新版二级直齿圆柱齿轮减速器专业课程设计项目说明指导书.doc

一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
1． 规定：拟定传动关系：由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。
2． 工作条件：双班工作，有轻微振动，小批量生产，单向传动，使用5年，运送带容许误差5%。
3． 知条件：运送带卷筒转速，
减速箱输出轴功率马力，
二、 传动装置总体设计：
1. 构成：传动装置由电机、减速器、工作机构成。
2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，规定轴有较大刚度。
3. 拟定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设立在高速级。 其传动方案如下：

三、 选取电机
１. 计算电机所需功率： 查手册第3页表1-7：
－带传动效率：0.96
－每对轴承传动效率：0.99
－圆柱齿轮传动效率：0.96
－联轴器传动效率：0.993
—卷筒传动效率：0.96
阐明：
－电机至工作机之间传动装置总效率：

2拟定电机转速：查指引书第7页表1：取V带传动比i=24
二级圆柱齿轮减速器传动比i=840因此电动机转速可选范畴是：

符合这一范畴转速有：750、1000、1500、3000
依照电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种合用电动机型号，因而有4种传动比喻案如下：
方案
电动机型号
额定功率
同步转速
r/min
额定转速
r/min
重量
总传动比
1
Y112M-2
4KW
3000
2890
45Kg
152.11
2
Y112M-4
4KW
1500
1440
43Kg
75.79
3
Y132M1-6
4KW
1000
960
73Kg
50.53
4
Y160M1-8
4KW
750
720
118Kg
37.89
综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、和带传动、减速器传动比，可见第3种方案比较适当，因而选用电动机型号为Y132M1-6，其重要参数如下：

额定功率kW
满载转速
同步转速
质量
A
D
E
F
G
H
L
AB
4
960
1000
73
216
38
80
10
33
132
515
280
四 拟定传动装置总传动比和分派传动比：
总传动比：
分派传动比：取 则
取经计算
注：为带轮传动比，为高速级传动比，为低速级传动比。
五 计算传动装置运动和动力参数：
将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴
——依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间传动效率。
１. 各轴转速：

2各轴输入功率：

3各轴输入转矩：

运动和动力参数成果如下表：
轴名
功率P KW
转矩T Nm
转速r/min
输入
输出
输入
输出
电动机轴

3.67

36.5
960
1轴
3.52
3.48
106.9
105.8
314.86
2轴
3.21
3.18
470.3
465.6
68
3轴
3.05
3.02
1591.5
1559.6
19.1
4轴
3
2.97
1575.6
1512.6
19.1
六 设计V带和带轮：
1.设计V带
①拟定V带型号
查课本表13-6得： 则
依照=4.4，=960r/min,由课本图13-5，选取A型V带，取。
查课本第206页表13-7取。
为带传动滑动率。
②验算带速： 带速在范畴内，适当。
③取V带基准长度和中心距a：
初步选用中心距a：，取。
由课本第195页式（13-2）得：查课本第202页表13-2取。由课本第206页式13-6计算实际中心距：。
④验算小带轮包角：由课本第195页式13-1得：。
⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
查课本第203页表13-3由内插值法得。

EF=0.1
=1.37+0.1=1.38

EF=0.08

查课本第202页表13-2得。
查课本第204页表13-5由内插值法得。=163.0 EF=0.009
=0.95+0.009=0.959

则
取根。
⑥求作用在带轮轴上压力：查课本201页表13-1得q=0.10kg/m，故由课本第197页式13-7得单根V带初拉力：
作用在轴上压力：
。

七 齿轮设计：
1高速级大小齿轮设计：
①材料：高速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为220HBS。
②查课本第166页表11-7得： 。
查课本第165页表11-4得： 。
故 。
查课本第168页表11-10C图得： 。
故 。
③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数，取齿宽系数 计算中心距：由课本第165页式11-5得：
考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
则取
实际传动比：
传动比误差：。
齿宽：取
高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
④验算轮齿弯曲强度：
查课本第167页表11-9得：
按最小齿宽计算：
因此安全。
⑤齿轮圆周速度：
查课本第162页表11-2知选用9级精度是适当。
2低速级大小齿轮设计：
①材料：低速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为250HBS。
低速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为220HBS。
②查课本第166页表11-7得： 。
查课本第165页表11-4得： 。
故 。
查课本第168页表11-10C图得： 。
故 。
③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数，取齿宽系数
计算中心距： 由课本第165页式11-5得：

