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1、机械设计课程设计 1 / 23第二章 课题题目及主要参数说明2.1 课题题目：单级圆柱齿轮减速器2.2 传动方案分析及原始数据设计要求：带式运输机连续单向运转，载荷较平稳，空载启动，两班制工作（每班工作 8 小时） ，室内环境。减速器设计寿命为 8 年，大修期为 3 年，小批量生产，生产条件为中等规模机械厂，可加工 7-8 级精度的齿轮；动力来源为三相交流电源的电压为 380/220V；运输带速允许误差为+5%。原始数据:运输带工作拉力 F（N）：2500；运输带卷筒工作转速 n (r/min)：89；卷筒直径 D (mm)：280；设计任务：1) 减速器装配图 1 张（A0 或 A1 图纸）
2、 ；2) 零件工作图 23 张（传动零件、轴、箱体等，A3 图纸） ；3) 设计计算说明书 1 份，60008000 字。说明书内容应包括：拟定机械系统方案，进行机构运动和动力分析，选择电动机，进行传动装置运动动力学参数计算，传动零件设计，轴承寿命计算、轴（许用应力法和安全系数法） 、键的强度校核，联轴器的选择、设计总结、参考文献、设计小结等内容。结构设计简图：图 1 带式输送机传动系统简图机械设计课程设计 2 / 23第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算设计计算内容计算及说明 结果及依据减速器的结构与性能介绍3.1 结构设计3.2 电动机的选择3.3 传动比分配按照设计任务要求，本减速器
3、采用水平剖分、封闭结构(1)运输带工作拉力F=2000N(2)从电动机到卷筒间各个运动副的总机械效率 总 总 = 1 2 3 4 52 1=0.96V 带传动效率； 2=0.97齿轮传动效率； 3=0.99联轴器效率； 4=0.96卷筒传动效率； 5=0.99轴承传动效率；所以： 总 = 1 2 3 4 52=0.96X0.97X0.99X0.96X0.992=0.867(3)电动机所需的功率： Pw=Fv/1000kw; v=nD/60 m/s;则 P d=Pw/ 总=3.096kw查机械零件设计手册附录表 F1-7 Y 系列电动机的技术数据取 P 电动机 =4kw可见有四种 Y 系列三相异
4、步电动机可用，分别为：Y112M-4、Y132M1-6、Y160M1-8、Y112M-2 四者参数比较如下：型号 额定功率（kw）同步功率（r/min）满载转速（r/min）堵转转矩最大转矩尺寸Y112M-2 3000 2890 2.2 2.2 中Y112M-4 1500 1440 2.0 2.0 中Y132M1-6 1000 960 2.0 2.0 中Y160M1-84kw720 720 2.2 2.2 中综合考虑总传动比及尺寸大小，选取 Y112M-2 型运输带卷筒的转速为：n=89（r/min） 所以传动装置总传动比：取带传动比 ，则减速器的总传动机械零件设计手册P1378 表 4-2机
5、械设计课程设计 3 / 233.4 动力运动参数计算（1）转速：电动机的转速 n=2890r/min减速器高速轴：n 1=n/=960/3=963.33r/min减速器：n 2=n1/=320/3.596=138r/min(2)功率:电动机所需功率 Pd=3.096kw；减速器高速轴：减速器低速轴：（3）转矩电动机的转矩：轴的转矩:=轴的转矩：轴号 功率 n（ r/min） 传动比 T(N.m)0 3.096kw 2890 3 9.8 963.33 698 28.29 138 1 206.16机械设计课程设计 4 / 23第三章 皮带传动的设计计算设计计算内容计算及说明 结果及依据3.1 皮带
