机械设计基础的目录

第一册：

第1篇: 常用资料和数学公式

第2篇：零件结构设计及工艺性

第3篇：机械工程材料

第4篇：力学公式，实验应力分析常用公式及数学公式

第5篇：零部件设计常用基础标准

第二册

第6篇：连接及紧固

第7篇：弹簧

第8篇：起重运输零部件 、操作件和小五金

第9篇：机架、箱体及导轨

第10篇：密封件，密封及润滑

第11篇： 管道及管道附近

第12篇： 传动总论

第13篇：机构

第14篇：带传动和链传动

第15篇：摩擦轮及螺旋传动

第三册

第16篇： 齿轮传动

第17篇：轮系

第18篇：减速器和变速器

第19篇：轴

第20篇：滚动轴承

第21篇：滑动轴承

第22篇：联轴器、离合器及制动器

第四册

第23篇：液压传动与控制

第24篇： 气压传动与控制

第25篇： 液力传动

第五册

第26篇：机械振动与噪声

第27篇： 造型设计与人机工程

第28篇： 失效分析与故障诊断

第29篇： 摩擦学设计

第30篇： 计算机辅助设计

第31篇： 疲劳强度设计

第32篇： 蠕变设计

第33篇： 价值工程

第34篇： 机电一体化机械设计

第35篇： 电动机及位移测量设计

第六册

第36篇： 创新设计

第37篇： 绿色产品设计

第38篇： 智能设计

第39篇： 并行设计

第40篇： 有限元法及其工程应用

第41篇： 虚拟设计

第42篇： 快速响应变型设计

第43篇： 模块化设计

第44篇： 优化设计

第45篇： 可靠性设计

第46篇： 实验设计法

第47篇： 机械系统概念设计

第48篇： 反求设计与快速成形制造技术

第48篇： 互联网上的合作设计

附录：现代设计主流软件

提醒一下，光有目录是不够的哦，要用其来才能发挥他的作用的。

TH　机械、仪表工业核心期刊目录（资料来源：《中文核心期刊要目总览（2011版）》）：

1.机械工程学报　2.中国机械工程　3.摩擦学学报　4.光学精密工程　5.机械科学与技术　6.机械设计　7.自动化仪表　8.润滑与密封　9.制造业自动化　10.机械设计与研究　11.机械传动　12.仪器仪表学报　13.现代制造工程　14.机床与液压　15.机械强度　16.工程设计学报　17.自动化与仪表　18.机械设计与制造　19.振动、测试与诊断　20.液压与气动　21.流体机械　22.水泵技术　23.光学技术　24.制造技术与机床　25.轴承　26.仪表技术与传感器　27.组合机床与自动化加工技术

