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机械设计基础课程设计设计计算说明书设计题目： 二级圆柱斜齿减速器 设 计 者： 学 号： 专业班级： 指导老师： 完成日期： 天津理工大学机械设计基础课程设计任务书一、 设计题目：带式输送机传动装置图 1 传动系统简图二、原始数据表 1 原始数据表组号滚筒圆周力（N）运输带速度 V0（m/s）滚筒直径 D（mm）2022500.915500三、技术条件1、单向运转，输送带速度V0许可误差3%。2、每日单班，每班工作8小时，十二个月按 250 工作日计算。3、传动装置使用年限。4、载荷平稳，传动装置无特殊要求（电动机同时转速取 n0=1500r/min）。四、设计工作量1、减速器装配图(草图、CAD图A0各一张)；2、零件图（A2两张）；3、设计说明书1份（不少于25页）。五、设计进度要求表2设计进度要求阶段时间节点设计内容要求考评要求第 1 阶段1-3 周设计计算第 1 阶段成绩老师签字进行下一阶段设计第 2 阶段4-7 周草图设计第 2 阶段成绩老师签字进行下一阶段设计第 3 阶段8-10 周CAD设计、零件图设计、论文撰写第 3 阶段成绩完成答辩目录目录I0.设计目标11.选择电动机21.1 选择电动机类型21.2 电动机容量21.3 电动机转速32.确定传动装置总传动比和分配传动比42.1总传动比42.2 各轴转速42.3 各轴输入功率42.4 各轴输入转矩53.传动零件设计计算63.1 V带传动设计计算63.1.1 V 带选型和参数计算63.1.2 V 带传动设计参数83.2 齿轮传动设计计算93.2.1 高速级减速齿轮设计93.2.2 低速级减速齿轮设计113.2.3 检验浸油深度133.2.4 验算传动系统速度误差143.2.5 齿轮传动设计计算数据144.轴设计164.1 高速级轴设计164.1.1高速轴早期数据164.1.2高速级轴结构设计164.2 中间轴设计184.2.1中间轴结构设计184.2.2中间轴校核194.3 低速级轴设计225.轴承校核255.1 输出轴轴承计算255.2 中间轴轴承计算255.3 高速轴轴承计算256.键联接选择及校核计算266.1 输出轴键校核266.1.1校核联轴器处键连接266.1.2低速级大齿轮处键连接266.2 中间轴键校核276.2.1高速级大齿轮处键连接276.2.2低速级小齿轮处键连接286.3 输入轴键校核296.3.1带轮处键连接297.箱体及其附件结构设计307.1 减速器箱体结构设计307.2 减速器附件结构设计318.润滑密封设计338.1.润滑338.2.密封339.设计总结3410.参考文件350.设计目标课程设计是机械设计课程关键教学步骤，是培养学生机械设计能力技术基础 课。课程设计关键目标是：（1）经过课程设计使学生综合利用机械设计课程及相关先修课程知识，起到巩固、深化、融会贯通及扩展相关机械设计方面知识作用，树立正确设计思想。（2）经过课程设计实践，培养学生分析和处理工程实际问题能力，使学生掌 握机械零件、机械传动装置或简单机械通常设计方法和步骤。（3）提升学生相关设计能力，如计算能力、绘图能力和计算机辅助设计(CAD)能力等，使学生熟悉设计资料(手册、图册等)使用，掌握经验估算等机械设计基础技能。1.选择电动机1.1 选择电动机类型按工作要求和工作条件，选择通常见途 Y 型全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。电压为 380V。1.2 电动机容量（1）卷筒输出功率依据带式运输机类型，可取工作机效率 。