变速箱设计

目 录 一、机械设计基础课程设计任务……………………… 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=612~2040 r/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、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iv1200 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=0.10 kg/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

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、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=560 MPa бHlim2=530 MPa бFlim1 =195 MPa бFlim2=180 MPa 由表10.5查的SH=1.1和SF=1.4，故： [бH]1=бHlim1/ SH =509.1MPa [ бH]2=бHlim2/SH=481.8 MPa [бF]1=бFlim1/ SF=139.3 MPa [бF]2=бFlim2/ SF=128.6 MPa 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=67793.94 N·mm 3) 取齿宽系数φa=0.4 υ=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=i Z1=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=69mm b1=75mm。 分度圆直径 d1=70mm d2=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=2.93 YF2 YF1=2.28，代入上式得： бF1=23.5MPa<[бF]1 安全 бF2=18.3 MPa <[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=600 MPa σs=300 MPa 查表12.5知：[σ-1]=55 MPa 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

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取d=40mm 齿轮作用力的计算 转矩：TⅡ=9550x pⅡ/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=70 mm （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=378 N·m 由【1】表14.1选TL7型联轴器 YA40X112/J1A40X50GB4323-84 第七章 键连接 1、​ 选择键连接的类型 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。 2、​ 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。 3、​ 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。 4、​ 标注键连接公差 轴、毂键槽公差的标注如图11.8所示 联轴器的键连接选择 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齿轮的润滑 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， 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

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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 auto CAD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