一、設計題目1、設計題目帶式運輸機傳動系統中展開式二級圓柱齒輪減速器2、系統簡圖系統簡圖以下圖所表示3、工作條件單向運轉，有輕微振動，常常滿載，空載開啟，單班制工作（一天8小時），使用期限5年，輸送帶速度許可誤差為±5%。4、原始數據拉力F=2.2kN速度v=09m/s直徑D=300mm二、總體設計（一）、選擇電動機1、選擇電動機類型依據動力源和工作條件，選擇Y型三相交流異步電動機。2、確定電動機功率1）計算工作所需功率其中，帶式輸送機效率。2）經過查《機械設計基礎課程設計》表10-1確定各級傳動機械效率：V帶=0.96；齒輪=0.97；軸承=0.99；聯軸器=0.99。總效率。電動機所需功率為：。由表《機械設計基礎課程設計》10-110選擇電動機額定功率為3kW。3）電動機轉速選960r/min和1420r/min兩種作比較。工作機轉速：現將兩種電動機相關數據進行比較以下表所表示方案電動機型號額定功率/kW滿載轉速/傳動比ⅠY132S-6396016.76ⅡY100L2-43142024.78由上表可知方案Ⅱ總傳動比過大，為了能合理分配傳動比，使傳動裝置結構緊湊，決定選擇方案Ⅰ。4）選定電動機型號為Y132S-6。查表《機械設計基礎課程設計》10-111得電動機外伸軸直徑D=38，外伸軸長度E=80，以下圖所表示。（二）、傳動比分配依據上面選擇電動機型號可知道現在總傳動比i=16.76，高速級齒輪轉動比，低速級齒輪傳動比。（三）、傳動裝置運動和動力參數1、各軸轉速計算2、各軸輸出功率計算3、各軸輸入轉矩計算各軸運動和動力參數以下表所表示參數軸名高速軸中間軸低速軸轉速960201.757.3功率2.972.852.74轉矩29.5134.9456.7傳動比i4.763.52三、傳動零件計算（一）、高速級齒輪傳動設計1、選定高速級齒輪精度等級、材料及齒數。1）輸送機為通常工作機器，速度不高，故選擇8級精度足夠。2）經過查教材表11-1選擇小齒輪材料為40MnB，調質處理，齒面硬度為241-286HBS，，大齒輪為ZG35Si，調質處理，硬度為241-269HBS，。3）選小齒輪齒數為Z1=26，則大齒輪齒數Z2=i1×Z1=26×4.76=123.76，取Z2=124，實際傳動比。2、按齒面接觸強度設計設計公式（1）確定公式內各計數值1）試選載荷系數K=1.52）小齒輪傳輸轉矩T1=29.5N·m=29500N·mm3）經過查教材表11-6選擇齒寬系數0.84）經過查教材表11-4得彈性系數5）計算接觸疲憊許用應力經過查教材表11-5，取（2）計算1）試計算小齒輪分度圓最小直徑2）計算齒寬，取3）計算模數，取m=2mm實際直徑4）驗算彎曲疲憊強度經過查教材表11-5，取由圖11-8和11-9查得，則5）齒輪圓周速度對照表11-2可知選擇8級精度是合宜。高速齒輪各參數以下表所表示名稱計算公式結果/mm模數m2壓力角齒數26124傳動比i4.77分度圓直徑52248齒頂圓直徑56252齒根圓直徑47243中心距150齒寬4540（二）、低速級齒輪傳動設計1、選定高速級齒輪精度等級、材料及齒數。1）輸送機為通常工作機器，速度不高，故選擇8級精度足夠。2）經過查教材表11-1選擇小齒輪材料為40MnB，調質處理，齒面硬度為241-286HBS，，大齒輪為ZG35Si，調質處理，硬度為241-269HBS，。3）選小齒輪齒數為Z1=34，則大齒輪齒數Z2=i2×Z1=34×3.52=119.68，取Z2=120，實際傳動比。2、按齒面接觸強度設計設計公式（1）確定公式內各計數值1）試選載荷系數K=1.52）小齒輪傳輸轉矩T2=134.9N·m=134900N·mm3）經過查教材表11-6選擇齒寬系數0.84）經過查教材表11-4得彈性系數5）計算接觸疲憊許用應力經過查教材表11-5，取（2）計算1）試計算小齒輪分度圓最小直徑2）計算齒寬，取3）計算模數，取m=2.5mm實際直徑4）驗算彎曲疲憊強度經過查教材表11-5，取由圖11-8和11-9查得，則5）齒輪圓周速度對照表11-2可知選擇8級精度是合宜。