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机械设计基础课程设计报告书模板

机械设计基础课程设计报告书

南通职业大学机械设计基础设计

机械设计课程设计说明书

课题名称单级圆柱齿轮减速器

专业机电一体化（数控方向）

姓名许晨怡

学号20

指导老师黄智

学期第二学期

一、绪论…………………3

二、电动机的选择…………………4

三、传动装置总传动比计算及传动比初步分配…………………5

四、初步计算传动装置运动学和动力学参数…………………6

五、齿轮传动设计…………………6

六、轴的设计………………12

七、滚动轴承的选择………………21

八、键的选择与强度校核………………24

九、联轴器的选择………………25

一十、减速器的润滑………………26

一十一、减速器箱体尺寸计算………………27

一、绪论

单级圆柱齿轮减速器，轮齿可做成直齿、斜齿和人字齿。

直齿用于速度较低（v≦8m/s）、载荷较轻的传动，斜齿轮用于速度较高的传动，人字齿用于载荷较重的传动中。

箱体一般见铸铁做成，单件或小批生产有时采用焊接结构。

轴承一般采用滚动轴承，重载或特别高速时采用滑动轴承。

已知条件：

1、运输带工作拉力F=2400v=1.2m/s（允许速度误差±5％）

2、滚筒直径D=300mm

3、滚筒效率η=0.96（包括滚筒与轴承的效率损失）

4、工作情况两班制，连续单向运转，载荷较平稳

5、使用折旧期8年

6、工作环境室内，灰尘较大，环境最高温度35℃

7、动力来源电力，三相交流电，电压380/220V

8、检验间隔期四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修

9、制造条件及生产批量一般机械厂制造，小批量生产

二、电动机的选择

1、确定传动装置所需的功率PP=FV/1000=2.88KW

确定传动装置的效率

由表11-7查得：

普通V带的传动效率=0.96

一对滚动轴承的效率=0.99（球轴承，稀油润滑）

闭式圆柱齿轮的传动效率=0.97（8级）

弹性联轴器的效率=0.99

滚筒效率=0.96

故传动装置的总效率

2、选择电动机

电动机所需最小名义功率P0=P/n=3.32电动机所需额定功率Pe=1.3P0=4.3

根据附表12-1选择Y132M2-6电动机，则

=5.5kw,=960r/min,

所选电动机主要参数列于表10-1

表10-1电动机主要参数

名称

符号

参数值

额定功率

5.5kw

满载转速

960r/min

伸出端直径

D

mm

伸出端安装长度

E

80mm

安装基础地脚螺栓距离

三、传动装置总传动比计算及传动比初步分配

1、总传动比德计算

滚筒的转速r/min

总传动比

2、传动比初步分配

V带的传动比i≦5,单级圆柱直齿轮i≦5，一般情况V带传动比小于齿轮传动比，且总传动比等于V带传动比乘以齿轮传动比。

普通V带传动比=3.4

齿轮传动比=4.5

滚筒的实际转速r/min

传送带线速度

滚筒的线速度误差

符合要求

四、初步计算传动装置运动学和动力学参数

1、电动机输出参数

=5.5kw

=960r/min

2、高速轴Ⅰ的参数

3、低速轴Ⅱ的参数

4、滚筒轴的参数

各轴的转速、功率和转矩列于表10-2

表10-2各轴运动学参数和动力学参数

轴名称

转速n/（r/min）

功率p/kw

转矩T/（）

电动机轴

960

5.5

54.7

高速轴Ⅰ

174.5

5.28

288.96

低速轴Ⅱ

38.78

5.07

1248.5

滚筒轴

38.78

4.82

186.98

五、齿轮传动设计

1、齿轮的设计

（1）选择齿轮材料及热处理

小齿轮选用45钢，调质处理，硬度为299-286HBS

大齿轮选用45钢，调质处理，硬度为197-255HBS

（2）确定齿轮材料的许用接触应力

①试验齿轮接触疲劳极限应力

由图18-4可知

②齿轮疲劳强度最小安全系数由表19-5可得

⑷按齿面接触强度设计齿轮传动

①作用在轴上的扭矩

②载荷系数K由表18-18可得K=1.1

③齿宽系数

④齿轮材料弹性系数由表18-19可知

⑤节点区域系数

因为是斜齿圆柱齿轮传动，因此

⑥初选齿数和齿数比

齿数比

⑦选齿轮分度圆柱螺旋角ββ=

⑧接触疲劳强度重合度系数

查图18-11得接触疲劳强度重合度系数

⑨接触疲劳强度螺旋角系数

查图18-13得齿面接触疲劳强度分度圆螺旋角系数

按齿面接触疲劳强度设计

=69.25mm

⑩确定传动的主要参数

确定模数

（5）、确定中心距

①

②其它主要尺寸

（6）、校核轮齿齿根弯曲疲劳强度

①试验齿轮弯曲疲劳极限应力

由图18-7得

②齿根弯曲疲劳强度最小安全系数

由表19-15可得

③齿根弯曲疲劳强度寿命系数

由图18-8可得

④弯曲疲劳强度尺寸系数

由图18-9可得

⑤许用弯曲疲劳应力

⑥齿形系数

查表18-20（用插入法）

⑦应力修正系数

查表18-21（用插入法）

⑧齿根弯曲疲劳强度重合度系数

查图18-12可得

⑨齿根弯曲疲劳强度螺旋角系数

