整理变速箱设计.docx

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整理变速箱设计

一、机械设计基础课程设计任务书………………………1

二、电动机的选择与计算…………………………………2

三、计算总传动及各级装置的各动力参数………………3

四、带轮、齿轮传动的设计计算…………………………5

五、轴的设计计算…………………………………………7

六、滚动轴承的选择及计算………………………………11

七、键联接的选择及校核计算……………………………15

八、润滑与密封……………………………………………20

九、设计小结………………………………………………29

十、参考文献………………………………………………32

第一章

设计任务书

（1）运动简图

（2）、工作条件：

运输机两班制连续工作，单向运转空载启动，工作载荷变化不大，使用期限八年（每年按300个工作日计算），输送带速度V的容许误差为±5%。

滚筒效率ηw=5%

原始数据题号

10

运动带拉力/N

2200

运送带速度 /m/s

1.3

滚筒直径/mm

160

设计任务要求：

1、减速器装配图纸一张（A3图纸）

2、轴、齿轮零件图纸各张（A3图纸）

3、设计说明书一份

第二章

电动机的选择

1、类型与结构形式的选择：

按已知的工作要求和条件，选用Y型三相异步电动机。

2、确定电动机的功率

（1）工作机最大的使用功率：

Pw=Fv/1000ηw

=2.98Kw

（2）电机至工作机的总效率:

η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒

=0.96×0.9801×0.97x0.99x0.96

=0.8674

则电动机所需功率Pd`=Pw/η

=3.1KW

（3）选择电动机额定功率Pd

因该运输机载荷变化不大，电动机额定功率Pd只需略大于Pd`即可，

查表9-1取Pd=4kw

3、选择电动机转速Nw。

滚筒轴的工作转速Nw=60×1000V/πD=60×1000x1.3/3.14x160

=155r/min

按《机械零件课程设计》P11表3-2推荐的传动比合理范围，取V带传动比iv=2~4;一级直齿轮传动比ic=3~5，则总传动比的推荐范围：

i=ivxic=6~20

电动机的转速可选范围：

Nd=ixNw=（6~16）x105.1=612~2040r/min

由P115表9-1知：

符合这一范围的同步转速有710、960、和1420r/min。

综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见960r/min比较适合。

4、确定电动机型号

根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132M1-6其主要性能：

额定功率：

4KW，满载转速960r/min，额定转矩2.2。

第三章

计算总传动比及分配各级的传动比

（1）装置总传动比i=nd/nw=960/155=6.19

（2）分配传动装置各级传动比取iv=2.4为使V带轮的轮

廓尺寸不致过大，分配时传动比应保证iv

∴ic=3.92

第四章

运动参数及动力参数计算

（1）计算各轴转速

Ⅰ轴：

nd/iv=400r/min

Ⅱ轴：

nⅠ/ic=102r/min

滚筒轴：

n=nⅡ=155r/min

（2）计算各轴的功率

Ⅰ轴：

Pdxη带=4x0.96=3.84kw

Ⅱ轴：

pⅠxη轴承×η齿轮=3.84x0.99x0.97=3.69kw

（3）计算各轴的转矩

电动机轴Td=9550xPd/nd=9550x3/1420=39.79N·m

Ⅰ轴TⅠ=9550xpⅠ/nⅠ=9550x2.88/405.7=91.68N·m

Ⅱ轴TⅡ=9550xpⅡ/nⅡ=9550x2.77/105=345.5N·m

将以上数据整理后如下表：

轴号

功率kw

转矩N.m

转速r/min

电机主轴

4

39.79

960

Ⅰ轴

3.84

91.68

400

Ⅱ轴

3.69

345.5

102

卷筒轴

3.62

222.5

155

第一章

传动零件的设计计算

1、皮带轮传动的设计计算

（1）选择普通V带截型，由课本P131表9.7知:

KA=1.2,PC=KAP=1.2×4=4.8KW　　（课本式9.19）

　　　由课本P131图9.9得：

选用A型V带

（2）确定带轮基准直径，并验算带速

由课本表9.8知推荐的小带轮基准直径为80~100mm，d1≥dmin的要求，取d1=100mm

按式（课本9.20）得

d2=d1•n1/n2=100x960/400=349.8

由课本表（9.8）取d2=355mm

带速：

V=πd1n1/60×1000=3.14x100x1420/60x1000=7.43（m/s）

带速在5~25m/s范围内，故合适。

（3）确定带长Ld和中心矩a

由式（9.22）得0.7（d1+d2）≤a0≤2（d1+d2）

0.7（100+355）≤a0≤2x（100+355）

初定a0=500mm

由式（9.23）得L0=2a0+π（d1+d2）/2+（d2-d1）2/4a0

=2x500+3.14x（100+355）/2+（355-100）2/4x500

=1747mm

由表9.1取Ld=1800mm

由式（9.24）

得:

a≈a0+Ld-L0/2=500+1800-1747/2=526.5mm

由式（9.25）得:

amin=a-0.015xLd=499.5mm

amax=a-0.03xLd=554mm

（4）验算小带轮包角

由式（9.26）得:

