1、課程設計同軸式二級減速器機械設計課程設計 姓 名： 楊義強 班 級： 裝備2班 指導教師： 胡啟國 成 績： 日期：2014年5月 目 錄1. 設計目的·····································&#

2、183;·······（3）2. 設計方案········································

3、3;····（3）3.傳動裝置的總體設計····································（4） 3.1 電機選擇·····&#

4、183;···································（4） 3.2 傳動裝置的總傳動比及分配···········

5、··············（5） 3.3傳動裝置各軸的運動機動力參數······················（6）4. 傳動件的設計········

6、83;·································（7） 4.1 V帶的設計··············&#

7、183;·························（7） 4.2 齒輪的設計······················&

8、#183;················（9） 5.軸及軸上零件的設計······························

9、3;····（10） 5.1 高速軸及軸上零件的設計、校核·····················（10） 5.2 中速軸及軸上零件的設計、校核·················

10、····（17） 5.3 低速軸及軸上零件的設計、校核·····················（24）6. 箱體結構的設計···················

11、;····················（29）7. 潤滑設計····························

12、·················（30）8. 密封類型的設計······························

13、3;········（31）9. 其他附件的設計·······································（3

14、1）10. 參考文獻············································（32）11. 實驗心得··&#

15、183;·········································（33）一、設計目的： 帶式運輸機傳動系統中的二級圓柱齒輪減速器 1）工作條件要求減速器沿輸送帶運動

16、方向具有最小尺寸，單向運轉，有輕微振動，兩班制工作，使用期限10年。2）原始數據已知條件題 號E1E2E3E4E5E6輸送帶拉力F（N）130013001400170017001800輸送帶速度v（m/s）0.680.80.750.850.750.8滾筒直徑D(mm)3003603503803403653）設計工作量（1）設計說明書（2）減速器裝配圖（3）減速器零件圖2、 設計方案：數據的選用：F=1700N V=0.85m/s D=380mm3、 傳動裝置的總體設計 3.1 電動機的選擇設計內容計算及說明結 果1、選擇電動機的類型按工作要求和工作條件選用Y系列三相鼠籠型異步電動機，其機構為全

17、封閉自扇冷式結構，電壓為380V2、選擇電動機的容量工作機的有效功率為：F=T/(D/2)=4750從電機到工作機輸送帶間的總效率為：式中，分別為聯軸器，軸承，齒輪傳動，卷筒和帶的傳動效率，由機械課程設計表可知=0.99，=0.98，=0.96，=0.96，=0.96=0.776所以電動機所需的工作功率為：=0.7763、確定電動機的轉速按表推薦的傳動比合理范圍，二級圓柱齒輪減速器傳動比=860,而工作機卷軸筒的轉速為：所以電動機的可選范圍為： 綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、質量和價格等因素，為使傳動裝置結構緊湊，決定使用同步轉速為1500r/min的電動機 根據電動機的類型、容量和轉速，由

18、電機產品目錄或有關手冊選定電動機的型號為Y100L1-4，其主要性能如下表所示:電動機型號額定功率/kw滿載轉速/(r/min)Y100L1-42.214202.22.2 3.2 計算傳動裝置的總傳動比并分配傳動比設計內容計算及說明結 果1、總傳動比 2、分配傳動比考慮潤滑的條件，為使兩級大齒輪相近，取 =2 ,故： =2 3.3 計算傳動裝置各軸的運動和動力參數設計內容計算及說明結 果1、各軸的轉數軸 軸 軸 r/min卷筒軸 2、各軸的輸出功率軸 kw軸kw軸 kw卷筒軸 kw=5.1744 kw kw kw kw3、各軸的輸出轉矩故軸軸軸卷筒軸四、傳動件的設計 4.1 減速器外傳動部件V

19、帶的設計設計內容計算及說明結 果1、帶的型號和根數的確定額定功率P= KW 取ka=1.1Pc=ka*p=4.7025kw 根據功率pc和小帶輪轉速n1=710r/min查表得帶型為普通V帶A型 普通V帶V帶A型2、主要參數的選擇查表得dmin=75mm 取小輪基準直徑d1=90mm大輪基準直徑d2= mm帶速 m/s初步確定中心距ao,即 0.7（d1+d2）ao2（d1+d2） 189 ao540 取ao=300基準長度 mm查表得Ld=1000m實際中心距a mm考慮到傳動的安裝、調整和V帶張緊的需要，中心距的變動范圍為:221mm257mm小包角 >1200即滿足條件V帶根數查表

