机械设计基础课程设计一级直齿圆柱齿轮减速器.doc

机械设计基础课程设计计算说明书

设计题目 一级直齿圆柱齿轮减速器

目录

1：课程设计任务书·················2
2：传动方案的拟定·················3
3：电动机的选择··················3
4：计算总传动比和分配各级传动比··········4
5: 计算传动装置的运动和动力参数··········4
6：减速器传动零件的设计与计算
（1） V带的设计与计算··············6
（2） 齿轮的设计与计算··············8
（3） 轴的设计与计算···············10
7：键的选择与校核·················15
8：润滑和密封···················16
9：铸铁减速器箱体主要结构设计···········17
10：感想与参考文献·················19

一、设计任务书
1．传动方案
电动机——带传动——一级圆柱齿轮传动——工作机

2.齿面硬度：硬齿面
设计功率：工作机功率
班制：每日两班
工作年限：8年；大修年限：4年
3.已知条件
输送带滚筒直径D＝300mm
输送带工作速度V＝0.7m/s
输送带轴所需扭矩T＝900Nm
4.设计内容
1）一级圆柱齿轮减速器；
2）一根轴的强度校核；
3）图纸要求：总装图1张；零件图1张（齿轮或轴）
4）计算说明书一份。
二、传动系统方案的拟定
1.带式输送机传动系统方案如图所示：（画方案图）
2.带式输送机由电动机驱动
电动机1将动力传到带传动2，再由带传动传入一级减速器3，再经联轴器4将动力传至输送机滚筒5，带动输送带6工作。传动系统中采用带传动及一级圆柱齿轮减速器，采用直齿圆柱齿轮传动。

三．计算及说明
计算及说明 计算结果
⑴电动机的选择
①电动机类型与结构形式的选择
对一般的机械运输，选用Y系列三相异步电动机，
安装形式为卧式，机座带底脚，电压380V。
②电动机型号的选择
⒈电动机的功率

滚筒转速
设：联轴器效率
一对轴承效率；
闭式圆柱齿轮传动效率
计算及说明 计算结果
V带传动效率
工作机所需输入功率
由电动机至运输带的传动总效率为

则工作机实际需要的电动机输出功率为

根据选取电动机的额定功率
1.电动机型号：Y132M2-6
2.电动机的转速
V带传动比，齿轮传动比，则

⑵计算总传动比和分配各级传动比
① 传动装置的总传动比

② 分配各级传动比

⑶传动系统的运动和动力参数计算
传动装置从电动机到工作机有三轴，分别为Ⅰ、Ⅱ、
Ⅲ轴，传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下：
计算及说明 计算结果
① Ⅰ轴（电动机轴）

② Ⅱ轴 （减速器高速轴）

③ Ⅲ轴（减速器低轴）

将计算结果和传动比及传动效率汇总如表1－1
表1－1 传动系统的运动和动力参数

轴号
电动机
带传动
圆柱齿轮传动
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
转速 n r/min
960
240
44.57
功率 P kW
4.698
4.463
4.329
转矩 T Nm
46.74
177.59
927.57
传动比i
4
5.385
传动效率η
0.95
0.97
计算及说明 计算结果
⑷ 减速器传动零件的设计与计算
① V带的设计与计算
⒈ 计算功率 PC

⒉选取V带型号
根据和小带轮转速，查
表工作点处于A区域，取A型带。
⒊小轮基准直径dd1和大轮基准直径dd2
取dd1=125mm， dd1=125mm
则大轮的基准直径：

由表取 dd2=500mm。 dd2=500mm
⒋验算带速
合适
⒌初定中心距

取
⒍初算带的基准长度

计算及说明 计算结果

取 Ld=2240 mm
⒎实际中心距
a=600.5mm
⒏小带轮包角
合适
⒐单根V带所能传递的功率
根据和dd1=125mm，查表用插值法
求得：
⒑单根V带传递功率的增量
传动比 ，，查表得：