α1=1800-d2-d1/a×57.30=152.25>1200

故合适

（5）确定带的根数

依次查表9.4、9.5、9.6和表9.1得：

P0=1.32kw，△P0=0.17,Kα=0.92,KL=1.01

由式（9.27）得：

Z≥PC/（P1+△P1）KαKL

=2.82

则取Z=3

（6）计算初拉力

由表9.2查得q=0.10kg/m由式（9.28）得：

F0=500PC/ZV（2.5/Kα-1）+qV2

=152.237+5.52

=207.4N

（7）轴的拉力FQ

FQ=2ZF0sinα1/2=1208.3N

2、齿轮传动的设计计算：

（1）选择齿轮材料、热处理方式：

所设计齿轮传动属于闭式传动，通常齿轮采用软启动，由课本表10.1和10.2得：

小齿轮采用45钢，齿面硬度取230HBS，调制处理，大齿轮也选用45钢，正火处理，齿面硬度取190HBS

（2）确定精度等级减速器为一般齿轮传动，估计速度不大于5m/s,根据表10.3，初选8级精度。

（3）确定许应用力由图10.11（c）、10.14（c）分别查的

бHlim1=560MPaбHlim2=530MPa

бFlim1=195MPaбFlim2=180MPa

由表10.5查的SH=1.1和SF=1.4，故：

[бH]1=бHlim1/SH=509.1MPa

[бH]2=бHlim2/SH=481.8MPa

[бF]1=бFlim1/SF=139.3MPa

[бF]2=бFlim2/SF=128.6MPa

因齿面硬度小于350HBS，属于软齿面，所以按齿面接触强度进行设计。

由式（10.7）计算中心距a

1）取[бH]=[бH]1=509.1MPa

2）小齿轮转矩T1=9550x2.88/405.7=67793.94N·mm

3）取齿宽系数φa=0.4υ=3.86

4）查表10.4，选用K=1.15

将上述数据带入，得初算中心距a0≥171.5mm

1.确定基本参数计算齿轮的主要尺寸

（1）选择齿数Z1=20则Z2=iZ1=77.2所以Z2=78

（2）确定模数m=2a0/（Z1+Z2）=3.5mm由表5.1，取m=3.5mm

（3）确定中心距a=m（Z1+Z2）/2=171.5mm

（4）确定齿宽b=φaxa=68.6mm为了补偿两轮轴向尺寸的误差，

使小齿轮宽度略大于大轮，故b2=69mmb1=75mm。

分度圆直径d1=70mmd2=273mm

2.

（1）验算齿根弯曲疲劳强度

1）бF1=2KT1YF1/bm2z1

бF2=2KT1YF1/bm2z1

按Z1=20，Z2=78，查的YF1=2.93YF2YF1=2.28，代入上式得：

бF1=23.5MPa<[бF]1安全

бF2=18.3MPa<[бF]2安全

2）验算圆周速度V=Πd1d2/60x1000=1.49m/s

由表10.3知。

选9级精度合适

确定齿轮的结构尺寸及绘制齿轮的零件工作图（略）

第六章

轴的设计计算

从动轴设计：

1﹑选择轴的材料确定许应用力

选轴的材料为45号钢，正火处理。

查表12.1知：

σb=600MPaσs=300MPa查表12.5知：

[σ-1]=55MPa

2、按扭曲强度估算轴的最小直径单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器连接，从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径

为d≥c由表12.4知：

45号钢取115

由式12.2知：

d≥37.89mm

考虑键槽的影响以及联轴器径孔系列标准取d=40mm

齿轮作用力的计算

转矩：

TⅡ=9550xpⅡ/nⅡ=9550x2.77/105=3183N·m

齿轮作用力：

圆周力：

Ft=2T/d=3589N

径向力：

Fr=Ftxtan200=1332N

3.轴的结构设计

（1）确定轴上零件的位置与固定方式

单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布局在齿轮两边。

轴外深端安装联轴器，齿轮靠油环和套筒实现

轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠套筒实现定位，靠过盈配合实现轴向固定，轴通过两端轴承盖实现轴向定位，联轴器靠靠轴肩平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位。