20、得 Ka=0.98 kl=1.06 p0=0.3kw p=0.03kw查表8-3得Y帶的單位長度質量q=0.023kg/m,所以：初拉力 N作用在帶輪軸上的壓力Fq Nd1=90mmd2=180mm6.7m/s=934mmLd=1000mm=333mm=1680Z=6=55.82N=674.6 N 4.2 減速器內傳動部件的設計 4.2齒輪設計設計內容計算及說明結 果1、選擇材料、熱處理方法及公差等級（1）選用直齒齒輪（2）大小齒輪均為鍛鋼，小齒輪材料為45鋼（調質），硬度為250HBS 大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為220HBS。（3） 選用的精度等級為8級45鋼小齒輪調質處理大齒輪調質

21、處理8級精度2、計算傳 動的主要尺寸2、計算傳 動的主要尺寸因為是軟齒面閉式傳動，故按齒面接觸疲勞強度進行計算，其設計公式為：1）選擇材料及確定許用應力小齒輪 45鋼，硬度為250HBS,，大齒輪 45鋼，硬度為220HBS,，取SF=1.25 SH=1.1 ZH=2.5 ZE=189.8Mpa Mpa2）按齒面接觸強度設計齒輪按8級精度取載荷系數K=1.5，齒寬系數小齒輪傳遞轉矩 =44.2mm齒數取Z1=20,則Z2=4.06*20=81故實際傳動比 i=81/20=4.05模數 mm齒寬 mm取b2=45mm b1=40mm按表4-1取m=2.5,實際的 mm mm中心距 mm3) 驗算

22、齒輪彎曲強度:查圖得齒形系數YFa1=2.36 YFa2=2.28Ysa1=1.68 Ysa2=1.77故是安全的4）齒輪的圓周速度 m/s對照11-2可知選用8級精度是合適的Z1=20Z2=81b2=45mm b1=40mmm=2.5mm=mm126.25mm1.875m/s 五、軸及軸上零件的設計計算 5.1高速軸的設計與計算設計內容計算及說明結 果1、已知條件 高速軸傳遞的功率p1= 1.753kw，轉速n1=710r/min，小齒輪分度圓直徑d1=50mm，齒輪寬度b1=45 mm2、選擇軸的材料因傳遞的功率不大，并對重量及結構尺寸無特殊要求，故選用常用的材料45鋼，調制處理45鋼，調

23、制處理3、初算軸徑 才由教材表14-2查得C=118107，考慮到軸端既承受轉矩又承受彎矩故取中間值C=110，則：軸和聯軸器之間有一個鍵槽，軸徑軸徑應該增大5%，軸端最細處的直徑：d1>14.8mm+14.8*0.05mm=15.5 mmdmin=15.5mm4、結構設計軸的結構如圖所示1） 帶輪及軸段I的設計: dmin=15.5mm 電動機小輪的軸徑為28mm，故大輪應不小于28mm取d=28mm V 帶與軸配合長度L=70mm 為了保證軸承擋圈只壓在V帶輪上不壓在軸的端面上，故軸段I的長度略短取LI=682）軸段II的設計： II段用于安裝軸承端蓋，軸承端蓋的e=7.2mm（由減

24、速器及軸的結構設計而定）。根據軸承端蓋的拆卸及便于對軸承添加潤滑油的要求，取端蓋與II段右端的距離為20mm。故取LII=34，因其右端面需制出一軸肩故取dII=32mm。3） 軸承與軸段III和軸段VI的設計： 考慮到齒輪有軸向力存在，且有較大的周向力和徑向力作用，選用圓錐滾子軸承。軸段III安裝軸承，其直徑應即便于軸承安裝，又符合軸承內徑系列，現暫取軸承為30207，由此查表得d=35mm,外徑D=72mm，寬度B=17mm,T=18.25mm,故dIII=30mm LIII=17+17=34mm。 通常一根軸上的兩個軸承取相同型號，則dVI=30mm.5) 齒輪及軸段IV的設計： 該軸上

25、安裝齒輪，為了便于齒輪的安裝，dv應略小于dIV， 可初定dv=40mm，齒輪的分度圓直徑比較小，采用實心式，齒輪寬度b1=45,為了保證套筒能頂到齒輪的右端面，該處軸徑的長度應比齒輪寬度略短，取Lv=43mm.4） 軸段IV的設計： 齒輪左端采用軸間定位，定位軸間的高度： h=(0.060.1)dV=1.963.2=3mm軸間直徑dIV=44mm,LIV=1=10mm6) 軸段VI的設計： dVI=30mm,LVI=17mmdI=28mmLI=68mmdII=32mmLII=34mmdIII=35mmLIII=34mmdIV=40mmLIV=43mmdv=44mmLv=10mmdVI=35m

