二级减速器(机械课程设计)(含总结)

机械设计课程设计

姓名： 班级： 学号： 指导教师： 成 绩：

日期：2011 年 6 月

目 录

1. 设计目的……………………………………………………………2 2. 设计方案……………………………………………………………3 3. 电机选择……………………………………………………………5 4. 装置运动动力参数计算……………………………………………7 5.带传动设计 …………………………………………………………9 6.齿轮设计……………………………………………………………18 7.轴类零件设计………………………………………………………28 8.轴承的寿命计算……………………………………………………31 9.键连接的校核………………………………………………………32 10.润滑及密封类型选择 ……………………………………………33 11.减速器附件设计 …………………………………………………33 12.心得体会 …………………………………………………………34 13.参考文献 …………………………………………………………35

1. 设计目的

机械设计课程是培养学生具有机械设计能力的技术基础课。课程

设计则是机械设计课程的实践性教学环节，同时也是高等工科院校大多数专业学生第一次全面的设计能力训练，其目的是： （1）通过课程设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意

识，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与实际知

识去分析和解决机械设计问题的能力。 （2）学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律。 （3）通过制定设计方案，合理选择传动机构和零件类型，正

确计算零件工作能力，确定尺寸和掌握机械零件，以较全面的考虑制造工艺，使用和维护要求，之后进行结构设计，达到了解和掌握机械零件，机械传动装置或简单机械的设计过程和方法。 （4）学习进行机械设计基础技能的训练，例如：计算，绘图，

查阅设计资料和手册，运用标准和规范等。

2. 设计方案及要求

据所给题目：设计一带式输送机的传动装置（两级展开式圆柱直齿轮减速器）方案图如下：

1—输送带

2—电动机

3—V带传动

4—减速器

5—联轴器

技术与条件说明：

1）传动装置的使用寿命预定为 8年每年按350天计算， 每天16小时计算；

2）工作情况：单向运输，载荷平稳，室内工作，有粉尘，环境温度不超过35度；

3）电动机的电源为三相交流电，电压为380/220伏；

4）运动要求：输送带运动速度误差不超过5%；滚筒传动效率0.96； 5）检修周期：半年小修，两年中修，四年大修。 设计要求

1）减速器装配图1张；

2）零件图2张（低速级齿轮，低速级轴）； 3）设计计算说明书一份，按指导老师的要求书写

4）相关参数：F=8KN，V=0.6m/s，D=400mm。

3. 电机选择

3.1 电动机类型的选择

按工作要求和工作条件选用Y系列鼠笼三相异步电动机。其结

构为全封闭自扇冷式结构，电压为380V。

3.2 选择电动机的容量

工作机有效功率Pw=

F v

,根据任务书所给数据F=8KN，1000

F v8000 0.6

V=0.6。则有：Pw===4.8KW

10001000

从电动机到工作机输送带之间的总效率为

42 2 3 4 5 1 =

式中 1， 2， 3， 4， 5分别为V带传动效率, 滚动轴承效率，齿轮传动效率，联轴器效率，卷筒效率。据《机械设计手册》知

1=0.96， 2=0.99， 3=0.97， 4=0.99， 5=0.99，则有：

42 0.990.97 0.99 0.99 =0.96

=0.85

所以电动机所需的工作功率为： Pd=

Pw4.8

==5.88KW 0.9 0.96 0.85

取Pd=6.0KW

3.3 确定电动机的转速

按推荐的两级同轴式圆柱斜齿轮减速器传动比I齿=8~40和带的传

动比I带=2~4，则系统的传动比范围应为：

I =I齿 i带=（8~40） （2~4）=16~200 工作机卷筒的转速为 nw=

所以电动机转速的可选范围为

nd=I nw=（16~200） 28.7r/min =（459~5740）r/min

符合这一范围的同步转速有750r/min,1000r/min和1500r/min三种，由于本次课程设计要求的电机同步转速是1000r/min。查询机械设计手册（软件版）【常有电动机】-【三相异步电动机】-【三相异步电动机的选型】-【Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件】-【电动机的机座号与转速对应关系】确定电机的型号为Y160M-6.其满载转速为970r/min,额定功率为7.5KW。

