机械设计课程设计
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指导教师：
成 绩：
日期：2011 年 6 月
目 录
1 设计目……………………………………………………………2
2 设计方案……………………………………………………………3
3 电机选择……………………………………………………………5
4 装置运动动力参数计算……………………………………………7
5带传动设计 …………………………………………………………9
6齿轮设计……………………………………………………………18
7轴类零件设计………………………………………………………28
8轴承寿命计算……………………………………………………31
9键连接校核………………………………………………………32
10润滑密封类型选择 ……………………………………………33
11减速器附件设计 …………………………………………………33
12心体会 …………………………………………………………34
13参考文献 …………………………………………………………35
1 设计目
机械设计课程培养学生具机械设计力技术基础课课程设计机械设计课程实践性教学环节时高等工科院校数专业学生第次全面设计力训练目：
（1）通课程设计实践树立正确设计思想增强创新意识培养综合运机械设计课程先修课程理实际知识分析解决机械设计问题力
（2）学机械设计般方法掌握机械设计般规律
（3）通制定设计方案合理选择传动机构零件类型正确计算零件工作力确定尺寸掌握机械零件较全面考虑制造工艺维护求进行结构设计达解掌握机械零件机械传动装置简单机械设计程方法
（4）学进行机械设计基础技训练例：计算绘图查阅设计资料手册运标准规范等
2 设计方案求
题目：设计带式输送机传动装置（两级展开式圆柱直齿轮减速器）方案图：
1—输送带
2—电动机
3—V带传动
4—减速器
5—联轴器
技术条件说明：
1）传动装置寿命预定 8年年350天计算 天16时计算
2）工作情况：单运输载荷稳室工作粉尘环境温度超35度
3）电动机电源三相交流电电压380220伏
4）运动求：输送带运动速度误差超滚筒传动效率096
5）检修周期：半年修两年中修四年修
设计求
1）减速器装配图1张
2）零件图2张（低速级齿轮低速级轴）
3）设计计算说明书份指导老师求书写
4）相关参数：F8KNV06D400mm
3 电机选择
31 电动机类型选择
工作求工作条件选Y系列鼠笼三相异步电动机结构全封闭扇冷式结构电压380V
32 选择电动机容量
工作机效功率P根务书数F8KNV06：P48KW
电动机工作机输送带间总效率
式中分V带传动效率 滚动轴承效率齿轮传动效率联轴器效率卷筒效率机械设计手册知096099097099099：
096
085
电动机需工作功率：
P588KW
取P60KW
33 确定电动机转速
推荐两级轴式圆柱斜齿轮减速器传动I8~40带传动I2~4系统传动范围应：
II（8~40）（2~4）16~200
工作机卷筒转速
n
电动机转速选范围
nI（16~200）287
（459~5740）
符合范围步转速750rmin1000rmin1500rmin三种次课程设计求电机步转速1000rmin查询机械设计手册（软件版）常电动机三相异步电动机三相异步电动机选型Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件电动机机座号转速应关系确定电机型号Y160M6满载转速970rmin额定功率75KW
4 装置运动动力参数计算
41 传动装置总传动分配级传动
1）传动装置总传动 I
2）分配级传动
I已知带传动合理范围2~4取V带传动I分配减速器传动参考机械设计指导书图12分配齿轮传动高速级传动低速级传动
42 传动装置运动动力参数计算
电动机轴：
转速：n970
输入功率：PP60KW
输出转矩：T955955
59N
Ⅰ轴（高速轴）
转速：n
输入功率：PP
输入转矩
T955
Ⅱ轴（中间轴）
转速：n
输入功率：PP
55KW
输入转矩：
T955
Ⅲ轴（低速轴）
转速：n
输入功率：PP
528KW
输入转矩：
TN
卷筒轴：
转速：n
输入功率：PP 528
517KW
输入转矩： N
轴运动动力参数表41
轴 号
功率
（KW）
转矩（N）
转速（）
电机轴
6
59
970
1轴
576
13
440
2轴
55
56
936
3轴
528
176
286
卷轴
517
173
286
图41
5带传动设计
51 确定计算功率P
[2]表87查工作情况系数K11：
PKP
52 选择V带带型
Pn[2]图811选A带
53 确定带轮基准直径d验算带速
（1）初选带轮基准直径d[2]表8688取带轮直径d125mm
（2）验算带速v：
635
635ms5ms~30ms间带速合适
（3）计算带轮基准直径d
取280mm
新传动i224
54 确定V带中心距a基准长度L
(1)[2]式820初定中心距a700mm
(2)计算带需基准长度
2044mm
[2]表82选带基准长度L2000mm
（3）计算实际中心距
中心局变动范围：
55 验算带轮包角
56 计算带根数z
（1）计算单根V带额定功率P
rmin查[2]表84a
P139KW
n970i22A型带查[2]84b
P011KW
查[2]表85K096K103：
P(P+P)KK
（139+011）096103 148KW
（2）计算V带根数z
取5根
57 计算单根V带初拉力值（F）
[2]表83A型带单位长质量q01
17076N
应实际拉力F（F）