（2）电动机输出功率 :传动装置总效率;查机械设计手册机械传动和摩擦副效率概略值，确定各部分效率V带传动效率 取联轴器效率 ；滚动轴承传动效率（一对）；闭式齿轮传动效率 (8级精度)带入得 所需电动机效率（3）电动机额定功率由机械设计课程设计手册P173 表 12-1 选择电动机额定功率：1.3 电动机转速卷筒轴工作速度：由机械设计手册可知，二级圆柱斜齿轮减速器传动比，电动机转速选范围为符合这一范围同时转速有，。由参P302表20-5，查得电动机数据及计算出总传动比，列于下表1-1表1-1方 案电动机 型号额定功率电动机转速 n（ r /min ）电动机 重量Kg堵转转矩最大转矩总传动比同时转速满载转速额定转矩额定转矩1Y100L2-4315001420382.22.3 38.93表 1-1中，可选定电动机型号为Y100L2-42.确定传动装置总传动比和分配传动比2.1总传动比（1）传动装置总传动比由选定电动机满载转速和工作机主动轴转速可得传动装置总传动比为： （2）分配各级传动比 因为分配传动比是一项复杂工作，往往需要经数次改动，现在只做初步设计，为使V带传动外部尺寸不要太大，可初步取 左右则：减速器传动比分配标准：各级传动尺寸协调承载能力靠近，两个大齿轮直径靠近方便对于两级展开式圆柱齿轮减速器，当两级齿轮材质相同，齿宽系数相等时，为使各级大齿轮浸油深度大致相近，且低速级大齿轮直径略大，传动比可按下分配，这里设 ，。即： ,取，可得，2.2 各轴转速 电动机轴：轴： 高速轴:nI 轴： 中间轴:轴：低速轴:工作机轴:2.3 各轴输入功率电动机输出功率：I 轴：高速轴输入功率：高速轴输出功率：II轴： 中间轴输入功率：中间轴输出功率：III 轴：低速轴输入功率：低速轴输出功率：IV 轴： 工作轴输入功率： 工作轴输出功率： 2.4 各轴输入转矩电动机轴输出转矩:I 轴： 高速轴输入转矩： 高速轴输出转矩： II 轴：中间轴输入转矩： 中间轴输出转矩： III 轴：低速轴输入转矩： 低速轴输出转矩：IV 轴：工作轴输入转矩： 工作轴输出转矩： 即工作机转矩：T 运动和动力参数结果列于下表表2-1功率P(kW)转矩T转速传动比输入输出输入输出电动机2.51516.9141420高速轴2.4142.39048.70548.218473.333中间轴2.3182.295192.211190.289115.174.11低速轴2.2262.204583.218577.38636.453.16工作机2.1822.160571.690565.97336.4513.传动零件设计计算3.1 V带传动设计计算3.1.1 V 带选型和参数计算已知：小带轮功率 (即电机输出功率 )和转速 (即电机满载转速)。初步取 （1）求计算功率 查参P225，表13-9得（2）选V带型号因为,，由书本P223图13-15查得，选择A型带计算。（3）求大，小带轮基准直径由图13-15得，因为传动比不大，可取大值而不会使过大，取。则：滑动率：取由表13-10取(误差为0%，小于5%，故许可)（4）验算带速V在范围内适宜（5）求V带基准长度和中心距初选中心距取符合即由书本式13-2得带长查书本表13-2，对A型带用再由式13-5计算实际中心距（6）验算小带轮包角适宜（7）求V带根数Z 由 ，查表13-4得。得传动比查书本表13-6得由查表13-8得查书本表13-8得得取带根数为3根（8）.确定初拉力查书本表13-1得，所以拉力 9.