60 1000v60 1000 0.6

= 28.7r/min D3.14 400

4. 装置运动动力参数计算

4.1 传动装置总传动比和分配各级传动比

1）传动装置总传动比 I =2）分配到各级传动比

因为Ia=i带 i齿已知带传动比的合理范围为2~4。故取V带的传动比i01 2.2则I齿

ia

15.5分配减速器传动比，参考机械设计指导i01

nd970 33.8 nw28.7

书图12分配齿轮传动比得高速级传动比i12 4.70，低速级传动比

为i23

15.5

3.27 4.70

4.2 传动装置的运动和动力参数计算

电动机轴： 转速：n0=970r/min 输入功率：P0=Pd=6.0KW 输出转矩：T0=9.55 10

4

6

6Pd6.0

=9.55 10 n0970

=5.9 10N mm Ⅰ轴（高速轴） 转速：n1=

n0970

r/min 440r/min i带2.2

输入功率：P1=P0 01 P0 1 6.0 0.96 5.76KW 输入转矩 T1=9.55 10

6

6P15.76

9.55 10 1.3 105N mm n1440

Ⅱ轴（中间轴） 转速：n2=

n1440 93.6r/min i124.7

输入功率：P2=P1 12 P1 2 3 5.76 0.99 0.97 =5.5KW

输入转矩： T2=9.55 10

6

6P25.5

9.55 10 5.6 105N mm n293.6

Ⅲ轴（低速轴） 转速：n3=

n293.6 28.6r/min i233.27

输入功率：P3 P2 23 P2 2 3 5.5 0.99 0.97

=5.28KW

输入转矩： T3 9.55 106

卷筒轴：

转速：n卷 n3 28.6r/min

输入功率：P卷=P3 34 P3 2 4 =5.28 0.99 0.99 =5.17KW

输入转矩：T卷 9.55 106

p45.17 9.55 106 1.73 106 N mm n428.6

p35.28

9.55 106 1.76 106N mm n328.6

各轴运动和动力参数表4.1

图4-1

5.带传动设计

5.1 确定计算功率Pca

据[2]表8-7查得工作情况系数KA=1.1。故有： Pca=KA P 1.1 6.0 6.6KW

5.2 选择V带带型

据Pca和n有[2]图8-11选用A带。

5.3 确定带轮的基准直径dd1并验算带速

（1）初选小带轮的基准直径dd1有[2]表8-6和8-8，取小带轮直径

dd1=125mm。 （2）验算带速v，有： v

dd1 n0

60 1000

3.14 125 970

60 1000

=6.35

因为6.35m/s在5m/s~30m/s之间，故带速合适。 （3）计算大带轮基准直径dd2

dd2 i带 dd1 2.2 125 275mm 取dd2=280mm 新的传动比i带=

280

=2.24 125

5.4 确定V带的中心距a和基准长度Ld

(1)据[2]式8-20初定中心距a0=700mm (2)计算带所需的基准长度

(dd1 dd2)2

Ld0 2a0 (dd1 dd2)

24a0

3.14(280 125)2

(280 125) 2 700 24 700

=2044mm

由[2]表8-2选带的基准长度Ld=2000mm （3）计算实际中心距 a a0

Ld Ld02000 2044 678mm

700 22

中心局变动范围：amin a 0.015d 648mm

amax a 0.03d 738mm

5.5 验算小带轮上的包角

57.3

180 (dd2 dd1) 166.9 90

a

5.6 计算带的根数z

（1）计算单根V带的额定功率Pr

由dd1 125mm和n0 970r/min查[2]表8-4a得 P0=1.39KW

据n0=970

r，i=2.2和A型带，查[2]8-4b得

P0=0.11KW

查[2]表8-5得K =0.96，KL=1.03，于是： Pr=(P0+ P0) KL K

=（1.39+0.11） 0.96 1.03 =1.48KW （2）计算V带根数z Z

pca6.6

4.46 Pr1.48

故取5根。

5.7 计算单根V带的初拉力最小值（F0）min

由[2]表8-3得A型带的单位长质量q=0.1 (F0)min 500

(2.5 K )Pca

qv2

K z v

(2.5 0.96) 6.6

0.1 6.352

0.96 5 6.35

kg

。所以

500

=170.76N

应使实际拉力F0大于（F0）min

5.8 计算压轴力Fp

压轴力的最小值为： （Fp）min=2 z （F0）min =1696.45N

sin2=2 5 179.96 0.99

5.9 带轮设计

（1）小带轮设计

由Y160M电动机可知其轴伸直径为d=mm，故因小带轮与其装

配，故小带轮的轴孔直径d0=42mm。有[4]P622表14-18可知小带轮结构为实心轮。 （2）大带轮设计

大带轮轴孔取32mm，由[4]P622表14-18可知其结构为辐板式。

6.齿轮设计

6.1高速级齿轮设计

1.选定齿轮类型，精度等级，材料及模数

1）按要求的传动方案，选用圆柱直齿轮传动；

2）运输机为一般工作机器，速度不高，故用8级精度；（GB10095—88）

3）材料的选择。由[2]表10-1选择小齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS，大齿轮的材料为45钢（正火）硬度为200HBS，两者硬度差为40HBS；

