机械设计课程设计-双级斜齿轮减速器

机械设计课程设计说明书（机械设计基础）
设计题目双级斜齿轮减速器
山东大学机械工程学院机械制造及其自动化专业
班级学号
设计人彭
指导老师张
完成日期2011年1月13日
由于时间仓促，设计过程难免有错误，若您有时间可将错误发至yanke_007＠，十分感谢.
目录
一、设计任务书 (3)
（一)设计任务 (3)
（二）原始数据 (3)
（三）工作条件 (3)
二、传动总体方案设计 (3)
（一）平面布置简图： (3)
(二）运输带功率： (4)
（三）确定电动机型号： (5)
(四）计算各级传动比和效率： (6)
（五）计算各轴的转速功率和转矩： (6)
三、V带传动设计计算 (8)
四、齿轮传动设计 (10)
（一)对高速齿轮设计：i=3。

600 (10)
（二）对低速速齿轮设计：i=2。

800 (18)
五、轴的设计。

..。

.。

.。

..。

.......。

.。

.。

...。

.。

.。

.。

...。

.....。

..。

..。

.....。

.。

.。

.。

. (19)
六、轴承的选择与设计 (34)
七、键联接的设计 (35)
八、联轴器的计算与设计 (38)
九减速器润滑方式，润滑油牌号及密封方式的选择 (39)
十、课程体会与小结 (43)
十一、参考文献 (43)
一、设计任务书
(一）设计任务
铸工车间一造型用砂型运输带,系由电动机驱动传动装置带动,该减速器传动装置由一个双级齿轮减速器和其他传动件组成,运输带每日两班制工作，工作7年。

设计此传动装置。

（二）原始数据
（三）设计工作条件
两班制工作，空载启动，轻微载荷，常温下连续(单向)运转,工作环境多尘；三相交流电源,电压为380/220V
二、传动总体方案设计
（一）平面布置简图:
此传动系统由电动机驱动。

电动机先通过联轴器将动力传入带轮，再由带轮传到两
级圆柱减速器，然后通过联轴器及开式链传动将动力传至砂型运输带。

传动系统中采用两级展开式圆柱齿轮减速器，其结构简单，但是齿轮相对于轴承位置不对称，因此要求轴有较大的刚度，高速级及低速级均为斜齿圆柱齿轮传动。

（二） 电机和工作机的安装位置：
电机安装在远离高速轴齿轮的一端； 工作机安装在远离低速轴齿轮的一端。

（三） 运输带功率:
min /163.43/719.05.013
.1n r s r D v w w ==⨯==
ππ
KW
n Tw w
w 938.29550
163
.436509550
P =⨯=
⨯=
传动效率
传动装置 选用装置 效率
带传动 V 带 带
η=0。

95
一对滚动轴承 球轴承 3
轴承η
=0.99
圆柱齿轮传动
八级精度
齿轮
η=0.97
总效率:
71
.702.9093.909.907.905.90252链
2
联5滚2齿轮带=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=ηηηηηη
电动机所需输出功率：
KW 810.3771
.0938
.2P P w
0==
=
η
（四） 确定电动机型号：
（五） 计算各级传动比和效率：
总传动比:362.33163
.431440
===
∑
w m n n i
各级传动比:
初取传动比：10
减速箱=i
8.1带=i
10低高减=⨯=i i i 解得 高速级传动比：i 高=3。