⒒计算V带的根数

由表可查得=0.91，
由表可查得=1.06则

计算及说明 计算结果
取Z=4根 z=4
⒓作用在带轮轴上的力
单根V带的预紧力

所以作用在轴上的力为：

② 齿轮的设计与计算
⒈齿面弯曲强度计算：
ⅰ确定作用在小齿轮上的转矩T1

r /min

ⅱ选择齿轮材料
齿轮均选用合金钢，表面淬火，齿面硬度56HRC

ⅲ选择齿宽系数和齿数

取 ，
ⅳ确定载荷系数K
计算及说明 计算结果
取K=1.5
齿根弯曲强度确定齿轮模数

取标准模数
ⅶ齿轮几何尺寸计算
小齿轮分度圆直径及齿顶圆直径：

大齿轮分度圆直径及齿顶圆直径：

中心距：
齿轮宽度 ：
⒉齿轮接触强度验算
ⅰ确定许用接触应力

ⅱ确定齿面接触强度

③ 轴的设计与核算

计算及说明 计算结果
⒈减速器高速轴的设计
ⅰ选择材料与热处理
选用45 钢，调质，由表11-1得
毛坯直径≤200㎜，硬度217-255 HBS
抗拉强度MPa,屈服强度MPa
弯曲疲劳极限 MPa
ⅱ初算轴的最小直径 ，并进行初步结构设计
根据表11-3，取

对于直径的轴，有一个键槽时，
轴径增大5%-7%，取
ⅲ确定轴的各段直径
采用阶梯轴，尺寸按由小到大，由两端至中
央的顺序确定。
a：外伸端（与V带轮相连）取最小直径
b：下一台阶直径增大，故
c：安装两滚动轴承处的轴颈直径同为
d：齿轮轮毂与轴配合处直径
e：轴环直径
ⅳ选择轴承类型
查表得，轴承代号为 6208
计算及说明 计算结果
ⅴ轴承盖的设计
因为轴承外径
故 ，

，
m由结构确定

ⅵ轴各段的长度设计
箱盖壁厚：
取
箱体内壁与齿轮端面应留有空隙
故取
小齿轮宽度，故取
轴环宽度
轴承宽度 ，
V带轮宽度 ，取
ⅶ 挡油环：

选用脂润滑：
计算及说明 计算结果
ⅷ 螺栓
选用的螺栓，故
⒉减速器低速轴的设计
ⅰ选择材料与热处理
选用45 钢，调质，由表11-1得
毛坯直径≤200㎜，硬度217-255 HBS
抗拉强度MPa,屈服强度MPa
弯曲疲劳极限 MPa
ⅱ初算轴的最小直径 ，并进行初步结构设计
根据表11-3，取

对于直径的轴，有一个键槽时，
轴径增大5%-7%，取
零件的孔径（这里是联轴器）标准尺寸，在
此处开一键槽。
ⅲ 确定轴的各段直径
采用阶梯轴，尺寸按由小到大，由两端至中
央的顺序确定。
a：外伸端（与联轴器相配）取直径
b：下一台阶直径增大，故
c：安装两滚动轴承处的轴颈直径同为
计算及说明 计算结果
d：齿轮轮毂与轴配合处直径
e：轴环直径
ⅳ 选择轴承类型
查表得，轴承代号为 6213
基本尺寸：
ⅴ 轴承盖的设计
因为轴承外径
故 ，

，
m由结构确定

ⅵ 轴的各段长度初步设计
与齿轮相配的轴长为：28 mm
轴环的长度为：10 mm
左端轴承相配合轴长：21 mm
右端轴承相配合轴长：31 mm
与轴承盖相配的轴长：52 mm
计算及说明 计算结果
与联轴器相配的轴长：112 mm
ⅷ 校核轴的强度
a：作用在轴上的载荷
圆周力： kN
径向力：kN

b:决定支点反作用力及弯矩力矩：
水平面内： KN
Nm
垂直面内： KN
Nm
合成弯矩：合成系数：
Nm
当量弯矩： Nm
轴的弯扭合成强度

故 强度合适
低速轴的轴承校核：
a：径向载荷：
KN
计算及说明 计算结果
b: 基本额定载荷：
查相关手册可知，深沟球轴承6213的
KN
C：计算必需的额定动载荷

