机械设计课程设计--一级圆柱齿轮减速器说明书.doc

机械设计课程设计设计说明书
课题名称 一级圆柱齿轮减速器

目录
一 课题题目及主要技术参数说明
1.1 课题题目
1.2 主要技术参数说明
1.3 传动系统工作条件
1.4 传动系统方案的选择
二 减速器结构选择及相关性能参数计算
2.1 减速器结构
2.2 电动机选择
2.3 传动比分配
2.4 动力运动参数计算
三 V带传动设计
3.1确定计算功率
3.2确定V带型号
3.3确定带轮直径
3.4确定带长及中心距
3.5验算包角
3.6确定V带根数Z
3.7 确定粗拉力F0
3.8计算带轮轴所受压力Q

四 齿轮的设计计算(包括小齿轮和大齿轮)
4.1 齿轮材料和热处理的选择
4.2 齿轮几何尺寸的设计计算
4.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸
4.2.2 齿轮弯曲强度校核
4.2.3 齿轮几何尺寸的确定
4.3 齿轮的结构设计
五 轴的设计计算(从动轴)
5.1 轴的材料和热处理的选择
5.2 轴几何尺寸的设计计算
5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径
5.2.2 轴的结构设计
5.2.3 轴的强度校核
六 轴承、键和联轴器的选择
6.1 轴承的选择及校核
6.2 键的选择计算及校核
6.3 联轴器的选择
七 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构
尺寸的计算
7.1 润滑的选择确定
7.2 密封的选择确定
7.3减速器附件的选择确定
7.4箱体主要结构尺寸计算
参考文献
第一章 课题题目及主要技术参数说明
1.1课题题目
带式输送机传动系统中的减速器。要求传动系统中含有单级圆柱齿轮减速器及V带传动。
1.2 主要技术参数说明
输送带的最大有效拉力F=3.4KN，输送带的工作速度V=1.1 m/s，输送机滚筒直径D=250 mm。
1.3 传动系统工作条件
带式输动机工作时有轻微震动，经常满载。空载起订，单向运转，单班制工作（每班工作8小时），要求减速器设计寿命为5年(每年按300天计算)三相交流电源的电压为380/220V。
1.4 传动系统方案的选择

图1 带式输送机传动系统简图

第二章 减速器结构选择及相关性能参数计算

2.1 减速器结构
本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。
2.2 电动机选择
（一）工作机的功率Pw
=FV/1000=3400*1.1/1000=3.74kw
（二）总效率
=
=0.96×0.98×0.99×0.96×0.99×0.99×0.99=0.868
（三）所需电动机功率

查《机械零件设计手册》得 Ped = 5.5 kw
电动机选用Y132S-4 n满 = 1440r/min
2.3 传动比分配
工作机的转速n=60×1000v/（D）
=60×1000×1.1/(3.14×250)
=84.076r/min

取 则

电动机
选用：
Y132S-4

=4.282
计 算 及 说 明
结果
2.4 动力运动参数计算
（一）转速n
==1440（r/min）
=/=/=1440/4=360（r/min） =/=360/4.282=84.073（r/min）

（二） 功率P

（三） 转矩T

=26.766(N﹒m)

= 427.105(N﹒m)

计 算 及 说 明
结果
将上述数据列表如下：
轴号
功率
P/kW
N /(r.min-1)
/
(N﹒m)

i

0
4.036
1440
26.766
4
0.96
1
3.875
360
102.793
2
3.760
84.073
427.105
4.282
0.97

第三章V带传动设计
3.1确定计算功率
查表13-8得KA=1.1，则
PC=KAPed=1.1×5.5=6.05KW
3.2确定V带型号
按照任务书得要求，选择普通V带。
根据PC=6.05KW及n1=360r/min，查图确定选用B型普通V带。
3.3确定带轮直径
（1）确定小带轮基准直径
根据图推荐，小带轮选用直径范围为125—140mm，选择dd1=140mm。
（2）验算带速
v ===10.55m/s
5m/s＜v＜25m/s,带速合适。
（3）计算大带轮直径
dd2= i dd1（1-ε）=4×140×（1-0.02）=558.88mm
根据GB/T 13575.1-9规定，查表13-9选取dd2=560mm
3.4确定带长及中心距
（1）初取中心距a0

得489≤a0≤1397， 根据总体布局，取ao=800 mm
(2) 确定带长Ld：
根据几何关系计算带长得

==2752.29mm
根据表13-2，取Ld =2800mm。
(3)计算实际中心距
==823.86mm
3.5.验算包角

==150.48°＞120°，包角合适。
3.6.确定V带根数Z
Z≥
根据dd1=140mm及n1=1440r/min，查表13-3.得P0=2.81KW。传动比i=d2/d1(1-i)=560/140(1-0.02)=4.00.查表13-5ΔP0=0.45KW
包角α=150.48°
包角合适
查表13-2、13-7得Kα=0.92，KL,1.05