低速齒輪各參數以下表所表示名稱計算公式結果/mm模數m2.5壓力角齒數34120傳動比i3.53分度圓直徑85300齒頂圓直徑90305齒根圓直徑78.75293.75中心距195齒寬7065四、軸設計（一）、軸材料選擇和最小直徑估量依據工作條件，選定軸材料為45鋼，調質處理。軸最小直徑計算公式，C值經過查教材表14-2確定為：C=107。高速軸因為高速軸最小直徑處安裝聯軸器設一個鍵槽，所以。中間軸。低速軸因為低速軸最小直徑處安裝聯軸器設一個鍵槽，所以。（二）、減速器裝配草圖設計減速器草圖以下圖所表示（三）、軸結構設計1、高速軸1）高速軸直徑確實定：最小直徑處和電動機相連安裝聯軸器外伸軸段，所以：密封處軸段：滾動軸承軸段滾動軸承選擇6009：d×D×B=45mm×75mm×16mm:過渡段齒輪軸段因為齒輪直徑較小，所以采取齒輪軸結構。：滾動軸承段，2）高速軸各段長度確實定：：由箱體結構，軸承端蓋、裝配關系等確定：由滾動軸承、擋油環及裝配關系等確定：由裝配關系、箱體結構確定：由高速小齒輪齒寬確定：由箱體結構，軸承端蓋、裝配關系等確定2、中間軸1）中間軸各軸段直徑確定：最小直徑處滾動軸承軸段，所以.滾動軸承選擇6009d×D×B=45mm×75mm×16mm。：低速小齒輪軸段取：軸環，依據齒輪軸向定位要求取:高速大齒輪軸段取：滾動軸承段2）中間軸各軸段長度確實定：由滾動軸承，擋油盤及裝配關系取：由低速小齒輪齒寬取：軸環取：由高速大齒輪齒寬取：3、低速軸低速軸各軸段直徑確定：滾動軸承軸段，所以.滾動軸承選擇6010d×D×B=50mm×80mm×16mm。：低速大齒輪軸段取：軸環，依據齒輪軸向定位要求取:過分段取，考慮擋油盤軸向定位取：滾動軸承段：封密軸段處，依據聯軸器定位要求和封面圈標注，取：最小直徑，安裝聯軸器外伸軸段2）低速軸各軸段長度確實定：由滾動軸承、擋油盤和裝配關系等確定取：由低速大齒輪齒寬取：軸環取：由裝配關系和箱體結構取：滾動軸承、擋油盤和裝配關系：由箱體結構，軸承端蓋、裝配關系等確定：五、軸校核（低速軸）1、低速軸受力分析圓周力、徑向力、軸向力大小以下：2、低速軸受力情況以下圖所表示3、求垂直面支承反力4、求水平面支承反力5、繪制垂直面彎距圖以下圖所表示=364.34×0.0595=21.68N.m=731.74×0.1195=87.44N.m6、繪制水平面受力和彎距圖以下圖所表示7、求合成彎距8、危險截面當量彎距由下圖可見，截面a-a最危險，其轉距當量彎距如認為軸扭切應力是脈動循環變力，取折合系數=0.6，代入上式9、計算危險截面處軸直徑軸材料為45鋼，調質處理，由教材14-1查得=650MPa，由表14-3查得=60MPa≥＝考慮到鍵槽對軸減弱，將d值增大5%，故d=1.05×38.02=39.92mm<44mm故軸符合強度要求。六、鍵選擇（一）、高速軸鍵選擇高速軸上只有安裝聯軸器鍵。依據安裝聯軸器處直徑d=38㎜，經過查《機械設計基礎課程設計》表10-33選擇一般平鍵。選擇鍵尺寸：b×h=12×8（t=5.0，r=0.25）。標識：鍵12×8GB/T1096-。鍵工作長度L=44mm,鍵接觸高度k=0.5h=0.5×8=4mm，傳輸轉矩。按表6-2差得鍵靜連接時需用應力則所以高速軸上鍵強度足夠。（二）、中間軸鍵選擇中間軸上鍵是用來安裝齒輪，所以選擇圓頭一般平鍵。因為高速大齒輪齒寬B=40mm，軸段直徑d=48mm，所以經過查《機械設計基礎課程設計》表10-33選擇b×h=14×9（t=5.5，r=0.25），標識：鍵14×9GB/T1096-。低速小齒輪齒寬B=70，軸段直徑d=48，所以選擇b×h=14×9（t=5.5，r=0.25），標識：鍵14×9GB/T1096-。因為兩個鍵傳輸轉矩全部相同，所以只要校核短鍵。短鍵工作長度L=36m,鍵接觸高度k=0.5h=0.5×9=4.5mm，傳輸轉矩則故軸上鍵強度足夠。（三）、低速軸鍵選擇低速上有兩個鍵，一個是用來安裝低速級大齒輪，另一個是用來安裝聯軸器。