26、mLVI=17mm5、鍵連接軸上零件的周向定位：小齒輪做成齒輪軸的形式帶輪與軸之間的定位均采用A型平鍵連接。查表得：V帶選用的鍵尺寸為b*h*l=6*6*64.A型平鍵連接V帶b*h*l=6*6*646、倒角如圖所示，軸的兩端倒角C1.5，其余圖示。兩端倒角C1.5其余圖示7、軸的受力分析畫軸的受力分析圖，軸的受力分析分析圖如圖所示： 已知：作用在齒輪上的圓周力徑向力法相力齒輪的分度圓直徑d=50mm作用在軸左端的外力F=744.2 N1) 求垂直面的支撐反力：2) 水平面的支撐反力： 3） F在支撐點產生的反力： 外力F作用方向與帶傳動的布置有關，在具體位置尚未確定前，可按最不利的情況考慮，

27、見（7）的計算4） 繪垂直面的彎矩圖： 5) 繪水平面的彎矩圖： 6) F產生的彎矩圖： a-a截面F力產生的彎矩為： 7) 求合成彎矩圖： 考慮最不利的情況，把與直接相加MA=+MAF= +41.1=70.1 N.mM'A=+MAF= +41.1=62.57 N.m8) 求軸傳遞的轉矩： N.mm9) 求危險截面的當量轉矩 如圖所示，a-a截面最危險，其當量轉矩為：如認為軸的扭切應力是脈動循環應變力，取折合系數a=0.6，帶入上式可得：10） 計算危險截面處軸的直徑軸的材料選用45鋼，調質處理，由表14-1查得B=650Mp,由表 14-3查得-1b=60Mpa,則：考慮到鍵槽對軸的

28、消弱，將d值加大5%，故：d=22.8*1.05=24mm<32mm滿足條件MA=70.1N.mM'A=62.57N.m23.58N.m8、強度的校核因a-a處剖面左側彎矩大，同時作用有轉矩，且有鍵槽，故a-a左側為危險截面其彎曲截面系數為：抗扭截面系數為：彎曲應力為：扭切應力為：按彎扭合成強度進行校核計算，對于單向轉動的轉軸，轉矩按脈動循環處理，故取折合系數a=0.6則當量應力為：由表查得45鋼調質處理抗拉強度極限=640Mpa，則由表查得軸的許用彎曲應力-1b=60Mpa,<-1b,強度滿足要求。9、鍵連接強度的校核V帶處鍵連接的擠壓應力為：取軸、鍵的材料都是鋼，查表得

29、p= 6090Mpa,<p,強度安全10校核軸的壽命（1）計算軸承的軸向力由表查得：軸承30207的額定載荷Cr=54.2*103NCor=63.5*103N,e=0.37,Y=1.6則軸承1、2內部軸向力分別為：外部軸向力：Fae=502.3Fae+Fd2=502.3+522.3=1024.6>Fd1即：Fa1=Fae+Fd2=1024.6NFa2=Fd2=522.3N(2) 計算當量動載荷P 即(3)校核軸承壽命查表得：fT=1.0 fp=1.1>即滿足使用壽命要求滿足使用壽命要求 5.2 中軸的設計與計算設計內容計算及說明結 果1、已知條件 中間齒輪的功率為1.649k

30、w，轉速n2=174.88r/min,大齒輪的分度圓直徑d1=202.5mm,大齒輪的分度圓直徑d2=50mm2、選擇軸的材料因傳遞的功率不大，并對重量及結構尺寸無特殊要求，故選用常用的材料45鋼，調質處理材料45鋼調質處理3、初選軸徑由教材表14-2查得C=118107，考慮到軸端既承受轉矩又承受彎矩故取中間值C=110，則：軸和聯軸器之間有一個鍵槽，軸徑軸徑應該增大5%，軸端最細處的直徑：d1>22.5*1.05mm=23.6 mm23.6 mm4、結構設計軸的結構如圖所示（1）軸段I和軸段V的設計： 考慮到齒輪有軸向力存在，且有較大的周向力和，故選用圓錐滾子軸承，軸段I和軸段VI安