取 则 取
计算传动比误差：适当
齿宽：则取
低速级大齿轮：
低速级小齿轮：
④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
按最小齿宽计算：
安全。
⑤齿轮圆周速度：
查课本第162页表11-2知选用9级精度是适当。
八 减速器机体构造尺寸如下：
名称
符号
计算公式
成果
箱座厚度

10
箱盖厚度

9
箱盖凸缘厚度

12
箱座凸缘厚度

15
箱座底凸缘厚度

25
地脚螺钉直径

M24
地脚螺钉数目

查手册
6
轴承旁联结螺栓直径

M12
盖与座联结螺栓直径

=（0.5 0.6）
M10
轴承端盖螺钉直径

=（0.40.5）

10
视孔盖螺钉直径

=（0.30.4）
8
定位销直径

=（0.70.8）
8
，，至外箱壁距离

查手册表11—2
34
22
18
，至凸缘边沿距离

查手册表11—2
28
16
外箱壁至轴承端面距离

=++（510）
50
大齿轮顶圆与内箱壁距离

>1.2
15
齿轮端面与内箱壁距离

>
10
箱盖，箱座肋厚

9
8.5
轴承端盖外径

+（55.5）
120（1轴）
125（2轴）
150（3轴）
轴承旁联结螺栓距离

120（1轴）
125（2轴）
150（3轴）
九 轴设计：
1高速轴设计：
①材料：选用45号钢调质解决。查课本第230页表14-2取 C=100。
②各轴段直径拟定：依照课本第230页式14-2得： 又由于装小带轮电动机轴径，又由于高速轴第一段轴径装配大带轮，且因此查手册第9页表1-16取。L1=1.75d1-3=60。
由于大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，因此查手册85页表7-12取，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。
段装配轴承且，因此查手册62页表6-1取。选用6009轴承。
L3=B++2=16+10+2=28。
段重要是定位轴承，取。L4依照箱体内壁线拟定后在拟定。
装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
查手册51页表4-1得：
得：e=5.9＜6.25。
段装配轴承因此 L6= L3=28。
2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
作用在齿轮上圆周力为：
径向力为
作用在轴1带轮上外力：
求垂直面支反力：

求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：

求水平面支承力：
由得
N
N
求并绘制水平面弯矩图：

求F在支点产生反力：

求并绘制F力产生弯矩图：

F在a处产生弯矩：

求合成弯矩图：
考虑最不利状况，把与直接相加。

求危险截面当量弯矩：
从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）

计算危险截面处轴直径：
由于材料选取调质，查课本225页表14-1得，查课本231页表14-3得许用弯曲应力，则：

由于，因此该轴是安全。
3轴承寿命校核：
轴承寿命可由式进行校核，由于轴承重要承受径向载荷作用，因此，查课本259页表16-9，10取取
按最不利考虑，则有：

则 因而所该轴承符合规定。
4弯矩及轴受力分析图如下：

5键设计与校核：
依照，拟定V带轮选铸铁HT200，参照教材表10-9,由于在范畴内，故轴段上采用键：，
采用A型普通键:
键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取=50得查课本155页表10-10所选键为：
中间轴设计：
①材料：选用45号钢调质解决。查课本第230页表14-2取C=100。
②依照课本第230页式14-2得：
段要装配轴承，因此查手册第9页表1-16取，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+++=18+10+10+2=40。
装配低速级小齿轮，且取，L2=128，由于要比齿轮孔长度少。
段重要是定位高速级大齿轮，因此取，L3==10。
装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
段要装配轴承，因此查手册第9页表1-16取，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+++3+=18+10+10+2=43。
③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
作用在2、3齿轮上圆周力：
N
径向力：

