机械设计基础课程设计 ——双级斜齿轮圆柱齿轮减速器   专 业： 学 号： 姓 名： 指导教师： 日 期： 设计计算及说明 结果 第一节  设计任务 设计任务：设计一带式输送机用单级圆柱齿轮减速器。已知输送拉力F=，带速V= 设计工作量： 1、减速器装配图1张（l号图纸） 2、零件图2张（输出轴及输出轴上的大齿轮）（按1：1比例绘制） 3、设计说明书1份 第二节 、传动方案的拟定及说明 传动方案如第一节设计任务书（a）图所示，1为电动机，2为V带，3为机箱，4为联轴器，5为带，6为卷筒。由《机械设计基础课程设计》表2—1可知，V带传动的传动比为2~4，斜齿轮的传动比为3~6，而且考虑到传动功率为 KW，属于小功率，转速较低，总传动比小，所以选择结构简单、制造方便的单级圆柱斜齿轮传动方式。 第三节 、电动机的选择 1.传动系统参数计算 选择电动机类型. 选用三相异步电动机,它们的性能较好,价廉,易买到,同步转有3000,1500,1000,750r/m四种,转速低者尺寸大; 为了估计动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和拟定传动方案，可先由已知条件计算起驱动卷筒的转速nw 经过分析，任务书上的传动方案为结构较为简单、制造成本也比较低的方案。 （2）选择电动机 1）卷筒轴的输出功率 2）电动机的输出功率 P＝P/η 传动装置的总效率 η＝＝××××＝ 故P＝P/η= 3）电动机的额定功率Ped 根据《机械设计基础课程设计》第二十章表20-1选取电动机功率Ped= 4）电动机的转速 为了便于选择电动机的转速，先推算电动机转速的可选择范围。根据《机械设计基础课程设计》表2-1查得V带传动的传动比i＝2～4，单级圆柱斜齿轮传动比i＝3～6，则电动机可选范围为 n＝nw×i×i＝666～2664r/min 故选择1500r/min转速的电动机。 根据《机械设计基础课程设计》表20-1选定电动机Y132M-4 5）电动机的技术数据和外形、安装尺寸 由《机械设计基础课程设计》表20-1、表20-2可查出Y132M-4型电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸 第四节 、计算传动装置的运动和动力参数 （一）计算传动装置的总传动比和传动比分配 （1）       总传动比 由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速nw，可得传动装置 总传动比为i＝n/nw＝1440/111＝ （2） 传动装置传动比分配i＝i×i式中i，i分别为带传动和单级圆柱减速器的传动比。 为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取i＝，则单级圆柱减速器传动 比为i＝i/ i＝ （二）运动参数及动力参数的计算 （1）　各轴转速    n0＝n＝1440r/min    n1＝n0/ i1＝1440/＝626 r/min    n2＝n0/ （i×i）＝111 r/min （2）　各轴输入功率    P0＝P＝    P1＝P0×＝×＝ kW    P2＝P1×η滚×η齿＝××＝ （3）　各轴输入转矩  0 轴  T0＝9550 P0/ n0=9550× N·m Ⅰ 轴  T1＝9550 P1/ n1=9550× N·m Ⅱ轴  T2＝9550 P2/ n2=9550× N·m 第五节、传动零件的设计计算 1.Ｖ带传动的设计 ⑴　确定计算功率 工作情况系数查《机械设计基础》表13-6 = =×= ⑵　选择带型号 根据Pc =，n＝1440r/min，查图初步选用普通A型带． ⑶　选取带轮基准直径 查《机械设计基础》表13-7选取小带轮基准直径=112mm，则大带 轮基准直径1440÷626×112（）=　式中ξ 为带的滑动率，通常取（1%～2%），查表后取=250 ⑷　验算带速v 　= 在5～２０m/s范围内，Ｖ带充分发挥。 （5）V带基准长度Ld和中心距a a0 =（112+250）=543mm 取a0 =550，符合（ +）< a0<2（ +） 由式（13-2）带长 =1677mm 按表13-2定相近的基准长度Ld=1600mm，再由式（13-16）计算实际中心距 =543+（1600-1677）/2= （6）验算包角，由式（13-1）得 =>，合适 （7）求确定v带根数z 因=112mm，n＝1440r/min，带速v= = 查表得单根v带功率增量=，包角修正系数=，带长修正系数=，则由公式得 故选5根带。 （8）确定带的初拉力F0（单根带） 查表13-1得q= = 作用在轴上的压力 =2×5××sin/2=1447N （9）带轮的结构设计 查《机械设计基础课程设计》GB-10412-89得带轮缘宽度B=80mm 2、齿轮传动的设计 （1）选择材料与热处理 根据工作要求,采用齿面硬度<=350HBS，查《机械设计基础》表11-1得 小齿轮选用40Cr,调质,硬度为250HBS 大齿轮选用ZG35SiMn,调质,硬度为220HBS 由《机械设计基础》图11-7C得 INCLUDEPICTURE " \* MERGEFORMATINET ＝680 MPa ， INCLUDEPICTURE " \* MERGEFORMATINET ＝510MPa， 由《机械设计基础》表11-4得SH =，所以 [ INCLUDEPICTURE " \* MERGEFORMATINET ]＝＝680/＝618MPa [ INCLUDEPICTURE " \* MERGEFORMATINET ]＝＝510/＝539MPa 由《机械设计基础》图11-10C得 INCLUDEPICTURE " \* MERGEFORMATINET ＝240 Mpa， INCLUDEPICTURE " \* MERGEFORMATINET ＝160Mpa。 由《机械设计基础》表11-4得SF =，所以 [ INCLUDEPICTURE " \* MERGEFORMATINET ]＝240/＝171MPa [ INCLUDEPICTURE " \* MERGEFORMATINET ]＝160/＝ （2）按齿面接触强度计算 设齿轮按8级精度制造。取载荷系数K=（表11-3），齿换系数=。 小齿轮上的扭距 T1＝9550 P1/ n1=9550× N·m 按式（11-5）计算中心距 == 取a=190mm 齿数 取z＝36，z＝×136＝205，则取z =205，实际传动比i= mn=2a·cos β /(Z1+Z2)=2×190×cos/（36+205）= 按表4-1，取mn=，去定螺旋角β β = arccos [mn · (Z1+Z2) / 2a]= 齿宽b=a=×190=76mm，取b2=76mm，b1=84mm （3）验算弯曲强度 当量齿数:Zv1=Z1/cos3 β= ，Zv2=Z2/cos3 β= 查图11-9得YF1= , YF2=，所以 σF2= σF1 ·YF2/ YF1 = < [σF2] = （4）求圆周速度V V=πd1n1/(60×1000)= 对照表11-2可知选8级精度是合宜的。 （5）齿轮结构参数 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 中心距a=190mm 大齿轮齿宽b2=76mm 小齿轮齿宽b1=84mm 通过对减速器结构的分析，可知小齿轮左旋，大齿轮右旋比较合适。 第六节、轴的设计计算 初步确定轴的最小直径 1轴的材料选择，45钢，调质处理，由表14-2查得C=110，=，＝626 r/min初步确定1轴的最小直径 ≥ ＝ ㎜ 由于轴端开键槽，会削弱轴的强度，故需增大轴径5%~7%取=25mm 2轴的材料也选45钢，调质处理，由表14-2查得C=110，=，＝111 r/min初步确定2轴的最小直径 =, 由于轴端开键槽，会削弱轴的强度，故需增大轴径5%~7%，取=45㎜ 2．由齿轮的旋向分析2轴受力情况 （1）由以上计算分析可知道，大齿轮右旋，径向力、圆周力、轴向力大小如下： N （2）2轴受力情况如（3-1）图所示 （3）求垂直面的支承反力 N （4）求水平面的支承反力 （5）绘制垂直面的弯距图（3-2） =1817× =-570× （6）绘制水平面的弯距图（3-2） （7）求合成弯距 （8）危险截面的当量弯距 由图（3-4）可见，截面a-a最危险，其转距= 当量弯距 如认为轴的扭切应力是脉动循环变力，取折合系数(=，代入上式 （9）校核直径 轴的材料为45钢，调质处理，由表14-1查得=650 MPa，由表14-3查得=60MPa 考虑到键槽对轴的削弱，将d值加大4%，故 d=×=㎜ 故轴符合强度要求 第七节、滚动轴承的选择及计算 1、轴承的安装方案 轴1和轴2的轴承均采用正装（面对面） ，其原因在于正装轴承（面对面）适合于传动零件位于两支承之间，轴承反装（背靠背）适合于传动零件处于外伸端，而且支承跨距不大，故采用两端固定式。