，因此，传动方案设计是整个机械设计中最关键的环节。根据各种传动机构的特点和选择原则及对传动方案的要求，结合本设计的工作条件，对初步拟定的方案进行分析比较，从中选择出合理的方案。此时选出的方案，并不是最后方案，最后方案还有待于各级比能得到合理分配后才能决定。当传动比不能合理分配时，还须修改。在传动装置主要包括传动零件、支承零部件和连接零件，其中，决定其工作性能、结构和尺寸的主要是传动零件。因此，一般应在传动方案选择妥当后先设计计算传零件，确定其结构尺寸、参数和材料等，为设计减速器装配草图做好准备。由传
3、动装置计算得出的运动和动力参数以及设计任务书给定的工作条件，即为传动零件设计的原始数据。下面仅就传动设计计算的要求问题作简要说明。目录一、 传动装置的总体设计5二、分析和拟定传动方案5三、电动机的选择6四、V带轮的设计计算9五、齿轮传动的设计计算12六、从动轴的设计计算15七、键的选择、计算20八、联轴器的选择与校核20九、轴承的选择21十、齿轮润滑方式22十一、设计小结22十二、参考资料22 单级卧式斜齿圆柱齿轮减速器转动装置的总体设计一、 转动装置的总体设计：主要包括分析和拟定方案，选电动机的类型和型号，确定总体传动比和各级传动比，计算各轴转速和转矩。设计内容：1、 设计题目：单级卧式斜齿
4、圆柱齿轮减速器（用于自动送料的带转动运输机转动装置）；2、 工作条件：运输机两班制连续工作；单向运转，空载启动；有轻微冲击，常温，工作场所灰尘较大；使用年限8年；传动比误差为=5。3、 原始数据：运输机的滚筒直径D=400mm，运输机带的工作速度V=1.4m/s,运输机带工作拉力F=2.3KN。二、 分析和拟定方案分析：首先应满足工作机的功能要求，如：运输带工作速度V=1.4 m/s，运输机带工作拉力F=2.3KN；其次，还要应满足工作可靠，传动效率高，结构简单，尺寸紧凑，重量轻，成本低，工艺性好，使用和维护方便等要求，最后还要满足运输机的工作环境，工作温度。拟定传动方案满足同一工作机的功能要
5、求，往往可采用不同的传动机构，不同的组合和布局，从而可得出不同的传动方案。根据工作机的工作条件及要求，性能和适用条件，结合工作机所传递的载荷性质和大小，运动方式和速度以及工作机的输出转速相差较大，在它们之间常采用多级传动机构减速。（1） 齿轮传动具有承载能力大，效力高，允许速度高，尺寸紧凑，寿命长等特点；因此，在传动装置中一般应首先采用齿轮传动。由于斜齿圆柱齿轮传动的承载能力和平稳性比直齿圆柱齿轮传动。（2） 带传动其实具有传动平稳，吸振等特点，且能起过载保护作用。但由于它是靠摩擦力来工作的，在传递同样功率的条件下，当代速较低时，传动结构尺寸较大，为了减小代传动的结构尺寸，应将布置在高速级。（
6、3） 为了确定传动方案，可根据已知条件计算出工作滚筒的转速为： w=6010001.4/(4003.14)=66.85r/min若选用同步转速为1000r/min的电动机，则可估算出传动比装置的总传动比为2040。（4） 根据这个传动比及工作可确定传动方案，组合传动方案，采用的V带传动与一级减速器的组合传动方案。将带传动放在高速级既可缓冲吸振又能减小传动的尺寸。根据以上的拟定传动方案得出以下图： 三、电动机的选择：（1） 电动机类型的选择电动机类型的选择根据动力源和工作条件，选用Y系列三相异步电动机。（2） 电动机容量的确定（功率、转速）：1、 功率的计算： 工作机的功率计算Pw：Pw=FV/
7、100060=3.22KW 电动机的输出功率按下式计算：P0 =Pw/总式中，为电动机滚筒主动轴传动装置的总效率，按下式计算：总=带齿轴承2联查设计手册表2-2得带轮的传动效率：带齿=0.95一对齿轮的传动效率：带齿=0.97一对滚动轴承的效率：轴承=0.99联轴器（弹性）效率：联=0.99因此：总=带齿轴承2联=0.950.970.9920.99=0.885P0 =Pw/总=3.22/0.885=3.64KW选取电动机的额定功率使Pm=(13) P0，并查电动机技术数据机械设计基础P148表16-1）取电动机的额定功率：Pm=3.64*1.05=3.82 KW取P=4KW。电动机的功率不要太
