1、重慶大學.標準版 機械設計課程設計機械設計課程設計說明書目 錄 課程設計任務書. 21、 確定傳動方案，選擇電動機及計算運動參數. 32、 齒輪傳動的設計. 63、 軸的設計. 174、 滾動軸承的校核計算. 255、 平鍵聯接的選用和計算. 276、 聯軸器的選擇計算. 387、 潤滑方式. 398、 減速器附件. 309、 設計小結. 31參考資料目錄. 33機械設計課程設計任務書設計題目：設計帶式運輸機傳動裝置設計參數： 運輸帶拉力F=2000N 運輸帶的線速度V=1.5m/s 驅動卷筒直徑： 要求傳動效率： 傳動尺寸無嚴格要求，中小批量生產 使用期限八年，大修期3年，單班制工作，傳動裝

2、置布置圖1、 設計要求： 1.二級減速器傳動設計及計算； 2.二級減速器結構設計； 3.繪制減速器裝配圖及低速級大齒輪零件圖； 4.編寫設計計算說明書。2、 設計時間： 開始：2011年6月29日 結束：2011年7月15日一、確定傳動方案，選擇電動機及計算運動參數（1） 方案選擇根據傳動裝置的工作特性和對它的工作要求，并查閱相關資料，可選擇兩級展開式減速器傳動方案，如圖所示。傳動裝置布置圖（2） 電動機的選擇1. 計算帶式運輸機所需功率（工作機傳動效率為1）2. 初估電動機額定功率P電動機所需輸出的功率3. 選用電動機查資料1表（2.1）選用Y112M-4電動機，其主要參數如下:電動機額定功

3、率P4kw電動機滿載轉速1440電動機軸伸出端直徑28電動機伸出端安裝長度60（三）傳動比的分配及轉速校核1. 總傳動比運輸機驅動卷筒轉速總傳動比2. 傳動比分配與齒數比考慮兩級齒輪潤滑問題，兩級齒輪應有相近的浸油深度。參考資料1式（2.10）取，總傳動比15.072，經計算高速級傳動比 低速級傳動比因此閉式傳動取高速級小齒輪齒數，大齒輪齒數齒數比低速級小齒輪齒數大齒輪齒數齒數比實際總傳動比3. 核驗工作機驅動卷筒的轉速誤差卷筒的實際轉速轉速誤差，合乎要求（四）減速器各軸轉速，功率，轉矩的計算1. 傳動裝置的傳動效率計算根據傳動方案簡圖，并由資料1表（2.3）查出彈性聯軸器效率8級精度圓柱齒輪

4、傳動效率含軸承效率運輸機驅動軸一對滾動軸承效率故傳動裝置總效率與估計值相近，電動機功率確定無誤。2. 各軸功率計算帶式運輸機為通用工作機，取電動機額定功率為設計功率。高速軸輸入功率：中間軸輸入功率：低速軸輸入功率：P3=p3. 各軸轉速計算高速軸的轉速：中間軸的轉速：低速軸的轉速：4. 各軸轉矩的計算：高速軸轉矩：中間軸轉矩：低速軸轉矩：各軸運功動力參數列入下表軸名稱功率轉速轉矩高速軸3.96144026.263中間軸3.84326.605112.282低速軸3.7394.278377.430二、齒輪傳動的設計（1） 高速級齒輪傳動設計計算注：本部分所設計圖表、公式均來自資料21. 選定齒輪類

5、型、精度等級、材料1） 按傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。2） 運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用8級精度（GB10095-88） (見表10-8)3） 材料選擇 小齒輪材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。4） 小齒輪齒數，大齒輪齒數2. 按齒面接觸強度設計由設計計算公式（10-9a)進行計算，即（1） 確定公式內的各計算數值1） 試選載荷系數2） 高速軸傳遞轉矩3） 由表10-7選取齒寬系數。4） 由表10-6查得材料的彈性影響系數5） 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸

6、疲勞強度極限。6） 由式10-13計算應力循環次數7） 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數。8） 計算解除疲勞許用應力。取失效概率為1%，安全系數S=1，由式（10-12）得（2） 計算1) 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。2） 計算圓周速度。3） 計算齒寬b4) 計算齒寬與齒高之比。模數齒高5） 計算載荷系數根據，8級精度，由圖10-8查得動載系數；直齒輪，；由表10-2查得使用系數；由表10-4用插值法查得8級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，。由，查圖10-13得；故載荷系數6) 按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）得7） 計算模數m。， 按齒根彎曲強度設計由

