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1、机械设计课程设计说明书 一级减速器的设计 作者：北京航空航天大学自动化学院 *目录机械零件课程设计任务书2一、传动方案的确定2二、电动机的选择、传动系统的运动和动力参数21电动机的选择22传动比分配23各级传动的动力参数计算24将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表2三、传动零件的设计、计算21V带传动的设计22带的参数尺寸列表23减速器齿轮（闭式、斜齿）设计2四、轴的设计与校核21轴的初步设计22I轴的校核23II轴的校核2五、键联接的选择与校核21I轴外伸端处键联接22II轴外伸端处键联接23II轴与大齿轮配合处键联接2六、轴承寿命校核21I轴轴承600622II轴轴承6006校核2七
2、、润滑与密封形式，润滑油牌号及用量说明2八、箱体结构相关尺寸2九、减速器附件列表2十、参考资料2机械零件课程设计任务书一、题目A 设计带式运输机的传动装置传动装置简图如右图所示（电动机的位置自己确定）。1运输机的数据：运输带的工作拉力F=1100(N)运输带的工作速度V=1.6 (m/s)运输带的滚筒直径D=300 (mm)滚筒轮中心高度H=300 (mm)(附：运输带绕过滚筒的损失用效率计，取效率=0.97）。2工作条件：锅炉房运煤：三班制，每班工作四小时：空载启动、连续、单向运转、载荷平稳。3使用期限及检修期间隔：工作期限为十年，每年工作三百日；检修期间隔为三年。1电动机；2V带传动;3减
3、速器（斜齿）；4联轴器；5带式运输机4生产批量及生产条件：只生产几台，无铸钢设备。二、设计任务1选出电动机型号；2确定带传动的主要参数及尺寸；3设计该减速器；4选出联接减速器输出轴与运输机轴的联轴器。三、具体作业1减速器装配图一张；2零件工作图两张（大齿轮、输出轴）；3说明书一份。一、传动方案的确定方案A：采用一级带传动和一级闭式齿轮传动。优点：（1）带传动具有成本低，维护方便的优点。（2）带传动有减震和过载保护功能。缺点：（1）外形尺寸大，传动比不恒定。（2）效率较低，寿命短，不是在繁重的工作要求和恶劣的工作条件下工作。方案B： 采用一级闭式齿轮和一级开式齿轮传动。 优点：（1）开始传动成本
4、低，安装更换方便。（2）承载能力大，传动稳定，效率高。缺点：（1）寿命短，齿面磨损严重，需经常维护。（2）不适于高速重载的情况，工作条件也对齿面磨损程度影响很大。方案确定：综上所述，我采用方案A，比较起来，方案A的减震和过载保护能力会很大程度上延长电机和减速器的寿命，减少维护费用。由于用来运煤，工作条件较恶劣，方案B中开式齿轮离传送带近，很容易卷入煤渣，影响工作，而带传动可以放置在较远处。综上所述，采用方案A。二、电动机的选择、传动系统的运动和动力参数计算项目计算内容计算结果1电动机的选择工作机所需功率传动效率实际需要功率工作机转速电动机转速由于带传动的传动比，减速器，所以电动机的转速范围61
5、1.42445.6r/min。常用的电动机转速为750r/min, 1000r/min和1500r/min，而选用1500r/min较为经济。综上，电动机型号可选为Y100L1-4型，其额定功率为2.2kW，满载转速1420r/min。Y100L1-4型额定功率2.2kW满载转速1420r/min2传动比分配总传动比带传动比由 取减速器传动比3各级传动的动力参数计算各轴转速（分别为小齿轮轴转速和大齿轮轴转速）各轴输入功率各轴输入转矩 4将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表轴名功率P/kW转矩T/kNmm转速r/min传动比i效率输入输出输入输出电机轴2.0213.5914202.80.9
6、6I轴1.9436.53507.14500.97II轴1.88170.9101.431.00.95卷筒轴1.82167.5101.43三、传动零件的设计、计算1V带传动的设计计算项目计算内容计算结果工作系数KA查表13-6得KA=1.2电动机计算功率PcV带型号由，查图13-15，选用A型普通V带A型普通V带计算项目计算内容计算结果大小带轮基准直径d2，d1取d1=90mm，又查表13-7，取d2=250mmd1=90mmd2=250mm验证V带带速带速 v在525m/s之内，合适。v=6.75m/sV带基准长度Ld和中心距a初步选取中心距a0=1.5(d1+d2)=515mm取a=530mm
