机械设计说明书模板

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LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】

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：

指导教师：

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

三、技术条件

允许误差±3%。

1、单向运转，输送带速度V

2、每日单班，每班工作8小时，一年按 250 工作日计算。

3、传动装置使用年限10年。

4、载荷平稳，传动装置无特殊要求（电动机同步转速取 n

=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

目录

目录.................................................................

0.设计目的...........................................................

1.选择电动机.........................................................

选择电动机类型..................................................

电动机容量......................................................

电动机的转速....................................................

2.确定传动装置的总传动比和分配传动比 ................................

总传动比.........................................................

各轴转速........................................................

各轴输入功率....................................................

各轴输入转矩....................................................

3.传动零件的设计计算.................................................

V带传动的设计计算 ..............................................

V 带的选型与参数计算........................................

V 带传动的设计参数..........................................

齿轮传动的设计计算..............................................

高速级减速齿轮的设计........................................

低速级减速齿轮的设计........................................

检查浸油深度................................................

验算传动系统速度误差........................................

齿轮传动的设计计算数据......................................

4.轴的设计...........................................................

高速级轴的设计..................................................

高速轴的初期数据 ............................................

高速级轴的结构设计...........................................

中间轴的设计....................................................

中间轴的结构设计.............................................

中间轴校核...................................................

低速级轴的设计..................................................

5.轴承的校核.........................................................

输出轴的轴承计算................................................

中间轴的轴承计算................................................

高速轴的轴承计算................................................

6.键联接的选择及校核计算 ............................................

输出轴的键校核..................................................

校核联轴器处的键连接........................................

低速级大齿轮处的键连接......................................

中间轴的键校核..................................................

高速级大齿轮处的键连接......................................

低速级小齿轮处的键连接......................................

输入轴的键校核..................................................

带轮处的键连接 ..............................................

7.箱体及其附件的结构设计 ............................................

减速器箱体的结构设计............................................

减速器附件的结构设计............................................

8.润滑密封设计.......................................................

.润滑............................................................

.密封............................................................

9.设计总结...........................................................

10.参考文献..........................................................

0.设计目的

课程设计是机械设计课程重要的教学环节，是培养学生机械设计能力的技术基础课。课程设计的主要目的是：

（1）通过课程设计使学生综合运用机械设计课程及有关先修课程的知识，起到巩固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。

（2）通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。

（3）提高学生的有关设计能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设计(CAD)能力等，使学生熟悉设计资料(手册、图册等)的使用，掌握经验估算等机械设计的基本技能。

1.选择电动机

选择电动机类型

按工作要求和工作条件，选用一般用途的 Y 型全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。电压为 380V 。 电动机容量

（1）卷筒的输出功率1000w w

Fv

P η=

根据带式运输机的类型，可取工作机效率

90.96w ηη==。 （2）电动机输出功率 d P :/d w P P αη=

传动装置的总效率12345678ααηηηηηηηηηη=????????;

查机械设计手册机械传动和摩擦副的效率概略值，确定各部分效率

V 带传动的效率

10.96η= 取联轴器效率 70.99η=；

滚动轴承传动效率（一对）24680.99ηηηη====； 闭式齿轮传动效率 35=0.97ηη=(8级精度)带入得

所需电动机效率 （3）电动机额定功率ed P

由《机械设计课程设计手册》P173 表 12-1 选取电动机额定功率：

3kW d P =

电动机的转速

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8~40a i =，电动机转速选范围为

2~4(8~40)36.48r min 583.7~5837r min d a n i n '=?=??=（）符合这一范围的同步转速

有1500r min ，3000r min 。

由参P302表20-5，查得电动机数据及计算出的总传动比，列于下表1-1

表1-1

2.确定传动装置的总传动比和分配传动比

总传动比

（1）传动装置的总传动比

由选定的电动机满载转速w n 和工作机主动轴转速w n 可得传动装置总传动比为：

=/1420/36.4838.93m w i i i n n ?===总带减

（2）分配各级传动比

因为分配传动比是一项复杂的工作，往往需要经多次改动，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 23i =-带左右3i =带

则：/=38.93/3=12.977i i i =减总带 减速器传动比分配原则：

各级传动尺寸协调承载能力接近，两个大齿轮直径接近以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

1i i =高，2i i =低，12a i i i =?。即： ()12=1.2~1.3i i ,()22=1.2~1.3a i i ,

取12=1.3i i ，22=1.3a i i ，可得2 3.16i =，12=1.3 4.11i i = 各轴转速

电动机轴：1420r/min m n =

I 轴： 高速轴:n I

/1420/3473.33r/min I m n n i ===带 II 轴： 中间轴:1/473.33/4.11115.17r/min II I n n i ===