查图18-14可得

⑩校核齿根弯曲疲劳强度

（7）、齿轮参数和几何尺寸

表10-3齿轮参数及几何尺寸

参数或几何尺寸

符号

小齿轮

大齿轮

法面模数

3

3

法面压力角

法面齿顶高系数

1

1

法面顶隙系数

0.25

0.25

分度圆柱螺旋角

β

齿数

Z

22

75

齿顶高

2

2

齿根高

2.5

2.5

分度圆直径

d

66.8

309.8

齿顶圆直径

70.8

313.8

齿根圆直径

61.8

305.8

齿宽

b

60

55

传动中心距

a

196.4

（8）、确定齿轮的精度等级

齿轮圆周速度

应选8级。

（9）、小齿轮采用齿轮轴，大齿轮采用锻造空板式。

六、轴的设计

1、轴Ⅰ的设计

（1）、已经确定的运动学和动力学参数

（2）、轴的材料选择并确定许用弯曲应力

由表13-10选用45钢，调质处理，硬度为217-255HBS，弯曲应力

（3）、按扭矩强度概略计算轴的最小直径

由表5-1可得A=107-118

由于轴Ⅰ受到的弯曲较大而受到的扭矩较小，故取A=115。

由于其截面上开有一个键槽，故将轴径增大5％。

由于A型普通V带带轮轴孔直径为30mm,故取

（4）、设计轴的结构并绘制轴的结构草图

1.轴的结构分析

由于齿轮1的尺寸较小,故高速轴设计成齿轮轴.因此.轴承只能从轴的两端分别装入和拆卸，轴伸出端安装大带轮，选用

普通平键，A型，bxh=10mmx8mm,（GB/T1096-）,槽深t=5mm,长L=50mm,定位轴肩直径为44mm,轴径需磨削，故应设计砂轮越程槽。

2.预选滚动轴承并确定各轴段的直径。

轴主要是承受径向载荷，所受轴向力较小，因此拟选用深沟球轴承6309，尺寸，与滚动轴承相配合为，定位轴肩直径为

3.与左端轴承端盖相关的轴段尺寸

轴承端盖厚度为，带轮端面与轴承端盖螺钉头的距离，该轴段直径为。

4.确定各轴段的长度

尺寸如下：

5.弯曲-扭转组合强度校核。

（图见附页1）

（1），画高速轴的受力图

图10-3a所示为高速轴受力图，图10-3b,c所示分别为水平平面（H平面）和垂直平面（V平面）受力图。

（2），计算作用在轴上的力

齿轮1所受的圆周力

齿轮1所受的径向力齿轮1所受的轴向力

带传动压轴力（属于径向力）

（3）.计算作用于轴上的支座反力

水平平面内：

即：

即：

校核

则

无误。

垂直面平面内

即:

即

校核

无误。

（4），绘制水平平面弯矩图（图10-3d）

（5），绘制垂直平面弯矩图（图10-3e）

（6）,绘制合成弯矩图（图10-3f）

（7）,绘制扭矩图（图10-3g）

（8）,绘制当量弯矩图（图10-3h）

（9）确定轴的危险截面并校核轴的强度。

（图见图10-3）

截面B：

截面C:

因此，高速轴的弯曲强度足够。

其实，截面B是安装轴承的，有

箱体的支承，轴不容易在此弯曲。

2,低速轴的设计

（1）轴的材料选择并确定许用弯曲应力

由表13-10选用45钢，调质处理，硬度为217～255HBS,许用弯曲应力

（2）按扭转强度概略计算轴的最小直径

查表5-1，A=107～118。

由于低速轴受到的弯矩较小而受到的扭矩较大，故取A=107。

由于最小轴段直径安装联轴器，其截面上开有一个1个键槽，故将轴径增大5%。

故取标准直径

（3）设计轴的结构并绘制轴的结构草图

1.轴结构分析

低速轴设计成普通阶梯轴，轴上的齿轮、一个轴承从轴伸出端装入和拆卸，而另一个轴承从轴的另一端装入和拆卸。

轴伸出端安装的联轴器初选HL4型弹性柱销联轴器（GB/T5014—1995）,公称转矩为,许用转速，Y型轴孔（圆柱型），孔直径，轴孔长度，总长度L=112mm。

联轴器与轴的连接选用普平键，A型，（GB/T1096—）,槽深t=5.5mm,长L=70mm；轴段直径为，长为80mm，定位轴肩为。

与轴承配合的轴颈直径为，需磨削，故应设计砂轮越程槽齿轮与轴配合的轴头直径为，配合为k6，定位轴肩直径为，宽度b=15mm；齿轮与轴之间用普通平键连接，A型，（GB/T1096—）,槽深t=7mm,长L=55mm。

轴上两个键槽布置在同一母线方向上。

2.预选滚动轴承并确定各轴段的直径

由于轴主要是承受径向载荷，所受轴向力较小，因此拟选用深沟球轴承6212，尺寸，与滚动轴承相配合的轴颈为，配合为k6,定位轴肩直径为。

3.确定与右轴承端盖相关的轴段尺寸

轴承端盖厚度为40mm,联轴器与轴承端盖螺钉头的距离，该轴段直径为。

4.确定各轴段的长度并绘制低速轴结构草图（图10-6）

图10-6低速轴结构草图

（5）按弯曲-扭转组合强度校核（图见附页2）

①画低速轴的受力图

图10-7a所示为低速轴受力图，图10-7b、c所示分别为水平平面和垂直平面受力图。

②计算作用在轴上的力

齿轮2所受的圆周力

齿轮2所受的径向力

齿轮2所受的轴向力。

③计算作用于轴上的支座反力

水平平面内

校核

无误

垂直面平面内

校核

无误

④绘制水平平面弯矩图（图10-7d）

（本图为示意图，未按比例绘制；弯矩单位为N·mm）

图10-7低速轴的受力分析

⑤绘制垂直平面弯矩图（10-7e）