机械设计课程设计2012-2013第2学期姓名：王帅班级：05021004指导教师：李洲洋成绩：日期：2013年7月目录1. 设计目的 (3)2. 设计方案 (3)3.传动装置的总体设计 (4)3.1 电机选择 (4)3.2 传动装置的总传动比及分配 (5)3.3传动装置各轴的运动机动力参数 (6)4.传动件的设计 (7)4.1 V带的设计 (7)4.2 齿轮的设计 (9)5.轴及轴上零件的设计 (10)5.1 高速轴及轴上零件的设计、校核 (10)5.2 中速轴及轴上零件的设计、校核 (17)5.3 低速轴及轴上零件的设计、校核 (24)6.箱体结构的设计 (29)7.润滑设计 (30)8.密封类型的设计 (31)9.其他附件的设计 (31)10.参考文献 (32)11.实验心得 (33)一、设计目的：带式运输机传动系统中的二级圆柱齿轮减速器1）工作条件要求减速器沿输送带运动方向具有最小尺寸，单向运转，有轻微振动，两班制工作，使用期限10年。

2）原始数据已知条件题号6-A 6-B 6-C 6-D 6-E输送带拉力F（KN） 5.4 5.8 5.2 5.7 5.6 输送带速度v（m/s）0.8 0.75 0.85 0.75 0.8 输送带滚筒直径D(mm) 420 410 400 430 4503）设计工作量（1）设计说明书（2）减速器装配图（3）减速器零件图1) 中间轴零件图2）大齿轮零件图3）上箱体零件图二、设计方案：输送带滚筒带传动减速器电动机联轴器三、传动装置的总体设计 3.1 电动机的选择设计内容计算及说明结 果1、选择电动机的类型 按工作要求和工作条件选用Y 系列三相鼠笼型异步电动机，其机构为全封闭自扇冷式结构，电压为380V2、选择电动机的容量工作机的有效功率为：4.5311000W FVP KW η== 从电机到工作机输送带间的总效率为： 321234ηηηηη∑=⋅⋅⋅式中，1η2η3η4η分别为V 型带，轴承，齿轮传动，联轴器的传动效率，有机械课程设计表可知V 型带的传动效率为1η=0.96，本设计选择球轴承故传动效率2η=0.99，齿轮为圆柱齿轮8级精度（油润滑）故3η=0.97，联轴器选择弹性联轴器故4η=0.99。

4.531W P KW =∑η=0.8677320.960.990.970.99η∑=⨯⨯⨯=0.8677所以需要电动机的工作功率为：4.5315.22180.8677Wd P P η∑===KW5.2218d P =KW3、确定电动机的转速 按表推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比'εi =8~40,而工作机卷轴筒的转速为：6010006010000.8840/min 450w v n r d ππ⨯⨯⨯==≈综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量和价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定使用同步转速为1000r/min 的电动机根据电动机的类型、容量和转速，由电机产品目录或有关手册选定电动机的型号为Y100L1-4，其主要性能如下表所示:电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min )额定转矩起动转矩额定转矩最大转矩Y132M2-65.5 960 2.0 2.0质量为84kgw n min /43r =3.2 计算传动装置的总传动比εi 并分配传动比设计内容计算及说明结果1、总传动比96027.46835.95mwnin∑===∑i=27.4682、分配传动比iiii⨯⨯=∏I∑Ⅲ考虑润滑的条件，为使两级大齿轮相近，取I I I∏=ii第一级为带传动减速故可取Ii=1.9,故：= 3.8021.9ii i∑∏==ⅢIi=1.9∏i=3.802I I Ii =3.8023.3 计算传动装置各轴的运动和动力参数设计内容计算及说明结果1、各轴的转数Ⅰ轴=n 1.9mn÷=Ⅰ505.26min/rⅡ轴 3.802In n∏=÷=132.89 min/rⅢ轴n 3.802n∏=÷=Ⅲ34.953 r/min卷筒轴卷n=34.953min/rIn=505.26 min/rI In=132.89min/rI I In34.953min/r卷n=34.953min/r2、各轴的输出功率Ⅰ轴10.960.99mp p=⨯⨯=5.2272 kwⅡ轴210.970.99p p=⨯⨯=5.0197kwⅢ轴320.970.990.99p p=⨯⨯⨯=4.7722 kwIp=5.2272 kwI Ip=5.0197 kwI I Ip=4.7722kw3、各轴的输出转矩Ⅰ轴1119550PTn==98.80 m•NⅡ轴2229550PTn==360.74 m•NⅢ轴3339550PTn==1303.88m•N将上述计算结果汇总与下表:带式传动装置的运动和动力参轴名功率P/kw转矩T/m转速r/min传动比i效率ηⅠ轴 5.227798.8505.261.9 0.9504Ⅱ轴 5.0197360.74132.893.8020.9603Ⅲ轴 4.77222303.8834.9533.8020.950697IT=98.80m•N=I IT360.74m•NI I IT=1303.88m•N四、传动件的设计4.1 减速器外传动部件V带的设计设计内容计算及说明结果1、带的型号和根数的确定额定功率P=5.5 KW取k a=1.2P c=k a﹒p=6.6kw根据功率p c和小带轮转速n1=960r/min按机械设计图8-11推荐带型选择：普通V带A型普通V带V带A型2、主要参数的选择查表8-6和8-8得d min=75mm取小轮基准直径d1=106mm大轮基准直径d2=11.9106201.4i dI⋅=⨯=mm由表8-8圆整为400mm带速111069605.32560100060000d nvππ⨯⨯===⨯m/s初步确定中心距a o,即0.7（d1+d2）＜a o＜2（d1+d2）214.2mm ＜a o＜612 mm取a o=459基准长度()()[()()]212001222242001062459200106244591403d dL a d dmamππ-=+++-=⨯+++⨯=查表得L d=1400mm实际中心距a4582dL La a-≈+=mmMm考虑到传动的安装、调整和V带张紧的需要，中心距的变动范围为:660.4mm~761.2mm小包角021118057.3163.03d daα-=-⨯=1α>1200即满足条件d1=106mmd2=200mm=v 5.325m/sL=1403mmL d=1400mma=458mm1α=163.030计算V 带根数查表得 K a =0.98 k l =0.96 p0=1.16kw △p=0.11kw[]()0 6.61.1955.5c c o l p p z p p p k k α===+∆=所以：故取6根单根V 带的初拉力最小值q =20500 2.51163.03CP F qv ZVK ∂⎛⎫=-+= ⎪⎝⎭N 作用在带轮轴上的最小压轴力F q02sin19462q F zF α== NZ=60F =163.03Nq F =1946N4.2减速器内传动部件的设计4.2齿轮设计设计内容计算及说明 结 果1、选择材料、热处理方法及公差等级 （1）选用直齿齿轮（2）大小齿轮均为锻钢，小齿轮材料为45钢（调质），硬度为280HBS大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS 。