前言

第1章 机器总体结构设计

概述

1.1 精心确定设计任务书

1.2 慎重确定机器的主要参数

1.3 简化机器的动作要求

1.4 避免原理性错误

1.5 正确选择原动机

1.6 注意使用条件、生产条件的限制和国家的有关规定

1.7 在设计任务要求中寻找解决问题的途径

第2章提高强度和刚度的结构设计

概述

2.1 减小机械零件受力

2.2 减小机械零件的应力

2.3 提高变应力下的强度

2.4 提高受振动、冲击载荷零件的强度

2.5 减小变形

2.6 正确选择材料

第3章 提高耐磨性的结构设计

概述

3.1 保证润滑剂布满摩擦面

3.2 选用耐磨性高的材料组合

3.3 避免研磨颗粒或有害物质进入摩擦表面之间

3.4 加大摩擦面尺寸

3.5 设置容易更换的易损件

3.6 减少零件间的相对运动或减小各接触点之间的速度差、压力差

3.7 减小磨损的不利影响

3.8 正确选用润滑剂

第4章 提高精度的结构设计

概述

4.1 注意各零部件误差的合理配置

4.2 消除产生误差的原因，减小或消除原理误差

4.3 利用误差均化原理

4.4 避免变形、受力不均匀引起的误差

第5章 提高人机学的结构设计

概述

5.1 操作者工作场所的合理设计

5.2 仪表面板和布置的合理设计

5.3 操作手柄和旋钮的合理设计

5.4 避免对人身的伤害

第6章 绿色结构设计

概述

6.1 减少废物的排出

6.2 减少能源和材料的消耗，避免污染环境

6.3 加强材料回收利用，产品容易拆卸、分离

6.4 减小加工裕量，缩短加工时间

第7章 考虑发热、腐蚀等的结构设计

概述

7.1 减少发热，控制机器的温度

7.2 减小热变形的影响

7.3 避免产生腐蚀的结构

7.4 设置容易更换的易腐蚀件

第8章 降低噪声的结构设计

概述

8.1 减少振动、冲击或碰撞

8.2 减少受冲击零件的振幅

8.3 隔离振动和噪声

8.4 减少选用机械结构不合理引起的振动

第9章 铸造件结构设计

概述

9.1 制造木模方便

9.2 便于造型的铸件结构设计

9.3 考虑砂芯问题的铸件结构设计

9.4 便于合模的铸件结构设计

9.5 便于浇注的铸件结构设计

9.6 铸件材料选择

9.7 有利于铸件强度和刚度的结构设计

9.8 熔模铸件结构设计的注意事项

9.9 压铸件结构设计注意事项

第10章 锻造件结构设计

概述

10.1 自由锻件结构设计注意事项

10.2 模锻件结构设计注意事项

第11章 冲压件结构设计

概述

11.1 冲裁件结构设计

11.2 弯曲件结构设计

11.3 拉深件结构设计

11.4 成型件结构设计

第12章 焊接件结构设计

概述

12.1 焊接件不可简单模仿铸件或锻件

12.2 尽量简化焊接件结构

12.3 减小焊接件应力集中

12.4 减小焊缝受力

12.5 避免焊缝汇集

12.6 减小焊接件的变形

12.7 减少焊缝

12.8 节约材料

第13章 粉末冶金件结构设计

概述

13.1 避免脆弱的结构

13.2 避免截面尺寸沿轴向变化太快

13.3 避免深孔

13.4 避免斜齿

13.5 避免简单模仿机械加工件

第14章 粘接件结构设计

概述

14.1 减少粘接接头受力

14.2 对粘接接头采用增强或应力均匀化等措施

14.3 设法扩大粘接接头

第15章 工程塑料件结构设计

概述

15.1 工程塑料件的材料选择

15.2 避免翘曲变形

15.3 避免制造困难的复杂结构

15.4 避免局部变形、裂纹和接缝

15.5 保证强度和避免失稳

15.6 采用组合件和嵌件

15.7 利用塑料特性设计特殊的结构，避免简单地模仿

金属件的结构

第16章 陶瓷件和橡胶件结构设计

概述

16.1 考虑模具形状设计陶瓷件结构

16.2 考虑制造工艺设计陶瓷件结构

16.3 避免陶瓷件有薄弱部分

16.4 避免温度应力

16.5 橡胶零件和陶瓷零件应尽量选择标准件

16.6 避免橡胶件的损伤

16.7 考虑橡胶件制造方便

16.8 保证橡胶件与有关零件的可靠嵌合

第17章 热处理和表面处理件结构设计

概述

17.1 合理选择热处理方法

17.2 考虑材料的淬透性

17.3 避免和减少热处理引起的变形和裂纹

17.4 表面处理零件结构设计

第18章 机械加工件结构设计

概述

18.1 节约材料的零件结构设计

18.2 减少机械加工工作量的结构设计

18.3 减少手工加工或补充加工的结构设计

18.4 简化被加工面的形状和要求

18.5 便于夹持、测量的零件结构设计

18.6 避免刀具切削工作处于不利条件

18.7 正确处理轴与孔（内外表面）的结构

第19章 考虑装配的结构设计

概述

19.1 零件便于装入预定位置

19.2 避免错误安装

19.3 安装不影响正常工作

19.4 减少安装时的手工操作

19.5 自动安装时零件容易夹持和输送

19.6 避免试车时出现事故

第20章考虑维修的结构设计

概述

20.1 尽量用标准件

20.2 合理划分部件

20.3 易损件容易拆卸

20.4 避免零件在使用中碰坏

20.5 注意用户的维修水平