III 轴：低速轴:2/115.17/31636.45r/min III II n n i ===

工作机轴:36.45r/min VI III n n == 各轴输入功率

电动机输出功率：/ 2.515kW d w P P η==总

I 轴：高速轴输入功率：1 2.414kW d I P P η=?=入

高速轴输出功率：2 2.390kW I I P P η=?=入出

II 轴： 中间轴输入功率：3 2.318kW II I P P η=?=入出

中间轴输出功率：4 2.295kW II II P P η=?=入出

III 轴：低速轴输入功率：5 2.226kW III II P

P η=?=入

出 低速轴输出功率：6 2.204kW III III P

P η=?=入出

IV 轴： 工作轴输入功率： 7 2.182kW IV III P

P η=?=入

出 工作轴输出功率： 8 2.160kW IV IV P

P η=?=入出

各轴输入转矩

电动机轴的输出转矩:9550/16.914N m d d w T P n =?= I 轴： 高速轴输入转矩： 0148.705N m d I T T i η=??=入

高速轴输出转矩： 248.218N m I I T T η=?=入出

II 轴：中间轴的输入转矩： 13192.211N m II I T T i η=??=入出

中间轴的输出转矩： 4190.289N m II II T T η=?=入出

III 轴：低速轴的输入转矩： 25583.218N m III II T T i η=??=入出

低速轴的输出转矩：6577.386N m III III T T η=?=入出

IV 轴：工作轴的输入转矩： 7571.690N m IV III T T η=?=入出

工作轴的输出转矩： 8565.973N m IV IV T T η=?=入出 即工作机转矩：T 9=543.334N m IV IV T T η?=出

运动和动力参数结果列于下表

表2-1

3.传动零件的设计计算

V 带传动的设计计算

V 带的选型与参数计算

已知：小带轮功率 =2.515kW d P (即电机输出功率 d P )和转速 =1420r/min m n (即电机满载转速)。初步取 3i =带

（1）求计算功率C P

查参P225，表13-9得 1.1A K =

（2）选V 带型号

因为 2.7665kW C P =,11420rpm n =，由课本P223图13-15查得，选用A 型带计算。

（3）求大，小带轮基准直径12,d d

由图13-15得，175~100mm d =，因为传动比不大，1d 可取大值而不会使2

d 过大，取1=90mm d 。

则：()()12121420=

1=9010.02=265mm 473.33

n d d n ε-??- ε：滑动率：取=0.02ε

由表13-10取2265mm d =(误差为0%，小于5%，故允许) （4）验算带速V

在5~30m/s 范围内合适 （5）求V 带基准长度d L 和中心距a

初选中心距 取0=550mm a

符合()()120120.72d d a d d +<<+

即0248.5710a << 由课本式13-2得带长

查课本表13-2，对A 型带用=1640mm d L 再由式13-5计算实际中心距

（6）验算小带轮包角t α

合适 （7）求V 带根数Z

由11420rpm n = 190mm d =，查表13-4得0 1.07kW P =。 得传动比

查课本表13-6得0=0.17kW P ? 由161.2t α=查表13-8得0.95K α= 查课本表13-8得0.99L K =得 取带的根数为3根 （8）.确定初拉力