求垂直面支反力

计算垂直弯矩：

求水平面支承力：

计算、绘制水平面弯矩图：

求合成弯矩图，按最不利状况考虑：

求危险截面当量弯矩：
从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）

计算危险截面处轴直径：
n-n截面：
m-m截面：
由于，因此该轴是安全。
轴承寿命校核：
轴承寿命可由式进行校核，由于轴承重要承受径向载荷作用，因此，查课本259页表16-9，10取取

则，轴承使用寿命在年范畴内，因而所该轴承符合规定。
④弯矩及轴受力分析图如下：
⑤键设计与校核：
已知参照教材表10-11，由于因此取
由于齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
依照挤压强度条件，键校核为：

因此所选键为：
从动轴设计：
⑴拟定各轴段直径
①计算最小轴段直径。
由于轴重要承受转矩作用，因此按扭转强度计算，由式14-2得：
考虑到该轴段上开有键槽，因而取
查手册9页表1-16圆整成原则值，取
②为使联轴器轴向定位，在外伸端设立轴肩，则第二段轴径。查手册85页表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈原则值，因而取。
③设计轴段，为使轴承装拆以便，查手册62页，表6-1，取，采用挡油环给轴承定位。选轴承6215:。
④设计轴段，考虑到挡油环轴向定位，故取
⑤设计另一端轴颈，取，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。
⑥ 轮装拆以便，设计轴头，取，查手册9页表1-16取。
⑦设计轴环及宽度b
使齿轮轴向定位，故取取
,
⑵拟定各轴段长度。
有联轴器尺寸决定(背面将会讲到).

由于,因此
轴头长度由于此段要比此轮孔长度短

其他各轴段长度由构造决定。
（4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
求作用力、力矩和和力矩、危险截面当量弯矩。
作用在齿轮上圆周力：

径向力：

求垂直面支反力：

计算垂直弯矩：

.m
求水平面支承力。

计算、绘制水平面弯矩图。

求F在支点产生反力

求F力产生弯矩图。

F在a处产生弯矩：

求合成弯矩图。
考虑最不利状况，把与直接相加。

求危险截面当量弯矩。
从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）

计算危险截面处轴直径。
由于材料选取调质，查课本225页表14-1得，查课本231页表14-3得许用弯曲应力，则：

考虑到键槽影响，取
由于，因此该轴是安全。
（5）．轴承寿命校核。
轴承寿命可由式进行校核，由于轴承重要承受径向载荷作用，因此，查课本259页表16-9，10取取
按最不利考虑，则有：
则,
该轴承寿命为64.8年,因此轴上轴承是适合规定。
（6）弯矩及轴受力分析图如下：
（7）键设计与校核：
由于d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为查课本155页表10-10得
由于L1=107初选键长为100,校核因此所选键为：
装齿轮查课本153页表10-9选键为查课本155页表10-10得
由于L6=122初选键长为100,校核
因此所选键为:.
十 高速轴大齿轮设计
因 采用腹板式构造
代号
构造尺寸和计算公式
成果
轮毂处直径

72
轮毂轴向长度

84
倒角尺寸

1
齿根圆处厚度

10
腹板最大直径

321.25
板孔直径

62.5
腹板厚度

25.2
电动机带轮设计

代号
构造尺寸和计算公式
成果

手册157页
38mm

68.4mm

取60mm

81mm

74.7mm

10mm

15mm

5mm
十一.联轴器选取：
计算联轴器所需转矩： 查课本269表17-1取 查手册94页表8-7选用型号为HL6弹性柱销联轴器。
十二润滑方式拟定：
由于传动装置属于轻型，且传速较低，因此其速度远远不大于，因此采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中50号润滑，装至规定高度。
十三.其她关于数据见装配图明细表和手册中关于数据。
十四.参照资料：
《机械设计课程设计手册》(第二版)——清华大学 吴宗泽，北京科技大学 罗圣国主编。
《机械设计课程设计指引书》（第二版）——罗圣国，李平林等主编。
《机械课程设计》（重庆大学出版社）——周元康等主编。
《机械设计基本》（第四版）课本——杨可桢 程光蕴 主编。