58 计算压轴力F
压轴力值：
（F）2（F）sin2517996099
169645N
59 带轮设计
（1）带轮设计
Y160M电动机知轴伸直径dmm带轮装配带轮轴孔直径d42mm[4]P表1418知带轮结构实心轮
（2）带轮设计
带轮轴孔取32mm[4]P表1418知结构辐板式
6齿轮设计
61高速级齿轮设计
1选定齿轮类型精度等级材料模数
1）求传动方案选圆柱直齿轮传动
2）运输机般工作机器速度高8级精度（GB10095—88）
3）材料选择[2]表101选择齿轮材料45钢（调质）硬度240HBS齿轮材料45钢（正火）硬度200HBS两者硬度差40HBS
4）选齿轮齿数Z24齿轮齿数ZZ Z1128取113
2齿面接触疲劳强度设计
公式：
（1）确定公式中数值
1）试选K13
2）[2]表107选取齿宽系数1
3）计算齿轮传递转矩前面计算知：
T13N
4）[2]表106查材料弹性影响系数Z1898MP
5）[2]图1021d齿面硬度查齿轮接触疲劳强度极限580MP齿轮接触疲劳强度极限560MP
6）[2]图1019取接触疲劳寿命系数K095
K105
7）计算接触疲劳许应力
取失效概率1安全系数S1
[]095580551MP
[]105560588MP
(2) 计算 确定齿轮分度圆直径d代入 []中较值
1）计算齿轮分度圆直径d计算公式：
667mm
2)计算圆周速度
v154ms
3）计算齿宽b
b1667667mm
4）计算模数齿高
模数
齿高
5) 计算齿宽齿高
6）计算载荷系数K
已知系数K1v1548级精度[2]图108K107K146[2]图1013查K140[2]图103查KK1
载荷系数：
KKKKK
1156
7)实际载荷系数校正算分度圆直径：
8）计算模数m
m
3齿根弯曲疲劳强度设计
公式：
（1）确定计算参数
1）计算载荷系数
KKKKK1
235
2）查取齿形系数
[2]表105查Y265Y217
3）查取应力校正系数
[2]表105查Y158Y180
4）[2]图1020c查齿轮弯曲疲劳强度极330MP齿轮弯曲疲劳强度极限310MP
5）[2]图1018取弯曲疲劳寿命系数K090K095
6）计算弯曲疲劳许应力
取弯曲疲劳安全系数S14：
[]212Mp
[]210MP
7）计算齿轮 加较
001975
00186
较齿轮数值
（2）设计计算
m235
计算结果齿面接触疲劳强度计算模数m齿根弯曲疲劳强度计算法面模数取 m 25mm已满足弯曲疲劳强度：
2836
取Z28Z471316
取131新传动i468
4尺寸计算
（1）计算分度圆直径
mm
（2）计算中心距
a
19875mm
（3）计算齿轮宽度
b
B75mmB70mm
5 齿轮参数见表
高速级齿轮相关参数(单位mm)表61
名称
符号
计算公式说明
模数
m
25
压力角
齿顶高
25
齿根高
(+)m375
全齿高
(+)m562
分度圆直径
m Z70
3275
齿顶圆直径
m75
（）3325
齿根圆直径
6375
32125
基圆直径
中心距
表61
62 低速级齿轮设计
1选定齿轮类型精度等级材料模数
1）求传动方案选圆柱直齿轮传动
2）运输机般工作机器速度高8级精度（GB10095—88）
3）材料选择[2]表101选择齿轮材料45（调质）硬度240HBS齿轮材料45钢（正火）硬度200HBS两者硬度差40HBS
4）选齿轮齿数Z24齿轮齿数ZZ
Z7848取78
2齿面接触疲劳强度设计
公式：
d232
（1）确定公式中数值
1）试选K13
2）[2]表107选取齿宽系数1
3）计算齿轮传递转矩前面计算知：
56N
4）[2]表106查材料弹性影响系数Z1898MP
5）[2]图1021d齿面硬度查齿轮接触疲劳强度极限580MP齿轮接触疲劳强度极限560MP
6）[2]图1019取接触疲劳寿命系数K107
K113
7）计算接触疲劳许应力
取失效概率1安全系数S1
[]1075806206MP
[]1135606328MP
(2) 计算 确定齿轮分度圆直径d代入 []中较值
1）计算齿轮分度圆直径d计算公式：
d2321043mm
2)计算圆周速度
v051ms
3）计算齿宽b
b110431043mm
4）计算模数齿高
模数
齿高h225225
5) 计算齿宽齿高
107
6）计算载荷系数K
已知系数K1v0518级精度[2]图108K103K147[2]图1013查K138[2]图103查KK1
载荷系数：
KKKKK
1151
7)实际载荷系数校正算分度圆直径：
dd1043 1096mm
8）计算模数m
m457mm
3齿根弯曲疲劳强度设计
公式：
m
（1）确定计算参数
1）计算载荷系数
KKKKK1
142
2）查取齿形系数
[2]表105查Y265Y2224
3）查取应力校正系数
[2]表105查Y158Y1766
4）[2]图1020c查齿轮弯曲疲劳强度极330MP齿轮弯曲疲劳强度极限310MP
5）[2]图1018取弯曲疲劳寿命系数K095K097
6）计算弯曲疲劳许应力
取弯曲疲劳安全系数S14：
[]2239Mp
[]2148MP
7）计算齿轮 加较
00187
00182
较齿轮数值
（2）设计计算
m37mm
计算结果齿面接触疲劳强度计算模数m齿根弯曲疲劳强度计算法面模数取 m 4mm已满足弯曲疲劳强度 ：
Z274
取Z27Z327278829取88
新传动i326
4尺寸计算
（1）计算分度圆直径
（2）计算中心距
a230mm
（3）计算齿轮宽度
b108108mm
B113mmB108mm
5 齿轮参数见表
低速级齿轮相关参数表62(单位mm)
名称
符号
