机械设计课程设计.docx
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机械设计课程设计
机械设计《课程设计》
课题.
名称
一级员柱齿轮减速器的设计计算
系
别
机械系
专
业
机械设计与制造
班
级
17机制17701班
姓
名
学
口，号
指导老师
第一章绪论
第二章课题题目及主要技术参数说明
2.1课题题目2.2主要技术参数说明2.3传动系统工作条件2.4传动系统方案的选择
第三章减速器结构选择及相关性能参数计算
3.1减速器结构3.2电动机选择3.3传动比分配3.4动力运动参数计算
第四章齿轮的设计计算（包括小齿轮和大齿轮）
4.1齿轮材料和热处理的选择4.2齿轮几何尺寸的设计计算
4.2.1按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸
4.2.2齿轮弯曲强度校核
4.2.3齿轮几何尺寸的确定
4.3齿轮的结构设计
第五章轴的设计计算（从动轴）
5.1轴的材料和热处理的选择
5.2轴几何尺寸的设计计算
5.2.1按照扭转强度初步设计轴的最小直径
522轴的结构设计5.2.3轴的强度校核
第六章轴承、键和联轴器的选择
6.1轴承的选择及校核6.2键的选择计算及校核6.3联轴器的选择
第七章减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构
尺寸的计算
第八章总结
参考文献
第一章绪论
本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了《机械设计基础》、《机械制图》、《工程力学》、《公差与互换性》等多门课程知识，并运用《AUTOCAD》软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践环节,也是一次全面的、规范的实践训练。
通过这次训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。
主要体现在如下几个方面：
1）培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和
其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。
2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了
一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。
3）另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的
能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。
（4）加强了我们对Office软件中Word功能的认识和运用。
第二章课题题目及主要技术参数说明
2.1课题题目
带式输送机传动系统中的减速器。
要求传动系统中含有单级圆柱齿轮
减速器及V带传动。
2.2主要技术参数说明
输送带的最大有效拉力F=1150N,输送带的工作速度V=1.6m/s,输送机滚
筒直径D=260mm。
2.3传动系统工作条件
带式输送机在常温下连续工作、单向运转；空载起动，工作载荷较
平稳；两班制（每班工作8小时），要求减速器设计寿命为8年，大修期为
3年，中批量生产；三相交流电源的电压为380/220V。
2.4传动系统方案的选择
减速黠
电动机
帛朕轴器
滚筒
图1带式输送机传动系统简图
第三章减速器结构选择及相关性能参数计
3.1
减速器结构
本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。
（一）工作机的功率Pw
Pw=FV/1000=1150X1.6/1000=1.84kw
（二）总效率总
_2
总=带齿轮联轴器滚筒轴承
2
=0.960.980.990.960.99=0.876
查《机械零件设计手册》得Ped=3kw
工作机的转速n=60X1000v/（D
=60X1000X1.6/（3.14X260）=117.589r/min
i总n满/n1420/117.58912.076（r/min）
则i齿i总/i带12.076/34.025
（一）转速n
n0=n满=1420（r/min）
nI=n。
/i带=门满/i带=1420/3=473.333（r/min）
m=nI/i齿=473.333/4.025=117.589（r/min）
n山=nil=117.589（r/min）
（二）功率
Po
Pd
l.612（kw）
P0
带2.1000.941.974（kw）
P2
P1
齿轮轴承1.9740.980.991.916（kw）
P3P2联轴器轴承1.916
0.990.991.875（kw）
（三）转矩T
T0
9550P0/n095502.100/1420
=14.126（N.m）
T1
T0带i带14.1260.96340.684（Nm）
T2
T1齿轮轴承i齿40.6840.980.994.025
=158.872（N.m）
T3
T2联轴器轴承i齿带158.872O."O."1
=155.710（N.m）
轴号
功率
P/kW
N
/（r.min"）
T/
（N-m）
i
0
2.100
1420
14.126
3
0.96
1
1.974
473.333
40.684
2
1.916
117.589
158.872
4.025
0.97
3
1.875
117.589
155.710
1
0.98
将上述数据列表如下:
第四章齿轮的设计计算
4.1齿轮材料和热处理的选择
小齿轮选用45号钢，调质处理，HB=236