作用在轴上压力3.1.2 V 带传动设计参数V 带传动设计参数表格以下： 表3-1 V 带传设计参数表序号名称数值序号名称数值1V带型号A6中心距 a5342小带轮基准直径 907小带轮包角161.23大带轮基准直径 2658传动比3.004带速 v6.699V带根数 z3根5V带基准长度16403.2 齿轮传动设计计算3.2.1 高速级减速齿轮设计表3-2 高速级齿轮材料表序号小齿轮大齿轮传动方法闭式传动齿轮精度8级材料40MnB45号钢热处理方法调质调质齿面硬度250hbs200hbs接触疲惫极限720mpa585mpa弯曲疲惫极限595mpa445mpa1.选择材料及确定许用应力取通常可靠度，取，则有：, ,2.按齿面接触疲惫强度设计设齿轮按8级精度设计制造，取载荷系数，齿宽系数小齿轮转矩初选螺旋角， 初选齿数，则，取，实际传动比取 则法面模数为由书本P58，表4-1得中心距：取 确定螺旋角 齿形系数查书本图11-8得，查书本图11-9得，小齿轮分度圆直径：所以，齿宽 取，3.验算轮齿弯曲疲惫强度验算弯曲疲惫强度齿轮圆周速率对书本表11-2可知，满足齿轮制造8级精度4.几何尺寸计算齿顶高： 齿根高：齿顶圆直径：齿根圆直径：3.2.2 低速级减速齿轮设计表3-3 低速级齿轮材料表序号小齿轮大齿轮传动方法闭式传动齿轮精度8级材料40MnB45号钢热处理方法调质调质齿面硬度250hbs200hbs接触疲惫极限720mpa585mpa弯曲疲惫极限595mpa445mpa1.选择材料及确定许用应力取通常可靠度，取，则有：，2.按齿面接触疲惫强度设计设齿轮按8级精度设计制造，取载荷系数，齿宽系数。小齿轮转矩：初选螺旋角， 初选齿数 ,则 ，取，实际传动比取 则法面模数为由P58，表4-1得 中心距取 确定螺旋角 齿形系数 查书本图11-8得 查书本图11-9得 分度圆直径：所以，齿宽 取，3.验算轮齿弯曲疲惫强度验算弯曲疲惫强度齿轮圆周速率对书本表11-2可知，满足齿轮制造8级精度4.几何尺寸计算齿顶高： 齿根高： 齿顶圆直径：齿根圆直径：3.2.3 检验浸油深度当高速级大齿轮浸油一个齿高即 低速级大齿轮浸油深度为符合设计要求图3-1 浸油深度示意图3.2.4 验算传动系统速度误差 ， ， 符合设计要求。3.2.5 齿轮传动设计计算数据齿轮传动设计计算数据以下表所表示：表3-4 齿轮传动设计计算数据表序号名称高速级低速级小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮1材料40MnB45号钢40MnB45号钢2齿数25103401263齿宽504575704分度圆直径52.734217.22684.337265.6635齿顶圆直径56.734221.26688.337269.6636齿根圆直径47.734212.26679.337260.6637法面模数228端面模数2.109372.108449螺旋角1831 541827 1910齿顶高2211齿根高2.52.512全齿高4.54.513顶隙0.50.514中心距1351754.轴设计二级减速器中齿轮传动关键参数以下表所表示：表4-1 齿轮传动参数表等级 b 齿宽高速级2510321831 5420oB1 =50mm, B2 =45mm低速级4012621827 19B1 =75mm, B2 =70mm4.1 高速级轴设计4.1.1高速轴早期数据高速轴关键输入参数以下表所表示：表4-2 高速轴输入参数表功率转矩转速齿轮最小直径压力角2.41448.705473.33 56.734204.1.2高速级轴结构设计1选择材料和热处理方法选调质。