31、裝軸承，其直徑應便于安裝，有復合軸承內徑系列，現暫取軸承30206查表得：d=30mm,外徑D=62mm,寬度B=16mm,T=17.25mm，故取dI=dv=30mm LI=32mm LV=32mm(2) 大齒輪及軸段II的設計：該軸上安裝齒輪，為了便于齒輪的安裝，dv應略小于dII， 可初定dII=40mm，齒輪的分度圓直徑比較小，采用實心式，齒輪寬度b1=40,為了保證套筒能頂到齒輪的右端面，該處軸徑的長度應比齒輪寬度略短，取LII=38mm.（3）軸段III的設計：考慮到高低速軸的配合及大小齒輪的定位取dIII=46mm LIII=32+17+6=55mm(4) 小齒輪及軸段IV設計：

32、 該軸上安裝齒輪，為了便于齒輪的安裝，dv應略小于dIV， 可初定dIv=40mm，齒輪的分度圓直徑比較小，采用實心式，齒輪寬度b1=45,為了保證套筒能頂到齒輪的右端面，該處軸徑的長度應比齒輪寬度略短，取LIv=43mm.dI=dv=30mm LI=32mm LV=32mmdII=40mmLII=38mmdIII=46mmLIII=55mmdIv=40mmLIv=43mm5、鍵連接軸上零件的周向定位： 齒輪，帶輪與軸之間的定位均采用A型平鍵連接。查表得：大齒均選用的鍵尺寸為b*h*l=10*8*38小齒均選用的鍵尺寸為b*h*l=10*8*43A型平鍵連接大齒均b*h*l=10*8*38小齒

33、均b*h*l=10*8*406、倒角兩端倒角為：1.2*450 其余見圖兩端倒角為：1.2*4507、軸的受力分析已知：作用在齒輪上的大齒輪：圓周力徑向力法相力小齒輪：圓周力徑向力法相力(1) 畫軸的受力分析圖，軸的受力分析圖如下圖所示：(2)求支撐反力：水平面上：垂直面上：軸承1的總反力為：（3） 畫彎矩圖： 在水平面上：a-a剖面左側為：a-a剖面右側為：b-b剖面右側為：b-b剖面左側為：垂直面上：合成彎矩圖：大齒輪：小齒輪：=8、校核軸的強度因b-b右側彎矩大，同時有轉矩。故b-b左側為其危險剖面其彎矩系數：彎曲應力：扭切應力：按彎曲合成強度進行校核計算，對于單向轉動的轉軸，轉矩按脈動

34、循環處理，故取折合系數a=0.6，則當量應力為：由表查得45鋼調質處理抗拉強度極限=640Mpa，則由表查得軸的許用彎曲應力-1b=60Mpa,<-1b,強度滿足要求。軸的強度滿足要求9、校核鍵連接強度齒輪處鍵連接的擠壓應力為：取軸、鍵的材料都是鋼，查表得p= 6090Mpa,<p,強度安全鍵連接強度滿足要求10、校核軸承壽命（1）計算軸承的軸向力由表查得：軸承30206的額定載荷Cr=43.3*103NCor=50.5*103N,e=0.37,Y=1.6則軸承1、2內部軸向力分別為：外部軸向力：Fae=Fa2-Fa1=3835.4-947.1=2888.2 NFae+Fd2=28

35、88.2+1644.25=4532.45>Fd1即：Fa1=Fae+Fd2=4532.45NFa2=Fd2=1644.25N(3) 計算當量動載荷P1和P2 即(3)校核軸承壽命因P2>P1故只需校核軸承1查表得：fT=1.0 fp=1.1>即滿足使用壽命要求軸承壽命滿足要求5.3低速軸的設計與計算設計內容計算及說明結 果1、已知條件 中間齒輪的功率為1.551kw，轉速n3=43r/min,齒輪的分度圓直徑d1=202.5mm2、選擇軸的材料因傳遞的功率不大，并對重量及結構尺寸無特殊要求，故選用常用的材料45鋼，調質處理材料45鋼調質處理3、初選軸徑由教材表14-2查得C=

36、118107，考慮到軸端既承受轉矩又承受彎矩故取中間值C=110，則：軸和聯軸器之間有一個鍵槽，軸徑軸徑應該增大5%，軸端最細處的直徑：d1>20.89*1.05mm=21.9mm21.9mm4、結構設計低速軸軸的結構如圖所示：(1)聯軸器及軸段VI的設計： 軸段VI安裝聯軸器此段設計應與聯軸器的選擇同步選擇，為補償聯軸器所連接兩軸的安裝誤差、隔離震動，選用彈性柱銷聯軸器查表得ka=1.3，則計算轉矩查表得：LX2型聯軸器滿足要求，工稱轉矩Tn=560n.m，需用轉速n=4300r/min,軸孔范圍2035由于d>21.9,取dVI=30mm。軸孔長度60mm，J型軸孔，A型鍵，為