大齿轮选用45号钢，正火处理，HB=190
4.2齿轮几何尺寸的设计计算
4.2.1按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸
由《机械零件设计手册》查得
Hlim1580MPa,hlim2530MPa,SHlim=1
Fiim1215MPa,Flim2200MPa,Sflim1
n1/n2473.333/117.5894.025
由《机械零件设计手册》查得
ZN1=ZN2=1
YN1=YN2=1.1
-Hlim1ZN1
田H1—
SHlim
5801580MPa
1
Hlim2ZN2H2Shlim
5301
1
530MPa
Flim1YN12151.1
F1
Sflim1
244MPa
Flim2YN22001.1
F2
SFlim1
204MPa
（一）小齿轮的转矩TI
「9550R/n,95501.974/473.37742.379（Nm）
（二）选载荷系数K
由原动机为电动机，工作机为带式输送机,
载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。
查《机械
原理与机械零件》教材中表得，取K=1.1
（三）计算尺数比
=4.025
（四）选择齿宽系数d
根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。
查
《机械原理与机械零件》教材中表得，取d=1
（五）计算小齿轮分度圆直径di
3f
1.140.684（4.0251）=766彳
=44.714（mm）
（六）确定齿轮模数
4.025112.343mm
m=（0.007〜0.02）a=（0.007〜0.02）X185.871
取m=2
（七）确定齿轮的齿数乙和z2
rd144.714
Z1mh
22.36取Z1=24
Z2Z14.025
24
96.6取Z2=96
Z1=24
Z2=96
（八）实际齿数比
Z296
0.006
乙24
齿数比相对误差
A<±2.5%允许
（九）计算齿轮的主要尺寸
d1mZ1224
48（mm）
di=48mm
d2mZ2296
192（mm）
d2=192mm
a=120mm
11
中心距a-d1d2-48192120mm
22
（十）计算圆周转速V并选择齿轮精度
Bi=57mm
B2=48mm
Bi=B2+（5〜10）=53〜58（mm）
取Bi=57（mm）
但根据设计要求齿轮的精度等级为7级。
4.2.2齿轮弯曲强度校核
由4.2.1中的式子知两齿轮的许用弯曲应力
F1244MPa
F2204MPa
（二）计算两齿轮齿根的弯曲应力
由《机械零件设计手册》得
Yfi=2.63
Yf2=2.19
比较Yf/F的值
Yfi/[fi]=2.63/244=0.0108>Yf2/[f2]=2.19/204=0.0107
计算大齿轮齿根弯曲应力为
2000KT1Yfj2000101.7412.63
F12
B2mZ2
66322
40.952（MPa）f1
齿轮的弯曲强度足够
4.2.3齿轮几何尺寸的确定
齿顶圆直径da由《机械零件设计手册》得ha=1c=0.25
da1d1
2ha1Z12ham（2421）254（mm）
强度足够
dai=54mm
da2d2
2ha2乙
2ha
m（9621）2196（mm）
da2=196m
齿距
P=2X3.14=6.28（mm）
齿根高
hf
hacm2.5（mm）
齿顶高
ha
ham122（mm）
df1d12hf
4822.543（mm）
df2d22hf
19222.5187（mm）
4.3齿轮的结构设计
小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿
轮的关尺寸计算如下：
轴孔直径
d=50（mm）
轮毂直径
D1=1.6d=1.6X50=80（mm）
轮毂长度
LB266（mm）
轮缘厚度
S0=（3〜4）m=6〜8（mm）取0=8
轮缘内径
D2=da2-2h-20=196-2X4.5-2X8
齿根圆直径
df
h=4.5mmS=3.14mmP=6.28mmhf=2.5mmha=2mmdf1=43mmdf2=187mm
=171（mm）
取D2=170（mm）
腹板厚度c=0.3B2=O.3X48=14.4
腹板中心孔直径
腹板孔直径d0=0.25（D2-D1）=0.25（170-80）
=22.5（mm）
取d0=20（mm）
齿轮倒角n=0.5m=0.5X2=1
齿轮工作如图2所示:
"1
III碍'
:
第五章轴的设计计算
5.1轴的材料和热处理的选择
由《机械零件设计手册》中的图表查得选45号钢，调质处理，HB217〜255
b=650MPas=360MPa1=280MPa
5.2轴几何尺寸的设计计算
5.2.1按照扭转强度初步设计轴的最小直径
33I
D2=32mm
从动轴d2=cjn2=115需|7=29.35考虑键槽d2=29.35X1.05=30.82
选取标准直径d2=32mm
5.2.2轴的结构设计
根据轴上零件的定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则,主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。
5.2.3轴的强度校核
从动轴的强度校核
圆周力Ft=20007^=2000X158.872/192=1654.92
d2
径向力Fr=Fttan=1654.92Xtan20°=602.34
由于为直齿轮，轴向力Fa=0作从动轴受力简图：
（如图3所示）
从动轴
水平面弯矩
a
RA
RHA
RvA
垂直面弯矩
合力弯矩
扭矩
危险截面当量弯矩
2
RB1砂
4
RHB
Ft
51.C^Nr
AFt
RvB
-th
3,S2Nr.
04Nn
l：
y.4?