2 各轴段尺寸确实定高速轴简图图所表示：3图4-1高速轴简图最小直径显然是安装联轴器处直径，查书本P250，表14-2得 因为该段有一个键槽，所以轴径增大5%取，所以 查书本P227图13-17得 取查参P38表6-3得 取 ，因为 轴段要安装毛毡圈，且毛毡圈是标准件，查参P288表19-10得3初步选择滚动轴承因为轴承同时受有径向力和轴向力作用，故选择深沟球轴承，参考工作要求并依据，查参P268表18-1，选择6206型号。轴承参数：图4-2轴承安装尺寸图，所以，取因为齿根圆直径为,和轴靠近，故直接把齿轮和轴做出一起，形成齿轮轴。，轴段1和轴承配合，轴承型号同5段，故，取表4-3 高速轴尺寸表 单位（mm）1234567轴径304056.73440302824轴段长 281050106.51444504.2 中间轴设计4.2.1中间轴结构设计1.选择材料和热处理方法选号钢，调质。2各轴段尺寸确实定中间轴简图图所表示：4-3高速轴简图（1）轴最小直径轴最小直径是装轴承处，查表14-2得 取所以 （2）初步选择滚动轴承因为轴承同时受有径向力和轴向力作用，故选择深沟球轴承，参考工作要求并依据，轴承安装简图图4-2所表示，查参P268表18-1，选择6207，1).所以 ，2).取因为段装高速级大齿轮，齿宽所以3).查书轴间定位得 ，取 则，取所以4).4轴段装低速级小齿轮，齿宽,4.2.2中间轴校核图4-4 轴受力方向分析图4-5 受力示意图 图4-6 实际受力图1 中间轴受力简图图4-5（a）齿轮受力计算解得：,解得：2垂直面（V面）受力分析 （1）垂直面（V面）受力简图图4-5（b） （2）垂直面（V面）支反力简图图4-5（b） (a)垂直面（V面）求轴承1支反力： 对轴承2取力矩即： 解得： (b)垂直面（V面）求轴承2支反力即：解得：3垂直面（V面）弯矩MV图：A截面处： 解得：B截面处： 解得：绘制垂直面（V面）弯矩MV图图4-5（c）4水平面（H面）受力分析 1).水平面（H面）受力简图图4-5（d） 2).水平面（H面）支反力简图图4-5（d） 水平面（H面）求轴承1支反力： 对轴承2取力矩 解得：水平面（H面）求轴承2支反力：水平面（H面）受力平衡： 解得：5水平面（H面）弯矩MH图： 解得：绘制水平面（H面）弯矩MH图图4-5（e）6合成弯矩M合图：A截面处： 解得： B截面处： 解得： 绘制合成弯矩M合图图4-5（f）7轴传输转矩T图： 绘制转矩T图4-5（g）8当量弯矩图： 解得： 解得：绘制当量弯矩Me图图4-5（h）9求最小轴径，查书本表P251表14-3得，。经校核，最小直径为,表4-4 中间轴尺寸表 单位（mm）123456轴径354050424135轴段长 43.543127312294.3 低速级轴设计 1选择材料和热处理方法选号钢，正火2各轴段尺寸确实定低速轴简图图所表示图4-5 低速轴结构简图（1）轴最小直径轴最小直径是装联轴器处，查表14-2得 因为该段有一个键槽，该段轴径增加5%所以取，所以 因为计算转矩小于联轴器公称转矩,查参P258表17-9,选择LT9型弹性套柱销联轴器，其公称转矩为 ，选择型、轴孔长度为，（2）轴结构设计1).为了满足半联轴器得轴向定位要求,2轴右端需要制一轴肩，查参P38表6-3，取 所以左端用轴端挡圈定位，查参P202表15-24，取为了确保不压到轴，故得长度应该短部分,2).因为轴承同时受有径向力和轴向力作用，故选择深沟球轴承，参考工作要求并依据，查参P268表18-1，选择6212。轴承安装简图图4-2所表示,3).所以 ，4).取5).为轴肩定位，查书轴间定位得,取 则取所以6).因为6段有一个键槽，所以轴得直径增大5%取7).表4-5 单位（mm）1234567轴径50586068726460轴段长 112401874106846.55.