4）选小齿轮齿数为Z1=24，大齿轮齿数Z2可由Z2=i12 Z1得 Z2=112.8，取113； 2.按齿面接触疲劳强度设计 按公式： d1t 2.32 KtT1u 1ZH2

() du[ H]

（1）确定公式中各数值 1）试选Kt=1.3。

2）由[2]表10-7选取齿宽系数 d=1。

3）计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知： T1=1.3 10N mm。

4）由[2]表10-6查的材料的弹性影响系数ZE=189.8MP 5）由[2]图10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限

Hlim1=580MP；大齿轮的接触疲劳强度极限 Hlim2=560MP。

1

2

5

6）由[2]图10-19取接触疲劳寿命系数KHN1=0.95； KHN2=1.05。

7）计算接触疲劳许用应力。

取失效概率为1，安全系数S=1，有

KHN1 Hlim1

=0.95 580=551MP S

KHN1 Hlim1

[ H]2==1.05 560=588MP

S

[ H]1=

(2) 计算 确定小齿轮分度圆直径d1t，代入 [ H]中较小的值 1）计算小齿轮的分度圆直径d1t，由计算公式可得：

5

1.3 1.3 105.7189.82

() =66.7mm d1t 2.32 14.7551

2)计算圆周速度。 v=v

d1tn1

60 1000

3.14 66.7 440

=1.54m/s

60 1000

3）计算齿宽b

b= d d1t=1 66.7=66.7mm 4）计算模数与齿高 模数mt

d1t66.7 2.78mm z124

齿高h 2.25mt 2.25 2.78 6.26mm 5) 计算齿宽与齿高之比

b66.7

10.65 h6.26

bh

6）计算载荷系数K。

已知使用系数KA=1，据v=1.54，8级精度。由[2]图10-8

得Kv=1.07，KH =1.46。由[2]图10-13查得KF =1.40，由[2]

m

图10-3查得KH =KH =1

故载荷系数：

K=Kv KA KH KH =1 1.07 1 1.46=1.56

7)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径： d1 d1tKK 6.67 1.56 70.9mm t1.3

8）计算模数mn mn=mn

d170.Z 9

24

2.95mm 13.按齿根弯曲疲劳强度设计 按公式： mn 2KT1YFaYSa 2

dZ1[ F

]（1）确定计算参数 1）计算载荷系数。

K=KAKVKF KF =1 1.07 1 1.40 =2.35 2）查取齿形系数

由[2]表10-5查得YFa1=2.65，YFa2=2.17 3）查取应力校正系数

由[2]表10-5查得YSa1=1.58，YSa2=1.80

4）由[2]图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极 FE1=330MP，大齿轮的弯曲疲劳强度极限 FE2=310MP

5）由[2]图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.90，KFN2=0.95 6）计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则有： [ F]1 [ F]2

KFN1 FE10.90 330

=212Mp

S1.4KFN2 FE20.95 310

=210MP

S1.4

YFaYSa

[ F]

