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1、机械设计基础课程设计题 目 单级直齿圆柱齿轮减速器学生姓名 小樊指导教师 xx专业班级 完成时间 2009.01.07设计题目：用于胶带运输的单级圆柱齿轮减速器，传送带允许的速度误差为5%。双班制工作，有轻微振动，批量生产。运动简图：1 电动机 2联轴器 3单级齿轮减速器4链传动 5卷筒 6传送胶带原始数据：项目运输带曳引力F(kN)运输带速度 V(m/s)卷筒直径 D(mm)使用年限 Y数据2.72.24505目录：一、 传动方案的拟定及说明1二、 电动机的选择和计算4三、 传动装置的运动和动力参数计算5四、 传动件的设计计算6五、 初选滚动轴承9六、 选择联轴器9七、 轴的设计计算9八、
2、键联接的选择及校核计算17九、 滚动轴承校核 18十、 设计小结20十一、 设计任务书20十二、 参考资料24一、 传动方案的拟定及说明传动方案（已给定）：1. 减速器为单级齿轮减速器2. 外传动为链传动3. 方案简图如下： 传动方案的分析说明：1. 方案中采用链传动。避免了带传动中出现的弹性滑动和打滑；而且作用在轴上的压力小，可减少轴承的摩擦损失；制造和安装的精度低，有效降低生产成本。由于链传动的润滑至关重要，应选择合宜的润滑方式。2. 方案中采用单级圆柱齿轮减速器。此类减速器工艺简单，精度易于保证，适宜批量生产。由题目数据可知，载荷较小，传动速度也较低。3. 总体来说，该传动方案满足工作机
3、的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。二、 电动机的选择和计算1. 电动机类型的选择：分析工作机工作条件及电源，选用Y系列三相交流异步电动机。2. 电动机功率的选择：工作机所需功率电动机输出功率 传动装置的总效率 式中，、分别为联轴器、滚动轴承、齿轮和链轮的效率故 所以电动机的额定功率为3. 电动机转速的确定可查得，齿轮的传动比的范围为，链轮的传动比范围为。则电动机转速可选的范围为其中，4. 电动机型号的确定由以上可以确定电动机的型号为：Y2-132M-4其额定功率为：其额定转速为：故总传动比为：各级传动比的分配如下：取链轮的传动比为，则可知齿轮的传动比
4、为。可知两者的传动比都在常用范围之内。三、 传动装置的运动和动力参数计算1. 各轴的转速2. 各轴的输入功率3. 各轴的转矩四、 传动件的设计计算1. 链传动1) 链轮齿数查表得，则。 2) 链轮节数 初定中心距为。可得取链节数为。3) 计算功率查表得，工况系数为，故4) 链条节距估计此链传动工作于功率曲线图中曲线定点的左侧（即可能出现链板疲劳破坏），可得采用单排链，.，故查表得，需采用链条，节距.5) 实际中心距将中心距设置成可调的，故不必计算实际中心距。可取6) 计算链速符合原来的假定。且，故不必校核静力强度安全系数。7) 作用在轴上的压力取 8) 链轮的主要尺寸采用腹板式单排铸造链轮，查
5、表可得，轮毂长度为可得2. 齿轮传动1) 齿轮材料及精度等级齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr，调质，齿面硬度为HBS；大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度HBS。根据表选级精度。齿面精糙度Ra1.63.2m.其中数据为，126365364803601) 按齿面接触强度设计设齿轮按8级精度制造，取载荷系数，。取，代入数据得，。齿数取，则。故实际传动比为模数齿宽，取，查表，取模数为，实际的，中心距为小齿轮144483941.3552大齿轮2226230221212.37471) 验算轮齿弯曲强度由图表可得，齿形系数，安全。2) 齿轮的圆周速度故可知选用8级精度是合宜的。五、 初选滚动轴承因该减速器采
6、用单级圆柱齿轮传动，主要承受径向载荷，所以选用深沟球轴承。查表GB27689轴I 上的轴承选用型号为6306，轴II 上的轴承选用型号为6210，其寿命校核见第九章。六、 选择联轴器由于本机构载荷较为平稳、启动频繁、整体轴系为要求不高的中、低速轴系传动，而且对弹性和缓冲性要求不高，即选择弹性柱销联轴器，又因为轴的转矩，转速为，轴颈为，查表，选用型号的弹性柱销联轴器。七、 轴的设计计算1. 高速轴（即前述轴）1) 根据扭矩初算轴颈材料选用45#钢，调质处理，硬度取轴的C值为110。为补偿键槽对轴强度的削弱，应将直径扩大5%即，故，选2) 轴的机构设计a) 轴的装配、定位和固定单级圆柱齿轮减速器中