轴承校核5.1 输出轴轴承计算查询机械设计手册P268表18-1得到： 基础额定动载荷：基础额定静载荷： 5.2 中间轴轴承计算因为选择6207轴承，查询机械设计手册P268表18-1得到： 基础额定动载荷：基础额定静载荷： 查书本P284表16-8 得 ,查书本P284表16-9 得由中间轴校核 查书本P285表16-11 ，所以得所以设计要求使用寿命所以,符合设计要求5.3 高速轴轴承计算查询机械设计手册P268表18-1得到： 基础额定动载荷：基础额定静载荷： 6.键联接选择及校核计算6.1 输出轴键校核6.1.1校核联轴器处键连接（1）选择键连接类型和尺寸选择A型键，又因为该处轴径为，查参P208表15-27。 表6-1 键参数表 单位（mm）轴径平键键槽宽度 高度 长度宽度轴毂149166.04.3（2）校核键连接强度因为，所以选择键长，有效长度 即查书本P163表10-11，载荷性质为轻微冲击，得所以，强度符合6.1.2低速级大齿轮处键连接（1）选择键连接类型和尺寸因为在周中间，所以选择A型键 表6-2 键参数表 单位（mm） 轴径平键键槽宽度 高度 长度宽度轴毂1811187.04.4（2）校核键连接强度因为，所以选择键长，有效长度 即查书本P163表10-11，载荷性质为轻微冲击，得所以，所以强度符合。6.2 中间轴键校核6.2.1高速级大齿轮处键连接（1）选择键连接类型和尺寸因为在轴中间，所以通常选择A型键，又因为该处轴径为，查参P208表15-27 表6-3 单位（mm）轴径平键键槽宽度 高度 长度宽度轴毂128125.03.3（2）校核键连接强度因为，所以选择键长，有效长度 即查书本P163表10-11，载荷性质为轻微冲击，得因为所以强度符合6.2.2低速级小齿轮处键连接（1）选择键连接类型和尺寸因为在轴中间，所以通常选择A型键，又因为该处轴径为，查参P208表15-27。 表6-4 单位（mm） 轴径平键键槽宽度 高度 长度宽度轴毂128125.03.3（2）校核键连接强度因为，所以选择键长，有效长度 即查书本P163表10-11，载荷性质为轻微冲击，得因为所以强度符合6.3 输入轴键校核6.3.1带轮处键连接（1）选择键连接类型和尺寸因为在轴端，所以通常选择C型键，又因为该处轴径为，查参P208表15-27。 表6-5 单位（mm）轴径平键键槽宽度 高度 长度宽度轴毂8784.03.3（2）校核键连接强度因为，所以选择键长，有效长度 即查书本P163表10-11，载荷性质为轻微冲击，得因为所以强度符合 7.箱体及其附件结构设计7.1 减速器箱体结构设计箱体采取剖分式结构，剖分面经过轴心。减速器机体结构尺寸以下：名称符号计算公式/mm结果/mm箱座壁厚 10箱盖壁厚10箱盖凸缘厚度15箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径 20地脚螺钉数目查手册4轴承旁联接螺栓直径16机盖和机座联接螺栓直径12连接螺栓 间距130视孔盖螺钉直径 8定位销直径10,至外机壁距离查机械课程设计指导书26、22、18,至凸缘边缘距离查机械课程设计指导书24、20轴承旁凸台半径24凸台高度查机械课程设计指导书20外机壁至轴承座端面距离48大齿轮顶圆和内机壁距离15齿轮端面和内机壁距离12机盖，机座肋厚8.5轴承端盖外径 110、72、62轴承旁联结螺栓距离187、146、117注：1、多级传动，a 取低速级中心距。7.2 减速器附件结构设计1.检验孔和视孔盖检验孔用于检验传动件啮合情况、润滑状态、接触斑点及齿侧间隙，还可用来注入润滑油。视孔盖结构见表7-1表7-1 单位（mm） 设计为二级减速器，中心距 选择尺寸：2.