8、高太大，够用就行，越大越贵。 确定电动机的转速滚筒轴的转速为：w=601000v/D=6010001.4/4003.14=66.85r/min按推荐的各种传动机构传动比范围（查机械零件课程设计P7表2-3），取V带传动比：i带=24单级圆柱齿轮传动比：i齿 =35则总传动比范围：i总=i带I齿=（23）（45）=620电动机可选择的转速范围相应为：=总=（620）90.76r/min=5441815r/min电动机同步转速符合这一范围的有（机械零件课程设计P148表16-1）750r/min,1000r/min两种。为了降低电动机所需的功率和同步转速，（机械零件课程设计P148表16-1）可知
9、，电动机型号为Y132M1-6。根据电动机的载荷转速和滚筒可算出总传动比。电动机的型号额定功率同步转速满载转速轴外伸轴径轴外伸长度Y132M1-64KW1000r/min960r/min38mm80mm型号为Y132M1-6的堵矩转矩=2.0，最大转矩=2.2。（3） 计算传动装置总传动比并分配各级传动比1、 传动装置的总传动比i总=nmnw=960/66.85=14.362、 分配各级的传动比由，为使V带传动的外廓尺寸比致过大，取传动比i带=3，则齿轮的传动比为：i齿 = i带/i齿 =14.36/3=4.79（4） 计算传动装置的运动参数和动力参数各轴的转速：电机轴：=3.64Kw=960
10、r/min=9550 =36.21N.mI轴： = 带=3.640.95=3.46Kw=i带=320r/min=103.26 N.mII轴：= =3.19Kw=66.8 r/min=9550=456.06 N.mIII轴： =3.09Kw= =66.8 r/min =9550=441.76 N.m为了便于下一阶段的设计计算，将以上结果列表如下： 参数轴号电机轴I轴II轴III轴功率P3.64Kw3.46Kw3.19Kw3.09Kw转速n960r/min320r/min66.8 r/min66.8 r/min扭矩T36.21N.m103.26 N.m456.06 N.m441.76 N.m传动比
11、ii总=14.36i带=3i齿 =4.79效率带齿=0.95轴承=0.99联=0.99联=0.99四、V带传动的设计计算V带传动：主要用于传动能力较大，结构要求紧凑的场合，V带传动较平稳，传动能力好，目前机械设备中应用较普通的就是V带传动。设计的已知条件一般是：运输机两班制连续工作；单向运转，空载启动；有轻微冲击，常温，工作场所灰尘较大；原动机的类型以及外廓尺寸的要求。设计内容：带的型号，长度和根数；带轮的尺寸，结构和材料；传动的中心距离带的初拉力和压轴力，张紧及防护带轮设计。设计方法与步骤如下表：序号项目计算过程结果一、带传动的设计计算1计算功率查表5-7（机械设计基础）取工况系数=1.2=
12、 =1.23.64=4.37kw因此：=1.2, =4.37kw=1.2=4.37kw2选择V带型号由=4.37kw和=960r/min查图5-15（机械设计基础）选取A型带选取A型带3确定带轮基准直径和根据A型查表5-8（机械设计基础）取=112mm带传动的转动比i带=3，所以大带轮基准直径= i带=1123=336mm，按（机械设计基础）查表5-8将圆整为355mm。因此：=112mm =336mm =112mm =336mm4验算带速vV=601000=112960/600000=5.63m/s故v在525m/s的范围内，故符合要求。V=5.63m/s5初定中心距由0.7（+）2（+）得
13、:326.9mm934mm根据已知条件取=600mm因此：=600mm=600mm6初算带长=2+(+)/2+( )2/4a0=1957.79mm故查（机械设计基础）P118，表5-6带长修正系数，取基准长度=2000mm=2000mm7确定实际中心距a2+ =621.11mm= 0015=591.11mm=+003=681.11mm因此：=621.11mm=621.11mm89验算小带轮角确定带轮的根数Z ( )/ =根据（机械设计基础P120）要求，故符合要求。根据和查（机械设计基础P116）表5-3得： =1.15kw根据i带=3和查（机械设计基础P117）表5-4得： =0.11kw根
14、据=查（机械设计基础P117）表5-5得：=0.93根据=2000mm查（机械设计基础P118）表5-6得：=1.03Z =3.56根据要求，取Z=4= =1.15kw =0.11kw=0.93=1.03Z=410单根V带的张紧力=500+ =160.87N.m因此：=160.87N.m=160.87N.m11作用在轴上的压力=2 sin=1236.37 N.m因此：=1236.37 N.m=1236.37 N.m12带轮的宽度B查（机械设计基础P108）表5-1查出A型带的槽间距e=150.3mm第一槽对称线至端局里f=10mm,因此B=（Z-1）e+2f=65mm根据查（机械设计基础P10