7、式（10-5）得彎曲強度的設計公式為（1） 確定公式內的各計算數值1） 由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲疲勞強度極限；2） 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數,;3） 計算彎曲疲勞許用應力。取彎曲疲勞安全系數S=1.4，由式（10-12）得4） 計算載荷系數K。5) 查取齒形系數。由表10-5查得;6) 查取應力校正系數由表10-5查得；7） 計算大、小齒輪的并加以比較大齒輪的數值大。（2） 設計計算對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，由于齒輪模數m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅

8、與齒輪直徑（即模數與齒數的乘積）有關，可取由彎曲疲勞強度算得的模數1.384并就近圓整為標準值m=2.0，按接觸強度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數。小齒輪齒數大齒輪齒數這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。幾何尺寸計算（1） 計算分度圓直徑（2） 計算中心距（3） 計算齒輪寬度 齒頂圓直徑齒根圓直徑 2. 高速級齒輪傳動的幾何尺寸高速級齒輪傳動的幾何尺寸歸于下表名稱計算公式結果模數2.0法面壓力角分度圓直徑44.0194.0齒頂圓直徑48198齒根圓直徑 39189中心距119齒寬44493.齒輪的結構設計小齒輪1由于直徑較小，采

9、用齒輪軸結構；大齒輪2的結構尺寸計算如下表代號結構尺寸計算公式結果輪轂處直徑72輪轂軸向長L54倒角尺寸n1齒根圓處厚度6腹板最大直徑177板孔分部圓直徑124.5板孔直徑26.25腹板厚 13結構草圖如下 （2） 低速級齒輪傳動設計計算注：本部分所設計圖表、公式均來自資料21.選定齒輪類型、精度等級、材料1）按傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。2）運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88） (見表10-8)3）材料選擇 小齒輪材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。4）小齒輪齒數，大齒輪

10、齒數Z4=972.按齒面接觸強度設計由設計計算公式（10-9a)進行計算，即（1）確定公式內的各計算數值1）試選載荷系數2）高速軸傳遞轉矩3）由表10-7選取齒寬系數。4）由表10-6查得材料的彈性影響系數5）由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限。6）由式10-13計算應力循環次數7）由圖10-19取接觸疲勞壽命系數。8）計算解除疲勞許用應力。取失效概率為1%，安全系數S=1，由式（10-12）得（2）計算1）試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。2）計算圓周速度。3）計算齒寬b4）計算齒寬與齒高之比。模數齒高5）計算載荷系數根據，7級精度，由圖10

11、-8查得動載系數；直齒輪，；由表10-2查得使用系數；由表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，。，查圖10-13得；故載荷系數6）按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）得7）計算模數m。， 按齒根彎曲強度設計由式（10-5）得彎曲強度的設計公式為（1）確定公式內的各計算數值1）由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲疲勞強度極限；2）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數,;3）計算彎曲疲勞許用應力。取彎曲疲勞安全系數S=1.4，由式（10-12）得4）計算載荷系數K。5）查取齒形系數。由表10-5查得;6）查取應力校正系數由表10-5查

12、得；7）計算大、小齒輪的并加以比較大齒輪的數值大。（2）設計計算對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，由于齒輪模數m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數與齒數的乘積）有關，可取由彎曲疲勞強度算得的模數1.888并就近圓整為標準值m=2，按接觸強度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數。小齒輪齒數大齒輪齒數這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。 幾何尺寸計算（1）計算分度圓直徑（2）計算中心距（3）計算齒輪寬度齒頂圓直徑齒根圓直徑 2.低速

13、級齒輪傳動的幾何尺寸低速級齒輪傳動的幾何尺寸歸于下表名稱計算公式結果模數2法面壓力角分度圓直徑70244齒頂圓直徑74248齒根圓直徑65239中心距157齒寬70753.齒輪的結構設計小齒輪3由于直徑較小，采用齒輪軸結構；大齒輪4的結構尺寸計算如下表代號結構尺寸計算公式結果輪轂處直徑91輪轂軸向長L68倒角尺寸n1齒根圓處厚度6腹板最大直徑227板孔分部圓直徑159板孔直徑34腹板厚21結構草圖如下3、 軸的設計 在兩級展開式減速器中，三根軸跨距應該相等或相近，而中間軸跨距確定的自由度較小，故一般先進行中間軸的設計，以確定跨距。（1） 中間軸設計1.選擇軸的材料因中間軸是齒輪軸，應與齒輪3的

