11机械设计基础课程设计目录一、设计任务11、设计题目12、系统简图13、工作条件14、原始数据1二、总体设计31、选择电动机32、传动比分配43、传动装置的运动和动力参数4三、传动零件的计算41、高速级齿轮传动设计42、低速级齿轮传动的设计5四、轴的设计8（一）、轴的材料选择和最小直径估计8（二）、减速器的装配草图设计9（三）、轴的结构设计10五、轴的校核（低速轴）12六、键的选择14（一）、高速轴上键的选择14（二）、中间轴上的键选择14（三）、低速轴上的键选择14七、滚动轴承的选择和校核15（一）、高速轴轴承的选择15（二）、中间轴轴承的选择15（一）、低速轴轴承的选择15八、联轴器的选择18九、箱体的设计19十、润滑、密封的设计15十一、设计小结15十二、参考资料15一、设计题目 1、设计题目带式运输机传动系统中的展开式二级圆柱齿轮减速器 2、系统简图 系统简图如下图所示 3、工作条件单向运转，有轻微振动，经常满载，空载启动，单班制工作（一天8小时），使用期限5年，输送带速度容许误差为5%。4、原始数据 拉力F=2.2kN 速度v=09m/s 直径D=300mm二、总体设计（一）、选择电动机1、选择电动机的类型根据动力源和工作条件，选用Y型三相交流异步电动机。2、确定电动机的功率1）计算工作所需的功率其中，带式输送机的效率。2）通过查机械设计基础课程设计表10-1确定各级传动的机械效率：V带 =0.96；齿轮 =0.97；轴承 =0.99；联轴器 =0.99。总效率。电动机所需的功率为：。由表机械设计基础课程设计10-110选取电动机的额定功率为3kW。3）电动机的转速选960r/min 和1420r/min两种作比较。工作机的转速：现将两种电动机的有关数据进行比较如下表所示方案电动机型号额定功率/kW满载转速/传动比Y132S-6396016.76Y100L2-43142024.78由上表可知方案的总传动比过大，为了能合理分配传动比，使传动装置结构紧凑，决定选用方案。4）选定电动机型号为Y132S-6。查表机械设计基础课程设计10-111得电动机外伸轴直径D=38，外伸轴长度E=80，如下图所示。（二）、传动比分配根据上面选择的电动机型号可知道现在的总传动比i=16.76，高速级齿轮转动比，低速级齿轮传动比。（三）、传动装置的运动和动力参数1、各轴的转速计算2、各轴输出功率计算3、各轴输入转矩计算各轴运动和动力参数如下表所示参数轴名高速轴中间轴低速轴转速960201.757.3功率2.972.852.74转矩29.5134.9456.7传动比i4.763.52三、传动零件的计算（一）、高速级齿轮传动设计1、选定高速级齿轮精度等级、材料及齿数。1）输送机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度足够。2）通过查教材表11-1选择小齿轮的材料为40MnB，调质处理，齿面硬度为241-286HBS，大齿轮为ZG35Si，调质处理，硬度为241-269HBS，。3）选小齿轮齿数为Z1=26，则大齿轮齿数Z2=i1Z1=264.76=123.76，取Z2=124，实际传动比。2、按齿面接触强度设计设计公式（1）确定公式内的各计数值1）试选载荷系数K=1.52）小齿轮传递的转矩T1=29.5Nm=29500Nmm3）通过查教材表11-6选取齿宽系数0.84）通过查教材表11-4得弹性系数5）计算接触疲劳许用应力通过查教材表11-5，取（2）计算1）试计算小齿轮分度圆的最小直径2）计算齿宽 ，取3）计算模数 ，取m=2mm实际直径4）验算弯曲疲劳强度通过查教材表11-5，取由图11-8和11-9查得，则5）齿轮的圆周速度对照表11-2可知选用8级精度是合宜的。高速齿轮各参数如下表所示名称计算公式结果/mm模数m2压力角齿数26124传动比i4.77分度圆直径52248齿顶圆直径56252齿根圆直径47243中心距150齿宽4540（二）、低速级齿轮传动的设计1、选定高速级齿轮精度等级、材料及齿数。1）输送机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度足够。2）通过查教材表11-1选择小齿轮的材料为40MnB，调质处理，齿面硬度为241-286HBS，大齿轮为ZG35Si，调质处理，硬度为241-269HBS，。3）选小齿轮齿数为Z1=34，则大齿轮齿数Z2=i2Z1=343.52=119.68，取Z2=120，实际传动比。2、按齿面接触强度设计设计公式（1）确定公式内的各计数值1）试选载荷系数K=1.52）小齿轮传递的转矩T2=134.9Nm=134900Nmm3）通过查教材表11-6选取齿宽系数0.84）通过查教材表11-4得弹性系数5）计算接触疲劳许用应力通过查教材表11-5，取（2）计算1）试计算小齿轮分度圆的最小直径2）计算齿宽 ，取3）计算模数 ，取m=2.5mm实际直径4）验算弯曲疲劳强度通过查教材表11-5，取由图11-8和11-9查得，则5）齿轮的圆周速度对照表11-2可知选用8级精度是合宜的。