6
低高25.1i i = 低速级传动比：i 低=2。

8
876.18
.26.38.1362.33低高带链=⨯⨯==
∑i i i i i
（六） 计算各轴的转速功率和转矩: 1、各轴输入功率： Kw P 810.30=
轴I: Kw
P P I 810.30==
轴II ： Kw P P I 620.395.0810.3带II =⨯=⋅=η
轴III ：Kw P P 476.397.099.0620.3滚高II III =⨯⨯=⋅⋅=ηη 轴IV ：Kw P P III IV 338.397.099.0476.3齿滚=⨯⨯=⋅⋅=ηη
轴V ： Kw P P IV V 82.239.9093.9038.33滚联=⨯⨯=⋅⋅=ηη 轴VI ：Kw P P V VI 89.929.902.90282.3滚链=⨯⨯=⋅⋅=ηη 2、转速：
轴I ： min /1440r n n m I == 轴II: min /800800
.11440
带r i n n m II ===
轴III: min /222.222600
.3800
高r i n n II III ===
轴IV 、轴V ： min /365.79800
.2222
.222低r i n n n III V IV ===
=
轴VI:min /05.34276
.8165
.379链r i n n V VI ===
3、输出转矩： 轴I ： mm N n P T I I I ⋅=⨯=⨯
=68.2251440810
.395509550
轴II ： mm N n P T II II II ⋅=⨯=⨯
=43214800
20
.6395509550 轴III ： mm N n P T III III III ⋅=⨯=⨯
=14956822
.222276
.4395509550 轴IV ： mm N n P T IV IV IV ⋅=⨯=⨯
=401725365
.79338
.395509550 轴V ： mm N n P T V V V ⋅=⨯=⨯
=394509365
.79282.395509550 轴VI:mm N n P T VI VI VI ⋅=⨯=⨯=674734305
.42989
.295509550
三、V带传动设计计算
四、齿轮传动设计
(一）对高速齿轮设计: i=3。

600
（二）对低速级齿轮设计: i=2。

800
轴受力图
水平面受力图水平弯矩图垂直受力图垂直弯矩图合成弯矩图转矩图
当量弯矩图
轴的结构化
对轴III 进行设计
初定轴长：
根据指导书5-1图所给出的参数初定主动轴的长度 如后图所示：
1、 左轴承中心到低速级小齿轮中心的距离:
68
2/6615102/202
23
1=+++=+
++=
b a D E
L 2、 低速级小齿轮中心到高速级大齿轮中心的距离：
682
40
152662
2
2
3
2=++=
+
+=
b c b L
3、 高速级大齿轮中心到右轴承中心的距离:
5.572
20101524522
2
3=+++=+
++=
E
D a b L
取L 1=70mm
取L 2=70mm
取L 3=58mm
许用应力
许用应力值应力校正系数当量转矩
当量弯矩
校核轴颈
轴的结构化轴材料为45钢调质
插入法查表16。