计算公式说明
模数
m
4
压力角
齿顶高
4
齿根高
(+)m5
全齿高
(2+)m9
分度圆直径
m Z108
m352
齿顶圆直径
（）m116
（）m360
齿根圆直径
()m
98
()m
342
基圆直径
表62
7轴类零件设计
71 I轴设计计算
1求轴功率转速转矩
前面算P576KWn440rminT 13N
2求作齿轮力
已知高速级齿轮分度圆直径d70mm
F3625N
FF36251319N
压轴力F1696N
3初步确定轴直径
现初步估算轴直径选取轴材料45钢调质处理[2]表153取A110：
dA26mm
轴应开2键槽轴径应增57d2033mm段轴带轮装配综合考虑两者求取d32mm查[4]P表1416知带轮宽B78mm段轴长取76mm
4 轴结构设计
（1）拟定轴零件装配方案
通分析较装配示意图71
图71
（2）轴定位求确定轴段直径长度
1）III段带轮连接d32mml76mm
2）IIIII段安装轴承端盖轴承端盖e96mm（减速器轴结构设计定）根轴承端盖拆卸便轴承添加润滑油求取端盖III段右端距离38mm取l58mm右端面需制出轴肩取d35mm
3）初选轴承轴力选深沟球轴承参工作求d35mm轴承目录里初选6208号尺寸d40mm80mm18mmd40mm右边采轴肩定位取52mml139mm58mm12mm
4）取安装齿轮段轴径d46mm齿轮左端左轴承间套筒定位已知齿轮宽度75mm套筒端面压紧齿轮轴段应略短齿轮宽度取l71mm齿轮右边ⅦⅧ段轴套定位继续选6208轴承处d40mm取l46mm
（3）轴零件周定位
齿轮带轮轴间定位均采键连接d[5]P表41查键截面b键槽键槽铣刀加工长70mm时保证带轮轴间配合良中性选择带轮轴间配合样齿轮轴连接键14齿轮轴间配合轴承轴间周定位渡配合实现处选轴直径尺寸公差m6
（4）确定轴圆角倒角尺寸
参考[2]表152取轴端倒角2轴肩处圆觉角见图
5求轴载荷
先作出轴受力图轴弯矩图扭矩图72
图72
现计算出截面MM M值：
F1402N F1613N F2761N F864N
M86924N
M103457
M171182N
MN
MM103457N
T13N
6弯扭合成应力校核轴强度
进行校核时通常校核危险截面强度轴结构图弯矩图扭矩图中出截面A轴危险截面根[2]式155面数取06轴计算应力
237MP
前面选轴材料45钢调制处理[2]表151
查[]60Mp安全
72 II轴设计计算
1求轴功率转速转矩
前面计算P576KWn440T 13N
2求作齿轮力
已知中间轴齿轮分度圆直径 d3275mm d108mm
F767N
FF767279N
理解：
F10498NFF1730N
3初步确定轴直径
现初步估算轴直径选取轴材料45钢调质处理[2]表153取A110：
dA430mm
轴应开2键槽轴径应增57d452mm段轴轴承装配时选取轴承轴承承受径力选深沟球轴承参工作条件选6210尺寸：d50d50mm右端套筒齿轮定位套筒长度取24mml48mm
4轴结构设计
（1）拟定轴零件装配方案通分析较装配示意图74
图74
（2）轴定位求确定轴段直径长度
1）II III段高速级齿轮前面知宽度70mm套筒端面齿轮压紧轴段应略短齿轮轮毂宽度取l64mmd56mm
2）IIIIV段齿轮轴定位段轴长度应轴条件计算l 15mmd68mm
3）IVV段低速级齿轮轴定位宽度113mm取l109mmd56mm
4）VVI段轴承样选深沟球轴承6210左端套筒齿轮定位取套筒长度24mm l 48mm d50mm
（3）轴零件周定位
两齿轮轴间定位均采键连接d[5]P表41查bd键截面b16轴配合均轴承轴间周定位渡配合实现处选轴直径尺寸公差m6
（4）确定轴圆角倒角尺寸
参考[2]表152取轴端倒角2轴肩处圆觉角见图
5求轴载荷
先作出轴受力图轴弯矩图扭矩图图74现计算出截面MM M值：
F719N F2822N F4107N F7158N
M49611N
M253980Nmm
M283383N
M644220N
M284000N
M690000N
T56N
图74
6弯扭合成应力校核轴强度
进行校核时通常校核危险截面强度轴结构图弯矩图扭矩图中出截面BⅥ右侧轴危险截面该轴进行详细校核截面B根[2]式155面数取06轴计算应力
506MP
前面选轴材料45钢调制处理[2]表151查[]60Mp
Ⅵ右侧
[2]表151查
[2]表38查
[2]附图34查
[2]中碳钢特性系数取
综合系数
Ⅵ右侧安全系数
>S15
该轴截面Ⅵ右侧强度足够
综述该轴安全
73 III轴设计计算
1求轴功率转速转矩
前面算P528KWn286rminT176N
2求作齿轮力
已知低速级齿轮分度圆直径 d352mm
F10081N
FF100813669N
3初步确定轴直径
现初步估算轴直径选取轴材料45钢调质处理[2]表153取A110：
dA628mm
时选取联轴器型号联轴器计算转矩TK查[2]表141取K13：T
计算转矩应联轴器公称转矩条件查[5]P表87选LX4型弹性柱销联轴器公称转矩2500000N半联轴器孔径d63mm取d63mm半联轴器长度L142mm半联轴器轴配合毂孔长度l132mm
4 轴结构设计
（1）拟定轴零件装配方案通分析较装配示意图75
图75
（2）轴定位求确定轴段直径长度
1）满足半联轴器轴定位III右端需制出轴肩IIIII段直径d65mm左端轴端挡圈定位取轴端挡圈直径D65mm半联轴器轴配合毂孔长132mm保证轴端挡圈压联轴器压轴III段长度应L略短现取l132mm
2）IIIII段固定轴承轴承端盖e12mmd 65mm方便拆装取l95mm