20.6 设计零件时应考虑到维修时修复该零件的可能

第21章 螺纹连接结构设计

概述

21.1 合理选择螺纹连接的型式

21.2 螺纹连接件合理设计

21.3 被连接件合理设计

21.4 螺栓或螺栓组合理布置

21.5 考虑装拆的设计

21.6 螺纹连接防松结构设计

第22章 键连接和花键连接结构设计

概述

22.1 正确选择键的型式和尺寸

22.2 合理设计被连接轴和轮毂的结构

22.3 合理布置键的位置和数目

22.4 考虑装拆的设计

第23章 定位销和销连接结构设计

概述

23.1 避免销钉布置在不利的位置

23.2 避免不易加工的销孔

23.3 避免不易装拆的销钉

23.4 注意使销钉受力合理

第24章 过盈连接结构设计

概述

24.1 避免装拆困难的过盈配合结构

24.2 注意影响过盈配合性能的因素

24.3 锥面过盈配合设计应注意的问题

第25章 传动系统结构设计

概述

25.1 机构必须有确定运动

25.2 注意机构死点问题及其利用

25.3 改善机构的运动性能

25.4 传动件的选择和布置

第26章 带传动结构设计

概述

26.1 合理选择带传动型式

26.2 正确确定带传动主要参数

26.3 带传动布置设计

26.4 带传动张紧装置设计

26.5 带轮结构设计

第27章 链、绳传动结构设计

概述

27.1 链传动合理布置

27.2 保持链传动正常运转的措施

27.3 绳传动的布置

27.4 保证绳传动正常运转的措施

27.5 绳传动装置结构设计

第28章 齿轮传动结构设计

概述

28.1 齿轮传动的合理布置和参数选择

28.2 齿轮的合理结构设计

28.3 齿轮在轴上的安装

28.4 保持齿轮传动正常运转的措施

第29章 蜗杆传动结构设计

概述

29.1 正确选择蜗杆传动的主要参数

29.2 注意发挥蜗杆传动的优点，避免缺点

29.3 合理设计蜗杆、蜗轮的结构和选择材料

第30章 螺旋传动结构设计

概述

30.1 正确选择螺纹类型

30.2 合理选择螺旋机构的型式

30.3 提高螺旋强度、刚度和耐磨性的设计

30.4 提高螺旋精度的设计

30.5 滚珠螺旋设计应注意的问题

第31章 减速器结构设计

概述

31.1 减速器总体设计和选型

31.2 非标准减速器合理设计

31.3 减速器箱体设计

31.4 减速器润滑和散热

第32章 变速器结构设计

概述

32.1 参数选择和总体布置

32.2 变速器传动件结构设计

32.3 摩擦轮和摩擦无级变速器结构设计

第33章 轴系结构设计

概述

33.1 提高轴的疲劳强度

33.2 加工方便的轴系设计

33.3 安装方便的轴系设计

33.4 轴上零件应可靠固定

33.5 保证轴的运动稳定可靠

第34章 联轴器、离合器、制动器结构设计

概述

34.1 联轴器类型选择

34.2 联轴器结构设计

34.3 离合器类型选择

34.4 离合器结构设计

34.5 制动器类型选择

第35章 滑动轴承结构设计

概述

35.1 必须保证良好的润滑

35.2 避免严重磨损和局部磨损

35.3 保证较大的接触面积

35.4 拆装、调整方便

35.5 轴瓦、轴承衬结构合理设计

35.6 合理选用轴承材料

35.7 特殊要求的轴承设计

第36章 滚动轴承结构设计

概述

36.1 滚动轴承的类型选择

36.2 轴承组合的布置和轴系结构

36.3 轴承座结构设计

36.4 保证轴承装折方便

36.5 滚动轴承润滑设计

36.6 钢丝滚道轴承设计

第37章 密封结构设计

概述

37.1 密封垫片选择和接触面设计

37.2 密封圈的选择和设计

37.3 填料密封的设计

37.4 活塞环的设计

第38章 油压和管道结构设计

概述

38.1 管道系统设计

38.2 管道结构设计

38.3 管道运转中的问题及避免的措施

第39章 机架结构设计

概述

39.1 机架必须有足够的强度和刚度

39.2 机架应该有良好的工艺性

39.3 节约材料

第40章 导轨结构设计

概述

40.1 导轨合理选型

40.2 保证导轨的强度、刚度和耐磨性

40.3 保证导轨的精度

40.4 保证导轨的运动灵活性

40.5 提高导轨的工艺性

第41章 弹簧结构设计

概述

41.1 弹簧类型选择

41.2 正确确定弹簧参数

41.3 螺旋弹簧结构设计应注意的问题

41.4 其他弹簧结构设计

第42章 避免机械制图方面的错误

概述

42.1 机械装置的全部图样要有总体规划

42.2 机械制图要符合国家标准

42.3 保证图样的正确性

42.4 注意图样的审查和修改

42.5 标注尺寸、公差、表面粗糙度应注意的问题

参考文献486ⅩⅩⅩⅧ

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武汉工程大学

机械设计课程

说明书

课题名称：带式运输机传动装置的设计

专业班级：2006级机制（中）1班

学生学号：0603070105

学生姓名：陈 明 伟

学生成绩：

指导教师：徐建生 教授

课题工作时间：2008.12.15至2008.01.02