2得
5
.
102
60
]
[
]
[
1=
=-
b
b
σ
σ
α
mm
N
T⋅
⨯
=149568
59
.
α
右轴颈中间截面
M eB=2)
(
²T
M
B
α
+=mm
N⋅
=
+240113
²
88245
²
205132
小齿轮中间截面
M eC=2)
(
²T
M
C
α
+=mm
N⋅
=
+163606
²
88245
²
137768N·
最小轴颈估算
mm
M
d
b
eB
B
205
.
34
60
1
.
240113
03
.
1
]
[1
.
03
.
13
3
1
=
⨯
⨯
=
⨯
≥
-
σ
mm
M
d
b
eC
C
002
.
31
60
1
.
163606
03
.
1
]
[1
.
03
.
13
3
1
=
⨯
⨯
=
⨯
≥
-
σ
Mpa
Mpa
b
b
60
]
[
5.
102
]
[
1
=
=
-
σ
σ
59
.0
=
α
mm
N
T⋅
=88245
α
mm
N
M
mm
N
M
eB
eA
⋅
=
⋅
=
163606
240113
mm
d
B
205
.
34
≥
mm
d
C
002
.
31
≥
轴受力图
水平面受力图水平弯矩图垂直受力图垂直弯矩图合成弯矩图转矩图
当量弯矩图
许用应力
许用应力值应力校正系数当量转矩
当量弯矩
校核轴颈
轴的结构化
2389
3584
"
198
132
3584
198
132
''
5
4
6
4
''
5
-
=
-
=
⨯
=
⨯
=
R
t
R
t
R
F
F
F
F
F
轴材料为45钢调质
插入法查表16.2得
5
.
102
60
]
[
]
[
1=
=-
b
b
σ
σ
α
mm
N
T⋅
⨯
=401725
59
.
α
右轴颈中间截面
M eB=2)
(
²T
M
B
α
+=mm
N⋅
=
+297962
²
237018
²
180565
小齿轮中间截面
M eC=2)
(
²T
M
C
α
+=mm
N⋅
=
+284673
²
237018
²
157674
最小轴颈估算
mm
M
d
b
eB
B
859
.
37
60
1
.
297962
03
.
1
]
[1
.
03
.
13
3
1
=
⨯
⨯
=
⨯
≥
-
σ
N
F
N
F
R
R
1195
2389
''
6
''
5
=
=
Mpa
Mpa
b
b
60
]
[
5.
102
]
[
1
=
=
-
σ
σ
59
.0
=
α
mm
N
T⋅
=237018
α
mm
N
M
mm
N
M
eB
eA
⋅
=
⋅
=
284673
297962
mm
d
C
859
.
37
≥
轴受力图
水平面受力图水平弯矩图垂直受力图垂直弯矩图合成弯矩图转矩图
当量弯矩图
六、轴承的选择与设计
1、轴II上滚动轴承的设计
由齿轮受力情况可求出轴承受力和轴向力预期寿命取13000h
按承载较大的滚动轴承选择其型号.应支承跨距不大,故采用两端单向固定式轴承组合方式,轴承类型选为角接触球轴承，型号7000AC
计算项目计算内容计算结果
外载荷轴向力e
径向载荷
附加轴向力轴承轴向力F a=272.747N
表18.7
2
2
'
1
"
1
1
364
.
416
481
.
1407+
=
+
=
R
R
R
F
F
F
2
2
'
2
"
2
2
359
.
934
226
.
795+
=
+
=
R
R
R
F
F
F
952
.
1226
68
.
68
.
773
.
1467
68
.
68
.
2
2
1
1
⨯
=
=
⨯
=
=
R
S
R
S
F
F
F
F
因右轴承压紧
N
833
.
1270
2
1S
S
F
Fa
F>
=
+
N
Fa
F
F
S
a
1298
1
2
=
+
=
N
F
F
S
a
976
1
1
=
=
F a=272。

747N
e=0。

68
N
F
R
773
.
1467
1
=
N
F
R
952
.
1226
2
=
N
F
S
086
.
998
1
=
N
F
S
327
.
834
2
=
N
F
a
833
.
1270
2
=
N
F
a
086
.
998
1
=
由Fa/Fr，
确定X、Y值
冲击载荷系数当量动载荷
计算额定
动载荷
选轴承
e
F
F
e
F
F
R
a
R
a
>
=
=
=
=
=
04
.
1
952
.
1226
833
.
1270
68
.
773
.
1467
086
.
998
2
2
1
1
由表18。

7
表18.8
()
()
()
833
.
1270
87
.0
1226
41
.0
1.1
773
.
1467
1
.
1
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
⨯
+
⨯
⨯
=
+
=
⨯
=
+
=
a
R
d
a
R
d
F
Y
F
X
f
P
F
Y
F
X
f
P
因为P1〈P2用P2计算
3
32
16670
800
13000
543
.
1769
16670
'
'
⨯
⨯
=
⨯
=
n
L
P
C h
r
根据基本额定动载荷Cr〉Cr’可得，应选用7207AC轴承
Cr=22000N〉Cr'
X1=1 Y1=0
X2=0。

