机械设计课程设计(二级减速器)
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
机械设计课程设计
设计计算说明书
设计题目：
设计者：
学号：
专业班级：
指导教师：
完成日期： 2013年6月5日
天津理工大学机械工程学院
目录
一课程设计的任务 (2)
二电动机的选择 (3)
三传动装置的总传动比和分配各级传动比 (4)
四传动装置的运动和动力参数的计算 (5)
五传动零件的设计计算 (6)
六轴的设计、校核 (18)
七滚动轴承的选择和计算 (25)
八键连接的选择和计算 (26)
九联轴器的选择 (27)
十润滑和密封的选择 (27)
十一设计总结 (29)
十二参考资料 (30)
一、课程设计的任务
1．设计目的
课程设计是机械设计课程重要的教学环节，是培养学生机械设计能力的技术基础课。课程设计的主要目的是：
(1)通过课程设计使学生综合运用机械设计课程及有关先修课程的知识，起到巩固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。
(2)通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。
(3)提高学生的有关设计能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设计(CAD)能力等，使学生熟悉设计资料(手册、图册等)的使用，掌握经验估算等机械设计的基本技能。
2．设计题目：
执行机构方案设计、传动装置总体设计及机构运动简图已经在机械原理课程设计中完成（详见机械原理课程设计资料，在此略），现将对传动装置进行具体设计。
设计题目：玻璃瓶印花机构及传动装置
原始数据：
方案号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 分配轴转速n(r/min) 60 60 60 50 50 50 45 45 45 45
分配轴输入功率P（kw) 1.4 1.3 1.2 1.2 1.1 1.0 1.1 1.0 0.9 0.8
玻璃瓶单程移距（mm）120 115 110
印花图章上下移距（mm）55 52 50
定位压块左右移距（mm）30 25 20
说明：（1）工作条件：2班制，工作环境良好，有轻微振动；
（2）使用期限十年，大修期三年；
（3）生产批量：小批量生产（<20台）；
（4）带传动比i≤4；
（5）采用Y型电动机驱动。
(6) 分配轴：与减速器输出轴相连接（各执行机构的输入轴）。
2、设计任务
1）总体设计计算
(1)选择电动型号
计算所需电机功率，确定电机转速，选定电机型号；
(2)计算传动装置的运动、动力参数；
a.确定总传动比i，分配各级传动比；
b.计算各轴转速n、转矩T；
c.传动零件设计计算；
d.校核中间轴的强度、轴承寿命、键强度；
2）绘制减速器装配图（草图和正式图各一张)；
3）绘制零件工作图：减速器中大齿轮和中间轴零件工作图；
（注：当中间轴为齿轮轴时，可仅绘一张中间轴零件工作图即可）；
4）编写设计计算说明书。
3、传动装置部分简图
二、电动机的选择
1．电动机类型的选择
按已知工作要求和条件选用Y 系列一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动。
2． 确定电动机输出功率P d
电动机所需的输出功率P d =P w /η
其中：Pw ----工作机分配轴的输入功率
η---由电动机至分配轴的传动总效率
工作机的分配轴输入功率：
∵)(1055.96
mm N n P
T ??= ∴)(10
55.96
Kw Tn
P W ?= 总效率η =η带·η3轴承·η2齿轮·η联轴器
查表可得：
η
带 =0.96，η
轴承
=0.99，
η
齿轮=0.98，η
联轴器
=0.99，
则
η= 0.96×0.993×0.982×0.99=0.886
电动机所需的功率：
P d= P w/η=1.13 KW
3．确定电动机转速
工作机转速n w
n w= 45 r/min
确定电动机转速可选范围:
V带传动常用传动比范围为: i
带
=3～4，
双级圆柱齿轮传动比范围为i
减
=14～18，
则电动机转速可选范围为:
n’d=n w i总=(3～4)( 14～18)n w
=(42～72)× 45 = 1890 ～ 3456 r/min
其中： i
总= i
带
× i
减
=(3～4) ×(14～18) =42～72
i
减
——减速器传动比
符合这一转速范围的同步转速有 1000、1500 、 3000 r/min，根据容量和转速，由有关手册查出适用的电动机型号。（建议：在考虑保证减速器传动比i
减
>14时，来确定电机同步转速）。
4.确定电动机型号
根据所需效率、转速，由《机械设计手册》或指导书
选定电动机： Y90S-2 型号（Y系列）
数据如下: 额定功率P： 1.5 kw (额定功率应大于计算功率)
满载转速：n m = 2840 r/min （n m—电动机满载转速）
同步转速： 3000 r/min
电动机轴径: 24 mm
三、传动装置的总传动比和分配各级传动比
1．传动装置的总传动比
i
总= i
带
× i
减
= n m/ n w = 2840/ 45 = 63.11
n w——工作机分配轴转速
2．分配各级传动比
为使V带传动外部尺寸不要太大，可初步取i
带
=3.7左右
则：i
减=i
总
/i
带
=17.06
减速器传动比分配原则：各级传动尺寸协调，承载能力接近，两个大齿轮直径接近以便润滑（浸油深度）。
i