武汉工程大学教务处

机械设计课程设计

-单级圆柱齿轮减速箱

机械设计课程--带式运输机传动装置中的同轴式1级圆柱齿轮减速器 目 录

第一节：设计任务书……………………………………………………2

第二节：传动方案的拟定及说明………………………………………3

第三节：电动机的选择…………………………………………………5

第四节：计算传动装置的运动和动力参数……………………………6

第五节：传动件的设计计算……………………………………………8

第六节：轴的设计计算…………………………………………………20

第七节：滚动轴承的选择及计算………………………………………23

第八节：键联接的选择及校核计算……………………………………23

第九节；连轴器的选择…………………………………………………23

第十节：减速器附件的选择……………………………………………23

第十一节：润滑与密封…………………………………………………23

第十二节：设计小结…………………………………………………… 23

第十三节参考资料目录………………………………………………. 24

第一节 机械设计课程设计任务书

题目：设计一用于带式运输机传动装置中V带轮机展开式二级斜齿圆柱齿轮减速器

一． 总体布置简

图1—1

1—电动机；2—联轴器；3—齿轮减速器；4—带式运输机；5—鼓轮；6—联轴器

二． 工作情况：

一般条件，通风良好，连续工作，近于平稳，单向旋转。

三． 原始数据

1.鼓轮的扭矩T（N/m）：460

2.鼓轮的直径D（mm）：380

3.运输带速度V（m/s）：0.8

4.带速允许偏差（％）：±5

5.使用年限（年）：8年，大修期3年

6.工作制度（班/日）：2

7.卷筒效率：∩=0.96

四．设计内容

1. 电动机的选择与运动参数计算；

2. 斜齿轮传动设计计算

3. 轴的设计

4. 滚动轴承的选择

5. 键和连轴器的选择与校核；

6. 装配图、零件图的绘制

7. 设计计算说明书的编写

五． 设计任务

1． 减速器总装配图一张

2． 齿轮、轴零件图各一张

3． 设计说明书一份

六． 设计进度

第一阶段：机械系统方案设计，(选择传动装置的类型)

第二阶段：机械系统运动，动力参数计算，（电动机的 选择，传动装置运动动力参数计算）。

第三阶段：传动零件的设计计算，（传动系统中齿轮传动等的设计计算）。、 第四阶段：减速器装配图的设计。（轴系结构设计————初定轴颈，轴承型号，校核减速器中间轴及其键的强度，轴承寿命，减速器箱体及其附件结构设计）。

第五阶段：减速器装配图，零件图设计，（在绘图纸上绘制减器正式装配图，减速器中间轴及其中间轴上大齿轮的零件图）。

第六阶段：编写设计说明书。

第二节 传动方案的拟定及说明

一、 初拟三种方案如右图（图1—2、图1—3、图1—4）

图1—1

图1—1

图1—3

二、 分析各种传动方案的优缺点

方案a传动比小，齿轮及齿轮箱的尺寸小，制造成本低，工作可靠，传动效率高，维护方便，带的 寿命短，不宜在恶劣环境中工作。

方案b 传动比大，齿轮及齿轮箱的尺寸大，制造成本大，工作可靠，传动效率高，维护方便，环境适应性好。

方案c传动比小，齿轮及齿轮箱的尺寸小，制造成本高，工作可靠，传动效率高，维护方便，带的寿命短，不宜在恶劣环境中工作。

第三节 电动机的选择

一． 电动机类型和结构的选择

因为本传动的工作状况是：连续、载荷近于平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y（IP44）系列的电动机。

二． 电动机容量的选择

1. 工作机所需功率Pw 。

由已知条件运输带速度（0.8m/s），鼓轮直径（380㎜） 得：

2. 电动机的输出功率

传动装置中的总效率 式中 ， ………为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由表2—4（参考文献2）查得：闭式斜齿圆柱齿轮传动效率 ；滚动轴承（一对）的传动效率为 ；弹性联轴器的传动效率 ；卷筒效率 ；V带传动效率 ；卷筒滑动轴承的效率 。

3. 确定电动机的额定功率

根据计算出的电动机的功率 可选定电动机的额定功率

4. 电动机转速的选择及型号的确定

为了便于选择电动机的转速，先推算电动机的转速的可选范围。由表2—1（参考文献2 P4）查得V带传动常用的传动比范围 单级圆柱齿轮常用的传动比范围 。则电动机的转速可选范围为

可见同步转速为750r/min,1000r/min,和1500r/min的电动机均符合，这里初选同步转速为1000r/min 和1500r/min的两种电动机进行比较，如下 （表1）

方案 电动机型号 额定功率（KW） 电动机转速 电动机质量（kg） 传动装置的传动比 参考比价

同步 满载 总传动比 V带 高速级 低速级

1 Y100L2—4 3 1500 1420 38 35.3 3 3.678 3.2 1.87

2 Y132 5—6 3 .1000 960 63 23.88 3 3 2.65 3.09

由表中的数据可知两个方案均可行，但方案1参考比较较低，质量小，较方案2经济，可采用方案1，选定电动机型号为Y100L2—4,转速1500r/min..