轴承类型选为角接触球轴承。入下图所示： 正装（面对面） 反装（背靠背） 轴承的校核 （1）轴承的预期寿命取为Lh=14400h，由前面的计算知道，=1247N，=1056N 2轴的工作转速n2=111r/min，初选轴承7211AC，查《机械设计基础课程设计》表15-6得到基本额定动载荷Cr=，基本额定静载荷Cor= 由表16-13查得轴承的内部轴向力为： 因为F2′+Fa2 ＞ F1′ 所以Fa1=＝ F2′+ Fa2= Fa1= F1′= （2）计算轴承的当量动载荷 由表16=13查得e=而 查表16-12得，X1=，Y1=，X2=1，Y2=0，所以 P1＝X1Fr1＋Y1Fa1=×2441＋×= P2＝X2Fr2＋Y2Fa2= （3）轴承寿命的校核 因为轴的结构要求两端选择同样尺寸的轴承，进P1较大，故以它来校核轴承的寿命 第八节、键联接选择及校核 本设计均采用：普通圆头平键 普通平键——用于静联接—即轴与轮毂间无相对轴向移动， 构造：两侧面为工作面，靠键与槽的挤压和键的剪切传递扭矩 型式：大齿轮处选择圆头—A型（常用）—为防转、键（指端铣刀加工）与槽同形、键顶上面与毂不接触有间隙 联轴器与带轮处均选择C型键 键联接的设计及强度校核 已知参数： 1轴 轴径d＝25 mm，带轮轮毂宽度为70mm 扭矩T1= 载荷有轻微冲击 2轴 安装大齿轮处轴径d＝60 mm，齿轮轮毂宽度为76mm 扭矩T= 载荷有轻微冲击 安装联轴器处轴径d＝45 mm，；联轴器轮毂宽度为112mm 扭矩T= 载荷有轻微冲击 键材料为45钢 2) 失效形式： 压溃（键、轴、毂中较弱者——静联接） 磨损（动联接） 键的剪断（较少） 校核挤压强度条件为： ——许用挤压应力 Mpa ，表5-1 P113 T——扭矩（Nmm） h——高度 l——工作长度 l=L-b （A型键L——公称长度） d——轴径（mm） 3）计算 安装带轮处的键： 安装大齿轮处的键： 安装联轴器处的键： 所以，三个键均符合要求。 第九节、联轴器的选择与校核 1、由于弹性联轴器的诸多优点，所以考虑选用它。初选HL4联轴器45×112 GB5014-85 其主要参数如下： 材料HT200 公称转矩 轴孔直径， 轴孔长， 许用转速 由《机械设计基础》表17-1，可知道工作系数 故计算转距 故联轴器满足要求 第十节、减速器附件的选择 1、箱体及附件选择 箱体设计（mm） 名称 符号 参数 设计原则 箱体壁厚 δ 10 +( >8 箱盖壁厚 δ1 10 δ>8 凸缘厚度 箱座 b 15 δ 箱盖 b1 15 δ1 底座 b2 25 δ 箱座肋厚 m δ 箱盖肋厚 m1 δ1 地脚螺钉 型号 df 18取M20 单级齿轮减速器， +12 数目 n 4 轴承旁联接螺栓直径 d1 取M16 df 箱座、箱盖联接螺栓直径尺寸 d2 取M12 （）df 观察孔盖螺钉 C2 d4 （）df 凸台高度 h 结构而定 凸台半径 R1 = C2 箱体外壁至轴承盖座端面的距离 l1 40 C1+ C2+(5~10) 注释：a：中心距之和，a＝190mm 2、附件 为了保证减速器的正常工作，除了对齿轮、轴、轴承组合和箱体的结构设计给予足够的重视外，还应考虑到为减速器润滑油池注油、排油、检查油面高度、加工及拆装检修时箱盖与箱座的精确定位、吊装等辅助零件和部件的合理选择和设计。 名称 规格或参数 作用 窥视孔 视孔盖 145×112 为检查传动零件的啮合情况，并向箱内注入润滑油，应在箱体的适当位置设置检查孔。图中检查孔设在上箱盖顶部能直接观察到齿轮啮合部位处。平时，检查孔的盖板用螺钉固定在箱盖上。材料为铸铁 通气器 通气螺塞 M12× 减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大，为使箱内热胀空气能自由排出，以保持箱内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件等其他缝隙渗漏，通常在箱体顶部装设通气器。