展开式两级斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书-课程设计.doc

展开式两级斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书 课程设计

机械设计课程设计计算说明书

设计题目：

展开式二级斜齿圆柱齿轮减速器

06级 徐素霞
学号：2064020592
指导教师：任靖日
2009 年 6 月

2006级《机械设计课程设计》说明书
卷筒直径D/mm
运输带速度υ/(m/s)
运输带所需扭矩/(N˙m)
360
0.70
400
设计题目：设计传动设备用的展开式两级斜齿圆柱齿轮减速器。用于传送清洗零件，单班制工作，工作时有轻微振动。每年按300天计，轴承寿命为齿轮寿命的三分之一以上。

工 作 量 ： 减速器总装配图；
齿轮零件工作图；
轴的零件工作图；
设计计算说明书一份。

指导教师 ：任靖日

参考资料 ：
1 机械设计 (第八版) 濮良贵 纪名刚 主编2006年、高等教育出版社
2 机械零件设计手册
3 机械设计课程设计 席伟光 杨 光和李波主编、2003年、高等教育出版社
4 机械课程设计简明手册 骆素君 朱诗顺 化学工业出版社

计 算 及 说 明
结 果
一、 减速器结构分析
分析传动系统的工作情况
1、传动系统的作用：
作用：介于机械中原动机与工作机之间，主要将原动机的运动和动力传给工作机，在此起减速作用，并协调二者的转速和转矩。
2、传动方案的特点：
特点：结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。由于电动机、减速器与滚筒并列，导致横向尺寸较大，机器不紧凑。但齿轮的位置不对称，高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分地抵消，以减缓沿齿宽载荷分布有均匀的现象。
3、电机和工作机的安装位置：
电机安装在远离高速轴齿轮的一端；
工作机安装在远离低速轴齿轮的一端。

图一:(传动装置总体设计图)
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。

计 算 及 说 明
结 果
二、 传动装置的总体设计
（一）、选择电动机
1、选择电动机系列
按工作要求及工作条件，选用三相异步电动机，封闭式扇式结构，即：电压为380V Y系列的三相交流电源电动机。
2、选电动机功率
（1）、传动滚筒所需有效功率

（2）、传动装置总效率

（3）、所需电动机功率

3、确定电动机转速

型 号
Y132s-4
Y132s1-4
Y132-M2-6
Y160MZ-8
额定功率KW
5.5
5.5
5.5
5.5
电机满载荷 转速 转/分
1440
2900
960
720
滚筒转速 转/分
37.2
37.2
37.2
37.2
总传动比
38.7
77.9
25.8
19.4

2
2
2
2

19.35
38.95
12.9
9.7
由此比较，应选Y132s－4，结构紧凑。]表9-40选取电动机的外形及安装
尺寸D＝42㎜，中心高度H＝132㎜，轴伸长E＝80㎜。
4、传动比分配
（1）、两级齿轮传动比公式

（2）、减速器传动比

5、运动条件及运动参数分析计算

Pw=1.56 kw
η=0.816
pr=1.91 kw
nw=37.15 r/min

计 算 及 说 明
结 果

（二）、定V带型号和带轮
1、工作情况系数
由文献【1】由表11.5得
2、计算功率

3、选带型号
由文献【1】表11.15 选取A型
4、小带轮直径
由文献【1】 表11.6 选取
5、大带轮直径

6、大带轮转速

7、验算传动比误差

取A型

计 算 及 说 明
结 果
（1）、理论传动比
（2）、实际传动比
（3）、传动比误差 合适
（4）、验算带转速 合适
8、计算带长
（1）、求
（2）、求
（3）、初取中心距
（4）、带长

（5）、基准长度
9、求中心距和包角
（1）、中心距

（2）、小带轮包角

计 算 及 说 明
结 果

10、求带根数
（1）、传动比 由表11.8
由表11.7 ；由表11.12 ；由表11.10
（2）、带根数

11、求轴上载荷
（1）、张紧力

（由表11.4 q=0.10kg/m）
（2）、轴上载荷
12、结构设计
小带轮； 大带轮
（三）、高速轴齿轮的设计与校核
1、选材 根据文献【1】表12.7知 选小齿轮：40Cr，调质处理
选大齿轮：45钢，调质处理
2、初步计算
（1）、转矩
（2）、尺宽系数 由文献【1】表12.13，取
（3）、接触疲劳极限 由文献【1】图12.17c

