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1、机械设计课程设计 说明书 题目：减速器设计 指导老师：孙文磊 学生姓名： 所属院系： 专业： 班级： 完成日期： 新疆大学机械工程学院 2012年 7 月 4 日 目录 一、设计题目2 二、课程设计的目的（综合训练） 2 三、设计计算说明书3 3.1 电动机选择 3 3.2 总传动比及分配各级的传动比的计算4 3.3 运动参数及动力参数计算4 3.4 传动零件的设计计算5 3.5 轴的设计计算9 3.6 滚动轴承的选择及校核计算13 3.7 键联接的选择及校核计算15 3.8 减速器附件的选择 16 3.9滑和密封16 设计心得 17 一级直齿圆柱齿轮减速器设计说明书 一、设计题目 设计用于带
2、式运输机的一级直齿圆柱齿轮减速器 传动简图如下： 6 1 2 3 4 5 V F 1 V带传动 2电动机 3一级圆柱齿轮减速器 4联轴器 5卷筒 6运输带 原始数据 数据编号运输带工作拉力 F/N 运 输 带 工 作 速 度 V/(m/S) 卷筒直径 D/mm 2 1150 1.6 260 工作条件 : 连续单向运转 , 载荷平稳，空载启动，使用期限10 年，小 批量生产，两班制工作，运输带速度允许误差为5% 。 二、课程设计的目的（综合训练） 1. 巩固、加深和扩大在本课程和先修课程学到的知识 2. 培养机械设计一般方法 3. 进行机械设计基本技能的训练 三、设计计算说明书 3.1 电动机选
3、择 1、电动机类型的选择： Y 系列三相异步电动机 Y 系列三相异步电动机适用于电压为380V、无特殊要求的机械上， 如机床、泵、风机、搅拌机、农业机械等。所以选用Y系列三相异步 电动机。 2、电动机功率选择： （1）传动装置的总功率： 查课程设计书表2-5 知带=0.96，轴承=0.99，齿轮=0.97，联轴器 =0.99，滚筒=0.96 总=带 3 轴承齿轮联轴器滚筒 =0.960.99 30.970.990.96 =0.8587 (2) 电机所需的工作功率： P工作=FV/（1000总） =11501.6/ （10000.8587） =2.1428KW 3 、确定电动机转速： 计算滚筒工
4、作转速： n筒=601000V/（D） =6010001.6/ （260） =117.53r/min 由表 6-164 推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速 器传动比范围I a=35。取 V 带传动比 I 1=24，则总传动比理时 范围为 I a=620。 故电动机转速的可选范围为nd=I an 筒= （620） 120.25=721.52405.01r/min 符合这一范围的同步转速有750、 1000、和 1500r/min。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、 价格和带传动、 减速器的传动比， 可见第 2 方案比较适合， 则选 n=1000r/min 。 4、确定电动机型号 根据
5、以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速， 选定电动机型号为Y132S-6。 其主要性能：额定功率：3KW ，满载转速 960r/min. 3.2 总传动比及分配各级的传动比的计算 1、总传动比： i 总=n电动/n筒=960/117.53=8.168 2、分配各级传动比 （1） 取齿轮 i齿轮=3（单级减速器i=36 合理） （2） i总=i齿轮I 带 i带=i总/i齿轮=8.168/3=2.722 3.3 运动参数及动力参数计算 1、计算各轴转速（ r/min） n0=n 电机=960r/min nI=n0/i 带=960/2.722=352.68(r/min) nII=nI/i 齿
6、轮=117.56(r/min) nIII= nII=117.56(r/min) 计算各轴的功率（ KW ） P0= P 工作=2.1428KW PI=P0带=2.14280.96=2.057KW PII=PI齿承=1.916KW PIII=PII承联=1.960.980.99 =1.9015KW 3 计算各轴扭矩（ k Nmm） To = 9550P0/n0= 95502.14281000/960 =21.316kNm TI=9550PI/nI=95502.0571000/352.68 =55.7kNm TII=9550PII/nII =95501.961000/117.56 =159.22k
7、Nm TIII=9550PIII/n III =95501.90151000/117.56 =154.468kNm 3.4 传动零件的设计计算 1、皮带轮传动的设计计算 （1）选择普通 V 选带截型 由课本表 13-8 得：kA=1 PC=KAP=12.1428=2.1428KW 由课本 P219 图 13-15 得：选用 A 型 V 带 （2）确定带轮基准直径，并验算带速 由课本图 13-15 得，推荐的小带轮基准直径为80100mm 则取 dd1=100mmdmin=80 dd2=n1/n2dd1=960/352.68100=272.201mm 由课本表 13-15 得，取 dd2=270