15、8）的要求，带轮的圆周速在25m/s以下，用HT150；带轮基准直径:112150mm,用实心式，带轮的基准直径150355450mm，用腹板式或孔板式。槽型A型。e=150.3mmB=65mm槽型A型五、齿轮的传动设计计算:根据电动机的选择所计算出的第一根轴的输入功率，第一根轴的输出转速，齿轮传动比，运输机用一级斜齿圆柱齿轮减速器，二班制连续工作，单向运转，载荷平稳，室内工作粉尘较大，减速器小批量，使用年限8 年，运输带速度允许误差5%。1、 软齿面:Z=2030;m4mm ; 100mm。2 、硬齿面:Z=1720;m=2.53mm选择齿轮材料及精度等级，确定许用应力:由于传递功率不大，选
16、用软齿面组合;小齿轮选用45钢，调质处理;大齿轮用45钢正火处理。8 级精度。查(机械设计基础P140)表6-4 得:小齿轮齿面硬度为230HBS，大齿轮齿面190HBS，许用接触应力=530 M，=480 M，许用弯曲应力 M=290 M。按接触疲劳强度设计计算如下表:序号项目计算过程结果1齿轮转矩=9.55 =1.0326 Nmm=.0326 Nmm2满载系数K查(机械设计基础P143)表6-6 取K=1.1K=1.13齿数和齿宽系数齿轮传动比i齿 =4.79，选择小齿轮的齿数=23，则大齿轮的齿数=234.79=110.17;取=110，实际传动比:= =4.78实际传动比的误差:0.2
17、1%，与根据轴承的径值取=55mm，因此选的轴承的代号为:7211C，正装。=60mm; =69mm。1、 确定轴的各段长度:与传动需要与零件(如齿轮、联轴器、套筒)相配合的轴段应比传动零件的轮毂宽度略小13mm，=82mm；第二段轴长度考虑，轴承盖至联轴器的距离为1015mm ，取=55mm，其余各段轴长与箱体的有关，可由齿轮开始向两端逐步确定。套筒的长度取2025mm ，取20mm ，轴承宽度为21mm ，=43mm；大齿轮的宽度b=80mm，=78mm；轴环宽度: =1.4h(机械设计基础P 224)，取 =8mm， =11mm；与轴承配合的轴段长 =21mm。两支点的跨度 =140mm
18、，轴总长度为=298mm 。轴的强度校核如下表:序号项目计算过程结果1绘制轴的受力简图(a)2计算支承反力图(b)水平面承反力，=0140-70+=0140-70-=0解得: =-570.6N；=1581.91N垂直面支承反力:=1319.75N=-570.6N；=1581.91N=1319.75N=1319.75N3绘制轴的受力简图(a)、支承反力图(b)、水平面弯矩、垂直面弯矩、合成弯矩图(c)、(e)、(f)。4水平面弯矩、垂直面弯矩、合成弯矩为=70=110733.7N.mm=70=-39942N.mm垂直面弯矩=70=92382.5N.mm合成弯矩为:=144209.84N.mm=1
19、00647.35N.mm=110733.7N.mm=-39942N.mm=92382.5N.mm=144209.84N.mm=100647.35N.mm5绘制扭矩图(g)6绘制当量弯矩图(h)7危险截面的当量弯矩为查机械设计基础P220表10-3得:=310553.51N.mm8校核危险截面的直径=38.31mm查机械设计基础P220，表10-3得:则，增大3%为=39.51mm，因结构设计的轴为60mm，故满足强度条件要求。=39.51mm故满足强度条件要求绘制轴的零件图(另附)上述的弯矩图如19页所示：七、平键的选择与计算平键的选择与计算如下表：序号项目计算过程结果1选择平键的材料45钢2
20、根据轴径大小、轮毂的宽度选择平键的型号轴径:d=60mm ，轮毂宽度:B=L=78mm 。齿轮传动要求齿轮与轴对中性好，以避免啮合不良，故联接选用普通平键A 型键。根据机械设计基础P257，查表12-1得:键宽B=16mm ，键高h=10mm ，计算得键长:L=6873mm ，取L=68mm ，标记为:键1668 GB/T1096-1990，键槽:t=6.0mm ，r=0.3mm 。键宽B=16mm ，键高h=10mm L=68mm t=6.0mm ，r=0.3mm 3强度计算查机械设计基础P261表12-1得:键的工作长度: =52mm ，则:=58.77MPa故此键满足强度要求。=58.7