取z=2根

计 算 及 说 明
结 果
由文献【1】由表12.16，取

（4）、确定中心距
3、配凑中心距
取合适
（1）、核算

由文献【1】表12.3取 ；

（2）、验算
所以取
4、接触强度校核
（1）、圆周速度V
（2）、精度等级 由表12.6知：选8级精度
（3）、使用系数 由表12.9知：
（4）、动载系数由图12.9知：=1.12
（5）、齿间载荷分配系数 由表12.10知，先求：

8级精度

=1.12

计 算 及 说 明
结 果

由上所得：
（6）、齿向载荷分布系数 由文献【1】表12、11

(7)、载荷系数
（8）、弹性系数 由文献【1】表12、12
（9）、节点区域系数 由文献【1】图12、16
（10）、重合度系数

（11）、螺旋角系数
（12）、接触最小安全系数
（13）、总工作时间
（14）、应力循环次数

=1.708
=2.114
=3.822
=

=2.06

=1.48273

=3.989

=0.765
=0.988

计 算 及 说 明
结 果

（15）、接触寿命系数 由文献【1】图12、18
（16）、许用接触应力及验算

计算结果表明，接触疲劳强度足够
5、弯曲疲劳强度验算
（1）、齿数系数
（2）、应力修正系数

（3）、重合度系数
（4）、螺旋角系数

（5）齿间载荷分配系数

=

=0.69

=0.897

计 算 及 说 明
结 果
（6）、齿向载荷分布系数
（7）、载荷系数
（8）、弯曲疲劳极限 由图12、13c得
（9）、弯曲最小安全系数
（10）、应力循环系数
（11）、弯曲寿命系数
（12）、尺寸系数
（13）、许用弯曲应力
（14）、验算

6、几何尺寸计算

K=3.71

=367MPa
=350MPa
=154MPa

=149MPa

计 算 及 说 明
结 果
（四）、中间轴齿轮的设计与校核
1、选材 根据文献【1】表12.7知 选小齿轮：40Cr，调质处理
选大齿轮：45钢，调质处理
2、初步计算
（1）、转矩
（2）、尺宽系数 由文献【1】表12.13，取
（3）、接触疲劳极限 由文献【1】图12.17c

由文献【1】由表12.16，取

（4）、确定中心距
3、配凑中心距
取合适
（1）、核算

由文献【1】表12.3取

计 算 及 说 明
结 果
（2）、验算
所以取
4、接触强度校核
（1）、圆周速度V

（2）、精度等级 由表12.6知：选8级精度

（3）、使用系数 由表12.9知：

（4）、动载系数由图12.9知：=1.10
（5）、齿间载荷分配系数 由表12.10知，先求：

（6）、齿向载荷分布系数 由文献【1】表12、11

(7)、载荷系数
（8）、弹性系数 由文献【1】表12、12

8级精度

=1.10

=1.4

=1.703
=2.00
=3.703

=

=1.51
=3.14

计 算 及 说 明
结 果
（9）、节点区域系数 由文献【1】图12、16
（10）、重合度系数

（11）、螺旋角系数
（12）、接触最小安全系数
（13）、总工作时间
（14）、应力循环次数

（15）、接触寿命系数 由文献【1】图12、18
（16）、许用接触应力及验算

计算结果表明，接触疲劳强度足够
5、弯曲疲劳强度验算
（1）、齿数系数
（2）、应力修正系数

=0.766
=0.989

=

计 算 及 说 明
结 果
（3）、重合度系数
（4）、螺旋角系数

（5）齿间载荷分配系数

（6）、齿向载荷分布系数

（7）、载荷系数
（8）、弯曲疲劳极限 由图12、13c得
（9）、弯曲最小安全系数
（10）、应力循环系数
（11）、弯曲寿命系数
（12）、尺寸系数

（13）、许用弯曲应力

=0.694

=0.9

K=3.14

=367MPa
=350MPa

计 算 及 说 明
结 果
（14）、验算

6、几何尺寸计算

（五）、高速轴的设计与校核
1、选 材
C=102
2、初估直径 轴上有单个键槽，轴径应增加3％ 所以27.66×（1＋3％）＝28.49㎜ 圆整取d=30㎜
3、结构设计 由文献【1】得初估轴得尺寸如下：