7、 得带长查表13-2，取Ld=1800mm，得实际中心距，小带轮包角的验算合适。计算项目计算内容计算结果单根普通V带的基本额定功率由n满=1420r/min及d1=90mm，查表13-3得， 传动比ii=2.78额定功率增量查表13-4得，包角修正系数由，查表13-5得，带长修正系数由Ld=1800mm，查表13-2得V带根数z根数单位长度质量q查表13-1得，q=0.1kg/mq=0.1kg/m单根V带的初拉力F0作用在带轮上的压力FQ带轮结构大带轮采用腹板式，小带轮采用整体式。2带的参数尺寸列表计算项目计算内容计算结果A型带小带轮直径d1/mm大带轮直径d2/mm中心距a/mm带长Ld/m
8、m902505801800带根数z初拉力F0/N轴上载荷FQ/N3107.06353减速器齿轮（闭式、斜齿）设计计算项目计算内容计算结果材料选择由于结构要求紧凑，故大小齿轮最好选用硬齿面组合。而齿轮生产量有限，无铸钢设备，所以最好选用45号钢，表面高频淬火。硬度：4050HRC大小齿面都选用45号钢，表面高频淬火。（1）按齿面接触疲劳强度初步计算接触疲劳极限弯曲疲劳极限查表11-1，取大小齿轮接触疲劳极限： 取1120MPa弯曲疲劳极限： 取700MPa=1120MPa计算项目计算内容计算结果安全系数、SH弹性系数、区域系数查表11-5，取=1.25、SH=1.0查表11-4 =1.25、SH
9、=1.0许用接触应力许用弯曲应力载荷系数K查表11-3，取K=1.3K=1.3齿宽系数中型减速器，查表11-6 取大小齿轮齿数z2，z1取小齿轮齿数z1=19，则大齿轮齿数z1=19z2=95实际传动比 i小齿轮转矩计算项目计算内容计算结果模数mn初选螺旋角查表4-1，取mn=3mmmn=3mm确定中心距a取整数值确定螺旋角分度圆直径d1，d2齿宽b1，b 取=50mm验算齿面接触强度安全计算项目计算内容计算结果（2）验算弯曲强度弯曲极限查图11-10，取小齿轮弯曲疲劳极限大齿轮弯曲疲劳极限 安全系数SF查表11-4，取SF=1.3SF=1.3许用弯曲应力当量齿数zv1，zv2齿型系数YF1，
10、YF2查图11-9，取YF1=2.87，YF2=2.20YF1=2.87YF2=2.20齿轮圆周速度验算弯曲强度 安全计算项目计算内容计算结果（3）齿轮其他传动的参数端面压力角齿顶高ha齿根高hf全齿高h顶隙cha=mn=3mmhf=1.25mn=3.75mmh=ha+hf=6.75mmc= hf-ha=0.75mmha= 3mmhf=3.75mmh= 6.75mmc= 0.75mm齿顶圆直径dada1=d1+2ha=60+23=66mmda2=d2+2ha=300+23=306mmda1= 66mmda2= 306mm齿根圆直径df1df1=d1-2hf=60-7.5=52.5mmdf2=d
11、2-2hf=300-7.5=292.5mmdf1=52.5mmdf2=292.5mm齿轮结构小齿轮为齿轮轴大齿轮为腹板式（4）齿轮传动参数列表中心距a/mm模数mn/mm螺旋角端面压力角t1803齿数齿宽/mm分度圆直径/mmz1z2b1b2d1d21995555060300齿高/mm齿顶圆/mm齿根圆/mmhahfda1da2df1df233.756630652.5292.5计算项目计算内容计算结果（5）大齿轮结构简图（6）大齿轮结构尺寸参数列表ds(mm)dh=1.6ds(mm)lh=(1.21.5)ds(mm)b(mm)5080取7068c=0.3b(mm)=(2.54)mn(mm)d0
12、(mm) d(mm)取10取1016040计算项目计算内容计算结果四、轴的设计与校核1轴的初步设计材料选取选用45号钢，表面高强度淬火处理45号钢表面高频淬火初估最小直径I轴：II轴：考虑到轴的削弱作用：考虑I轴连接带轮，取dI=22mm考虑II轴连接联轴器，取dII=24mmdI=22mmdII=24mm初选轴承I轴选用6006，d=30mm，B=19mmII轴选用6006，d=30mm，B=19mmI轴选6006II轴选6006轴的结构设计根据轴上零件的定位及轴承等零件的标准确定轴结构如下图：计算项目计算内容计算结果2I轴的校核小齿轮受力切向力径向力轴向力 简化为简支梁垂直面支撑反力垂直面
13、弯矩图水平面支撑反力水平面弯矩图合成弯矩计算传递扭矩图FQbbaTIMbFtF2HMbVMaVMaVF1VF2VMaFaFtFaFQMaMaHF1HFrFrTIFQ计算项目计算内容计算结果垂直面支撑反力垂直面弯矩计算水平面支撑反力水平面弯矩计算F产生的弯矩合成弯矩计算危险截面当量弯矩由合成弯矩图，a-a与b-b截面均为危险截面，但由于Ma与Mb相差不大，但b多，故b-b更危险，只验算b-b的当量弯矩。由于TI为不变的转矩，取=0.6危险截面的校核45钢的，则d值增大5%为23 .4mm本设计d取60mm 合适I轴结构合理计算项目计算内容计算结果3II轴的校核大齿轮受力切向力径向力轴向力简化为简