7）计算大、小齿轮的

，并加以比较

YFa1YSa12.65 1.58

=0.01975 [ F]1212

YFa2YSa22.17 1.8

==0.0186 [ F]2210

经比较大齿轮的数值大。

（2）设计计算 m

2 1.498 1.3 105

0.01975=2.35 2

1 24

对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取 m =2.5mm，已可满足弯曲疲劳强度。于是有：

Z1

d170.9==28.36 m2.5

取Z1=28，则Z2 i12 Z1 4.7 28=131.6 取z2=131，新的传动比i12 4.几何尺寸计算 （1）计算分度圆直径

131

4.68 28

d1 mz1 2.5 28 70mm d2 mz2 2.5 131 327.5mm （2）计算中心距 a

(Z1 Z2)m

2

(28 131) 2.5

2

=198.75mm

（3）计算齿轮宽度

b= dd1 1 70 70mm B1=75mm，B2=70mm 5. 大小齿轮各参数见下表

高速级齿轮相关参数(单位mm)表6-1

表6-1

6.2 低速级齿轮设计

1.选定齿轮类型，精度等级，材料及模数 1）按要求的传动方案，选用圆柱直齿轮传动；

2）运输机为一般工作机器，速度不高，故用8级精度；（GB10095—88）

3）材料的选择。由[2]表10-1选择小齿轮材料为45（调质）硬度为240HBS，大齿轮的材料为45钢（正火）硬度为200HBS，两者硬度差为40HBS；

4）选小齿轮齿数为Z1=24，大齿轮齿数Z2可由Z2=i23 Z1得Z2=78.48，取78； 2.按齿面接触疲劳强度设计 按公式：

KTu 1ZH2

() d1t 2.32 t1

d

u

[ H]

（1）确定公式中各数值 1）试选Kt=1.3。

2）由[2]表10-7选取齿宽系数 d=1。

3）计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知：

5

T2=5.6 10N mm。

4）由[2]表10-6查的材料的弹性影响系数ZE=189.8MP 5）由[2]图10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限

Hlim1=580MP；大齿轮的接触疲劳强度极限 Hlim2=560MP。

12

6）由[2]图10-19取接触疲劳寿命系数KHN1=1.07； KHN2=1.13。

7）计算接触疲劳许用应力。

取失效概率为1，安全系数S=1，有 [ H]1 [ H]2

(2) 计算 确定小齿轮分度圆直径d1t，代入 [ H]中较小的值 1）计算小齿轮的分度圆直径d1t，由计算公式可得：

5

1.3 5.6 104.27189.82

()=104.3mm d1t 2.32 13.27620.6

KHN1 Hlim1

=1.07 580=620.6MP SKHN2 Hlim2

=1.13 560=632.8MP S

2)计算圆周速度。 v

d1tn1

60 1000

3.14 104.3 93.6

=0.51m/s

60 1000

3）计算齿宽b

b= d d1t=1 104.3=104.3mm 4）计算模数与齿高 模数mt

d1t104.3 4.35mm z124

齿高h=2.25mt=2.25 4.35 9.79mm

b

5) 计算齿宽与齿高之比h

b104.3 =10.7 h9.79

6）计算载荷系数K。

已知使用系数KA=1，据v=0.51，8级精度。由[2]图10-8

得Kv=1.03，KH =1.47。由[2]图10-13查得KF =1.38，由[2]图10-3查得KH =KH =1

故载荷系数：

K=Kv KA KH KH =1 1.03 1 1.47=1.51

7)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径： d1=d1t K.51

=104.3 =109.6mm Kt1.3

m

8）计算模数mn

mn

d1109.6

Z

=4.57mm 124

3.按齿根弯曲疲劳强度设计 按公式： mn 2KT1YFaYSa

2

dZ1

[ F]（1）确定计算参数 1）计算载荷系数。

K=KAKVKF KF =1 1.03 1 1.38 =1.42 2）查取齿形系数

由[2]表10-5查得YFa1=2.65，YFa2=2.224 3）查取应力校正系数

由[2]表10-5查得YSa1=1.58，YSa2=1.766

4）由[2]图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极 FE1=330MP，大齿轮的弯曲疲劳强度极限 FE2=310MP

5）由[2]图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.95，KFN2=0.97 6）计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则有： [ F]1 KFN1 FE10.95 330

S

1.4=223.9Mp [ F]2

KFN2 FE20.97 310

S

1.4

=214.8MP 7）计算大、小齿轮的

YFaYSa

[ ，并加以比较 F]

YFa1YSa12.65 1.58

0.0187 [ F]1223.9YFa2YSa22.224 1.766

0.0182 [ F]2214.8

经比较大齿轮的数值大。 （2）设计计算 m

2 1.421 5.6 105

0.0187 3.7mm

1 242

对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取 m =4mm，已可满足弯曲疲劳强度。 于是有：

Z1=

d1109.6

27.4 m4

取Z1=27，则Z2 i23 Z1 3.27 27=88.29取z2=88 新的传动比i23 4.几何尺寸计算 （1）计算分度圆直径

d1 mz1 4 27 108mm d2 mz2 4 88 352mm （2）计算中心距 a

(Z1 Z2)m

2

88

3.26 27

(27 88) 4

230mm 2

（3）计算齿轮宽度

b dd1 1 108=108mm B1=113mm，B2=108mm

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/t401.html