41 Y2=0。

87
f d=1。

1
N
P773
.
1467
1
=
N
P543
.
1769
2
=
N
C r299
.
15120
'=
选用7207AC轴承
2、轴III上滚动轴承的设计
按承载较大的滚动轴承选择其型号.应支承跨距不大，故采用两端单向固定式轴承组合方式,轴承类型选为角接触球轴承，型号7000AC
计算项目计算内容计算结果
外载荷轴向力e
径向载荷
附加轴向力
452.631N
=
F
-
F
=
F
a4
a3
a
指向轴承4
表18.7
2
2
'
3
"
3
3
209
.
361
209
.
2579+
=
+
=
R
R
R
F
F
F
N
F
F
F
R
R
R
354
.
2196
574
.
398
887
.
21592
2
'
4
"
4
4
=
+
=
+
=
452.631N
=
F
a
e=0.68
N
F
R
710
.
2604
3
=
N
F
R
354
.
2196
4
=
轴承轴向力
由Fa/Fr，
确定X、Y值冲击载荷系数当量动载荷
计算额定
动载荷
选轴承
354
.
2196
68
.
68
.
710
.
2604
68
.
68
.
4
4
3
3
⨯
=
=
⨯
=
=
R
S
R
S
F
F
F
F
因右轴承压紧
N
834
.
2196
4
3S
a
S
F
F
F>
=
+
a
S
a
F
F
F+
=
3
4
3
3S
a
F
F=
e
F
F
e
F
F
R
a
R
a
>
=
=
=
=
=
00
.
1
354
.
2196
834
.
2196
68
.
710
.
2604
203
.
1771
4
4
3
3
由表18。

7
表18。

8
()
()
()
2196
87
.0
354
.
2196
41
.0
1.1
71
.
2604
1
.
1
4
4
4
4
4
3
3
3
3
3
⨯
+
⨯
⨯
=
+
=
⨯
=
+
=
a
R
d
a
R
d
F
Y
F
X
f
P
F
Y
F
X
f
P
因为P3<P4用P4计算
3
33
16670
244
.
226
13000
926
.
3092
16670
'
'
⨯
⨯
=
⨯
=
n
L
P
C h
r
根据基本额定动载荷Cr〉Cr' 可得，应选用7207AC轴承
Cr=22000N>Cr'
N
F
S
203
.
1771
3
=
N
F
S
521
.
1493
4
=
N
F
a
834
.
2196
4
=
N
F
a
203
.
1771
3
=
X3=1 Y3=0
X4=0.41
Y4=0。

87
f d=1。

1
N
P
181
.
2865
3
=
N
P
926
.
3092
2
=
N
C r
270
.
17347
'
=
选用7207AC轴承
3、轴IV上滚动轴承的设计
按承载较大的滚动轴承选择其型号。

应支承跨距不大,故采用两端单向固定式轴承组合方式,轴承类型选为角接触球轴承，型号7000AC
七、键联接的设计
设计要求：
根据轴径选择键 选用平键键圆头A 型 取［p σ］=100MPa
设计参数:
轴径d 键槽宽 b 轮毂长L1 键长L(比轮毂小5～10mm,标准值） 有效长
度L ’=L-b 连接传递的转矩T =p d hl σ'4
1
σp 挤压应力 ［σp ］许用挤压应力
材料：
八、联轴器的计算与设计
初步分析,选用GB5014—85 弹性柱销联轴器 T=401725N ·mm
由表19。

3，动力机为电动机,工作机载荷平稳,取 K=1。

4 Tc=KT=1。

4X401725=562415
根据:Tn>Tc 取HL3型 Y 型轴孔 Tn=630000N 。

mm d=40mm L=112mm
九、减速器润滑方式，润滑油牌号及密封方式的选择
十、装配图设计
(一）、装配图的作用
作用：装配图表明减速器各零件的结构及其装配关系，表明减速器整体结构,所有零件的形状和尺寸，相关零件间的联接性质及减速器的工作原理,是减速器装配、调试、维护等的技术依据,表明减速器各零件的装配和拆卸的可能性、次序及减速器的调整和使用方法。

（二）、减速器装配图的绘制
1、装备图的总体规划：
（1)、视图布局：
①、选择3个基本视图，结合必要的剖视、剖面和局部视图加以补充。

②、选择俯视图作为基本视图,主视和左视图表达减速器外形，将减速器的工作原理和主要装配关系集中反映在一个基本视图上.
布置视图时应注意：
a、整个图面应匀称美观，并在右下方预留减速器技术特性表、技术要求、标题栏和零件明细表的位置.
b、各视图之间应留适当的尺寸标注和零件序号标注的位置。