三、电动机的技术数据和外形及安装尺寸

由表20—1表20—2查出Y100L1—4型电动机的主要技术数据和外形安装尺寸，并列表记录如下：（参考文献2 P197）

（表2）

电动机型号 H A B C D E F×GD G K AB AD AC HD AA BB HA L

4极 4极 4极 4极 4极

Y100L 100 160 140 63 28 60 8×7 24 12 205 180 105 245 40 176 14 380

第四节 计算传动装置的运动和动力参数

一、 传动装置的总传动比及其分配各级传动比

1．计算总传动比

由电动机的满载转速( )和工作机主动轴转速 可确定传动装置应有的总传动比为：

2．合理分配各级传动比

先试选皮带轮传动比 ,减速箱是展开式布置，为使两级大齿轮有相近的浸油深度，告诉级传动比 和低速级传动比 可按下列方法分配。

有 ，可取 ， ， 。

二．计算传动装置的运动和动力参数

如图各轴编号分别为轴Ⅰ、轴Ⅱ、轴Ⅲ。如图1—5

图1—5

1. 计算各轴转速

图1—5，所示传动装置中各轴的转速为

2. 计算各轴输入功率

各轴的输入功率为

式中： ——电动机与Ⅰ轴之间V带传动效率。

——高速级传动效率，包括高速级齿轮副和Ⅰ轴上一对轴承的效率。

——低速级传动效率，包括低速级齿轮副和Ⅱ轴上的一对轴承的效率。

3. 计算各轴输入转矩

图1—5所示传动系统中各轴转矩为

4. 将以上结果整理后列表如下

（| （表3）

项目 电动机轴 高速轴Ⅰ 中间轴Ⅱ 低速轴Ⅲ 滚筒滑动轴Ⅳ

转速（r/min） 1420 473.330 128.693 40.220 40.220

功率（k0w） 3 2.880 2.7660 2.656 2.603

转矩（n/m） 2.3 58.108 205.258 630.706 630.706

传动比 i01=3 I12=3.678 I23=3.2 I34=1

效率 ∩01=0.96 ∩12=0.963 ∩23=0.9603 ∩34=0.9801

第五节 传动件设计计算

一．V带传动的设计计算（参考文献1）

由已知条件电动机功率P=3KW ，转速n1=1420r/min ，传动比 i=3 ，每天工作8小时，两班制，要求寿命8年。

试设计该V带传动。

1. 计算功率 。

由表8----7工况系数 ,故：

2. 选择V带的带型。

根据 ， .由图8----11选用A型。

3. 确定带轮的基准直径 ，并验算带速v。

(1)初选小带轮基准直径，查表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径 .

(2)验算带速V, 因为3<v<5m/s,故合适。

(3)计算大带轮大基准直径。

根据式8-15a，

根据表8-8，圆整为280mm。

4. 确定V带的中心距a和基准长度 。

(1) 根据式8-20，初定中心距

(2) 由式8-22，计算基准直径。

由表8-2选基准长度

(3) 验算小带轮的包角 。

6.计算带的根数Z.

（1） 计算单根v带的额定功率pr

△P0=0.17kw k =0.942. Kl=0.99，

于是

（2）计算V带的根数z

Z=取4根V带。

7计算单根V带的拉力最小值

由表8-3得A型V带的长度质量为0.1kg/m所以

应使带的实际初拉力》

8计算压轴力Fp

9.带轮结构设计

材料HT200,A型，根数Z=4,长度Ld0=1600mm,中心距a=500mm

,

图1-6

二．高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算：

有以上计算得，输入功率Pi=2.88kw,小齿轮转速n1=473.33r/min

齿数比u=i12=3.678.

1． 选精度等级、材料及齿数

1） 材料及热处理；

选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。

2） 精度等级选用7级精度；

3） 试选小齿轮齿数z1=24，大齿轮齿数z2=z1*u=24*3.678=88.272

取Z282齿轮；

2．按齿面接触强度设计

因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算

按式（10—21）试算，即

dt

确定公式内的各计算数值

（1） 试选Kt=1.5

(2)计算小齿轮的转矩。T1=5.81076*104NM.

（3） 由表10－7选取尺宽系数φd=1

（4） 由表10－6查得材料的弹性影响系数ZE＝189.8Mpa

（5） 由图10－21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=650MPa；大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2=550MPa；