14、材料一致，故材料為45Cr調質，由資料2P362表15-1查出，2. 軸的初步估算由資料2P370式（15-2） 由資料2P370表15-3查出，因此考慮該處軸直徑尺寸應當大于高速級軸頸處直徑，取3. 軸的結構設計根據軸上零件的定位、轉配及軸的公益性要求，參考表8.3、圖8.4，初步確定出中間軸的結構如圖。（1）各軸段直徑的確定由資料1P95表5.9查出優選6208深溝球軸承。軸頸直徑齒輪2處軸頭直徑齒輪2定位軸肩高度，由資料1P67表4.1查出該處直徑齒輪3的直徑：，由資料1P94表5.9查出軸承的安裝尺寸4. 按許用彎曲應力校核軸（1） 軸上力的作用點及支點跨距的確定齒輪對軸的力作用點按簡

15、化原則應在齒寬的中點，因此可決定中間軸上兩齒輪力的作用點位置。軸頸上安裝的6208軸承從資料1P95表5.9可知B=18mm，故可計算出支點跨距和軸上各力作用點相互位置尺寸，見圖。（2） 繪軸的受力圖，參考資料5見附圖。（3） 計算軸上的作用力：齒輪2：齒輪3：（4） 計算支反力垂直面支反力，參考附圖繞支點B的力矩和,得同理，得 計算無誤水平平面（XY平面）同樣，由繞B點力矩的，得由，得 計算無誤（5） 轉矩，繪彎矩圖垂直平面內的彎矩圖：附圖C處彎矩 D處彎矩 水平面彎矩圖：附圖C處彎矩 D處彎矩 （6） 合成彎矩：附圖C處：D處：（7） 轉矩及轉矩圖：附圖（8） 計算當量彎矩，繪彎矩圖應力校

16、正系數 C處：MC=D處：MD=彎矩圖如下所示：（9） 校核軸徑C剖面：強度足夠D剖面：（齒根圓直徑）強度足夠5. 軸的細部結構設計由資料1P108表6.1查出鍵槽尺寸 ；由資料1P109表6.2查出鍵長L=40mm由表4.5查出導向錐面尺寸；由表4.3得砂輪越程槽尺寸 ；由資料1P365表15-2查出各倒角，圓角半徑的推薦值。（2） 高速軸的設計1. 軸的材料由于該軸為齒輪軸，與齒輪1的材料相同，為40調質。2. 按切應力估算軸徑由資料2查出系數C=112軸伸出段直徑考慮與電機軸半聯軸器相匹配的聯軸器的孔徑標準尺寸的選用，取。資料1P117表6.93.軸的結構設計1）劃分軸段軸伸段；過密封圈

17、處軸段；軸頸；軸承安裝定位軸段；齒輪軸段。2） 確定各軸段的直徑由于軸伸直徑比強度計算的值要大許多，考慮軸的緊湊性，其他階梯軸段直徑應盡可能以較小值增加，因此軸伸段聯軸器用套筒軸向定位，與套筒配合的軸段直徑。選擇滾動軸承6207.，軸徑直徑（資料1）根據軸承的安裝尺寸（資料1）齒輪段照前面齒輪的安裝尺寸分度圓直徑；齒頂圓直徑；齒根圓直徑。3） 確定各軸段的軸向長度兩軸承頸間距（跨距）;A為箱體內壁間距離，由中間軸段設計知A=164mm。軸承內端面與內壁面之距取=10mm；B為軸承寬B=17mm軸伸段長度由聯軸器軸向長決定 P117表6.9 軸頸段長度由軸承寬確定齒輪段軸向長度決定于齒輪寬度，軸

18、向位置由中間軸2齒輪所需嚙合位置確定；直徑為軸段長度在齒輪尺寸和位置確定后，即可自然獲得。直徑為軸段長由端蓋外與端蓋內兩部分尺寸組成；端蓋處尺寸為：,h為端蓋螺釘（M8）六角厚度，。端蓋內尺寸，根據其中，壁厚軸承旁聯接螺栓扳手位置尺寸見資料1表7.1.，7.2端蓋凸緣厚度 資料1表7.17軸承內端面與內壁的距離。B軸承寬度，6207軸承 B=17mm軸段長度高速軸的強度校核（略），跟中間軸一樣經計算合格（3） 低速軸的設計1、 軸的材料由于該軸為齒輪軸，與齒輪1的材料相同，為40調質。2、 按切應力估算軸徑由資料2查出系數C=112軸伸出段直徑考慮與電機軸半聯軸器相匹配的聯軸器的孔徑標準尺寸的