7、可以将齿轮安装在箱体的中央，相对两轴承堆成分布。在考虑到齿轮和轴的尺寸，将齿轮和轴制造成齿轮轴，以保证安装要求。b) 轴的各段直径和长度前面已选联轴器和滚动轴承，故轴上装有联轴器、轴承和密封元件处的直径即可取定。另外注意用于定位的轴肩和仅是为了轴上零件装拆方便或者区分加工表面的轴肩，两直径略有差别即可。各轴段的长度取决于轴上零件（传动件、轴承）的宽度以及相关零件（箱体轴承座=轴承端盖）的轴向位置和结构尺寸。另外要注意轴承润滑方式的选取对其位置的影响。根据以上分析，可得轴的各段直径和长度如图：c) 按弯矩复合强度校核. 已知小齿轮分度圆直径，轴的转矩。则圆周力径向力. 轴受力分析简图（a）由于轴
8、承两轴承关于齿轮对称，故. 垂直面弯矩图（b）截面a-a在垂直面的弯矩为. 水平面弯矩图（c）截面a-a在水平面的弯矩为. 合弯矩图（d）. 扭矩图（e）. 当量弯矩图（f）危险截面a-a当量载荷为,如果认为轴的扭切应力是脉动循环变应力，取折合系数，代入上式得. 危险截面的强度校核符合强度要求。2. 低速轴（即前述轴）1) 根据扭矩初算轴颈材料选用45#钢，调质处理，硬度取轴的C值为110。为补偿键槽对轴强度的削弱，应将直径扩大5%即，故，选2) 轴的机构设计a) 轴的装配、定位和固定制造安装要求基本同高速轴。只有，此轴上大齿轮用键周向定位，而不再制成齿轮轴。故应注意套筒和齿轮的定位。b) 轴
9、的各段直径和长度前面已计算链轮的有关参数，故轴上装链轮、轴承和密封元件处的直径即可取定。另外注意用于定位的轴肩和仅是为了轴上零件装拆方便或者区分加工表面的轴肩，两直径略有差别即可。各轴段的长度取决于轴上零件（传动件、轴承）的宽度以及相关零件（箱体轴承座=轴承端盖）的轴向位置和结构尺寸。另外要注意轴承润滑方式的选取对其位置的影响。根据以上分析，可得轴的各段直径和长度，以及大致外形图如下： c) 按弯矩复合强度校核. 已知大齿轮分度圆直径，轴的转矩。则圆周力径向力链轮部分已知，链轮对轴的作用力. 轴受力分析简图（a）轴承两轴承关于齿轮对称， . 在支点产生的反力外力作用方向与链传动的布置有关，按照
10、最不利的情况考虑。见步骤中计算。. 垂直面弯矩图（b）截面a-a在垂直面的弯矩为. 水平面弯矩图（c）截面a-a在水平面的弯矩为. 力产生的弯矩图a-a截面处：. 合弯矩图（d）考虑到最不利的情况，把. 扭矩图（e）. 当量弯矩图（f）危险截面a-a当量载荷为,如果认为轴的扭切应力是脉动循环变应力，取折合系数，代入上式得. 危险截面的强度校核符合强度要求。八、 键联接的选择及校核计算1. 与联轴器联结的键已知，。故，选用单源头普通平键，即C型键。查表得，选用型号:键C845 GB/T1096-2003,.故，故强度符合。2. 与低速轴上齿轮联结的键已知，。故，选用圆头普通平键，即A型键。查表得
11、，选用型号：键1640 GB/T1096-2003，。故，故强度符合。3. 低速轴上与链轮联结的键已知，。故，选用圆头普通平键，即A型键，查表得，选用型号：键1063 GB/T1096-2003，。故，故强度符合。九、 滚动轴承校核 有工作条件可知，要求轴承的寿命至少为。为了保证整个机构的寿命，取轴承寿命。1. 高速轴上的滚动轴承校核根据工作条件，取载荷系数，温度系数。前已分析轴承的受力，即无轴向载荷，故，当量动载荷为一恒定的径向载荷。即，其中，对于球轴承，寿命指数。所选轴承6306的。故轴承符合要求。2. 低速轴上的滚动轴承校核根据工作条件，取载荷系数，温度系数。前已分析轴承的受力，即无轴向
12、载荷，故，当量动载荷为一恒定的径向载荷。即，其中，对于球轴承，寿命指数。所选轴承6210的。故轴承符合要求。十、 设计心得机械设计要设计每个零部件，设计其传动装置，进行参数设计。传动零件，轴，健和轴承等的设计计算。在设计中很多要先进行初步计算，利用初步计算的结果在进行下一步的计算。如果下面的结果不理想，则重复修改初步结果，直到满意为止。这其中有很多反复工作，必须要有足够的耐心，保证结果的合理正确性。 设计时，全面考虑机械零部件的强度，刚度，工艺性，经济性和维护等要求。如轴承的选择应大部分考虑经济及实用性，在满足各种使用条件下，应优先考虑价格低廉的深沟球轴承。 再画出装配图前，要先画草图。因为有些零件需要先经初算和绘草图，得出初步符合设计条件的基本结构尺寸，然后再进行必要的计算，根据计算的结果再对结构和尺寸进行修改。 在设计中尽量采用使用标准和规范，有利于零件的互换性与工艺性。 课程设计一定要按顺序步骤进行。如果不按顺序，则有可能数据缺少依据，是错误的。所