4、强度校核
（1）、确定力点与支反力与求轴上作用力（图示附后）
（2）、齿轮上作用力

=171MPa

=165MPa

（3）、水平支反力 从上到下第二幅图
（4）、垂直面内的支反力 从上到下第四幅图

（5）、绘水平弯矩图 第三幅图，最高点弯矩为：
（6）、求垂直弯矩并绘垂直弯矩图 第五幅图，从左往右的突出点弯矩分别为：291020N·㎜
168177N·㎜，117150N·㎜
（7）、合成弯矩图 第六幅图 从左往右的突出点的弯矩分别为：295772N·㎜，259900N·㎜
286544N·㎜
（8）、绘扭矩图 第七幅图
（9）、求当量弯矩

计 算 及 说 明
结 果

（10）、确定危险截面校核轴径尺寸，危险截面I，危险截面II

（六）、高速轴轴承校核
1、选轴承 根据文献【1】附录表18.1可得轴承的型号为：6208。其中轴承参数为：

D＝80mm；B＝18mm；Cr＝29.5KN；Cor＝18.0KN

（七）、中间轴的设计与强度校核
1、选 材
C=112
2、初估直径 圆整d=50㎜

计 算 及 说 明
结 果
3、结构设计 由文献【1】得初估轴得尺寸如下：

4、强度校核
（1）、确定力点与支反力与求轴上作用力（图示附后）
（2）、齿轮上作用力

（3）、水平支反力 从上到下第二幅图

（4）、垂直面内的支反力 从上到下第四幅图

（5）、绘水平弯矩图 第三幅图；（如下所示）

（6）、求垂直弯矩并绘垂直弯矩图 第五幅图（如下所示）

（7）、合成弯矩图 第六幅图（如下所示）

（8）、绘扭矩图 第七幅图 （如下所示）

（9）、求当量弯矩

（10）、确定危险截面校核轴径尺寸，危险截面A，危险截面B

计 算 及 说 明
结 果
（八）、中间轴轴承校核
1、选轴承 根据文献【1】表18.1可得轴承的型号为：6310。D＝110mm
B＝27mm；Cr＝61.8KN；Cor＝38KN

（九）、低速轴的设计与强度校核

1、选 材
C=112
2、初估直径 圆整取d=75㎜
3、结构设计 由文献【1】得初估轴得尺寸如下：

4、强度校核
（1）、确定力点与支反力与求轴上作用力（图示附后）
（2）、齿轮上作用力

（3）、水平支反力 从上到下第二幅图
（4）、垂直面内的支反力 从上到下第四幅图

（5）、绘水平弯矩图 第三幅图
（6）、求垂直弯矩并绘垂直弯矩图 第五幅图
（7）、合成弯矩图 第六幅图
（8）、绘扭矩图 第七幅图
（9）、求当量弯矩

计 算 及 说 明
结 果

（10）、确定危险截面校核轴径尺寸，危险截面A，B

（十）、低速轴轴承校核
1、选轴承 根据文献【1】表18.1可得轴承的型号为：6317。其中轴承参数为：
D＝180mm；B＝41mm；Cr＝132KN；Cor＝96.5KN

（十一）、键联接的选择与计算
1、 电动机小带轮端的键 电动机D×E=42×110mm,E=110mm,由文献【2】表2.4-30得
键为 12×8 GB1096-90 即圆头普通平键（A型），键的参数为：b=12mm;h=8mm;
l=100mm
(1)、键校核 键的接触长度；则键联接所能传递的转矩
为：由文献【1】表7.1得
120MP；；强度符合要求