3）初选轴承轴力选深沟球轴承参工作求d70mm轴承目录里初选6214号尺寸d70mm125mm24mml24mm右边轴肩定位d82mml98mmd88mmmml12mm
4）取安装齿轮段轴径d80mm已知齿轮宽108mm取l104mm齿轮右边ⅦⅧ段轴套定位轴肩高h6mm处d70mm取l48mm
（3）轴零件周定位
齿轮半联轴器轴间定位均采键连接d[5]P表41查键截面b键槽键槽铣刀加工长125mm选择半联轴器轴间配合样齿轮轴连接键22齿轮轴间配合轴承轴间周定位渡配合实现处选轴直径尺寸公差m6
（4）确定轴圆角倒角尺寸
参考[2]表152取轴端倒角2轴肩处圆觉角见图
5求轴载荷
先作出轴受力图轴弯矩图扭矩图图76
现计算出截面处MMM值：
F12049N F2465N F3309N F6772N
M211990N M582384N
M620000N
T176N
图76
6弯扭合成应力校核轴强度
进行校核时通常校核危险截面强度轴结构图弯 矩图扭矩图中出截面A轴危险截面根[2]式155面数取06轴计算应力
240MP
前面选轴材料45钢调制处理[2]表151
查[]60Mp安全
8轴承寿命计算
81 I轴轴承6208寿命计算
预期寿命：
已知N
47000h>44800h
I轴轴承6208效期限安全
82 II轴轴承6210寿命计算
预期寿命：
已知
20820h<44800h
II轴轴承6210须四年修时进行更换
83 Ⅲ轴轴承6214寿命计算
预期寿命：
已知
426472h>44800h
III轴轴承6214满足求
9键连接校核
91 I轴键强度校核
查表4572许挤压应力
ⅦⅧ段键键槽接触疲劳强度
键安全工作
ⅡⅢ段键槽接触疲劳强度
键安全工作
92 II轴键校核
查表4572许挤压应力
IIIII段键键槽接触疲劳强度
键安全工作
IVV段键槽接触疲劳强度
键安全工作
93 III轴键校核
查表4572许挤压应力
III段键键槽接触疲劳强度
键安全工作
ⅥⅦ段键槽接触疲劳强度
键安全工作
10润滑密封类型选择
101 润滑方式
齿轮采飞溅润滑箱体四轴承采脂润滑中间支撑两轴承采油润滑
102 密封类型选择
1 轴伸出端密封
轴伸出端密封选择毛毡圈式密封
2 箱体结合面密封
箱盖箱座结合面涂密封胶方法实现密封
3 轴承箱体外侧密封
（1）轴承箱体侧采挡油环密封
（2）轴承箱体外侧采毛毡圈密封
11减速器附件设计
111 观察孔观察孔盖选择设计
观察孔检查传动零件啮合润滑情况该孔箱注入润滑油时观察孔盖螺钉封住防止污物进入箱润滑油渗漏盖板箱盖间加纸质封油垫片油孔处虑油网 查表[6]表153选观察孔观察孔盖尺寸分
112 油面指示装置设计
油面指示装置采油标指示
113 通气器选择
通气器排出热膨胀持气压衡查表[6]表156选 型通气帽
114 放油孔螺塞设计
放油孔设置箱座底部油池低处箱座底面做成外倾斜面排油孔附做成凹坑便污油放排油孔时螺塞堵住查表[6]表157选型外六角螺塞
115 起吊环设计
装卸搬运减速器箱盖铸出吊环吊起箱盖
116 起盖螺钉选择
便台起箱盖箱盖外侧凸缘装1启盖螺钉直径箱体凸缘连接螺栓直径相
117 定位销选择
保证箱体轴承座孔镗孔精度装配精度精加工轴承座孔前箱体联接凸缘长度方两端装配定位销采圆锥销直径凸缘连接螺栓直径08倍
12尺寸数
箱体尺寸：
箱体壁厚10mm
箱盖壁厚8mm
箱座凸缘厚度b15mm
箱盖凸缘厚度b15mm
箱座低凸缘厚度b25mm
脚螺栓直径d24mm
脚螺栓数目n4
轴承旁联接螺栓直径dM16
机座机盖联接螺栓直径dM12
联接螺栓d间距l150mm
轴承端盖螺钉直径dM10
窥视孔盖螺钉直径dM8
定位销直径d10mm
ddd外箱壁距离c34mm22mm18mm
dd凸缘边缘距离c28mm16mm
轴承旁凸台半径R16mm
凸台高度根低速轴承座外半径确定
外箱壁轴承座端面距离L70mm
齿轮顶圆箱壁距离14mm
齿轮端面箱壁距离12mm
箱盖箱座肋厚mm7mm
轴承端盖外径D2：凸缘式端盖：D+（5~55）d
数参考机械设计课程设计指导书
传动：
原始分配传动：i22 i470 i327
修正 i224 i468 i326
新转速 ：n
n
轴输入效率：
轴输入转矩：
轴 号
功率
（KW）
转矩（N）
转速（）
电机轴
6
59
970
1轴
57
13
433
2轴
547
57
925
3轴
525
177
284
卷轴
515
173
284
参考文献
1 宋宝玉王连明编机械设计课程设计第3版哈尔滨：哈滨工业学出版社2008年1月
2 濮良贵纪明刚编机械设计第8版北京：高等教育出版社2006年5月
3 蔡春源编机械设计手册齿轮传动第4版北京：机械工业出版社2007年3月
4 吴宗泽编机械零件设计手册第10版北京：机械工业出版社2003年11月
5 吴宗泽罗圣国编机械课程设计手册第3版北京：高等教育出版社
6 骆素君朱诗编 机械设计课程设计简明手册化学工业出版社2000年8月
设计心：
机械设计课程设计机械课程中重环节通周课程设计方面受机械设计训练机械关零部件机结合起深刻认识
设计方面没验理知识学牢固设计中难免会出现问题：选择计算标准间会出现误差果联系紧密者循序渐进计算误差会更查表计算精度够准确
课程设计运知识例理力学材料力学机械设计机械原理互换性测量技术等前学知识更深刻体会
通程设计基掌握运绘图软件制图方法思路计算机绘图方法进步加深基绘制工程图
设计程中培养综合应机械设计课程课程理知识应生产实际知识解决工程实际问题力设计程中海培养出团队精神家解决许法解决问题程中深刻认识知识理解接受应方面足学程中会更加努力团结
— END —