（6） 由式10－13计算应力循环次数 （8年，每天两班制，1年按300天计算）

N1=60n1jLh=60×473.33×1×（2×8×300×8）=1.09055×108

N2=N1/u=1.09055×108/3.678=2.965×107

（7） 由图10－19查得接触疲劳寿命系数KHN1＝0.948；KHN2＝0.99

（8） 计算接触疲劳许用应力

取失效概率为1％，安全系数S＝1，由式（10－12）得

[σH]=1＝ ＝0.948×650MPa＝616.2MPa

[σH]2＝ ＝0.99×550MPa＝544.5MPa

= ([σH]+ [σH])/2=(616.2+544.5)/2=580.36Mpa

2） 计算

（1） 试算小齿轮分度圆直径d1t

d1t≥ = 43.469mm

（2） 计算圆周速度

v= = =1.0733m/s

（3） 计算齿宽b及其模数mnt

b=φd*d1t=1×43.469mm=43.469mm

mnt 1.7574

h=2.25mnt=2.25*1.7574mm=3.9542mm

b/h=43.469/3.9542=10.993

(4)计算重合度。

（5） 计算载荷系数K

已知载荷平稳，所以取KA=1 根据v=1.0773m/s,7级精度，由

10—8查得动载系数KV=1.05； KHα=KHβ=1

查表10-2得 KA=1.0、

查表10-4，用插值法查的7级精度，小齿轮相对支撑为非对称布置时KHβ=1.418

由b/h=10.993, KHβ=1.418插图10-13得KFβ=1.38

固载荷系数为：

K=KAKVKHαKHβ=1×1.05×1×1.418=1.6378

（6） 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（10—10a）得 （取kt=1.2-1.4）

d1= =44.7613mm

（7） 计算模数mn

mn =

3．按齿根弯曲强度设计

由式m≥

1） 确定计算参数

（1） 由图10-20c，查得小齿轮的弯曲疲劳轻度极限σFE1=550mpa,大齿轮σFE2=400mpa。

（2） 由图10-18取疲劳寿命系数KFN1=0.92,KFN2=0.98

(3)查表10-28得螺旋角影响系数 .根据 。

（4）计算当量齿数

（5）计算弯曲疲劳许用应力 取S=1.4

[σF1]= = =361.429Mpa

[σF2]= = =280Mpa

(4) 计算载荷系数

K=KAKVKFαKFβ=1×1.05×1.1×1.38=1.5939

（5） 查取齿型系数

由表10－5查得YFa1=2.6；Yfa2=12.186

（6） 查取应力校正系数

由表10－5查得Ysa1=1.595；Ysa2=1.787

（7） 计算大小齿轮的 并加以比较

= =0.01147

= =0.01395

大齿轮的数值大。

2） 设计计算

mn≥ =1.3005mm

就近圆整为标准值（第一系列）为mn=1.5 分度圆直径d1=44.7613mm

则

z1 =d1cos /mn=44.7613*cos140/1.5=28.954，

取z1=28 z2=u*z1=3.678*24=106.662取107齿

4．几何尺寸计算

(1)计算中心距

a= = =105.123mm

将中心距圆整为105mm

(2)按圆整后的 中心距修正螺旋角。

因值改变不多，故参数 等不必修正。

（3）计算大小齿轮的分度圆直径。

d1=z1 mn /cos =29*1.5/cos13043’45”=44.781mm

d 2=z2mn/ cos =107*1.5/ cos13043’45”=165.225mm

(4)计算齿宽

1*44.781=44.781mm

圆整后取B2=45mm,B1=50mm.

三．低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算：

有以上计算得，输入功率Pi=2.766kw,小齿轮转速n1=128.693r/min

齿数比u=i12=3.

2． 选精度等级、材料及齿数

1） 材料及热处理；

选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。

2） 精度等级选用7级精度；

3） 试选小齿轮齿数z1=24，大齿轮齿数z2=z1*u=24*3=72

取Z72齿轮；

2．按齿面接触强度设计

因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算

按式（10—21）试算，即

dt

确定公式内的各计算数值

（1） 试选Kt=1.5

(2)计算小齿轮的转矩。T1=2.0526*105NM.

（3） 由表10－7选取尺宽系数φd=1

（4） 由表10－6查得材料的弹性影响系数ZE＝189.8Mpa

（5） 由图10－21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=650MPa；大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2=550MPa；

