机械设计基础课程设计机械设计说明书设计题目：单级机圆柱齿轮减速器机械电子工程系系08一体化专业 2 班设计者：曹刘备学号：*********指导老师：***2010 年6 月19 日目录一、传动装置总体设计二、V带设计三、各齿轮的设计计算四、轴的设计五、校核六、主要尺寸及数据七、设计小结设计任务书课程设计题目：设计带式运输机传动装置1已知条件：运输带工作拉力 F = 3200 N。
运输带工作速度v= 2 m/s滚筒直径 D = 375 mm工作情况两班制，连续单向运转，载荷较平稳。
，室内，工作，水分和灰度正常状态，环境最高温度35℃。
要求齿轮使用寿命十年。
一、传动装置总体设计一、传动方案1）外传动用v带传动2）减速器为单级圆柱齿轮齿轮减速器3）方案如图所示二、该方案的优缺点：该工作机有轻微振动，由于V带有缓冲吸振能力，采用V带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用V带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。
减速器部分单级渐开线圆柱齿轮减速器。
轴承相对于齿轮对称，要求轴具有较大的刚度。
原动机部分为Y系列三相交流异步电动机。
总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。
计算与说明（一）电机的选择工作机所需要的功率 P w =F ×v=6400w =6.4 kwm in .110134.014.36.1•-=⨯==R D V n π 传动装置总效率：η总=η带轮×η齿轮×η轴承×η轴承×η联轴器=0.95×0.97×0.99×0.99×0.99=0.89电机输出功率 P =P w/η总= 7.11 kw所以取电机功率P =7.5kw技术数据： 额定功率 7.5 kw 满载转速 970 R/min额定转矩 2.0 n •m 最大转矩 2.0 n •m选用Y160 M-6型外形查表19-2（课程设计书P 174）A:254 B:210 C:108 D:42 E:110 F:12 G:37H:160 K:15 AB:330 AC:32 AD:255 HD:385 BB:270 L:600二、 V 带设计总传动比 6.959.9101970≈===n i nm 定 V 带传动比i 1=3.2定 齿轮传动比i 2=3外传动带选为V 带由表12-3（P 216）查得K a =1.2P ca =K a ×P = 1.1×7.5=9KW所以 选用B 型V 带设小轮直径d 1=125 d 1/2＜Hs m d n V a ⋅-=⨯⨯⨯=⨯⋅⋅=11116100060125970100060ππ大带轮直径 d 2=i 1×d 1=3.2×125=439.6所以取d 2=400所以 i 1=d 2/d 1=3.2所以大带轮转速n 2=n 1/i 1=303(R/min)确定中心距a 和带长L 00.7（d 1+d 2）≤a ≤2（d 1+d 2）367.5≤a ≤1050 所以初选中心距 a 0=500 2)()(22221210d d d d L a ++++=π=1861查表12-2（P 210）得L 0 =2000 中心距mm a L L a d 5.569218612000500200=-+=-+= 中心距调整范围a max =a+0.03l d =629.5a min =a －0.015l d =539.5小带轮包角 ︒≥︒=︒⨯--︒≈1207.1663.57180121a d d α确定V 带根数Z 参考12-27 取P 0=1.32KW由表12-10 查得△P 0=0.11Kw由查表得12-5 查得包角系数K ≈0.96由表12-2(P 210)查得长度系数K L =1.06计算V 带根数Z ，由式（5-28机设）97.413.195.0)3.013.2(75.9)(00≈⨯⨯+=∇+≥K K P P PL caZ α 取Z=5根计算单根V 带初拉力F0，由式（12-22）机设。
)(5.251)15.2(50020N q VZ v K P F aca =+-⨯= 由式12-22（机设）q=0.19计算对轴的压力F Q ，由式（12-23机设）得N Z F F Q 24962160sin 178522sin 210=︒⨯⨯⨯=≈α 小带轮基准直径d 1=125 mm 采用实心式结构。
大带轮基准直径 d 2= 400 mm ，采用孔板式结构。
三、 各齿轮的设计计算1齿轮的材料，精度和齿数选择，因传递功率不大，转速不高，材料按表7-1选取，都采用45号钢，锻选项毛坯，大齿轮、正火处理，小齿轮调质，均用软齿面。
齿轮精度用8级，轮齿表面精糙度为Ra1.6，软齿面闭式传动，失效形式为占蚀，考虑传动平稳性，齿数宜取多些，取Z 1=31 ，则Z 2=31×3=93设计准则按接触疲劳强度计算，按齿根疲劳强度校核。
运动参数及动力参数计算计算各轴转速（R/min ）n 1= n m /i 1=970/3.2=303 R/minn 2= n 1/i 2=303/3=101 R/min计算各轴的功率（KW ）P 1=P ×η带轮=7.125KWP 2=P 1×η轴承×η齿轮=6.84KW传递扭矩（N ·mm ）T 1 = 9.55×610×P 1/n 1= 9.55×610×7.125/303= 2.2×510载荷系数k 由表（10-4机设） 因载荷平稳取k=1.1齿宽系数Ψa 轻型减速器 Ψa=0.3许用接触应力[σH] 由图10-26（c ）ΔH lim1=600MPa ΔH lim2=560MPa 取较小值代入安全系数由表（10-5课设）查的S H =1[ΔH1]= ΔH lim1/S H =600 MPa[ΔH1] = ΔH lim1/S H =560 MPa按齿面解除疲劳强度计算式（10-25机设）a=(u+1) ×6.179232531=∇UKT H a ψ 确定齿轮参数及重要尺寸圆整中心距 取a=180mm模数 m=2a/(z1+z2)=2.9 由表（10-1课设） 取m=3齿轮分度圆直径d 1 =mz 1 =93mm d 2= mz 