6、传动的设计计算（1）确定计算功率 Pc查表 7-5 得工作情况系数 KA=1Pc=Pd=3.096kw（2）选择 V 带的型号根据计算功率 Pc=3.096kw，主动轮 n=2890r/min，由图 7-17 选择 Z 型 V 带（3）确定带轮直径 dd1、d d2由表 7-6 知 dmin=50mm取 dd1=50mm 则 dd2=dd1则实际传动比为从动轮实际转速为（4）验算 V 带速度 V带速在 525m/s 范围内 设计合格（5）确定带的基准长度 Ld和实际中心距 a由取 a0=250mm由 得 L d=814mm精密机械设计P122表 7-5 图 7-17机械设计课程设计 5 / 2
7、3查表 7-3 得 Ld=800mm则实际中心距 a+ =243mm20Ld中心距变动范围：amin=a-0.016Ld=230.2mm；a max=a+0.03Ld=267mm（6）校验小带轮包角（7）确定 V 带的根数 Z根据 dd1=50mm，n=28907r/min，查表 7-8 得 P0=0.26kw，表 7-3 得=1.0，查表 7-9 得，查表 7-10 得则 取 Z=10精密机械设计 P116 表 7-3精密机械设计P124、P116、P125、P126机械设计课程设计 6 / 23第四章 齿轮的设计计算设计计算内容计算及说明 结果及依据齿轮的设计计算及结构说明4.1 直齿圆柱
8、齿轮传动设计4.1.1 直齿圆柱齿轮的选材4.1.2 直齿圆柱齿轮的设计计算与强度校核直齿圆柱齿轮（1）选择材料及确定需用应力小齿轮选用 45 号钢，调质处理，HB236大齿轮选用 45 号钢，正火处理，HB190由机械零件设计手册查得lim1lim2580,370SHli 1.0HaHaMPP， 25,4limlili FFF（2）确定各种参数由于原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对成布置，一般按照中等冲击载荷计算。查机械设计基础教材中表 104 得：取载荷系数 K=1.3查机械设计基础教材中表 115 取：区域系数 Z H=2.5 弹性系数 Z E=189.8查机
9、械设计基础教材中表 1011 取：齿宽系数aHMPS5801lim1a37li22aFPS605.14lim1aFM2.3li22机械设计基础教材P175 图 10-21机械设计基础教材P173 表 10-4机械设计基础教材P174 表 105机械设计基础教材P 表 1011机械设计课程设计 7 / 23（3）按齿面接触强度设计计算=小齿轮分度圆直径为：=55.19（mm）取小齿轮齿数 Z 1=20，则大齿轮齿数为 Z2=140模数齿宽由表 8-2 知标准模数 m=4mm中心距 a=（4）验算齿轮弯曲强度齿形系数 YFa1=2.90，Y Fa2=2.17修正系数 YSa1=1.63，Y Sa2
10、=1.76由公式，弯曲强度校核安全精密机械设计P141表 8-2精密机械设计P173机械设计基础P181机械设计课程设计 8 / 234.1.3 圆柱直齿齿轮的结构设计数据：（5）计算齿轮圆周转速 v 并选择齿轮精度对照表 16-4 知可选 9 级精度齿轮结构设计：齿顶圆直径：d a齿全高：h（c*=0.25）齿厚：齿根高：齿根圆直径 df由于小齿轮 d1=60mm，可采用齿轮轴结构；大齿轮因为分度圆半径较大采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的有关尺寸计算如下轴孔直径 d= 50mm轮毂直径轮毂长度 轮缘厚度 轮缘内径腹板厚度腹板中心孔直径腹板孔直径 取 d0=70mm齿轮倒角 n=0.5*3=1
11、.5mm机械零件手册 P217 表16-4机械设计课程设计 9 / 23第五章 轴的设计计算设计计算内容计算及说明 结果及依据轴的设计计算与校核5.1轴的尺寸设计5.1.1轴的材料和热处理的选择5.1.2轴几何尺寸的设计计算轴的设计计算与校核：不论何种具体条件，轴的结构都应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的位置；轴上零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。按承载性质，减速器中的轴属于转轴。因此，一般在进行轴的结构设计前先按纯扭转对轴的直径进行估算，然后根据结构条件定出轴的形状和几何尺寸，最后校核轴的强度。这里因为从动轴为轴，故只对轴进行强度的校核，对两根轴进行尺寸的设计计算过程。具体