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机械设计课程设计
姓名：
班级：
学号：
指导教师：
成 绩：
日期：2011 年 6 月
目 录
1 设计目……………………………………………………………2
2 设计方案……………………………………………………………3
3 电机选择……………………………………………………………5
4 装置运动动力参数计算……………………………………………7
5带传动设计 …………………………………………………………9
6齿轮设计……………………………………………………………18
7轴类零件设计………………………………………………………28
8轴承寿命计算……………………………………………………31
9键连接校核………………………………………………………32
10润滑密封类型选择 ……………………………………………33
11减速器附件设计 …………………………………………………33
12心体会 …………………………………………………………34
13参考文献 …………………………………………………………35
1 设计目
机械设计课程培养学生具机械设计力技术基础课课程设计机械设计课程实践性教学环节时高等工科院校数专业学生第次全面设计力训练目：
（1）通课程设计实践树立正确设计思想增强创新意识培养综合运机械设计课程先修课程理实际知识分析解决机械设计问题力
（2）学机械设计般方法掌握机械设计般规律
（3）通制定设计方案合理选择传动机构零件类型正确计算零件工作力确定尺寸掌握机械零件较全面考虑制造工艺维护求进行结构设计达解掌握机械零件机械传动装置简单机械设计程方法
（4）学进行机械设计基础技训练例：计算绘图查阅设计资料手册运标准规范等
2 设计方案求
题目：设计带式输送机传动装置（两级展开式圆柱直齿轮减速器）方案图：
1—输送带
2—电动机
3—V带传动
4—减速器
5—联轴器
技术条件说明：
1）传动装置寿命预定 8年年350天计算 天16时计算
2）工作情况：单运输载荷稳室工作粉尘环境温度超35度
3）电动机电源三相交流电电压380220伏
4）运动求：输送带运动速度误差超滚筒传动效率096
5）检修周期：半年修两年中修四年修
设计求
1）减速器装配图1张
2）零件图2张（低速级齿轮低速级轴）
3）设计计算说明书份指导老师求书写
4）相关参数：F8KNV06D400mm
3 电机选择
31 电动机类型选择
工作求工作条件选Y系列鼠笼三相异步电动机结构全封闭扇冷式结构电压380V
32 选择电动机容量
工作机效功率P根务书数F8KNV06：P48KW
电动机工作机输送带间总效率
式中分V带传动效率 滚动轴承效率齿轮传动效率联轴器效率卷筒效率机械设计手册知096099097099099：
096
085
电动机需工作功率：
P588KW
取P60KW
33 确定电动机转速
推荐两级轴式圆柱斜齿轮减速器传动I8~40带传动I2~4系统传动范围应：
II（8~40）（2~4）16~200
工作机卷筒转速
n
电动机转速选范围
nI（16~200）287
（459~5740）
符合范围步转速750rmin1000rmin1500rmin三种次课程设计求电机步转速1000rmin查询机械设计手册（软件版）常电动机三相异步电动机三相异步电动机选型Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件电动机机座号转速应关系确定电机型号Y160M6满载转速970rmin额定功率75KW
4 装置运动动力参数计算
41 传动装置总传动分配级传动
1）传动装置总传动 I
2）分配级传动
I已知带传动合理范围2~4取V带传动I分配减速器传动参考机械设计指导书图12分配齿轮传动高速级传动低速级传动
42 传动装置运动动力参数计算
电动机轴：
转速：n970
输入功率：PP60KW
输出转矩：T955955
59N
Ⅰ轴（高速轴）
转速：n
输入功率：PP
输入转矩
T955
Ⅱ轴（中间轴）
转速：n
输入功率：PP
55KW
输入转矩：
T955
Ⅲ轴（低速轴）
转速：n
输入功率：PP
528KW
输入转矩：
TN
卷筒轴：
转速：n
输入功率：PP 528
517KW
输入转矩： N
轴运动动力参数表41
轴 号
功率
（KW）
转矩（N）
转速（）
电机轴
6
59
970
1轴
576
13
440
2轴
55
56
936
3轴
528
176
286
卷轴
517
173
286
图41
5带传动设计
51 确定计算功率P
[2]表87查工作情况系数K11：
PKP
52 选择V带带型
Pn[2]图811选A带
53 确定带轮基准直径d验算带速
（1）初选带轮基准直径d[2]表8688取带轮直径d125mm
（2）验算带速v：
635
635ms5ms~30ms间带速合适
（3）计算带轮基准直径d
取280mm
新传动i224
54 确定V带中心距a基准长度L
(1)[2]式820初定中心距a700mm
(2)计算带需基准长度
2044mm
[2]表82选带基准长度L2000mm
（3）计算实际中心距
中心局变动范围：
55 验算带轮包角
56 计算带根数z
（1）计算单根V带额定功率P
rmin查[2]表84a
P139KW
n970i22A型带查[2]84b
P011KW
查[2]表85K096K103：
P(P+P)KK
（139+011）096103 148KW
（2）计算V带根数z
取5根
57 计算单根V带初拉力值（F）
[2]表83A型带单位长质量q01
17076N
应实际拉力F（F）
58 计算压轴力F
压轴力值：