（2）、尺寸的标注:
①、特性尺寸：用于表明减速器的性能、规格和特征。

如传动零件的中心距及其极限偏差等.
②、配合尺寸:减速器中有配合要求的零件应标注配合尺寸.如：轴承与轴、轴承外圈与机座、轴与齿轮的配合、联轴器与轴等应标注公称尺寸、配合性质及精度等级。

③、外形尺寸:减速器的最大长、宽、高外形尺寸表明装配图中整体所占空间。

④、安装尺寸：减速器箱体底面的长与宽、地脚螺栓的位置、间距及其通孔直径、外伸轴端的直径、配合长度及中心高等。

（3）、标题栏、序号和明细表：
①、说明机器或部件的名称、数量、比例、材料、标准规格、标准代号、图号以及设计者姓名等内容。

查GB10609。

1—1989和GB10609。

2—1989标题栏
和明细表的格式。

②、装备图中每个零件都应编写序号，并在标题栏的上方用明细表来说明。

（4）、技术特性表和技术要求:
①、技术特性表说明减速器的主要性能参数、精度等级、表的格式参考机械设计标准，布置在装配图右下方空白处。

②、技术要求包括减速器装配前、滚动轴承游隙、传动接触斑点、啮合侧隙、箱体与箱盖接合、减速器的润滑、试验、包装运输要求。

2、绘制过程：
(1）、画三视图：
①、绘制装配图时注意问题：
a先画中心线，然后由中心向外依次画出轴、传动零件、轴承、箱体及其附件。

b、先画轮廓，后画细节，先用淡线最后加深.
c、3个视图中以俯视图作基本视图为主。

d、剖视图的剖面线间距应与零件的大小相协调，相邻零件剖面线尽可能取不同。

e、同一零件在各视图上的剖面线方向和间距要一致.
十一、零件图设计
(一）、零件图的作用:
作用：
1、反映设计者的意图，是设计、生产部门组织设计、生产的重要技术文件。

2、表达机器或部件运载零件的要求，是制造和检验零件的依据.
（二）、零件图的内容及绘制：
1、选择和布置视图：
（1)、轴:采用主视图和剖视图。

主视图按轴线水平布置，再在键槽处的剖面视图。

（2）、齿轮：采用主视图和侧视图。

主视图按轴线水平布置(全剖），反映基本形状；侧视图反映轮廓、辐板、键槽等。

2、合理标注尺寸及偏差:
（1）、轴:参考《机械设计课程设计》P92，径向尺寸以轴线为基准标注，有配合处径向尺寸应标尺寸偏差；轴向尺寸以轴孔配合端面及轴端面为基准,反映加工要求，不允许出现封闭尺寸链。

（2）、齿轮：参考《机械设计课程设计》P99:径向尺寸以轴线为基准,轴孔、齿顶圆应标相应的尺寸偏差；轴向尺寸以端面为基准,键槽尺寸应相应标出尺寸偏差.
十二、课程体会与小结
这次关于带式运输机上的两级圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验,对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。

通过两个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础。

在这次设计中，我越发觉得机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融目前我们已经学过的所用专业知识于一体。

通过本次设计，让我把以上学科的知识融会贯通了起来，更重要的是,通过长达三周的机械设计过程，我对机械设计和机械行业有了更深的认识，这是一个需要稳重、耐心、以及细心的人舞台,只有牢固的掌握的了各种基本功,才能在这个舞台上展示出自己的风采,并进行创新设计与发明。

这次的课程设计，对于培养我们理论联系实际的设计思想、训练综合运用设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反应和解决工程实际问题的能力,巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。

本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。

衷心的感谢老师的指导和帮助.最后,感谢张洪才老师的细心指导和不厌其烦的讲解，初次设计，不免有很多瑕疵,望老师斧正。

十三、参考文献
［1］邱宣怀主编.机械设计.第四版.北京:高等教育出版社,1997
[2］黄珊秋主编。

机械设计课程设计.北京：机械工业出版社，1999（2010重印)
[3］山东大学机械工程学院.机械设计常用标准.2010
［4] 廖希亮，邵淑玲主编.机械制图.济南:山东科学技术出版社，2002
[5］吴宗泽主编。

机械设计实用手册.北京：化学工业出版社，2003。