12、步骤如下:（1）电动机轴的材料选择、热处理方式，许用应力的确定。选择 45 钢正火。硬度达到 170217HBS,抗拉强度=600MPa，屈服强度 =355MPa。 =55MPabeb1（2）初步计算各轴段直径1）计算 d1， 按下列公式初步计算出轴的直径，输出轴的功率P 和扭矩 T P1=2.854kw T1=最小直径计算(查精密机械设计教材表 10-2，c 值 107-118) 精密机械设计P158机械设计课程设计 10 / 23考虑到键槽则估计值加大 3%则选择标准值 d1=16mm2）计算 d2d2=d1+2a1=15.8+2取标准值 d2=20mm3）计算 d3d3=d2+(15)m
13、m=2125mm 且 d3必须与轴承的内径一致，圆整d3=25mm，初选轴承型号为 6305，查表的B=17mm，D=62mm，C r=25.5kN，C a=15.2kN；4）计算 d4d4=d3+(15)mm=2630mm，为装配方便而加大直径，圆整后取d4=40mm，为装配方便而加大直径，圆整后取 d4=40mm5)计算 d5d5=d4+2a4=30+2取标准值 d5=36mm6)计算 d6d6=d3=35mm，同一轴上选择同一型号，以便减少轴承孔镗制和减少轴承类型。（3）计算轴各段长度1）计算 L1L1 段部分为插入皮带轮的长度查表 7-4小带轮宽 B1=（Z-1）e+2f= （9-1
14、） 12+2取 L1=802）计算 L2名称 d1 d2 d3 d4 d5 d6直径(mm)16 20 25 30 36 25机械设计基础P225表 14-3机械设计课程设计P154 表 14-1精密机械设计P118机械设计课程设计 11 / 23轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，取，其中 d3为螺钉直径 M8，由轴承外径 D=72mm，查表得取d3=7mmm=L- 3-B 轴承 = +c1+c2+（3）- 3-B 轴承式中， 为箱体壁厚，取 =8mm，取轴旁连接螺栓直径为10mm，查得 c1=16mm，c 2=14mm；由于轴承的轴颈直径与转速的乘积（1.52）10 5，故轴承采用脂润滑，取 3=
15、9mm，所以 m=8+16+14+8-9-17=20mm所以 取 L 2=49mm；3）计算 L3式中，为大齿轮端面至箱体内壁距离，应考虑两齿轮的宽度差，两齿轮的宽度为 5mm，取小齿轮至箱体内壁距离为10mm，则取 L3=40mm4）计算 L4取 L4=85mm5）计算 L5L5=b=1.4a4=1.4(0.070.1)d4=2.453.6mm 取 L5=4mm机械设计课程设计 12 / 235.2轴（输出轴）的尺寸设计和强度校核5.2.1轴的材料和热处理选择5.2.2轴几何尺寸的设计计算6）计算 L6 取 L6=34mm 尺寸设计部分具体步骤如下：(1)电动机轴的材料选择、热处理方式，许用应力的确定。选择 45 刚正火。硬度达到 170217HBS，抗拉强度 =600MPa，屈服强度 =355MPa。 =55MPabeb1名称 L1 L2 L3 L4 L5 L6长度/mm 80 49 40 53 4 34机械设计课程设计 13 / 23(2)初步计算各轴段直径1）计算 d1，按下列公式初步计算出轴的直径，输出轴的功率 P 和扭矩 TP2=2.98kw T2= 最小直径计算(查精密机械设计教材表 10-2，c 值 107-118)考虑到键槽则估计值加大 3%取 d1=32mm2）计算 d2d2=d1+2a1=3