8、mm 实际从动轮转速n2=n 1dd1/dd2=960100/270 =355.56r/min 转速误差为：（n2-n2 ）/n2=（352.68-355.56）/352.68 =0.0081200（适用） （5）确定带的根数 根据 n1=960 r/min,d1=100,由表 13-3, 得 P1=0.95KW P1=0.08KW K=0.96 KL=0.99 Z=PC/P=P C/(P1+P1)KKL =2.305/【(0.97+0.08 )0.960.99】 =2.38 (6)计算轴上压力表（ 13-1）查得 q=0.1kg/m，单根 V 带的初拉 力： F0=500PC/（ZV）（2.
9、5/K-1）+qV 2 =5002.305/（35.03）(2.5/0.96-1)+0.15.03 2N =125.05N 则作用在轴承的压力FQ， FQ=2ZF0sin（1/2）=23125.05sin（160.61 0/2） =739.58N 2、齿轮传动的设计计算 （1）选择齿轮材料及精度等级 考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选 用 40Cr 调质，齿面硬度为240260HBS。大齿轮选用45 钢，调 质，齿面硬度 220HBS；根据课本表11-1 选 7 级精度。 齿面精糙 度 Ra1.63.2m (2)许用接触应力 H H= HlimZNT/SH 由课本查表（ 11
10、-1）得： HlimZ1=570Mpa HlimZ2=350Mpa 通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数 SH=1.0 H1=Hlim1ZNT1/SH=5700.92/1.0Mpa =524.4Mpa H2=Hlim2ZNT2/SH=3500.98/1.0Mpa =343Mpa 故得： d176.43(kT1(u+1)/duH 2)1/3 =76.431166708.23(3+1)/0.93343 21/3mm =97.8mm 模数： m=d1/Z1=97.8/20=4.98mm 取标准模数： m=5mm 3.5 轴的设计计算 1、按扭矩初算轴径 选用 45#调质，硬度 217
11、255HBS 根据设计例题，查课本表14-2，取 c=115 d115 (2.1428/352.l68) 1/3mm=20.99mm 考虑有键槽，将直径增大5%，则 d=20.99(1+5%)mm=22.03mm 选 d=22mm 2、轴的结构设计 （1）轴上零件的定位，固定和装配 单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分 布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作 过渡配合固定， 两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合 固定 （2）确定轴各段直径和长度 段： d1=22mm 长度取 L1=50mm h=2c c=1.5mm II 段:d2=d1+2h=22+22
12、1.5=28mm d2=28mm 初选用 7206c 型角接触球轴承，其内径为30mm, 宽度为 16mm。 考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距 离。取套筒长为 20mm， 通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度， 并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长 为 55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故 II 段长： L2=（2+20+16+55）=93mm III 段直径 d3= 35mm L3=L1-L=50-2=48mm 段直径 d4=41mm 由手册得： c=1.5 h=2c=21.5= 3 mm d4=d3+2h=35+23= 41 mm 长度和右面
13、的套筒相同，即L4=20mm 但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆 卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：（30+3 2）=36mm 因此将段设计成阶梯形，左段直径为36mm 段直径 d5=30mm. 长度 L5=19mm 由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=100mm (3)按弯矩复合强度计算 求分度圆直径：已知d1=100mm 求转矩：已知T2=58554.28Nmm 求圆周力： Ft Ft=2T2/d2=58554.28/50=1171.09N 求径向力 Fr Fr =Fttan=1171.09tan20 0=426.24N 因为该轴两轴承对称，所以：LA=
14、LB=50mm (1)绘制轴受力简图（如图a） （2）绘制垂直面弯矩图（如图b） 轴承支反力： FAY=FBY=Fr/2=213.12N FAZ=FBZ=Ft/2=585.55N 由两边对称，知截面C 的弯矩也对称。截面C 在垂直面弯矩为 MC1=FAyL/2=213.1250=10.656Nm (3)绘制水平面弯矩图（如图c） 截面 C 在水平面上弯矩为： MC2=FAZL/2=585.5550=29.2775Nm (4)绘制合弯矩图（如图d） MC=(MC1 2+M C2 2)1/2=(10.6562+29.2782)1/2=31.156N m (5)绘制扭矩图（如图e） 转矩： T=9.