低速齿轮各参数如下表所示名称计算公式结果/mm模数m2.5压力角齿数34120传动比i3.53分度圆直径85300齿顶圆直径90305齿根圆直径78.75293.75中心距195齿宽7065四、轴的设计（一）、轴的材料选择和最小直径估计 根据工作条件，选定轴的材料为45钢，调质处理。轴的最小直径计算公式 ，C的值通过查教材表14-2确定为：C=107。1、 高速轴 因为高速轴最小直径处安装联轴器设一个键槽，因此。2、 中间轴 。3、 低速轴 因为低速轴最小直径处安装联轴器设一个键槽，因此。（二）、减速器的装配草图设计 减速器草图如下图所示（三）、轴的结构设计1、高速轴1）高速轴的直径的确定：最小直径处 与电动机相连安装联轴器的外伸轴段，因此：密封处轴段 ：滚动轴承轴段 滚动轴承选取6009 ：dDB=45mm75mm16mm:过渡段 齿轮轴段由于齿轮直径较小，所以采用齿轮轴结构。：滚动轴承段，2）高速轴各段长度的确定： ：由箱体结构，轴承端盖、装配关系等确定：由滚动轴承、挡油环及装配关系等确定 ：由装配关系、箱体结构确定：由高速小齿轮齿宽确定：由箱体结构，轴承端盖、装配关系等确定2、中间轴1）中间轴各轴段的直径确定：最小直径处 滚动轴承轴段，因此.滚动轴承选取6009 dDB=45mm75mm16mm。：低速小齿轮轴段 取：轴环，根据齿轮的轴向定位要求 取 : 高速大齿轮轴段 取：滚动轴承段 2）中间轴各轴段长度的确定：由滚动轴承，挡油盘及装配关系 取：由低速小齿轮齿宽取：轴环 取：由高速大齿轮齿宽 取： 3、低速轴1) 低速轴各轴段的直径确定： 滚动轴承轴段，因此.滚动轴承选取6010 dDB=50mm80mm16mm。：低速大齿轮轴段 取：轴环，根据齿轮的轴向定位要求 取 : 过度段取，考虑挡油盘的轴向定位 取：滚动轴承段 ：封密轴段处，根据联轴器的定位要求以及封面圈的的标注，取：最小直径，安装联轴器的外伸轴段 2）低速轴各轴段长度的确定：由滚动轴承、挡油盘以及装配关系等确定取：由低速大齿轮齿宽 取：轴环 取：由装配关系和箱体结构 取：滚动轴承、挡油盘以及装配关系 ：由箱体结构，轴承端盖、装配关系等确定：五、轴的校核（低速轴）1、低速轴的受力分析圆周力、径向力、轴向力大小如下：2、低速轴的受力情况如下图所示3、求垂直面的支承反力4、求水平面的支承反力5、绘制垂直面的弯距图如下图所示=364.340.0595=21.68N.m=731.740.1195=87.44N.m6、绘制水平面的受力与弯距图如下图所示7、求合成弯距8、危险截面的当量弯距由下图可见，截面a-a最危险，其转距当量弯距如认为轴的扭切应力是脉动循环变力，取折合系数a=0.6，代入上式9、计算危险截面处轴的直径轴的材料为45钢，调质处理，由教材14-1查得=650 MPa，由表14-3查得=60MPa考虑到键槽对轴的削弱，将d值增大5%，故d=1.0538.02=39.92mm44mm故轴符合强度要求。六、键的选择（一）、高速轴键的选择高速轴上只有安装联轴器的键。根据安装联轴器处直径d=38，通过查机械设计基础课程设计表10-33选择普通平键。选择的键尺寸：bh=128 （t=5.0，r=0.25）。标记：键128 GB/T1096-2003。键的工作长度L=44mm,键的接触高度k=0.5h=0.58=4mm，传递的转矩。按表6-2差得键的静连接时需用应力 则所以高速轴上的键强度足够。（二）、中间轴键的选择 中间轴上的键是用来安装齿轮的，因此选用圆头普通平键。因为高速大齿轮齿宽B=40mm ，轴段直径d=48mm，所以通过查机械设计基础课程设计表10-33选用bh =149（t=5.5，r=0.25），标记：键149GB/T1096-2003 。低速小齿轮齿宽B=70 ，轴段直径d=48，所以选用bh=149（t=5.5，r=0.25），标记：键149 GB/T1096-2003 。由于两个键传递的转矩都相同，所以只要校核短的键。短键的工作长度L=36m,键的接触高度k=0.5h=0.59=4.5mm，传递的转矩 则故轴上的键强度足够。（三）、低速轴键的选择低速上有两个键，一个是用来安装低速级大齿轮，另一个是用来安装联轴器。齿轮选用圆头普通平键，齿轮的轴段的直径d=95mm，轮宽B=130mm ，通过查表机械设计基础课程设计表10-33选用bh=149（t=5.5，r=0.25）标记：键149GB/T1096-2003 。键的工作长度 L=59mm,键的接触高度k=0.5h=0.59=4.5mm，传递的转矩 则故安装齿轮的键强度足够。安装联轴器的键用单圆头普通平键，轴直径d=45mm，所以选键bh=149。标记：键149 GB/