强度合适
1 键的选择与校核
⒈ 高速轴与带轮连接键
因为 ，选取
轴 ，
键长取
2.低速轴与大齿轮处连接键
因为 ，选取
轴 ，
键长取
3.低速轴与联轴器的连接键
因为 ，选取
轴 ，
键长取
计算及说明 计算结果
④ 滚动轴承的润滑和密封
1.滚动轴承的润滑和密封，对保证轴承的正常工作
起着十分重要的作用。
由前面所述，轴承都用脂润滑，齿轮都用油润滑。
2.轴承盖的密封
高速轴：

低速轴：

故 ，
两者都选用毡圈油封。

毡圈
槽
轴
轴径d1
D
d1
b1
D0
D0
b
高速轴
40
53
39
7
52
41
6
低速轴
65
84
63
8
82
66
7

铸铁减速器箱体主要结构设计

名称
符号
计算过程
计算结果
减速器中心距
a

192
下箱座壁厚
δ
一级0.025a+1≥8
8
上箱盖壁厚
δ1
一级δ1=0.9δ≥8
8
下箱座剖分面处厚度
b
1.5δ
12
上箱盖剖分面处厚度
b1
1.5δ1
12
地脚螺栓底脚厚度
P
2.5δ
20
箱座助厚
m
≈0.85δ1
8
箱盖助厚
m1
≈0.85δ
8
轴承旁联接螺栓直径
d1
M12
12
轴承旁凸台的凸缘尺寸
（扳手空间）
C1 C2

20
16
上下箱连接螺栓直径
d2
M10
10
箱缘尺寸
（扳手空间）
C1 C2

18
14
地脚螺栓直径
dφ
M16
16
地脚螺栓数目
n

6
底脚凸缘尺寸
（扳手空间）
L1 L2

18
14
轴承端盖高速轴螺钉直径
d3
M8
8
轴承端盖低速轴螺钉直径
d3`
M10
10
检查孔盖联接螺钉直径
d4
M6
6
定位销直径
d5
M10
10
减速器中心高
H
≈（1-1.12a）
106
轴承旁凸台高度
h
由结构确定

轴承旁凸台半径
Rδ
C2
14
高速轴轴承端盖外径
D2

120
低速轴轴承端盖外径
D2`

170
轴承旁联接螺栓距离（高）
S
S= D2
120
轴承旁联接螺栓距离（低）
S`
S`= D2`
170
外箱壁至轴承座端面距离
K
C1+ C2+（5-8）
38
内壁至轴承座端面距离

K+δ
46
大齿轮顶圆与内箱壁距离
Δ1
Δ1>1.2δ
10
齿轮端面与内壁距离
Δ2
＞δ
10

课程设计体会

我开始对于机械课程设计究竟要干些什么，真的是一概不知，总觉得这样的设计很繁杂无趣，到了期末更是浪费复习时间。但是既然安排了这样的设计课程，还是要认真完成，虽然起初无从下手，可跟着课本我也逐渐摸索出了方法。课程设计需要的是细心和耐性，困难总是会遇到，疑惑也在所难免，所幸众人拾柴火焰高，与同学互相讨论、互相印证最终多半能得出解决方法。通过设计齿轮和轴等部件，我发现之前的学习还是有着不少的模糊点，理论知识只有通过实际计算绘图才能让人有更好的理解和记忆。画图的过程自然是辛苦枯燥的，从早上八点站着画到晚上八点的大有人在，但是在最后那刻看着那张美妙的设计图纸出自自己手下，心里的激动与自豪无以言表。
经过这一个礼拜的计算绘图，我终于完成了课程设计，知识是隐藏在各个地方的，课程设计使我找到了不少以前遗留下的漏洞，也促使我掌握了实际操作绘制的能力，加强了对知识的运用和吸收。

参考资料目录
[1]《机械设计基础课程设计指导书》，北京航空航天大学出版社，袁祖强主编，2013年2月第1版；
[2] 《机械设计基础》，北京航空航天大学出版社，袁祖强主编，2011年5月第1版。