21、7MPa故此键满足强度要求。4根据上述得出联轴器的平键尺寸键宽B=12mm ，键高h=8mm ，计算得键长:L=76mm ，标记为:键1276 GB/T1096-1990，键槽:t=5.0mm ，r=0.3mm通过校核此键满足强度要求键宽B=12mm ，键高h=8mm ，L=76mmt=5.0mm ，r=0.3mm通过校核此键满足强度要求八、联轴器的选择根据机械设计基础P268的相关理论可知:常用联轴器大多数已是标准化，需要时直接从标准中选取即可;选择联轴器的步骤是选择和型号，然而必要的强度校核。由初选的为弹性柱销联轴器。弹性柱销联轴器是利用弹性联接件的弹性变形来补偿两轴的相对位移，从而缓和冲
22、击和吸振。弹性柱销联轴器结构简单，更换柱销方便。由于弹性联轴器的造价较高，但应用广泛。根据工作条件可选弹性柱销联轴器，初选规格为HL3，J 型的联轴器，根据机械设计基础表13-1可知:公称转矩=630N.m，许用转速=5000r/min(铸铁），轴孔直径d=42mm，孔长L=84mm。校核计算:1、 转速n应小于等所选型号的许用转速，即:=66.8r/min2、 计算转矩应小于等所选型号的额定转矩即:=KT=查表12-3得K=1.5，因此=687.6N.m;不符合条件;选择HL4 ，J 型的联轴器:查表13-7可知公称转矩=1250N.m; 许用转速=2800r/min(铸铁）。代入以上公式计
23、算，符合工作条件要求。九、轴承的型号选择序号项目过程与结果1轴承的型号选择根据机械设计基础P236轴承的选择;2类型选择选择轴承类型应该考虑以下几方面因素:承受载荷的大小、方向和性质;转速与工作环境;调心性能要求;经济性和其他特殊要求等。3载荷条件载荷较大或承受冲击载荷时应选用滚子轴承。主要承受径向载荷时，应选用深沟球轴承;同时承受径向和轴向载荷时，应选用角接触球轴承;只承受轴向载荷时，选用推力轴承;承受推力大很多时，应选用推力轴承和深沟球轴承的组合结构。3转速条件转速较高且旋转精度要求较高时，选用球轴承。转速较低且有冲击载荷时，应选滚子轴承。4调心性能跨度较大，难以保证轴的刚度或安装精度时，
24、应选用具有调心性能的调心轴承。5装调性能为便于安装，拆卸和调整游隙，根据工作条件要求可选适于工作的轴承。序号项目过程与结果6经济性一般球轴承比滚子轴承的价格低，特殊结构的轴承比普通的轴承价格高。7精度选择相同型号轴承精度越高，价格就越高。一般机械传动中的轴应选用普通级(0级)精度。8型号选择(尺寸)根据以上的综合分析，选择角接触球轴承，其他代号、尺寸如下:7211C 轴承的尺寸:基本尺寸:d=55mm (内径);D=100mm(外径);B=21mm(宽度)。润滑方式:油润滑十、齿轮传动的润滑根据机械设计基础P162可得:齿轮转动时需要对齿轮进行润滑，可以减小齿面间的摩擦和摩损，还可以防锈和降低
25、噪声，从而可提高传动效率和延长齿轮寿命，所以润滑对齿轮传动是非常重要。通过齿轮设计计算可知斜齿轮的圆周转速v=1.22m/s，由于v 12m/s，因此就选用浸油润滑，浸入油中深度等一个齿高，但不小10mm 。润滑剂的牌号选择:齿轮材料:45钢;齿轮圆周速度v=1.22m/s;强度极限，运动黏度，润滑油牌号选择为:L-CKC320。密封方式:根据机械设计基础P253得:轴承的密封目的是防止水分、灰尘和其他杂质进入轴承，并且阻止润滑剂流失。已知轴径D=49mm，转速n=66.8r/min，轴的圆周转速为:根据表11-16可选接触式密封，密封圈的材料是耐油橡胶。设计小结通过两周的机械课程设计，深深地
26、体会到了在机械设计过程当中的繁琐计算，通过反复的计算与校核，才能合格;而且还要根据工作条件，加工工艺和经济性所选择零件。经过计算与校核，才能知道该零件的工作条件是否适合，然后圆整取标准值，这样比较经济，还可以批量生产，也可以在市场买到。由于初次的做课程设计，在这过程中出现很多的不，通过老师的修改，可以算是合格的。在今后的学习中要加强学好，为以后打下良好基础。参考资料:1、机械设计基础第二版，新世纪高职高专教材编审委员会组编，大连理工大学出版社，2008年2月;2、机械零件课程设计广西工业职业技术学院机械工程系，2009年9月;3、互换性与测量技术第二版，陈于萍、高晓康编著，高等教育出版社，2005年7月第二版。共23页第25页