查课本表13-1得0.105kg/m q =，所以拉力

9.作用在轴上的压力

V 带传动的设计参数

V 带传动的设计参数表格如下：

表3-1 V 带传设计参数表

齿轮传动的设计计算

高速级减速齿轮的设计

表3-2 高速级齿轮的材料表

1.选择材料及确定许用应力

取一般可靠度， 1.25F S =， 1.1H S =

取E Z =，则有：

[]lim1

1655MPa H H H

S σσ==,[]1

1476MPa F F F S σσ=

= []lim2

2532MPa H H H

S σσ=

=,[]2

2356MPa F F F

S σσ=

=

2.按齿面接触疲劳强度设计

设齿轮按8级精度设计制造，取载荷系数 1.1K =，齿宽系数0.8d Φ= 小齿轮转矩

初选螺旋角=15β，0.98Z β==

初选齿数125Z =，则21125 4.11103Z Z i =?=?=，取2103Z =，实际传动比

12 4.12i =

取150.206mm d =

则法面模数为

由课本P58，表4-1得2mm n m = 中心距： 取135mm a = 确定螺旋角 齿形系数

查课本图11-8得1 2.6Fa Y =，2 2.25Fa Y = 查课本图11-9得1 1.63Sa Y =，2 1.82Sa Y = 小齿轮分度圆直径：

所以，齿宽10.852.73442.187mm b b d =Φ=?= 取245b =，150b = 3.验算轮齿弯曲疲劳强度

验算弯曲疲劳强度 齿轮圆周速率

对课本表11-2可知，满足齿轮制造8级精度 4.几何尺寸计算

齿顶高：2mm a n h m == 齿根高： 1.25 2.5mm f n h m ==

齿顶圆直径：11256.734mm a a d d h =+= 齿根圆直径：11247.734mm f f d d h =-=

低速级减速齿轮的设计

表3-3 低速级齿轮的材料表

1.选择材料及确定许用应力

取一般可靠度， 1.25F S =， 1.1H S =

取E Z =，则有：

[]lim3

3655MPa H H H

S σσ==，[]1

3476MPa F F F

S σσ== []lim2

4532MPa H H H

S σσ=

=，[]2

4356MPa F F F

S σσ=

=

2.按齿面接触疲劳强度设计

设齿轮按8级精度设计制造，取载荷系数 1.1K =，齿宽系数1d Φ=。 小齿轮转矩：

初选螺旋角=15β，0.98Z β==

初选齿数340Z = ,则43240 3.16126.4Z Z i =?=?= ，取4126Z =，实际传动比

34 3.15i =

取380.886mm d = 则法面模数为

由P58，表4-1得2mm n m = 中心距 取175mm a = 确定螺旋角

齿形系数 3333

40

46.87cos cos 18.47

V Z Z β=

== 查课本图11-8得1 2.38Fa Y = 2 2.19Fa Y = 查课本图11-9得1 1.69Sa Y = 2 1.84Sa Y = 分度圆直径：

所以，齿宽3.884.33767.47mm b b d =Φ=?= 取470mm b =，375mm b = 3.验算轮齿弯曲疲劳强度

验算弯曲疲劳强度 齿轮圆周速率

对课本表11-2可知，满足齿轮制造8级精度 4.几何尺寸计算

齿顶高： 2mm a n h m == 齿根高： 1.25 2.5mm f n h m == 齿顶圆直径：33288.337mm a a d d h =+= 齿根圆直径：33279.337mm f f d d h =-=

检查浸油深度

当高速级大齿轮浸油一个齿高即 4.5mm h = 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

验算传动系统速度误差

i 3=带 ， 4.12i =高， 3.15i =低，38.934i =总，31420

36.472n i =

=总

0.955/601000

w nD

V m s π=

=? ，3%w V < 符合设计要求。

齿轮传动的设计计算数据

齿轮传动的设计计算数据如下表所示：

表3-4 齿轮传动的设计计算数据表

4.

轴的设计

二级减速器中齿轮传动的主要参数如下表所示：

表4-1 齿轮传动参数表

级别 β

齿宽

高速级 25 103 2 1831' 54" 20

B 1 =50mm, B 2 =45mm 低速级

40

126

2

1827' 19"

B 1 =75mm, B 2 =70mm

高速级轴的设计 高速轴的初期数据

高速轴的主要输入参数如下表所示：

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

20

高速级轴的结构设计

1．选择材料和热处理方式

选45号钢调质。 2．各轴段尺寸的确定 高速轴的简图如图所示：

图4-1高速轴的简图

最小直径显然是安装联轴器处的直径，查课本P250，表14-2得115C = 由于该段有一个键槽，所以轴径增大5% 取24mm d =，所以724mm d =

查课本P227图13-17得 ()01.5~2L d =

取50mm L =

查参P38表6-3得 ()6713~4d d c =+ 取1 1.6c = ，

由于23L 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，故选用深沟球轴承，参照工作要求并根据628mm d =，查参P268表18-1，选用6206型号。

轴承参数：

图4-2轴承的安装尺寸图

30mm d =，min 44mm a d =，16mm B =，62mm D = 所以535mm d =，516-2mm 14mm L == 取440mm d =

因为齿根圆直径为47.734mm ,与轴接近，故直接把齿轮和轴做出一起，形成齿轮轴。

2440mm d d ==，410mm L =

轴段1与轴承配合，轴承型号同5段，故130mm d =，取528mm L =

表4-3 高速轴尺寸表 单位（mm ）

中间轴的设计

中间轴的结构设计

1.选择材料和热处理方式

选45号钢，调质。 2．各轴段尺寸的确定

中间轴的简图如图所示：

4-3高速轴的简图

（1）轴的最小直径

轴的最小直径是装轴承处，查表14-2得110C =

取=35mm d 所以135mm d =

（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，故选用深沟球轴承，参照工作要求并根据135mm d =，轴承安装简图如图4-2所示，查参P268表18-1，选用6207

35mm d =，min 40mm a d =，17mm B =，72mm D = 1).所以 135mm d d ==，117mm+26.5mm=43.5mm L = 2).取240mm d =

因为2L 段装高速级大齿轮，齿宽45mm b = 所以2=43mm L

3).查书轴间定位得 ()()0.073~0.15h d d ≈++

4.8~9h ≈，取5mm h = 则350mm d =

1.4b h ≈，取=12mm b 所以3=12mm L

4).4轴段装低速级小齿轮，齿宽=75mm b

442mm d =,4=73mm L

图4-4 轴受力方向分析