（3）选用的精度等级为8级45钢小齿轮调质处理 大齿轮调质处理8级精度2、计算传动的主要尺寸因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行计算，其设计公式为：[]321112⎪⎪⎭⎫⎝⎛±⋅≥HEHdZZuukTdσφ1）选择材料及确定许用应力小齿轮45钢，硬度为250HBS,MpaH600lim=σ，550FEMpaσ=大齿轮45钢，硬度为220HBS,MpaH600lim=σ，550FEMpaσ=取S F=1.25 S H=1.1Z H=2.5 Z E=189.8取小齿轮1Z=24，Z2=3.802 ⨯24=91.25，取91. 螺旋角14度2）按齿面接触强度设计齿轮按8级精度取载荷系数K=1.5，齿宽系数1dϕ=小齿轮传递转矩513.607410T N mm=⨯⋅[]321112⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⋅≥HEHdZZuukTdσφ=44.2mm试选tK=1.6故实际传动比i=91/24=3.7916查表得12120.78,0.87, 1.65αααααξξξξξ===+=取189.8EZ Mpa=8 18216060132.892830010 3.827103.802 1.006610hN njLN N==⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=÷=⨯则查表得：120.95,0.98HN HNK K==取S=1，2、计算传动的主要尺寸12120.95600[]570,[]0.985505391[][][]554.82H HH HHMPa MPaMPaσσσσσ⨯===⨯=+==小齿轮分度直径：52312 1.6 3.607410 3.8021 2.433189.8()84.911.65 3.802554.8td⨯⨯⨯+⨯=⨯⨯=圆周速度：110.59/60000d tnv m sπ==齿宽，模数:111cos84.91, 3.43td tdb d mZβφ⨯=⨯===纵向重合度：1.903βξ=载荷系数：K=2.42校正分度圆直径：31197.47ttkd dk==计算模数：11cos3.94ndmzβ==按齿根弯曲强度：23212cos[]t Fa Sand FKTY Y YmZβαβφξσ≥⨯查图11-8得齿形系数Y Fa1=2.6 Y Fa2=2.18Y sa1=1.595 Y sa2=1.79Fa1sa1Fa2sa212Y Y Y Y0.01290,0.01513F Fσσ==大齿轮的大，则nm=2.98所以取nm=3则，1121cos31.52, 3.802117.86ndZ Z Zmβ===⨯=nm=32Z=1171Z=31取2Z =117, 1Z =31中心距：12()228.802cos nZ Z m a β+== 取230修正螺旋角：112()cos 15.152n Z Z maβ-︒+==大小分度直径：112296.35,96cos =363.65364cos nnZ m d Z m d ββ⨯==⨯=取；，取齿轮宽：1b =100, 2b =951d =962d =364 1b =1002b =95五、轴及轴上零件的设计计算 5.1高速轴的设计与计算设计内容计算及说明结 果1、已知条件 高速轴传递的功率p 1= 5.2272kw ，转速n 1=710r/min ，小齿轮分度圆直径d 1=96mm ，齿轮宽度b 1=100 mm2、选择轴的材料因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用的材料45钢，调制处理45钢，调制处理3、初算轴径才由教材表14-2查得C=118~107，考虑到轴端既承受转矩又承受弯矩故取中间值C=，则：[]3min0.2TTdτ==23.11mm轴和联轴器之间有一个键槽，轴径轴径应该增大5%，轴端最细处的直径：d1>23.11mm+23.11*0.05mm=24.2 mm取d1=26.5mmd min=24.2mm4、结构设计轴的结构如图所示1）带轮及轴段I的设计:d min=26.5mm电动机小轮的轴径为28mm，故大轮应不小于28mm取d=28mmV 带与轴配合长度L=60mm 为了保证轴承挡圈只压在V带轮上不压在轴的端面上，故轴段I的长度略短取L I=532）轴段II的设计：II段用于安装轴承端盖，轴承端盖的e=9.6mm（由减速器及轴的结构设计而定）。