（6） 由式10－13计算应力循环次数 （8年，每天两班制，1年按300天计算）

N1=60n1jLh=60×128.69×1×（2×8×300×8）=2.965×108

N2=N1/u=2.965×108/3=9.883×107

（7） 由图10－19查得接触疲劳寿命系数KHN1＝0.972；KHN2＝0.99

（8） 计算接触疲劳许用应力

取失效概率为1％，安全系数S＝1，由式（10－12）得

[σH]=1＝ ＝0.972×650MPa＝631.8MPa

[σH]2＝ ＝0.99×550MPa＝544.5MPa

= ([σH]1+ [σH]2)/2=(631.8+544.5)/2=587.75Mpa

2） 计算

（1） 试算小齿轮分度圆直径d1t

d1t≥ = 55.974mm

（2） 计算圆周速度

v= = =0.3772m/s

（3） 计算齿宽b及其模数mnt

b=φd*d1t=1×55.974mm=43.469mm

mnt 2.263

h=2.25mnt=2.25*2.263mm=5.0917mm

b/h=55.974/5.0917=10.993

(4)计算重合度。

（5） 计算载荷系数K

已知载荷平稳，所以取KA=1

根据v=0.3772m/s,7级精度，由图10—8查得动载系数KV=1.03； KHα=KHβ=1.1

查表10-4，用插值法查的7级精度，小齿轮相对支撑为非对称布置时由b/h=10.993, KHβ=1.4206插图10-13得KFβ=1.399

固载荷系数为：

K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.1×1.42.6=1.6095

（6） 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（10—10a）得 （取kt=1.2-1.4）

d1= =57.303mm

（7） 计算模数mn

mn =

3．按齿根弯曲强度设计

由式m≥

1） 确定计算参数

1.由图10-20c，查得小齿轮的弯曲疲劳轻度极限σFE1=550mpa,大齿轮σFE2=400mpa。

2.由图10-18取疲劳寿命系数KFN1=0.969,KFN2=1

3.查表10-28得螺旋角影响系数 .根据 。

4 计算当量齿数

（5）计算弯曲疲劳许用应力 取S=1.4

[σF1]= = =380.679Mpa

[σF2]= = =285.714Mpa

5 计算载荷系数

K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.1×1.399=1.585

（6） 查取齿型系数

由表10－5查得YFa1=2.6；Yfa2=2.236

（7） 查取应力校正系数

由表10－5查得Ysa1=1.595；Ysa2=1.734

（8） 计算大小齿轮的 并加以比较

= =0.01089

= =0.01357

大齿轮的数值大。

2） 设计计算

mn≥ =1.982mm

就近圆整为标准值（第一系列）为mn=2 分度圆直径d1=57.303mm

则

z1 =d1cos /mn=57.303*cos140/2=27.8，

取z1=31 z2=u*z1=3*31=93取93齿

4．几何尺寸计算

(1)计算中心距

a= = =127.8mm

将中心距圆整为128mm

(2)按圆整后的 中心距修正螺旋角。

因值改变不多，故参数 等不必修正。

（3）计算大小齿轮的分度圆直径。

d1=z1 mn /cos =31*2/cos14021’41”=64mm

d 2=z2mn/ cos =93*2/ cos14021’41”=192.010mm

(4)计算齿宽

1*64=64mm

圆整后取B2=65mm,B1=70mm.

四齿轮设计计算结果列表：．表1--4

齿轮

参数 齿轮1 齿轮2 齿轮3 齿轮4

mn(mm) 1 1 2 2

d(mm) 44.781 165.225 192.01

b(mm) 45 50 65 70

z 29 107 31 93

a（mm）圆整 105 128

材料 45Gr 45 45Gr 45

精度等级 IT7

六 轴的设计计算

一．中间轴的设计：

1.初选轴的材料为45号钢。查表15-3可知A0=112，最小直径为：

mm

由于此轴上要安装两个齿轮，且直径都较大，固按强度准则需加大轴的直径为0.7%/键。则最小直径d=31.140 由于最小直径地方是安装轴承的，而为了使安装齿轮的地方强度足够，应适当的加大开键槽段的轴径。固取安装轴承的地方为35mm，需根据轴承的标准系列选用。

2.轴的结构设计

（1）拟定轴上的装配方案

图四

(1) 如上图，轴上的零件分别为轴承，封油盘，小齿轮，大齿轮，封油盘。

① 径向尺寸的确定

左端1-2段选用的角接触球轴承为7307c，轴径为35mm，2-3段安装齿轮，为达到强度取42mm（也是轴承的安装定位尺寸），3-4段为一轴肩为达到齿轮定位齿轮的强度，取52mm，4-5段为了便于加工取同样直径段42mm，5-6段安装轴承同右边，按标准为35mm。

② 轴向尺寸的确定

由于齿轮2和齿轮一是要啮合的，且齿轮一的宽度比齿轮二宽5mm，平均分配到两边，又由于所有安装的轴承的内圈必须在同一直线上，所以二轴的1-2段的距离减去轴承的宽度应等于一小齿轮轮毂宽减去2-3段长度加封油盘的 宽度。3-4段为一轴肩，距离取12.5mm4-5d段为齿轮3的宽度-2.5mm=41mm；5-6段的距离等于支撑的距离加封油盘的距离14+12=49mm。轴二的轴向尺寸确定后，轴一的部分尺寸也可以确定了。

③ 轴上零件的周向定位

齿轮2和3用两个键槽固定，根据轴的直径，查表14-1取标准，键槽为 ，键槽宽为12mm长为50mm，32mm。轴承不需考虑。

④ 轴上零件的轴向固定

左端轴承右端用封油盘固定，左端用端盖固定；齿轮2右端由封油盘固定，左端由轴肩固定；齿轮3左端用轴肩固定，右端用封油盘固定；右端轴承左端用封油盘固定，右端用端盖固定。

二． 高速级轴：

1．经过计算高速级的小齿轮，其x 2.5m；也就是说从键槽的顶端到齿根圆直径的距离小于2.5倍的模数，根据 要求将其做成齿轮轴。具体计算如下：

初选轴的材料为40Cr,调质处理。查表15-3可知，A0=112.最小直径为：

mm

由于安装带轮的地方需要开一键槽，固最小直径必须加大0.7%得d=20.447 （1+0.7%）=21.795mm为了和带轮相配合，取最小处直径为22mmm。

2.轴的结构设计

（1）拟定轴上的装配方案

图三

如上图，轴上共装有三个零件，一个带轮，两个轴承。

①径向尺寸的确定

为了满足带轮的安装要求，7-8段右端必须制出一轴肩，所以6-7段的直径d2-2=28mm，在轴的3-3段需安装一个轴承，根据计算，该处的轴承圆锥滚子轴承为30306，其内径为30mm，右端有一 当油盘并与一轴肩配合，更具轴承的安装定位尺寸可知为37mm，所以当油盘右端的轴肩为37mm，3-4段为小齿轮，其宽度为50mm，2-3段五任何零件安装，，便于加工取37mm，1-2段也需一轴承支撑，因为轴承一般配对使用，也用30306轴承，内径为35mm。