14、支梁垂直面支撑反力垂直面弯矩图水平面支撑反力水平面弯矩图合成弯矩计算传递扭矩图aaTIIMaMaHFtF2HF1HMaVMaVFaMaFrF2vF1vTIIFtFrFa计算项目计算内容计算结果垂直面支撑反力垂直面弯矩计算 水平面支撑反力水平面弯矩计算合成弯矩计算危险截面当量弯矩由合成弯矩图，a-a截面为危险截面， 验算a-a截面的当量弯矩。由于TI为不变的转矩，取=0.6危险截面的校核45钢的，则 合适考虑到键槽对轴的削弱将d值增大5% d=1.0526.4=27.8mm轴实际取d=50mm 合适II轴结构合理五、键联接的选择与校核材料选择许用挤压应力选用45号钢，由表10-10，取45号钢1
15、I轴外伸端处键联接键的选择选用圆头普通平键（GB1096-79）根据dI=22mm及外伸端长度，选择键637，其中b=6mm，h=6mm，L=37mm，t=3.5mm，t1=2.8mm键637键的校核键选取合适2II轴外伸端处键联接键的选择选用圆头普通平键、双键根据轴径d=24mm及台阶长度，选择键866，其中b=8mm，h=7mm，L=56mm，t=4.0mm，t1=3.3mm键1444键的校核键选取合适3II轴与大齿轮配合处键联接键的选择选用圆头普通平键（GB1096-79）根据dII=50mm及外伸端长度，选择键1444，其中b=14mm，h=9mm，L=44mm，t=5.5mm，t1=
16、3.8mm键1456键的校核键选取合适六、轴承寿命校核1I轴轴承6006轴承受力图温度系数ft载荷系数fP由表16-9，取ft=1由表16-10，取fP=1.1ft=1fP=1.1确定X、Y由于由表16-12，取X1=0.56，Y1=1.71 X1=0.56，Y1=1.71要求轴承寿命Lh每天工作12小时，每年工作300天，检修间隔三年理论使用寿命 合适I轴轴承选用6006合适2II轴轴承6006校核初检是否合适由于P1P2，故按轴承1计算合适II轴轴承选用6006合适轴承受力图当量动载荷的X、Y由于，由表16-12 X2=0.56，Y2=1.71 X2=0.56，Y2=1.71要求轴承寿命L
17、h每天工作12小时，每年工作300天，检修间隔三年 理论使用年限II轴轴承选用6006合适七、润滑与密封形式，润滑油牌号及用量说明润滑方式齿轮线速度故齿轮选用油池润滑，需油量2L左右，油面在距箱体底部30mm到半径之间。轴承采用油沟润滑。齿轮选用油池润滑轴承采用油沟润滑润滑油牌号选用中负荷工业齿轮油代号220(GB5903-86)220密封形式 机座与机盖凸缘结合面的密封选用在接合面涂密封胶或水玻璃的方式 观察孔和放油孔等处的密封选用石棉橡胶纸垫片密封 轴承端盖处的密封采用毡圈油封 箱体上开油沟用于油沟润滑八、箱体结构相关尺寸长宽高435mm170mm371mm机座壁厚机盖壁厚1机座凸缘厚b机
18、盖凸缘厚b1机座底凸缘厚b2=8mm1=8mmb=1.5=12mmb1=1.51=12mmb2=2.5=20mm=8mm1=8mmb=12mmb1=12mmb2=20mm地脚螺栓直径df大齿轮顶圆与内机壁距离1小齿轮端面与内机壁距离2df=20mm11.2，取1=10mm2，取2=20mmdf=20mm1=10mm2=20mm轴承与箱体内机壁距离3机壁与轴承座端面距离l1I轴轴承端盖外径DIII轴轴承端盖外径DII轴承端盖凸缘厚t3=8mml1=33mmDI=100mmDII=100mmt=7.5mm3=8mml1=33mmDI=100mmDII=100mmt=7.5mm九、减速器附件列表名称
19、及规格数量功能材料备注螺栓M12958轴承旁联接Q235AGB5782-86螺母M128轴承旁联接Q235AGB6170-86垫圈4轴承旁联接65MnGB93-8712螺栓M10392机座机盖联接Q235AGB5782-86螺母M102机座机盖联接Q235AGB6170-86垫圈2机座机盖联接65MnGB93-8712螺钉M82424轴承端盖联接Q235AGB5782-86启盖螺钉M10281开启机盖Q235AGB5782-86螺钉M6134窥视孔盖联接Q235AGB5782-86销10302定位35GB117-86油标尺1标志油位组合件放油孔螺塞1放油孔联接Q235A通气孔螺塞1通气孔联接Q235A垫片2密封石棉橡胶纸十、参考资料机械设计基础（第四版） 杨可桢 程光蕴 主编 高等教育出版社 1999年6月第4版机械设计课程设计 任嘉卉 李建平 王之栎 马纲 编 北京航空航天大学出版社 2001年1月第1版AutoCAD制图基础知识 北航出版社 2003年版