选择键为：圆头普通平键（A型）
计 算 及 说 明
结 果
2、高速轴大带轮端的键 高速轴带轮端尺寸：30×101；由文献【2】表2.4-30得键为
10×8 GB1096-90 即圆头普通平键（A型），键的参数为：b=10mm;h=8mm;l=80mm
(1)、键校核 键的接触长度；则键联接所能传递的扭矩为：由文献【1】表7.1得
120MP；；强度符合要求
3、中间轴的键 轴的尺寸为：65×93；由文献【2】表2.4-30得键为：
18×11 GB1096-90 即圆头普通平键（A型），键的参数为：b=18mm;h=11mm;l=70mm
(1)、键校核 键的接触长度；则键联接所能传递的扭矩为：由文献【1】表7.1得
120MP；；强度符合要求
小齿轮处轴的尺寸为：65×147；由文献【2】表2.4-30得键为：
20×12 GB1096-90 即圆头普通平键（A型），键的参数为:b=20mm;h=12mm;l=125mm
(2)、键校核 键的接触长度；则键联接所能传递的扭矩为：由文献【1】表7.1得
120MP；；强度符合要求
4、低速轴键 大齿轮处轴的尺寸为：95×135；由文献【2】表2.4-30得键为：
28×16 GB1096-90 即圆头普通平键（A型），键的参数为：b=28mm;h=16mm
l=125mm
(1)、键的校核 键的接触长度为：；则键联接所能传递的扭矩为：由文献【1】表
7.1得120MP；；强度符合要求
联轴器处的轴的尺寸为：75×140；由文献【2】表2.4-30得键为：
20×12 GB1096-90 单圆头普通平键（C型），键的参数为：b=20mm;h=12mm
L=125mm
(2)、键的校核 键的接触长度为：;则键联接所能传递的扭矩为：由文献【1】表7.1得
120MP；；强度符合要求
5、联轴器的选择与校核
公称转矩：
选择键为：圆头普通平键（A型）

选择键为：圆头普通平键（A型）

选择键为：圆头普通平键（A型）

选择键为：圆头普通平键（A型）

选择键为：单圆头普通平键（C型）

计 算 及 说 明
结 果
由文献【2】表2.6-3选用ML8型梅花形弹性联轴器 GB5272-85。弹性硬度C>94
主动端：Z型轴孔，C型键槽

从动端：Y型轴孔，B型键槽

校核：；由文献【1】表
19.5，取
适合
（十二）、对中间轴进行安全系数法校核
联轴器选择为：ML8型梅花形弹性联轴器

0.012MP

3252.119N·m
安全系数法校核
轴强度
符 号 单 位 截 面A 截 面B
说 明
1、扭 矩
2、合成弯矩
3、轴 径
4、抗弯截面模量

5、抗扭截面模量

6、弯曲应力副

7、扭转应力副

8、弯曲平均应力

9、扭转平均应力
T N·mm 802770 802770
M N·mm 989204 565633
d mm 65 65
W 23133 23133
50080 50080
42.76 24.45
16.03 16.03
0 0
8.015 8.015
有键槽时：