15、55（P2/n2）10 6=58.55N m (6)绘制当量弯矩图（如图f） 转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取=1，截面C 处的当量弯矩： Mec=M C 2+(T)21/2 =31.156 2+(1 58.55) 21/2=66.32N m (7)校核危险截面C 的强度 e=Mec/（0.1d3 3）=66.32/（0.1413） =9.62MPa48720h 预期寿命足够 2、计算输出轴承 (1)已知 n=76.4r/min Fa=0 FR=FAZ=903.35N 试选 7207AC 型角接触球轴承 得 FS=0.063FR,则 FS1=FS2=0.63FR=0.63903.35
16、=569.1N (2)计算轴向载荷FA1、FA2 FS1+Fa=FS2Fa=0 任意用一端为压紧端，1 为压紧端， 2 为放松端 两轴承轴向载荷： FA1=FA2=FS1=569.1N (3)求系数 x、y FA1/FR1=569.1/903.35=0.63 FA2/FR2=569.1/930.35=0.63 查表得：e=0.68 FA1/FR148720h 此轴承合格 3.7 键联接的选择及校核计算 轴径 d1=22mm,L 1=50mm 查表得，选用C 型平键，得： 键 A 87 GB1096-79 l=L 1-b=50-8=42mm T2=48Nm h=7mm 得 p=4T2/dhl=4
17、48000/22742 =29.68MpaR(110Mpa) 2、输入轴和齿轮联接采用平键联接 轴径 d3=35mm L3=48mm T=271Nm 查表知选 A 型平键 键 108 GB1096-79 l=L3-b=48-10=38mm h=8mm p=4T/dhl=4271000/35838 =101.87Mpap(110Mpa) 3、输出轴和齿轮2 联接用平键联接 轴径 d2=51mm L2=50mm T=61.5Nm 查资料选用 A 型平键 键 1610 GB1096-79 l=L2-b=50-16=34mm h=10mm p=4T/dhl=46100/511034=60.3Mpap
18、3.8 减速器附件的选择 通气器 由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用 M18 1.5 油面指示器 选用游标尺 M16 起吊装置 3.9 滑和密封 1 齿轮的润滑 采用浸油润滑， 由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为 六分之一大齿轮半径，取为35mm。 2滚动轴承的润滑 由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。 3 润滑油的选择 齿轮和轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型 设备，选用 L-AN15 润滑油。 4 密封方法的选取 选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型 密封圈实现密封。 密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-42-7-ACM ， （F
19、）B70-90-10-ACM 。 轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。 四、设计心得 机械设计课程设计是机械课程当中一个重要环节通过了2 周的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械 的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。 由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设 计中难免会出现这样那样的问题，如：在选择计算标准件是可能 会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大， 在查表和计算上精度不够准 在设计的过程中，培养了我综合使用机械设计课程及其他课 程的理论知识和使用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在 设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多 个人无法解决的问题， 在这些过程中我们深刻地认识到了自己在 知识的理解和接受使用方面的不足，在今后的学习过程中我们会 更加努力和团结。 由于本次设计是分组的，自己独立设计的东西不多，但在通 过这次设计之后， 我想会对以后自己独立设计打下一个良好的基 础。