19、選用，取。用金屬滑塊聯軸器 資料1P117表6.93.軸的結構設計1）劃分軸段軸伸段；過密封圈處軸段；軸頸；軸承安裝定位軸段；齒輪軸段。4） 確定各軸段的直徑由于軸伸直徑比強度計算的值要大許多，考慮軸的緊湊性，其他階梯軸段直徑應盡可能以較小值增加，因此軸伸段聯軸器用套筒軸向定位，與套筒配合的軸段直徑。選擇滾動軸承6210.，軸徑直徑（資料1）根據軸承的安裝尺寸（資料1）齒輪段照前面齒輪的安裝尺寸分度圓直徑；齒頂圓直徑；齒根圓直徑。5） 確定各軸段的軸向長度兩軸承頸間距（跨距）;A為箱體內壁間距離，由中間軸段設計知A=164mm。軸承內端面與內壁面之距取=10mm；B為軸承寬B=20mm軸伸段長

20、度由聯軸器軸向長決定 P117表6.9 軸頸段長度由軸承寬確定齒輪段軸向長度決定于齒輪寬度，軸向位置由中間軸2齒輪所需嚙合位置確定；直徑為軸段長度在齒輪尺寸和位置確定后，即可自然獲得。直徑為軸段長由端蓋外與端蓋內兩部分尺寸組成；端蓋處尺寸為：,h為端蓋螺釘（M8）六角厚度，。端蓋內尺寸，根據其中，壁厚軸承旁聯接螺栓扳手位置尺寸見資料1表7.1.，7.2端蓋凸緣厚度 資料1表7.17軸承內端面與內壁的距離。B軸承寬度，6210軸承 B=20mm軸段長度低速軸的強度校核（略），跟中間軸一樣經計算合格低速級軸結構如圖4、 滾動軸承的校核計算考慮軸受力較小，且主要是徑向力，故選用的是單列深溝球軸承中間

21、軸6208兩個，高速軸6207兩個，低速軸6210兩個（GB/T276-94）壽命計算：圖參考資料5中間軸滾動軸承校核計算選用的軸承型號為6208，所以1. 查課程設計表5.9 ，1、 徑向負荷 2. 已知預期壽命8年，單班制軸承實際壽命=16670/326.605* >19200h具有足夠使用壽命3、三根軸的組合如下圖所示 減速器內各零件結構及相互位置聯系尺寸草圖5、 平鍵聯接的選用和計算1. 鍵類型的選擇選擇45鋼，其許用擠壓應力高速軸右端聯接彈性聯軸器，鍵槽部分軸徑為32mm，軸段長60mm，所以選擇雙圓頭普通平鍵（A型）鍵b=14mm,h=9mm,L=45mm.低速軸軸徑為45m

22、m，軸段長90mm，所以選擇雙圓頭普通平鍵（A型）鍵b=14mm,h=9mm,L=45mm.中間軸軸徑為45mm，軸段長50mm，所以選擇雙圓頭普通平鍵（A型）鍵b=14mm,h=9mm,L=45mm.2. 鍵類型的校核高速軸鍵的接觸長度 ，接觸高度 ，則強度足夠，合格中間軸鍵的接觸長度 ，接觸高度 ，則強度足夠，合格低速軸鍵的接觸長度 ，接觸高度 ，則強度足夠，合格6、 聯軸器的選擇計算（一）高速軸輸入端聯軸器的選擇高速級的轉速較高，選用有緩沖功能的彈性套柱銷聯軸器。由表6.5查出載荷系數K=1.5，則計算轉矩 工作轉速 軸徑，電動機查表6.9選用聯軸器為：合乎上述工作要求。（二）低速軸輸出

23、端聯軸器的選擇低速級同樣選用有緩沖功能的彈性套柱銷聯軸器計算轉矩 工作轉速 軸徑， 查表6.9選用聯軸器為：七、潤滑方式 由于所設計的減速器齒輪圓周速度較小，低于2m/s，故齒輪的潤滑方式選用油潤滑，軸承的潤滑方式選用脂潤滑。考慮到減速器的工作載荷不是太大，故潤滑油選用中負荷工業齒輪油（GB59031986），牌號選68號。潤滑油在油池中的深度保持在6880mm之間。軸承的潤滑脂選用合成鋰基潤滑脂（SY14131980）。牌號為ZL2H。由于軸承選用了脂潤滑，故要防止齒輪的潤滑油進入軸承將潤滑脂稀釋，也要防止潤滑脂流如油池中將潤滑油污染。所以要軸承與集體內壁之間設置擋油環。八、減速器附件1.窺