齒輪選擇圓頭一般平鍵，齒輪軸段直徑d=95mm，輪寬B=130mm，經過查表《機械設計基礎課程設計》表10-33選擇b×h=14×9（t=5.5，r=0.25）標識：鍵14×9GB/T1096-。鍵工作長度L=59mm,鍵接觸高度k=0.5h=0.5×9=4.5mm，傳輸轉矩則故安裝齒輪鍵強度足夠。安裝聯軸器鍵用單圓頭一般平鍵，軸直徑d=45mm，所以選鍵b×h=14×9。標識：鍵14×9GB/T1096-。鍵工作長度L=78mm,鍵接觸高度k=0.5h=0.5×=4.5mm，傳輸轉矩則故選鍵強度足夠。七、滾動軸承選擇（一）、高速軸軸承選擇依據載荷及速度情況，選擇深溝球軸承。由高速軸設計，依據，查《機械設計基礎課程設計》表10-35選軸承型號為6009。（二）、中間軸軸承選擇依據載荷及速度情況，選擇深溝球軸承。由中間軸設計，依據，查《機械設計基礎課程設計》表10-35選軸承型號為6009。（三）低速軸軸承選擇依據載荷及速度情況，選擇深溝球軸承。由低速軸設計，依據，選軸承型號為6010。八、聯軸器選擇依據工作要求，為了緩解沖擊，確保減速器正常工作，輸出軸（低速軸）選擇凸緣聯軸器，考慮到轉矩改變小，取，則根據計算轉矩小于聯軸器公稱轉矩條件，查《機械設計基礎課程設計》表10-41，高速軸選擇YL7聯軸器，公稱轉矩，孔徑d=38mm，L=60mm，許用轉速n=7600r/min，故適用;低速軸選擇YL10聯軸器，公稱轉矩，孔徑d=45mm，L=84mm，許用轉速n=6000r/min，故適用。九、箱體設計箱體各部分尺寸關系以下表所表示名稱符號尺寸關系mm箱座壁厚δ10箱蓋壁厚δ18.5箱蓋凸緣厚度b112.75箱座凸緣厚度b15地腳螺釘直徑dfM16地腳螺釘數量n6軸承旁聯結螺栓直徑d1M16蓋和座聯接螺栓直徑d2M8聯接螺栓d2間距L軸承端蓋螺釘直徑d3M10檢驗孔蓋螺釘直徑d4M4定位銷直徑d8大齒輪齒頂圓和箱體壁距離L1軸承座軸承蓋外徑D1D2D3125125130箱體外壁到軸承座端面距離L2凸緣尺寸C1C21614箱坐上肋厚m18.5十、潤滑、密封設計1、潤滑因為齒輪速度全部比較小，難以飛濺形成油霧，或難以導入軸承，或難以使軸承浸油潤滑。所以，減速器齒輪選擇潤脂脂潤滑方法潤滑。1、密封為了預防泄漏，減速器箱蓋和箱體接合處和外伸軸處必需采取合適密封方法。箱體和箱蓋密封能夠經過改善接合處粗糙度，通常為小于或等于6.3，另外就是連接箱體和箱蓋螺栓和螺栓之間不宜太大，安裝時必需把螺栓擰緊。外伸軸處密封依據軸直徑選擇國家標注U型密封圈。十一、設計小結二周課程設計結束了，本課程設計任務是二級圓柱齒輪減速器。依據設計任務書要求，同學們展開了猛烈討論。我也查閱了大量資料，然后才開始設計。但其中還是出了很多問題，關鍵有兩個：1、齒輪設計中出現問題齒輪設計中首先碰到是齒數和模數決定。以后，經過和同學們相互討論。為使工作機運轉平穩，應盡可能把模數取小，齒數增大，這么也便于加工，且運動過程中噪聲、振動均小。2、軸設計中出現問題軸設計過程中，開始是按次序先設計Ⅰ軸，不過在設計中Ⅰ軸軸向尺寸定不下來，這是因為Ⅰ軸尺寸和Ⅱ軸和Ⅲ軸尺寸和結構相關，故應先把第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸結構設計排列在一張紙上，綜合考慮才能正確把握各軸軸向定位。因為設計過程中開始沒有注意到Z2齒頂圓應≥到Ⅲ軸外端距離這一條件，造成設計后，這一要求不符合。處理措施是重新確定齒數，加大各軸中心距以滿足這一要求。從這里我注意到：設計過程中綜合考慮全盤布局是十分關鍵，不然會顧此失彼。所以，必需繼續努力學習，培養設計習慣，提升計算能力和操作能力。經過這次課程設計，使我愈加深入地了解了機械設計這一門課程。機械設計不僅僅是一門課，我們必需經過理論接合實際，深入地去了解其中概念和設計過程，這么我們不僅學到了理論知識，而且有利于提升我們綜合素質。這次設計不僅包含到我們學過《機械設計基礎》、《畫法幾何及機械制圖》、《理論力學》、《材料力學》、CAD制圖等知識，還包含到我們還沒學過《公差和配合》等。可見，機械設計是一門廣泛綜合課程，單單靠教