2=279mm校核齿根弯曲疲劳强度确定有关参数由上可知 K=1.1 T 1=225N.mb=Ψa ×a=0.3×180=54圆整后取 b1=55 b2=60许用弯曲应力 [σF]由图10-24（c ）得[σFlim 1] =210MPa [σFlim 2]=180MPa安全系数由表10-5 取 SF=1.3[σF 1]= σFlim1 /SF=161.5MPa[σF 2]= σFlim2 /SF=138.5MPa由图10-23得 Y F1=2.65 Y F2=2.2σF1=2KT 1Y F1/bm 2z=83.6＜[σF 1]σF2=σF1/σF1=69.4＜[σF 2]计算齿轮的圆周速度VV=πn 1d 1/60×1000=1.9m/sV ＜ 6m/s 所以8级精度合适四、 轴的设计1选择轴的材料及热处理由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求故选择常用材料45钢,调质处理。
由表16-1（机设）强度极限 σb=650MPa 屈服极限 σs=360MPa弯曲疲劳极限σ-1= 300 MPa由表 16-2（机设） 可知118 ≥ c ≥ 107 取c=118从动轴的设计1 按扭矩初估轴的直径单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为：d ≥26.483 np c考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取d=50mm2 轴的结构设计轴结构设计时，需要考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式。
1）、联轴器的选择已知从动轴的转矩T=650N.m 由表19-1（机设）查得运输机的工作情况系数K A=1.5故 T C=K A×T=975 N·m由表18-3（课设）选用弹性柱销联轴器，HL4 公称扭矩为1250N.m 材料为铁许用转速为2800r/min 允许轴孔直径D取40~56 满足要求2）轴承选择初选用6212深沟球轴承技术数据基本尺寸: d=60 D=110 B=22 安装尺寸: da=69 Da=101 3) 各轴段直径的确定（1）用于安装联轴器 d1=50（2）用于联轴器的轴间定位 d2=55（3）轴承的安装 d3=60（4）安装齿轮 d4=65（5）齿轮的轴肩定位 d5=80（6）用于轴承的轴肩定位 d6=65（7）安装轴承 d7=604) 各轴段长度的确定（1）查表18-3(课设)得 L1=84（2）考虑轴承端盖 L2=50（3）考虑轴承取套筒为29 L3=53（4）齿轮齿宽为55 L4=53（5）轴肩 L5=10（6）保持两轴承对称 L6=30（7）考虑轴承宽度 L7=665）按弯曲复合强度计算齿轮上作用力的计算齿轮所受的转矩：T=9.55×610N·mm=650N·m10P/n=6. 5×5齿轮作用力：圆周力：Ft=2T/d=4.68KN径向力：F r=F t tan20º=1.7KN齿轮分度圆直径 d=279mm因为两轴承对称，所以L A=74（1）绘制剪力图a(2)绘制垂直面弯矩图b和水平面弯矩图c轴承支座反力F ay=F By=F r/2=0.85KN F Az=F Bz=2.34KN由两边对称知，截面C的玩具也对称，截面C在垂直面最大弯矩为M c1=F Ay L/2=62.9N.m截面C 在水平面最大弯矩为M c2=F Az L/2=173.1N.m(3)绘制复合弯矩图d最大弯矩为Mc=1862221=+c c M M N ·m（4）绘制当量弯矩图eMec=269)(22=+T M c αN ·m（5）绘制扭矩图fT=650N.m(6)校核危险截面C 的强度σe=269/0.1d=9.6MPa<[σ-1b]所以该轴强度足够。
主动轴的设计1 按扭矩初估轴的直径单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为：d ≥8.33303125.711833=⨯=n p c mm 考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取d=41mm2 轴的结构设计轴结构设计时，需要考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式，1）轴承选择初选用6209深沟球轴承技术数据基本尺寸 ： d=45 D=85 B=19安装尺寸 ： da=52 Da=782) 各轴段直径的确定（1） 轴承的安装 d1=45（2） 安装齿轮 d2=50（3） 齿轮的轴肩定位 d3=55（4） 用于轴承的轴肩定位 d4=60（5） 安装轴承 d5=45（6） 带轮的安装,考虑轴承端盖等因素 d6=413) 各轴段长度的确定（1）考虑轴承宽度，取套筒长29mm L1=48（2）齿宽为60mm L2=58（3）定位轴肩 L3=10（4）用于轴承轴肩定位 L4=30（5）安装轴承，考虑轴承宽度，取套筒长29mm L5=66（6）安装带轮，考虑轴承端盖 L6=1204） 按弯曲复合强度计算齿轮上作用力的计算齿轮所受的转矩：T=9.55×106P/n=225N.m齿轮作用力：圆周力：Ft=2T/d=4.8KN径向力：Fr=Fttan20°=1.7KN齿轮分度圆直径 d=93mm因为两轴承对称，所以LA=87(1)绘制剪力图a(2)绘制垂直面弯矩图b 和水平面弯矩图c轴承支座反力F ay =F By =F r /2=0.85KN F Az =F Bz =2.4KN由两边对称知，截面C 的玩具也对称，截面C 在垂直面最大弯矩为 Mc1=FAyL/2=62.9N.m截面C 在水平面最大弯矩为Mc2=FAzL/2=177.6N.m(3)绘制复合弯矩图d最大弯矩为最大弯矩为m N 188.42221⋅=+=M M M c c c (4)绘制当量弯矩图em N 200()2'2''⋅=+=T M M c ec α （5）绘制扭矩图fT=220N.m(6)校核危险截面C 的强度σe=269/0.1d=21.5MPa<[σ-1b ]所以该轴强度足够。