（F）2（F）sin2517996099
169645N
59 带轮设计
（1）带轮设计
Y160M电动机知轴伸直径dmm带轮装配带轮轴孔直径d42mm[4]P表1418知带轮结构实心轮
（2）带轮设计
带轮轴孔取32mm[4]P表1418知结构辐板式
6齿轮设计
61高速级齿轮设计
1选定齿轮类型精度等级材料模数
1）求传动方案选圆柱直齿轮传动
2）运输机般工作机器速度高8级精度（GB10095—88）
3）材料选择[2]表101选择齿轮材料45钢（调质）硬度240HBS齿轮材料45钢（正火）硬度200HBS两者硬度差40HBS
4）选齿轮齿数Z24齿轮齿数ZZ Z1128取113
2齿面接触疲劳强度设计
公式：
（1）确定公式中数值
1）试选K13
2）[2]表107选取齿宽系数1
3）计算齿轮传递转矩前面计算知：
T13N
4）[2]表106查材料弹性影响系数Z1898MP
5）[2]图1021d齿面硬度查齿轮接触疲劳强度极限580MP齿轮接触疲劳强度极限560MP
6）[2]图1019取接触疲劳寿命系数K095
K105
7）计算接触疲劳许应力
取失效概率1安全系数S1
[]095580551MP
[]105560588MP
(2) 计算 确定齿轮分度圆直径d代入 []中较值
1）计算齿轮分度圆直径d计算公式：
667mm
2)计算圆周速度
v154ms
3）计算齿宽b
b1667667mm
4）计算模数齿高
模数
齿高
5) 计算齿宽齿高
6）计算载荷系数K
已知系数K1v1548级精度[2]图108K107K146[2]图1013查K140[2]图103查KK1
载荷系数：
KKKKK
1156
7)实际载荷系数校正算分度圆直径：
8）计算模数m
m
3齿根弯曲疲劳强度设计
公式：
（1）确定计算参数
1）计算载荷系数
KKKKK1
235
2）查取齿形系数
[2]表105查Y265Y217
3）查取应力校正系数
[2]表105查Y158Y180
4）[2]图1020c查齿轮弯曲疲劳强度极330MP齿轮弯曲疲劳强度极限310MP
5）[2]图1018取弯曲疲劳寿命系数K090K095
6）计算弯曲疲劳许应力
取弯曲疲劳安全系数S14：
[]212Mp
[]210MP
7）计算齿轮 加较
001975
00186
较齿轮数值
（2）设计计算
m235
计算结果齿面接触疲劳强度计算模数m齿根弯曲疲劳强度计算法面模数取 m 25mm已满足弯曲疲劳强度：
2836
取Z28Z471316
取131新传动i468
4尺寸计算
（1）计算分度圆直径
mm
（2）计算中心距
a
19875mm
（3）计算齿轮宽度
b
B75mmB70mm
5 齿轮参数见表
高速级齿轮相关参数(单位mm)表61
名称
符号
计算公式说明
模数
m
25
压力角
齿顶高
25
齿根高
(+)m375
全齿高
(+)m562
分度圆直径
m Z70
3275
齿顶圆直径
m75
（）3325
齿根圆直径
6375
32125
基圆直径
中心距
表61
62 低速级齿轮设计
1选定齿轮类型精度等级材料模数
1）求传动方案选圆柱直齿轮传动
2）运输机般工作机器速度高8级精度（GB10095—88）
3）材料选择[2]表101选择齿轮材料45（调质）硬度240HBS齿轮材料45钢（正火）硬度200HBS两者硬度差40HBS
4）选齿轮齿数Z24齿轮齿数ZZ
Z7848取78
2齿面接触疲劳强度设计
公式：
d232
（1）确定公式中数值
1）试选K13
2）[2]表107选取齿宽系数1
3）计算齿轮传递转矩前面计算知：
56N
4）[2]表106查材料弹性影响系数Z1898MP
5）[2]图1021d齿面硬度查齿轮接触疲劳强度极限580MP齿轮接触疲劳强度极限560MP
6）[2]图1019取接触疲劳寿命系数K107
K113
7）计算接触疲劳许应力
取失效概率1安全系数S1
[]1075806206MP
[]1135606328MP
(2) 计算 确定齿轮分度圆直径d代入 []中较值
1）计算齿轮分度圆直径d计算公式：
d2321043mm
2)计算圆周速度
v051ms
3）计算齿宽b
b110431043mm
4）计算模数齿高
模数
齿高h225225
5) 计算齿宽齿高
107
6）计算载荷系数K
已知系数K1v0518级精度[2]图108K103K147[2]图1013查K138[2]图103查KK1
载荷系数：
KKKKK
1151
7)实际载荷系数校正算分度圆直径：
dd1043 1096mm
8）计算模数m
m457mm
3齿根弯曲疲劳强度设计
公式：
m
（1）确定计算参数
1）计算载荷系数
KKKKK1
142
2）查取齿形系数
[2]表105查Y265Y2224
3）查取应力校正系数
[2]表105查Y158Y1766
4）[2]图1020c查齿轮弯曲疲劳强度极330MP齿轮弯曲疲劳强度极限310MP
5）[2]图1018取弯曲疲劳寿命系数K095K097
6）计算弯曲疲劳许应力
取弯曲疲劳安全系数S14：
[]2239Mp
[]2148MP
7）计算齿轮 加较
00187
00182
较齿轮数值
（2）设计计算
m37mm
计算结果齿面接触疲劳强度计算模数m齿根弯曲疲劳强度计算法面模数取 m 4mm已满足弯曲疲劳强度 ：
Z274
取Z27Z327278829取88
新传动i326
4尺寸计算
（1）计算分度圆直径
（2）计算中心距
a230mm
（3）计算齿轮宽度
b108108mm
B113mmB108mm
5 齿轮参数见表
低速级齿轮相关参数表62(单位mm)
名称
符号
计算公式说明
模数
m
4
压力角