减=i
高
*i
低
i
高
——高速级传动比
i 低——低速级传动比
建议取： i 高=（1.2～1.3)i 低
则： i 减= （1.2～1.3) i 2低 i 高=4.71, i 减=3.62
四、传动装置的运动和动力参数的计算
1．计算各轴的转速
Ⅰ轴（高速级小齿轮轴）：n Ⅰ=n m /i 带= 767.57 r/min Ⅱ轴（中间轴）：n Ⅱ= n Ⅰ/ i 高= 162.97 r/min Ⅲ轴（低速级大齿轮轴）：n Ⅲ=n Ⅱ/i 低= 45.02 r/min
Ⅳ轴（与Ⅲ轴通过联轴器相连的轴）: n W = n Ⅲ= 45 r/min 2．计算各轴的输入功率和输出功率
Ⅰ轴： P Ⅰ入=P d ·η带=1.13×0.96 = 1.085 kw
P Ⅰ出= P Ⅰ入·η轴承= 1.085×0.99 = 1.074 kw
Ⅱ轴： P Ⅱ入= P Ⅰ出·η齿轮 = 1.074×0.98 = 1.053 kw
P Ⅱ出= P Ⅱ入·η轴承 = 1.053×0.99 = 1.043 kw
Ⅲ轴： P Ⅲ入= P Ⅱ出·η齿轮 = 1.043×0.98 = 1.022 kw
P Ⅲ出= P Ⅲ入·η轴承 = 1.022×0.99 = 1.012 kw
Ⅳ轴（分配轴）:
P Ⅳ入= P Ⅲ出·η联轴器 = 1.012×0.99 = 1.002 kw P W =P Ⅳ出= P Ⅳ入·η轴承= 1.002×0.99 = 0.992 kw
3.计算各轴的输入转矩和输出转矩 公式: T=9.55×106×P/n (N ·mm)
Ⅰ轴： T Ⅰ入=9.55×106×P Ⅰ入/ n Ⅰ= 13.499×103 (N ·mm)
T Ⅰ出=9.55×106×P Ⅰ出/ n Ⅰ= 13.363×103 (N ·mm)
Ⅱ轴： T Ⅱ入=9.55×106×P Ⅱ入/ n Ⅱ= 61.706×103 (N ·mm)
T Ⅱ出=9.55×106×P Ⅱ出/ n Ⅱ= 61.120×103 (N ·mm)
Ⅲ轴： T Ⅲ入=9.55×106×P Ⅲ入/ n Ⅲ= 216.795×103 (N ·mm)
T Ⅲ出=9.55×106×P Ⅲ出/ n Ⅲ= 214.674×103 (N ·mm)
Ⅳ轴： T Ⅳ入=9.55×106×P Ⅳ入/ n Ⅲ= 212.552×103 (N ·mm)
T W =T Ⅳ出=9.55×106×P Ⅳ出/ n Ⅲ= 210.431×103 (N ·mm) 将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：
轴名 功率P （kw ） 转矩T （N ·mm ） 转速n （r/min ） 传动比i 效率η
输入 输出 输入 输出 电机轴
1.13
3.80×103 2840 3.70
0.96
Ⅰ轴 1.085 1.074
13499 13366 767.57
4.71
0.98
Ⅱ轴 1.053 1.043
61706
61120
162.97
3.62
0.98 Ⅲ轴
1.022 1.012 216.795 214.674
45.02 1
0.99 分配轴 1.002 0.992 212.552 210.431
45.02
五、传动零件的设计计算
1．V 带传动的设计计算
计算项目 计算内容
计算结果 定V 带型号和带轮直径
工作情况系数 由表11.5 KA=1.2 计算功率 Pe= KAP=1.2×1.5 1.8kw 选带型号 由图11.15 Z 型 小带轮直径 由表11.4
取D1=85mm 大带轮直径
mm
499.31457.7672840
85)01.01()1(2112=??
-=-=n n D D ε
取D2=315mm
大带轮转速
315
2840
85)01.01()1(2112??
-=-=D n D n ε
n2=767.349 r/min 计算带长
求Dm 2
85
315212+=
+=D D D m Dm =210mm 求Δ
2
85
315212-=
-=
?D D Δ=120mm
初取中心距 a=550mm
带长
550
115550220022
2
+
?+?=?+
+=ππL a a D L m
L=1728.528mm 基准长度
Ld=1800mm
求中心距和包角
计算项目 计算内容
计算结果 中心距
2
22
21208)2001800(41420018008)(41
4?--+-=?--+-=
ππππa D L D L a m m
a=573.282mm 小轮包角
?
?--?=?
?--?=60282
.57385
3151806018011
21ααa D D α
1=155.928°>120° 求带根数
带速
1000
602840
851000
601
1???=
?=
ππn D v
v=12.640m/s 传动比
80
.7662840
21=
=n n i
i=3.7
带根数
由表11.8 P0=0.58kW ，由表11.7 Ka=0.933 由表11.12 Kl=1.18，由表11.10ΔP0=0.04kW 637
.218
.1933.0)04.058.0(8
.1)(0=??+=?+=
z k k p P p z L
a e
取z=3根
求轴上载荷
张紧力
q=0.06kg/m
2
264.1206.0)933
.0933
.05.2(364.128.1500)5.2(500
?+-??
=+-=a a
a
e a F qv k k vz P F
F α=49.448N 轴上载荷
2
928
.155sin
448.49322
sin
21
0???==Q Q F zF F α
FQ=290.166N