放油螺塞放油螺塞结构见图7-2 表7-2 单位（mm）选择尺寸：3.油标油标用来指示油面高度，应设置在便于检验及油面较稳定之处。油标结构见表7-3 表7-3 单位（mm）选择M16型，关键尺寸：4.通气器通气孔用于通气，使箱内外气压一致，以避免因为运转时箱内温度升高，内压增大，而引发减速器润滑油渗漏。通气器和通气塞结构见表7-4 表7-4 通气塞基础结构 单位（mm）选M12，关键尺寸：5.起吊装置起吊装置用于拆卸和搬运减速器。吊耳环和吊钩结构见表7-5表7-5 吊耳结构 单位（mm） 关键尺寸：吊耳环：吊钩：6.起盖螺钉为便于起箱盖，可在箱盖凸缘上装设2个起盖螺钉。起盖螺钉结构查参表P185表15-3，选择M10标识：GB/T 57827.定位销为确保箱体轴承孔加工精度和装配精度，应在箱体连接凸缘上相距较远处安置两个圆锥销，并尽可能放在不对称位置，以使箱座和箱盖能正确定位。定位销结构见表7-6表7-6 圆柱销（GB/T 119.1摘录）、圆锥销（GB/T 117摘录）选择公称直径为10mm圆柱销标识：销 GB/T 117 10328.润滑密封设计8.1.润滑1.滚动轴承润滑轴滚动轴承 轴滚动轴承 轴滚动轴承 轴、轴、轴上滚动轴承速度较低，均采取脂润滑。脂润滑结构简单，易于密封。2.箱体内齿轮润滑箱体内齿轮圆周速度较大，采取飞溅润滑。用大齿轮转动时飞溅带起油润滑小齿轮，为此，应在箱体剖分面上开输油沟，使溅起油沿箱体内壁流到沟内，并应在端盖上开缺口。传动件浸油深度H1，对于圆柱齿轮，最少应为一个齿高，为避免搅油损失过大，传动件浸油深度不应超出其分度圆半径1/3。同时，为避免油搅动时沉渣泛起，齿顶到油池底面距离H2不应小于30mm。8.2.密封轴伸端采取接触式密封中毡圈密封。毡圈油封在接触式密封中寿命较低，但简单、经济，适适用于脂润滑轴承中。9.设计总结在此次课程设计中，我们综合利用了各方面知识，如机械设计、机械原理、工程材料、机械制造基础、材料力学、理论力学、AutoCAD等科目，在此次设计中，我们学会了把自己全部知识学以致用，综合考虑各方面原因，如质量，体积，材料，造价，安装，工艺等。经过此次作业，让我们有了一个对问题整体把握，最关键是使我掌握了设计基础步骤和设计逻辑思维，相信在很快未来我们就全部能够胜任一件复杂机械设计工作，进而我们能够做一名机械设计工程师。在此次设计中，也碰到很多问题，设计也不是很合理，如箱体工艺性，齿轮计算不够正确,螺钉数量和大小选择也不够合理,起用吊环和吊钩设计有很多地方全部是凭着自己所谓经验等等缺点，不过在最终全部得到了妥善处理，或是自己有了一定认识和体会，能够确信下一次会合理处理这些问题，而且在此次设计中，对部分问题还有了部分突破性认识，如只有多做才能够积累足够经验，只有自己动手了，才能发觉问题，有了自己经验，才会在设计初选时能依据经验作出合理初想。经过这次课程设计，既是让我们锻炼自己能力，也是对我们知识一次全方位检验，让我们能够在实践中发觉自己问题和不足，然后才能鞭策自己去学习、处理问题，也只有这么，我们才能在前进中不停提升自己实力，不停充实自己，让自己成长为一个合格机械工程师。10.参考文件1 杨可桢等，机械设计基础(第六版)，北京：高等教育出版社，。2 濮良贵等，机械设计基础(第九版)，北京：高等教育出版社，。3 孙桓等，机械原理(第八版)，北京：高等教育出版社，。4 吴宗泽等，机械设计课程设计手册(第4版)，北京：高等教育出版社，。5 龚溎义等，机械设计课程设计图册(第3版)，北京：高等教育出版社，1989。6 机械工程手册编辑委员会，机械工程手册，北京：机械工程出版社，1980。7 王旭等，机械设计课程设计，北京：机械工业出版社，。