材料为Q235 轴承盖 凸缘式轴承盖 六角螺栓（M8） 固定轴系部件的轴向位置并承受轴向载荷，轴承座孔两端用轴承盖封闭。轴承盖有凸缘式和嵌入式两种。图中采用的是凸缘式轴承盖，利用六角螺栓固定在箱体上，外伸轴处的轴承盖是通孔，其中装有密封装置。材料为HT150 定位销 M6×35 为保证每次拆装箱盖时，仍保持轴承座孔制造加工时的精度，应在精加工轴承孔前，在箱盖与箱座的联接凸缘上配装定位销。中采用的两个定位圆锥销，安置在箱体纵向两侧联接凸缘上，对称箱体应呈对称布置，以免错装。材料为45号钢 油面指示器 油标尺M12 检查减速器内油池油面的高度，经常保持油池内有适量的油，一般在箱体便于观察、油面较稳定的部位，装设油面指示器，采用2型 油塞 M14× 换油时，排放污油和清洗剂，应在箱座底部，油池的最低位置处开设放油孔，平时用螺塞将放油孔堵住，油塞和箱体接合面间应加防漏用的垫圈（耐油橡胶）。材料为Q235 起盖螺钉 M8×30 为加强密封效果，通常在装配时于箱体剖分面上涂以水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因胶结紧密难于开盖。为此常在箱盖联接凸缘的适当位置，加工出1个螺孔，旋入启箱用的圆柱端或平端的启箱螺钉。旋动启箱螺钉便可将上箱盖顶起。 起吊装置 箱座吊耳+吊环螺钉M12 经过估算减速器重量约为，为了便于搬运，在箱体设置起吊装置，采用箱座吊耳+吊环螺钉M12，材料20钢正火。 第十一节、 润滑与密封 一、润滑 1，本设计采用油润滑 原因：润滑冷却效果较好，f较小，但供油系统和密封装置均较复杂，适于高速场合。 润滑方式：飞溅润滑，由于转速<2m/s,不容易形成油雾，通过适当的油沟来把油引入各个轴承中。 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50+10～20㎜。取为60㎜。 （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 齿轮与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。 滚动轴承内侧的挡油盘 由于输入轴的齿轮直径小，设计为齿轮轴，齿顶圆小于轴承的外径，为防止啮合时所挤出的热油大量冲向轴承内部，增加轴承阻力，设置挡油盘（冲压件） 二、密封 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）B70-90-10-ACM。 轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。 在轴承盖的轴孔内设置密封件。本设计采用接触式——毡圈密封 第十二节、设计小结    经过十几天的努力,我终于将机械设计课程设计做完了.在这次作业过程中,我遇到了许多困难,一遍又一遍的计算,一次又一次的设计方案修改，这都暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足，计算出现了很多小问题，令我非常苦恼.后来在吴老师的指导下,我找到了问题所在之处,并将之解决.同时我还对机械设计基础的知识有了更进一步的了解.在传动系统的设计时,面对功率大,传动比也大的情况,我一时不知道到底该如何分配传动比.后来经过几次计算,才找到比较好的方案.这次我吸取了盲目计算的教训,在动笔之前,先征求了吴老师的意见,终于确定了我最终的设计方案.至于画装配图和零件图,由于前期计算比较充分而且充分利用休息时间,整个过程用时不到一周。在此期间,我还得到了许多同学和老师的帮助.在此我要向他们表示最诚挚的谢意.整个作业过程中,我遇到的最大,最痛苦的事是最后的文档.一来自己电脑知识不够扎实,用起来很不方便。     尽管这次作业的时间是漫长的,过程是曲折的,但我的收获还是很大的.不仅仅掌握了带传动以及齿轮的设计步骤与方法;也对制图有了更进一步的掌握。对我来说,收获最大的是方法和能力.那些分析和解决问题的方法与能力.在整个过程中,我发现像我们这些学生最最缺少的是经验,没有感性的认识,空有理论知识,有些东西很可能与实际脱节.总体来说,我觉得做这种类型的作业对我们的帮助还是很大的,它需要我们将学过的相关知识都系统地联系起来,从中暴露出自身的不足,以待改进.有时候,一个人的力量是有限的,合众人智慧,我相信我们的作品会更完美!