Nr
从动轴受力简图
L=110mm
Rha=Rhb=0.5Ft=0.5X1654.92=827.46（N）
MHC=0.5RhaL=827.46X110X0.5/1000=51.72（Nm）
Rva=Rvb=0.5Fr=0.5X602.34=301.17（Nm）
MVC=0.5RvaL=501.17X110X0.5/1000=36.4（Nm）
转矩T=158.872（Nm）
校核
Mc=\=J51.72218.822=55.04（Nm）
Me=jMc2aT2=j55.0420.6158.8722=118.42（Nm）
由图表查得，1b=55MPad>10/Me=10J118.42=29.21（mm）
V0.11bV0.1*55
考虑键槽d=29.21mm<45mm
则强度足够
第六章轴承、键和联轴器的选择
6.1轴承的选择及校核
考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用单列深沟球轴承主
动轴承根据轴颈值查《机械零件设计手册》选择62072
从动轴承2个
（GB/T276-1993）从动轴承62092个
（GB/T276-1993）
寿命计划:
两轴承受纯径向载荷
L=8X300X16=38400轴承寿命合格
6.2键的选择计算及校核
（一）从动轴外伸端d=42，考虑键在轴中部安装故选键10X40
GB/T1096—2003,b=16,L=50,h=10,选45号钢，其许用挤压力
p=100MPa
Ft
p=in
4000TI
4000血872=82.75从动轴外伸端键10X
40
GB/1096—2003
则强度足够,
合格
（二）与齿轮联接处
d=50mm,考虑键槽在轴中部安装，故同
4000Ti
与齿轮联接处键14X
52
GB/T109
6—2003
一方位母线上，选键14X52GB/T1096—2003,b=10mm,
L=45mm,h=8mm,选45号钢，其许用挤压应力
p=100MPa
p=^=400^=4000158.872=45.392<卩
hlhld83550
则强度足够，合格
6.3联轴器的选择
由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆
装方便及经济问题，选用弹性套柱联轴器
K=1.3
Tc=955°譽=9550^T1758r=202.290
选用TL8型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩
Tn=250，
Tc采用丫型轴孔，A型键轴孔直径d=32〜40，选d=35.
轴孔长度L=82
TL8型弹性套住联轴器有关参数
选用TL8型弹性套住联
轴器
型号
公称转矩
T/（N-m）
许用转速
n/
（r-min
轴孔直径d/mm
轴孔长度
L/mm
外径
D/m
m
材料
轴孔
类型
键槽类型
TL6
250
3300
35
82
160
HT20
0
Y型
A型
第七章减速器润滑、密封及附件的选择确定
以及箱体主要结构尺寸的计算及装配图
7.1润滑的选择确定
7.1.1润滑方式
1.齿轮V=1.2vv12m/s应用喷油润滑，但考虑成
本及需要，选用浸油润滑
2.轴承采用润滑脂润滑
7.1.2润滑油牌号及用量
齿轮浸油润滑
轴承脂润滑
齿轮用
150号机
械油
2.轴承润滑选用2L—3型润滑脂，用油量为轴承间
隙的1/3〜1/2为宜
轴承用
2L—3型
润滑脂
1.齿轮润滑选用150号机械油，最低〜最高油面距10〜20mm
需油量为1.5L左右
7.2密封形式
1•箱座与箱盖凸缘接合面的密封
选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法
2.观察孔和油孔等处接合面的密封
在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封
3.轴承孔的密封
闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部
轴的外伸端与透盖的间隙，由于V<3（m/s）,故选用半粗羊毛毡加
以密封
4.轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部
7.3减速器附件的选择确定
列表说明如下:
名称
功用
数量
材料
规格
M6X16
安装端盖
螺栓
Q235
12
螺栓
安装端盖
24
Q235
GB5782—1986
M8X25
GB5782—1986
定位
35
A6X40
GB117—1986
垫圈
调整安装
65Mn
10
GB93—1987
螺母
安装
M10
GB6170—1986
油标尺
测量油
面咼度
组合件
通气器
透气
7.4箱体主要结构尺寸计算
箱座壁厚=10mm
箱座凸缘厚度b=1.5,=15mm
箱盖厚度1=8mm
箱盖凸缘厚度4=1.5,1=12mm
箱底座凸缘厚度b2=2.5,
=25mm，轴承旁凸台高度h=45,凸
台半径R=20mm
齿轮轴端面与内机壁距离
l1=18mm
大齿轮顶与内机壁距离
1=12mm
小齿端面到内机壁距离
2=15mm
上下机体筋板厚度
m1=6.8mm,m2=8.5mm
主动轴承端盖外径
D1=105mm
从动轴承端盖外径
D2=130mm
地脚螺栓M16，数量6根
第八章总结
通过本次毕业设计，使自己对所学的各门课程进一步加深了理解，对于各方面知识之间的联系有了实际的体会。
同时也深深感到自己初步掌握的知识与实际需要还有很大的距离，在今后还需要继续学习和实践。
本设计由于时间紧张，在设计中肯定会有许多欠缺，若想把它变成实际产品
的话还需要反复的考虑和探讨。
但作为一次练习，确实给我们带来了很大的收获，设计涉及到机械、电气等多方面的内容，通过设计计算、认证、画图，提高了我对机械结构设计、控制系统设计及步进电动机的选用等方面的认识和应用能力。
总之，本次设计让我受益非浅，各方面的能力得到了一定的提高。
1、
2、
参考文献
机械设计课程设计》，孙岩等主编，北京理工大学出版社。
《机械设计课程设计》，银金光等主编，中国林业出版社；北京希望电子出版社。
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