10、强度极限

11、弯曲疲劳极限

12、扭转疲劳极限

13、等效系数

符 号
截 面A 截 面B
说 明
14、弯曲有效应力集中系数

1.68 1.68
附录表2

15、扭转有效应力集中系数

1.24 1.24
附录表1
16、表面状态系数

0.92 0.92
附录表5

17、尺寸系数

0.88 0.88

0.81 0.81
附录表6
18、弯曲综合影响系数

2.08 2.08

19、扭转综合影响系数

1.66 1.66

20、弯曲配合影响系数

2.64 3.51
附录表3

21、扭转配合影响系数

1.98 2.51
22、弯曲配合影响系数

2.64 3.51

比较后取值
23、扭转配合影响系数

2.19 2.51
24、寿命系数

1 1

25、弯曲安全系数

3.22 5.62

26、扭转安全系数

6.81 6.81

27、许用安全系数

1.5 1.5
1.3～1.5
由安全系数法可以得到安全系数如下：
（A）截面

（B截面）
完全符合强度要求
综合当量弯矩法和安全系数法得出：该轴体的尺寸完全符合强度要求，符合生产所需的强度，所以无需将原尺寸修改。

计 算 及 说 明
结 果
三、 装配图设计
（一）、装配图的作用
作用：装配图表明减速器各零件的结构及其装配关系，表明减速器整体结构，所有零件的形状和尺寸，相关零件间的联接性质及减速器的工作原理，是减速器装配、调试、维护等的技术依据，表明减速器各零件的装配和拆卸的可能性、次序及减速器的调整和使用方法。
（二）、减速器装配图的绘制
1、装备图的总体规划：
（1）、视图布局：
①、选择3个基本视图，结合必要的剖视、剖面和局部视图加以补充。
②、选择俯视图作为基本视图，主视和左视图表达减速器外形，将减速器的工作原理和主要装配关系集中反映在一个基本视图上。
布置视图时应注意：
a、整个图面应匀称美观，并在右下方预留减速器技术特性表、技术要求、标题栏和零件明细表的位置。
b、各视图之间应留适当的尺寸标注和零件序号标注的位置。
（2）、尺寸的标注：
①、特性尺寸：用于表明减速器的性能、规格和特征。如传动零件的中心距及其极限偏差等。
②、配合尺寸：减速器中有配合要求的零件应标注配合尺寸。如：轴承与轴、轴承外圈与机座、轴与齿轮的配合、联轴器与轴等应标注公称尺寸、配合性质及精度等级。查文献【2】P121
③、外形尺寸：减速器的最大长、宽、高外形尺寸表明装配图中整体所占空间。
④、安装尺寸：减速器箱体底面的长与宽、地脚螺栓的位置、间距及其通孔直径、外伸轴端的直径、配合长度及中心高等。
（3）、标题栏、序号和明细表：
①、说明机器或部件的名称、数量、比例、材料、标准规格、标准代号、图号以及设计者姓名等内容。查GB10609.1-1989和GB10609.2-1989标题栏和明细表的格式
②、装备图中每个零件都应编写序号，并在标题栏的上方用明细表来说明。

采用稠度较小润滑脂。
②、密封：
防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。可参考文献【2】P111。
（3）、减速器的箱体和附件：
①、箱体：用来支持旋转轴和轴上零件，并为轴上传动零件提供封闭工作空间，防止外界灰砂侵入和润滑逸出，并起油箱作用，保证传动零件啮合过程良好的润滑。
②、附件：
包括窥视孔及窥视孔盖、通气器、轴承盖、定位销、启箱螺钉、油标、放油孔及放油螺塞、起吊装置。
3、完成装配图：
（1）、标注尺寸：可参考文献【2】P147，标注尺寸反映其的特性、配合、外形、安装尺寸。
（2）、零件编号（序号）：由重要零件，按顺时针方向依次编号，并对齐。
（3）、技术要求：参考文献【2】P147
（4）、审图
（5）、加深
四、零件图设计
（一）、零件图的作用：
作用：
1、反映设计者的意图，是设计、生产部门组织设计、生产的重要技术文件。
2、表达机器或部件运载零件的要求，是制造和检验零件的依据。
（二）、零件图的内容及绘制：
1、选择和布置视图：
（1）、轴：采用主视图和剖视图。主视图按轴线水平布置，再在键槽处的剖面视图。
（2）、齿轮：采用主视图和侧视图。主视图按轴线水平布置（全剖），反映基本形状；侧视图反映轮廓、辐板、键槽等。

2、合理标注尺寸及偏差：
（1）、轴：参考文献【4】，径向尺寸以轴线为基准标注，有配合处径向尺寸应标尺寸偏差；轴向尺寸以轴孔配合端面及轴端面为基准，反映加工要求，不允许出现封闭尺寸链。
（2）、齿轮：参考文献【3】：径向尺寸以轴线为基准，轴孔、齿顶圆应标相应的尺寸偏差；轴向尺寸以端面为基准，键槽尺寸应相应标出尺寸偏差。
3、合理标注形状和位置公差；
4、合理标注表面粗糙度；
5、技术要求；
7、标题栏：参考文献【2】
五、设计小结
这次关于带式运输机上的两级展开式圆柱斜齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过三个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础.
1、机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融《机械原理》、《机械设计》、《理论力学》、《材料力学》、《公差与配合》、《CAD实用软件》、《机械工程材料》、《机械设计手册》等于一体。
2、 这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。
3、 在这次的课程设计过程中,综合运用先修课程中所学的有关知识与技能,结合各个教学实践环节进行机械课程的设计,一方面,逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力,特别是提高了分析问题和解决问题的能力,为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。
4、 本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。衷心的感谢老师的指导和帮助.
5、 设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。