则Z≥=1.92，取Z=2

3.7.确定粗拉力F0
F0=500
查表13-1得q = 0.17㎏/m,则
F0=500=265.135N

3.8.计算带轮轴所受压力Q
Q=2ZF0sin=2×2×265.135×sin=848.432N

第四章 齿轮的设计计算
4.1 齿轮材料和热处理的选择
小齿轮选用45号钢，调质处理，齿面强度为197-286HBS
大齿轮选45号钢，正火处理，齿面强度为156-217HBS
4.2 齿轮几何尺寸的设计计算
4.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸
由课本表11-1查得
,SHlim = 1
.25
由

PC=3.3KW

选用B型普通V带

dd1=140mm
v =10.55m/s,带速合适

dd2=558.88mm
取ao=800 mm

取Ld =2800mm

中心距a=823.86mm

包角α=150.48°
包角合适

（一）小齿轮的转矩

（二） 选载荷系数K
由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查《机械原理与机械零件》教材中表得，取K＝1.1

（三） 计算尺数比
=360/84=4.286

（四） 选择齿宽系数
根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查表11-6得，取＝1

（五） 计算小齿轮分度圆直径
查表11-4得Ze=188,Zh=2.5

计 算 及 说 明
结果
≥
=152.774 ( mm)
（六） 确定齿轮模数m

m =(0.007～0.02)a = (0.007～0.02)×403.779
取m=5
（七） 确定齿轮的齿数和
取 Z1 = 30
取 Z2 = 132

（八）实际齿数比

齿数比相对误差
Δ<±2.5% 允许
（九） 计算齿轮的主要尺寸

Z1 = 30
Z2 = 132

=150mm
=660mm
计 算 及 说 明
结果
中心距
齿轮宽度
B1 = B2 + (5～10) = 155～160(mm)
取B1 =158 (mm)
（十）计算圆周转速v并选择齿轮精度

根据设计要求齿轮的精度等级为7级。
4.2.2 齿轮弯曲强度校核
（一） 由3.2.1中的式子知两齿轮的许用弯曲应力

（二） 计算两齿轮齿根的弯曲应力
由图11-8，图11-9得
=2.65 =2.18
Ys1=1.63 Ys2=1.82
由公式11-5

a=405mm

B1=158mm
B2=150mm

V=2.826
(m/s)
定为IT7

计 算 及 说 明
结果

齿轮的弯曲强度足够
4.2.3 齿轮几何尺寸的确定
齿顶圆直径 由《机械零件设计手册》得 h*a =1 c* = 0.25

齿距 P = 2×3.14=6.28(mm)
齿根高
齿顶高 h=+=11.25 齿根圆直径

4.3 齿轮的结构设计
小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的关尺寸计算如下：
轴孔直径 d=50
轮毂直径 =1.6d=1.6×50=80
轮毂长度
轮缘厚度 δ0 = (3～4)m = 6～8(mm) 取 =8
轮缘内径 =-2h-2=675-2×11.25-2×8

强度足够

=160mm
=675mm

h=11.25mm
S=3.14mm
P=6.28mm
hf=2.5mm
ha=2mm
df1=155mm
df2=655mm
计 算 及 说 明
结果
= 636.5(mm)
取D2 = 640(mm)
腹板厚度 c=0.3=0.3×48=14.4 取c=15(mm)
腹板中心孔直径=0.5(+)=0.5(80+640)=360(mm)
腹板孔直径=0.25（-）=0.25（640-80）
=140(mm)
取=140(mm)

齿轮倒角n=0.5m=0.5×5=2.5

计 算 及 说 明
结果
第五章 轴的设计计算
5.1 轴的材料和热处理的选择
由《机械零件设计手册》中的图表查得
选45号钢，调质处理，HB217～255
=650MPa =360MPa =300MPa
5.2 轴几何尺寸的设计计算
5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径
主动轴=c=115=25.39
从动轴=c=115=40.82因为轴端装联轴器需要键槽，加大4%-5%
考虑键槽=25.39×1.05=26.66
考虑键槽=40.82×1.05=42.86
选取标准直径=27
选取标准直径=43
5.2.2 轴的结构设计
根据轴上零件的定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则，主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。
5.2.3 轴的强度校核
主动轴的强度校核
圆周力 ==2×368072.917/60=12269.067N
径向力 =tanα=12269.067×tan20°=4465.575 N
由于为直齿轮，轴向力=0
作主动轴受力简图：（如下图所示）

L=224mm
==0.5=0.5×12269.067=6134.53
=0.5L=6134.5×224×0.5/1000=687.07
==0.5=0.5×4465.575 =2232.79
=0.5L=283.455×98×0.5/1000=13.89
转矩T=102.793
校核
===38.2
===72.547
由图表查得，=60MPa
d≥10=10=22.95(mm)
考虑键槽d=24.09mm < 27mm
则强度足够