齿顶高
4
齿根高
(+)m5
全齿高
(2+)m9
分度圆直径
m Z108
m352
齿顶圆直径
（）m116
（）m360
齿根圆直径
()m
98
()m
342
基圆直径
表62
7轴类零件设计
71 I轴设计计算
1求轴功率转速转矩
前面算P576KWn440rminT 13N
2求作齿轮力
已知高速级齿轮分度圆直径d70mm
F3625N
FF36251319N
压轴力F1696N
3初步确定轴直径
现初步估算轴直径选取轴材料45钢调质处理[2]表153取A110：
dA26mm
轴应开2键槽轴径应增57d2033mm段轴带轮装配综合考虑两者求取d32mm查[4]P表1416知带轮宽B78mm段轴长取76mm
4 轴结构设计
（1）拟定轴零件装配方案
通分析较装配示意图71
图71
（2）轴定位求确定轴段直径长度
1）III段带轮连接d32mml76mm
2）IIIII段安装轴承端盖轴承端盖e96mm（减速器轴结构设计定）根轴承端盖拆卸便轴承添加润滑油求取端盖III段右端距离38mm取l58mm右端面需制出轴肩取d35mm
3）初选轴承轴力选深沟球轴承参工作求d35mm轴承目录里初选6208号尺寸d40mm80mm18mmd40mm右边采轴肩定位取52mml139mm58mm12mm
4）取安装齿轮段轴径d46mm齿轮左端左轴承间套筒定位已知齿轮宽度75mm套筒端面压紧齿轮轴段应略短齿轮宽度取l71mm齿轮右边ⅦⅧ段轴套定位继续选6208轴承处d40mm取l46mm
（3）轴零件周定位
齿轮带轮轴间定位均采键连接d[5]P表41查键截面b键槽键槽铣刀加工长70mm时保证带轮轴间配合良中性选择带轮轴间配合样齿轮轴连接键14齿轮轴间配合轴承轴间周定位渡配合实现处选轴直径尺寸公差m6
（4）确定轴圆角倒角尺寸
参考[2]表152取轴端倒角2轴肩处圆觉角见图
5求轴载荷
先作出轴受力图轴弯矩图扭矩图72
图72
现计算出截面MM M值：
F1402N F1613N F2761N F864N
M86924N
M103457
M171182N
MN
MM103457N
T13N
6弯扭合成应力校核轴强度
进行校核时通常校核危险截面强度轴结构图弯矩图扭矩图中出截面A轴危险截面根[2]式155面数取06轴计算应力
237MP
前面选轴材料45钢调制处理[2]表151
查[]60Mp安全
72 II轴设计计算
1求轴功率转速转矩
前面计算P576KWn440T 13N
2求作齿轮力
已知中间轴齿轮分度圆直径 d3275mm d108mm
F767N
FF767279N
理解：
F10498NFF1730N
3初步确定轴直径
现初步估算轴直径选取轴材料45钢调质处理[2]表153取A110：
dA430mm
轴应开2键槽轴径应增57d452mm段轴轴承装配时选取轴承轴承承受径力选深沟球轴承参工作条件选6210尺寸：d50d50mm右端套筒齿轮定位套筒长度取24mml48mm
4轴结构设计
（1）拟定轴零件装配方案通分析较装配示意图74
图74
（2）轴定位求确定轴段直径长度
1）II III段高速级齿轮前面知宽度70mm套筒端面齿轮压紧轴段应略短齿轮轮毂宽度取l64mmd56mm
2）IIIIV段齿轮轴定位段轴长度应轴条件计算l 15mmd68mm
3）IVV段低速级齿轮轴定位宽度113mm取l109mmd56mm
4）VVI段轴承样选深沟球轴承6210左端套筒齿轮定位取套筒长度24mm l 48mm d50mm
（3）轴零件周定位
两齿轮轴间定位均采键连接d[5]P表41查bd键截面b16轴配合均轴承轴间周定位渡配合实现处选轴直径尺寸公差m6
（4）确定轴圆角倒角尺寸
参考[2]表152取轴端倒角2轴肩处圆觉角见图
5求轴载荷
先作出轴受力图轴弯矩图扭矩图图74现计算出截面MM M值：
F719N F2822N F4107N F7158N
M49611N
M253980Nmm
M283383N
M644220N
M284000N
M690000N
T56N
图74
6弯扭合成应力校核轴强度
进行校核时通常校核危险截面强度轴结构图弯矩图扭矩图中出截面BⅥ右侧轴危险截面该轴进行详细校核截面B根[2]式155面数取06轴计算应力
506MP
前面选轴材料45钢调制处理[2]表151查[]60Mp
Ⅵ右侧
[2]表151查
[2]表38查
[2]附图34查
[2]中碳钢特性系数取
综合系数
Ⅵ右侧安全系数
>S15
该轴截面Ⅵ右侧强度足够
综述该轴安全
73 III轴设计计算
1求轴功率转速转矩
前面算P528KWn286rminT176N
2求作齿轮力
已知低速级齿轮分度圆直径 d352mm
F10081N
FF100813669N
3初步确定轴直径
现初步估算轴直径选取轴材料45钢调质处理[2]表153取A110：
dA628mm
时选取联轴器型号联轴器计算转矩TK查[2]表141取K13：T
计算转矩应联轴器公称转矩条件查[5]P表87选LX4型弹性柱销联轴器公称转矩2500000N半联轴器孔径d63mm取d63mm半联轴器长度L142mm半联轴器轴配合毂孔长度l132mm
4 轴结构设计
（1）拟定轴零件装配方案通分析较装配示意图75
图75
（2）轴定位求确定轴段直径长度
1）满足半联轴器轴定位III右端需制出轴肩IIIII段直径d65mm左端轴端挡圈定位取轴端挡圈直径D65mm半联轴器轴配合毂孔长132mm保证轴端挡圈压联轴器压轴III段长度应L略短现取l132mm
2）IIIII段固定轴承轴承端盖e12mmd 65mm方便拆装取l95mm