（2）、确定各段轴的直径：

将估算轴d1=40mm为外伸端直径与联轴器相配，考虑联轴器用轴肩实现轴向定位，取第二段直径为d2=45mm和右端轴承从右侧装入，考虑装拆方便以及零件固定的要求，装轴承处d3应大于d2，取d3=50mm方便齿轮装拆与齿轮配合处轴径d4应大于d3，取d4=56mm右端用套筒固定，左端用轴定位，轴直径d5=63mm满足齿轮定位的同时，还应满足右侧轴承的安装要求，根据选定轴承型号确定，左端轴承型号与右端轴承相同，去d6=50mm

（3）.选择轴承型号，由《机械零件课程设计》P88初选深沟球轴承，代号为6208，查表得轴承宽度B=18mm.安装尺寸Da=70mm

（4）.联轴器的选择

可采用弹性柱鞘联轴器，查

（2）表14.2取K=1.5

Tc=KT=1.5x252=378N·m

由【1】表14.1选TL7型联轴器YA40X112/J1A40X50GB4323-84

第七章

键连接

1、

2、

（一）环境影响经济损益分析概述选择键连接的类型

（四）规划环境影响评价的审查为保证齿轮传动啮合良好，要求轴毂对中性良好，故选用A型（圆头）平键联接。

3、

4、在评估经济效益不能直接估算的自然资源方面，机会成本法是一种很有用的评价技术。

机会成本法特别适用于对自然保护区或具有唯一性特征的自然资源的开发项目的评估。

选择键的主要尺寸按轴径d=56mm,轮毂宽B=75mm由表11.1查得：

键宽b=16mm,键高h=10mm,键长L=75mm-（5~10）mm=65~70mm,取L=65mm。

5、

6、在评估经济效益不能直接估算的自然资源方面，机会成本法是一种很有用的评价技术。

机会成本法特别适用于对自然保护区或具有唯一性特征的自然资源的开发项目的评估。

校核键联强度由表11.2查铸铁材料[бp]=50~60Mpa,由式11.1计算键连接的挤压强度l

бp=4T/dhl=4x252000/56x10（65-16）=36.7Mpa<[бp]所选键连接强度足够。

7、标注键连接公差

除了房地产市场外，在不同职业和地点的工资差别中也可以发现类似的情形。

轴、毂键槽公差的标注如图11.8所示

联轴器的键连接选择

（3）建设项目对环境可能造成影响的分析、预测和评估。

1、按轴径d=40mm，由表11.1查得：

键宽b=12mm,键高h=8mm,键长L=50mm。

第八章

润滑和密封

（1）安全预评价。

（4）建设项目环境保护措施及其技术、经济论证。

1齿轮的润滑

（三）安全预评价程序采用浸油润滑，由于为单级圆柱齿轮减速，速度v<12m/s,当m<20时，

[答疑编号502334050102]浸油深度为1个齿高，但不小于10mm，所以浸油高度约为36mm

2滚动轴承的润滑

由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟，飞溅润滑。

3润滑的选择

齿轮与轴承用同中润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，

选用GB443-89全损耗系统用L—AN15润滑油。

4、密封方法的选用

选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈

实现密封。

密封圈型号按所装配轴的直径确定为GB89.1-86-25

轴承盖结构尺寸按用其定位的外径决定。

第九章

小结

经过一周的机械设计实习，我觉得能做类似的课程设计是十分有意义，而且是十分必要的。

在已度过的大三的时间里我们大多数接触的是专业基础课。

我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去锻炼我们的实践面？

如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？

我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。

在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当数查阅大量的设计手册了。

为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计手册是十分必要的，同时也是必不可少的。

我们是在作设计，但我们不是艺术家。

他们可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依.有

理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。

作为一名专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的，由于本次大作业要求用autoCAD制图，因此要想更加有效率的制图，我们必须熟练的掌握它。

虽然过去从未独立应用过它，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率好高，记得大一学CAD时觉得好难就是因为我们没有把自己放在使用者的角度，单单是为了学而学，这样效率当然不会高。

边学边用这样才会提高效率，这是我作本次课程设计的第二大收获。

但是由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。

参考文献：

《机械设计基础》武汉理工大学出版社主编于兴芝、朱敬超2008年8月第一版

《机械零件课程设计》机械工业出版社主编于兴芝2009年8月第一版