从动轴的强度校核
圆周力 ==2000×158.872/204=1557.57 N
径向力 =tanα=1557.57×tan20°=566.909 N
由于为直齿轮，轴向力=0
受力简图：（如下图所示）

L=224mm
==0.5=0.5×12269.067=6134.53
=0.5L=6134.5×224×0.5/1000=687.07
==0.5=0.5×4465.575 =2232.79
=0.5L=2232.7×224×0.5/1000=250.06
转矩T=427.105
校核
===731.16
===774.76
由图表查得，=60MPa
d≥=10=38.56(mm)
考虑键槽d=40.12mm < 43mm
则强度足够

D1=27mm D2=43mm

计 算 及 说 明

结果
第六章 轴承、键和联轴器的选择
6.1 轴承的选择及校核
考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用单列深沟球轴承主动轴承根据轴颈值查《机械零件设计手册》选择6207 2个（GB/T276-1993）从动轴承6209 2个
（GB/T276-1993）
寿命计划：
两轴承受纯径向载荷
P== 4465.58 N X=1 Y=0
从动轴轴承寿命：深沟球轴承6209，基本额定功负荷
=31.5KN =1 =3
===69503
预期寿命为：5年，单班制
L=5×300×8=12000<
轴承寿命合格

6.2 键的选择计算及校核
（一）从动轴外伸端d=42，考虑键在轴中部安装故选键10×40 GB/T1096—2003，b=16，L=50，h=10，选45号钢，其许用挤压力=100MPa
====25959.5<
则强度足够，合格
（二）与齿轮联接处d=50mm，考虑键槽在轴中部安装，故同一方位母线上，选键14×52 GB/T1096—2003，b=10mm，L=45mm，h=8mm，选45号钢，其许用挤压应力=100MPa
===24.538<
则强度足够，合格

从动轴承 2个

从动轴外伸端键10×40 GB/1096—2003

与齿轮联接处键14×52 GB/T1096—2003

计 算 及 说 明

结果
6.3 联轴器的选择
由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装方便及经济问题，选用弹性套柱联轴器
K=1.3
=9550=9550×=552.33
选用LT8型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩=710，<。采用Y型轴孔，A型键轴孔直径选d=50，轴孔长度L=112
LT8型弹性套住联轴器有关参数

选用TL8型弹性套住联轴器
型号
公称
转矩T/(N·m)
许用
转速
n/（r·
轴孔
直径
d/mm
轴孔
长度
L/mm
外径
D/mm
材料
轴孔
类型
键槽
类型
LT7
710
3000
50
112
224
HT200
J1型
A型

第七章 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算及装配图
7.1 润滑的选择确定
7.1.1润滑方式
1.齿轮V=2.826＜＜12 m/s 应用喷油润滑，但考虑成本及需要，选用浸油润滑
2.轴承采用润滑脂润滑
7.1.2润滑油牌号及用量

齿轮浸油润滑

轴承脂润滑
1.齿轮润滑选用150号机械油，最低～最高油面距10～20mm，

需油量为1.5L左右

2.轴承润滑选用2L—3型润滑脂，用油量为轴承间

隙的1/3～1/2为宜

齿轮用150号机械油

轴承用2L—3型润滑脂

7.2密封形式
1.箱座与箱盖凸缘接合面的密封
选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法

2.观察孔和油孔等处接合面的密封
在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封

3.轴承孔的密封
闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部
轴的外伸端与透盖的间隙，由于V<3（m/s），故选用半粗羊毛毡加以密封

4.轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部

7.3减速器附件的选择确定
列表说明如下：

计 算 及 说 明
结果

名称
功用
数量
材料
规格
螺栓
安装端盖
12
Q235
M6×16
GB 5782—1986
螺栓
安装端盖
24
Q235
M8×25
GB 5782—1986
销
定位
2
35
A6×40
GB 117—1986
垫圈
调整安装
3
65Mn
10
GB 93—1987
螺母
安装
3

M10
GB 6170—1986
油标尺
测量油
面高度
1
组合件

通气器
透气
1

7.4箱体主要结构尺寸计算
箱座壁厚=10mm 箱座凸缘厚度b=1.5 ,=15mm
箱盖厚度=8mm 箱盖凸缘厚度=1.5 ,=12mm
箱底座凸缘厚度=2.5 ,=25mm ,轴承旁凸台高度h=45，凸台半径R=20mm
齿轮轴端面与内机壁距离=18mm
大齿轮顶与内机壁距离=12mm
小齿端面到内机壁距离=15mm
上下机体筋板厚度=6.8mm , =8.5mm
主动轴承端盖外径=105mm
从动轴承端盖外径=130mm
地脚螺栓M16，数量6根

参考文献
1、 《机械设计课程设计》，孙岩等主编，北京理工大学出版社。
2、 《机械设计课程设计》，银金光等主编，中国林业出版社；北京希望电子出版社。
3、 《机械制图》教材
4、 《机械设计》教材
5、 《工程力学》教材
6、 其它机械类专业课程教材

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