3）初选轴承轴力选深沟球轴承参工作求d70mm轴承目录里初选6214号尺寸d70mm125mm24mml24mm右边轴肩定位d82mml98mmd88mmmml12mm
4）取安装齿轮段轴径d80mm已知齿轮宽108mm取l104mm齿轮右边ⅦⅧ段轴套定位轴肩高h6mm处d70mm取l48mm
（3）轴零件周定位
齿轮半联轴器轴间定位均采键连接d[5]P表41查键截面b键槽键槽铣刀加工长125mm选择半联轴器轴间配合样齿轮轴连接键22齿轮轴间配合轴承轴间周定位渡配合实现处选轴直径尺寸公差m6
（4）确定轴圆角倒角尺寸
参考[2]表152取轴端倒角2轴肩处圆觉角见图
5求轴载荷
先作出轴受力图轴弯矩图扭矩图图76
现计算出截面处MMM值：
F12049N F2465N F3309N F6772N
M211990N M582384N
M620000N
T176N
图76
6弯扭合成应力校核轴强度
进行校核时通常校核危险截面强度轴结构图弯 矩图扭矩图中出截面A轴危险截面根[2]式155面数取06轴计算应力
240MP
前面选轴材料45钢调制处理[2]表151
查[]60Mp安全
8轴承寿命计算
81 I轴轴承6208寿命计算
预期寿命：
已知N
47000h>44800h
I轴轴承6208效期限安全
82 II轴轴承6210寿命计算
预期寿命：
已知
20820h<44800h
II轴轴承6210须四年修时进行更换
83 Ⅲ轴轴承6214寿命计算
预期寿命：
已知
426472h>44800h
III轴轴承6214满足求
9键连接校核
91 I轴键强度校核
查表4572许挤压应力
ⅦⅧ段键键槽接触疲劳强度
键安全工作
ⅡⅢ段键槽接触疲劳强度
键安全工作
92 II轴键校核
查表4572许挤压应力
IIIII段键键槽接触疲劳强度
键安全工作
IVV段键槽接触疲劳强度
键安全工作
93 III轴键校核
查表4572许挤压应力
III段键键槽接触疲劳强度
键安全工作
ⅥⅦ段键槽接触疲劳强度
键安全工作
10润滑密封类型选择
101 润滑方式
齿轮采飞溅润滑箱体四轴承采脂润滑中间支撑两轴承采油润滑
102 密封类型选择
1 轴伸出端密封
轴伸出端密封选择毛毡圈式密封
2 箱体结合面密封
箱盖箱座结合面涂密封胶方法实现密封
3 轴承箱体外侧密封
（1）轴承箱体侧采挡油环密封
（2）轴承箱体外侧采毛毡圈密封
11减速器附件设计
111 观察孔观察孔盖选择设计
观察孔检查传动零件啮合润滑情况该孔箱注入润滑油时观察孔盖螺钉封住防止污物进入箱润滑油渗漏盖板箱盖间加纸质封油垫片油孔处虑油网 查表[6]表153选观察孔观察孔盖尺寸分
112 油面指示装置设计
油面指示装置采油标指示
113 通气器选择
通气器排出热膨胀持气压衡查表[6]表156选 型通气帽
114 放油孔螺塞设计
放油孔设置箱座底部油池低处箱座底面做成外倾斜面排油孔附做成凹坑便污油放排油孔时螺塞堵住查表[6]表157选型外六角螺塞
115 起吊环设计
装卸搬运减速器箱盖铸出吊环吊起箱盖
116 起盖螺钉选择
便台起箱盖箱盖外侧凸缘装1启盖螺钉直径箱体凸缘连接螺栓直径相
117 定位销选择
保证箱体轴承座孔镗孔精度装配精度精加工轴承座孔前箱体联接凸缘长度方两端装配定位销采圆锥销直径凸缘连接螺栓直径08倍
12尺寸数
箱体尺寸：
箱体壁厚10mm
箱盖壁厚8mm
箱座凸缘厚度b15mm
箱盖凸缘厚度b15mm
箱座低凸缘厚度b25mm
脚螺栓直径d24mm
脚螺栓数目n4
轴承旁联接螺栓直径dM16
机座机盖联接螺栓直径dM12
联接螺栓d间距l150mm
轴承端盖螺钉直径dM10
窥视孔盖螺钉直径dM8
定位销直径d10mm
ddd外箱壁距离c34mm22mm18mm
dd凸缘边缘距离c28mm16mm
轴承旁凸台半径R16mm
凸台高度根低速轴承座外半径确定
外箱壁轴承座端面距离L70mm
齿轮顶圆箱壁距离14mm
齿轮端面箱壁距离12mm
箱盖箱座肋厚mm7mm
轴承端盖外径D2：凸缘式端盖：D+（5~55）d
数参考机械设计课程设计指导书
传动：
原始分配传动：i22 i470 i327
修正 i224 i468 i326
新转速 ：n
n
轴输入效率：
轴输入转矩：
轴 号
功率
（KW）
转矩（N）
转速（）
电机轴
6
59
970
1轴
57
13
433
2轴
547
57
925
3轴
525
177
284
卷轴
515
173
284
参考文献
1 宋宝玉王连明编机械设计课程设计第3版哈尔滨：哈滨工业学出版社2008年1月
2 濮良贵纪明刚编机械设计第8版北京：高等教育出版社2006年5月
3 蔡春源编机械设计手册齿轮传动第4版北京：机械工业出版社2007年3月
4 吴宗泽编机械零件设计手册第10版北京：机械工业出版社2003年11月
5 吴宗泽罗圣国编机械课程设计手册第3版北京：高等教育出版社
6 骆素君朱诗编 机械设计课程设计简明手册化学工业出版社2000年8月
设计心：
机械设计课程设计机械课程中重环节通周课程设计方面受机械设计训练机械关零部件机结合起深刻认识
设计方面没验理知识学牢固设计中难免会出现问题：选择计算标准间会出现误差果联系紧密者循序渐进计算误差会更查表计算精度够准确
课程设计运知识例理力学材料力学机械设计机械原理互换性测量技术等前学知识更深刻体会
通程设计基掌握运绘图软件制图方法思路计算机绘图方法进步加深基绘制工程图
设计程中培养综合应机械设计课程课程理知识应生产实际知识解决工程实际问题力设计程中海培养出团队精神家解决许法解决问题程中深刻认识知识理解接受应方面足学程中会更加努力团结
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