24、視孔及窺視孔蓋：由于受集體內壁間距的限制，窺視孔的大小選擇為長99mm，寬55mm。蓋板尺寸選擇為長115mm，寬90mm。蓋板周圍分布4個M8的全螺紋螺栓。由于要防止污物進入機體和潤滑油飛濺出來，因此蓋板下應加防滲漏的墊片。考慮到濺油量不大，故選用石棉橡膠紙材質的紙封油圈即可。考慮到蓋板的鑄造加工工藝性，故選擇帶有凸臺的鑄鐵蓋板。2.通氣器：為防止由于機體密封而引起的機體內氣壓增大，導致潤滑油從縫隙及密封處向外滲漏，使密封失靈。故在窺視孔蓋凸臺上加安通氣裝置。由于減速器工作在情節的室內環境中，故選用結構簡單的通氣螺塞即可，其規格為M27×1.5。3.放油孔及放油螺塞：為了能在換油時

25、將油池中的污油排出，清理油池，應在機座底部油池最低處開設放油孔。為了能達到迅速放油地效果，選擇放油螺塞規格為M20×1.5。考慮到其位于油池最底部，要求密封效果好，故密封圈選用材質為工業用革的皮封油圈。4.油面指示器：為了能隨時監測油池中的油面高度，以確定齒輪是否處于正常的潤滑狀態，故需設置油面指示器。在本減速器中選用桿式油標尺，放置于機座側壁，油標尺型號選擇為M20。5.吊耳和吊鉤：為了方便裝拆與搬運，在機蓋上設置吊耳，在機座上設置吊鉤。吊耳用于打開機蓋，而吊鉤用于搬運整個減速器。考慮到起吊用的鋼絲直徑，吊耳和吊鉤的直徑都取17.4mm。6定位銷：本減速器機體為剖分式，為了保證軸承

26、座孔的加工和裝配精度，在機蓋和機座用螺栓聯接后，在鏜孔之前，在機蓋與機座的連接凸緣上應裝配定位銷。定位銷采用圓錐銷，安置在機體縱向兩側的聯接凸緣得結合面上，呈非對稱布置。圓錐銷型號選用GB117-86 A8×35。7.起蓋螺釘：在機蓋與機座聯接凸緣的結合面上，為了提高密封性能，常涂有水玻璃或密封膠。因此聯接結合較緊，不易分開。為了便于拆下機蓋，在機蓋地凸緣上設置一個起蓋螺栓。取其規格為M10×22。其中螺紋長度為16mm，在端部有一個6mm長的圓柱。8.鑄鐵減速器箱體主要結構尺寸 機械設計 第七章箱座壁厚8mm箱蓋壁厚8mm箱蓋凸緣厚度12mm箱座凸緣厚度12mm地腳螺釘直

27、徑20mm (M20)地腳凸緣寬49mm地腳螺釘數目6軸承旁聯接螺栓直徑17mm (M17)蓋與座聯接螺栓直徑10mm (M10)軸承端蓋螺釘直徑8mm (M8) 數目6檢查孔蓋螺釘直徑8mm (M8)定位銷直徑8mm 小7.94 大8 長22外箱壁至軸承端面距離50mm箱座底部凸緣寬度65mm齒輪頂圓與內箱壁距離10mm箱蓋、箱座筋厚6.8mm箱座深度206mm箱座高度220mm9、 設計小結 兩周半的機械設計課程設計前結束了，由于有一科設計，于是我天天早起晚睡來做機械設計這門課程的設計工作，雖然有點點累卻也感到很充實，不足之處就是有點亂。 作為一名機械設計制造及其自動化大三的學生，我覺得能做這樣的課程設計是十分有意義。在已度過的將近三年的大學生活里我們大多數接觸的是專業基礎課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業基礎課的理論面，如何去面對現實中的各種機械設計？如何把我們所學到的專業基礎理論知識用到實踐中去呢？我想做類似的大作業就為我們提供了良好的實踐平臺。這次機械設計課程設計是對二級直齒圓柱齒輪減速器進行設計，是我們第一次較全面的