②轴向尺寸的确定

7-8段为了安装带轮，带轮的宽度是60mm固取60mm，6-7段五严格要求初取50mm，5-6段要安装一轴承宽度为20.75mm，在加上一当油盘，宽度为14mm，总长为34.75mm，2-3段单独不可确定，必须与另外亮根轴相配合后才能定其长度，5-5段是加工齿轮的宽度为50mm， 1-2段和5-6段情况一样，尺寸也一样为30mm。

③轴上零件的周向定位

带轮出用一键槽，根据轴的直径和长度查表14-1，取标准，键槽为c6*6，键槽宽为6mm长为100mm。轴承不需考虑。

④轴上零件的轴向固定

7-8-段为一带轮，左端需用一轴肩固定，6-7段安装轴承，其右端轴肩固定，但是由于轴承的是用润滑脂润滑的，为了防止轴承中的润滑脂被箱内齿轮啮合时挤出的油冲刷，稀释而流失，需在轴承内侧设置封油盘。于是轴承便由封油盘固定内圈，由端盖固定外圈。1-1段和5-6段一样处理。

三 低速级轴的设计

三轴的材料为45号钢，A0=112，最小直径为：

其上要开键槽，固需加大轴的直径。d=45.270 （1+0.7%）=49.637mm。

具体尺寸设计计算省略。

四 轴的强度校核

通过对以上三根轴的强度进行计算和分析，均达到了强度要求。

具体计算省略。

第七节滚动轴承的选择

一 滚动轴承的选择：

通过以上计算出了三根轴的最小直径分别为d1min20.447mm=,d2min=31.140mm,d3min=45.270mm.前面计算出了每根轴所受到的力矩分别为T1=57.42N,T2=189.90N,T3=551.78.

由于减速箱使用的是两级齿轮传动，总传动比为35.4，但是外面用了一V带传动，分取了3个传动比，固减速其内部就只有35.4/3=11.8.再将11.8分给两级齿轮，则每一级的传动比就减小了许多，因此三根轴所受到了轴向力就不大，但齿轮较大，轴上零件安装的较多，径向力就较大，根据轴承的类型和各自的特性，本减速器选用了既可以承受较大径向力又可承受较大轴向力的角接触球轴承和圆锥滚子轴承。

一轴选用圆锥滚子轴承30306，二轴选用角接触球轴承7607c，三轴选用圆锥滚子轴承30311.尺寸如下表：

轴承型号 外形尺寸（mm） 安装尺寸（mm） 额定动载荷（KN） 额定静载荷(KN)

d D B D1 D2 ra

GB297-84 30306 30 72 19 40 37 1 55.8 38.5

GB292-80 7307C 35 80 21 44 71 1.5 34.2 26.8

GB297-84 30311 55 120 31.5 70 65 2 145 112

第七节 键的选择

本减速器共用键连接5个，分别是中间轴两个，低速轴一个，高速机接带轮处一个，输出轴接联轴器一个。

高速轴 C6×6×45 中间轴 A12×8×32头）A12*8*50低速轴 A18×11×45 C14*9*70由于键采用静联接，冲击轻微，所以许用挤压力为 ，所以上述键皆安全。

第九节 连轴器的选择

由于弹性联轴器的诸多优点，所以考虑选用它。

二、高速轴用联轴器的设计计算

由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为 ，

计算转矩为

所以考虑选用弹性柱销联轴器TL4（GB4323-84）其主要参数如下：

材料HT200

公称转矩 1250nm

轴孔直径48mm ，

轴孔长 112mm，

第八节 减速器附件的选择

1.通气器

由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M12×1.5

2.油面指示器

选用游标尺M16

3.起吊装置

采用箱盖吊耳、箱座吊耳

4放油螺塞

选用外六角油塞及垫片M14×1.5

润滑与密封

第九节 齿轮的润滑

采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为35mm。

第十节 密封方法的选取

选用嵌入式缘式端盖易于制造安装，密封圈型号按所装配轴的直径确定为

21*32*3.5 54*71*7摘自（FZ/T92010-91）

轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。

第十一节 设计小结

由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，比如说箱体结构庞大，重量也很大。齿轮的计算不够精确等等缺陷，我相信，通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的

第十二节 参考目录

《机械设计》第八版 濮良贵 高等教育出版社

《机械设计 课程设计》 王昆 高等教育出版社

《机械原理》第七本 孙恒 高等教育出版社

《机械制造技术基础》 赵雪松 华中科技大学出版社

《机械基础》倪森寿高等教育出版社

《机械制图》第四版 刘朝儒 高等教育出版社

《机械设计简明手册》杨黎明 国防工业出版社

《AUTOCAD机械制图习题集》 崔洪斌 清华大学出版社

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