37、了保證軸段擋圈只在半聯軸器上，故LVI略短，取LVI=58mm（2） 軸承及軸段I和軸段IV的設計：考慮到齒輪有軸向力存在，且有較大的周向力和徑向力作用，選用圓錐滾子軸承。軸段I和IV安裝軸承，其直徑應即便于軸承安裝，又符合軸承內徑系列，現暫取軸承為30207，由此查表得d=35mm,外徑D=72mm，寬度B=17mm,T=18.25mm,故dI=dIV=35mm LI=17mmLIV=17+17=34mm(3) 齒輪及軸段III的設計：該軸上安裝齒輪，為了便于齒輪的安裝，dIII應略小于dII， 可初定dIII=40mm，齒輪的分度圓直徑比較小，采用實心式，齒輪寬度b1=30,為了保證套筒能

38、頂到齒輪的右端面，該處軸徑的長度應比齒輪寬度略短，取LIII=28mm.(4) 軸段II的設計：h=(0.07-0.1)d=2.8-4 取dII=42mm,L=10mm(5) 軸段V的設計：軸承端蓋的總長度為30（由減速器及軸承端蓋結構設計而定）。根據軸承端蓋便于拆裝，取軸承端面與聯軸器的距離L=30mm故LV=60mm ,dV=33mmdVI=30mmLVI=58mmdI=dIV=35mmLI=17mmLIV=34mmdIII=40mmLIII=38mmdII=42mmL=10mmLV=60mm dV=33mm5、鍵連接軸上零件的周向定位： 齒輪，聯軸器與軸之間的定位均采用A型平鍵連接。查表

39、得：齒輪選用的鍵尺寸為b*h*l=12*12*42聯軸器選用鍵尺寸為b*h*l=12*12*54A型平鍵連接齒輪b*h*l=12*12*42聯軸器b*h*l=12*12*546、倒角兩端倒角為：1.2*450 其余見圖兩端倒角為：1.2*4507、軸的受力分析已知：作用在齒輪上的齒輪：圓周力徑向力法相力(2) 畫軸的受力分析圖，軸的受力分析圖如下圖所示：(2)求支撐反力：水平面上：垂直面上：軸承的總反力為：（4） 畫彎矩圖： 在水平面上：a-a剖面左側為：a-a剖面右側為：垂直面上：合成彎矩圖：齒輪：=8、校核軸的強度因b-b左側彎矩大，同時有轉矩。故b-b左側為其危險剖面其彎矩系數：彎曲應力

40、：扭切應力：按彎曲合成強度進行校核計算，對于單向轉動的轉軸，轉矩按脈動循環處理，故取折合系數a=0.6，則當量應力為：由表查得45鋼調質處理抗拉強度極限=640Mpa，則由表查得軸的許用彎曲應力-1b=60Mpa,<-1b,強度滿足要求。軸的強度滿足要求9、校核鍵連接強度齒輪處鍵連接的擠壓應力為：取軸、鍵的材料都是鋼，查表得p= 6090Mpa,<p,強度安全鍵連接強度滿足要求10、校核軸承壽命（1）計算軸承的軸向力由表查得：軸承30207的額定載荷Cr=54.2*103NCor=63.5*103N,e=0.37,Y=1.6則軸承1、2內部軸向力分別為：外部軸向力：Fae=3620

41、NFae+Fd=3620.5+590=4210.5>Fd1即：Fa1=Fae+Fd2=4210.5NFa2=Fd2=590N(4) 計算當量動載荷P 即(3)校核軸承壽命查表得：fT=1.0 fp=1.1>即滿足使用壽命要求軸承壽命滿足要求11、聯軸器的選擇軸段VI安裝聯軸器此段設計應與聯軸器的選擇同步選擇，為補償聯軸器所連接兩軸的安裝誤差、隔離震動，選用彈性柱銷聯軸器查表得ka=1.3，則計算轉矩查表得：LX2型聯軸器滿足要求LX2型聯軸器六、箱體結構的設計兩級同軸式圓柱齒輪減速器箱體的主要結構尺寸如下表：名稱公式數值（mm）箱座壁厚=0.025a+388箱蓋壁厚1=0.02a+388箱體凸緣厚度箱座b=1.512箱蓋b1=1.512箱座底b2=2.520加強肋厚箱座m0.857箱蓋m10.857地腳螺釘直徑和數目df=0.036a+12M20 n=4軸承旁連接螺栓直徑d1=0.72 dfM16箱蓋和箱座連接螺栓直徑d2=0.6 dfM10軸承蓋螺釘直徑和數目高