课程设计同轴式二级直齿圆柱齿轮减速器.doc

目录
一、传动方案的拟定及说明 3
二、电动机选择 3
三、计算传动装置的总传动比并分派传动比 5
四、计算传动装置的运动和动力参数 6
五、传动件的设计计算 8
六、齿轮减速器设计 11
七、轴的设计计算 15
八、轴的校核 17
九、滚动轴承的选择及计算 20
十、键联接的选择 22
十一、铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件选择 22
十二、联轴器的选择 23
十三、润滑方式的拟定 24
十四、设计小结 24
十五、参考资料 24

课程设计的内容
设计一用于带式运送机上的同轴式二级直齿圆柱齿轮减速器（见 图1）。设计内容应涉及：传动装置的总体设计；传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择；减速器装配图和零件工作图设计；设计计算说明书的编写。

图1 参考传动方案
课程设计的规定与数据
已知条件：
1．运送工作扭矩： T=725Nm
2．运送带工作速度： v=0.8m/s
3．卷筒直径： D=350mm
4．使用寿命： 2023；
5．工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳。运送带允许的速度误差为5%

设计计算及说明
结　　果

一、传动方案的拟定及说明
传动方案给定为三级减速器（包含带轮减速和两级圆柱齿轮传动减速），说明如下：
为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和拟定传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速，即

一般常选用同步转速为或的电动机作为原动机，根据总传动比数值，可采用任务书所提供的传动方案就是以带轮传动加二级圆柱直齿轮传动。
二、电动机选择
1．电动机类型和结构型式
按工作规定和工作条件，选用一般用途的Y132S-4系列三项异步电动机。
2．电动机容量
1、卷筒轴的输出功率ＰＷ
2、 电动机输出功率Ｐd
传动装置的总效率
式中——联轴器效率；
——轴承传动效率（球轴承）；
——齿轮的传动效率，齿轮精度8级；
——卷筒的传动效率；
则
故
3、电动机额定功率
选取电动机额定功率
4、电动机的转速
查有关手册，取V带传动的传动比范围，二级圆柱齿轮减速器传动比，则总传动比合理范围为，故电动机转速的可选范围：
～6988.8r/min
根据电动机所需容量和转速，由有关手册查出一种使用的电动机型号，此种传动比方案如下表：

电动机型号
额定功率
电动机转速
传动装置传动比
Y132S—4
5.5
同步
满载
总传动比
V带
减速器
1500
1440
32.97
2.5

3.63
3.63
三、计算传动装置的总传动比并分派传动比
1）总传动比
2）分派传动装置传动比： 式中，分别为带传动和减速器的传动比。
为使V带外廓尺寸不致过大，初步取（实际的传动比要在V带设计时，由选定大小带轮标准直径之比计算），则减速器的传动比：

3） 分派减速器的各级传动比。
按同轴式布置，，则
四、计算传动装置的运动和动力参数
1、各轴转速
减速器传动装置各轴从高速轴至低速轴依次编号为：Ⅰ轴、Ⅱ轴、Ⅲ轴。
各轴转速为
电动机轴：
Ⅰ轴：
Ⅱ轴：
Ⅲ轴：
IV轴：
卷筒轴：
2、各轴输入功率
电机轴：
Ⅰ轴：
Ⅱ轴：
Ⅲ轴：
IV轴：
卷筒轴：

3、各轴输入转矩T(N•m)
电动机输出转矩：
Ⅰ轴输入转矩：
Ⅱ轴输入转矩：
Ⅲ轴输入转矩：
IV轴输入转矩：
卷筒轴输入转矩：
将计算结果汇总列表备用。
轴名
功率
转矩
转速

传动比

效率
电机轴
5.5
36.46
1440
2.5

0.96
I轴
5.28
87.54
576
1

0.99
II轴
5.23
86.71
576
3.63
0.96
III轴
5.02
302.12
128.68
3.63

0.96
IV轴
4.82
1053.10
43.71
卷筒轴
4.72
1031.25
43.71
1
0.96

五、传动件的设计计算
设计带传动的重要参数：
已知带传动的工作条件：两班制（共16h），连续单向运转，载荷平稳，所需传递的额定功率p=5.5kw小带轮转速 大带轮转速，传动比。
设计内容涉及选择带的型号、拟定基准长度、根数、中心距、带的材料、基准直径以及结构尺寸、初拉力和压轴力等等（由于之前已经按选择了V带传动，所以带的设计按V带传动设计方法进行）
1）、计算功率： =
2)、选择V带型 根据、由《机械设计》选择普通B型带。
3）、拟定带轮的基准直径并验算带速v
（1）初选小带轮的基准直径，取小带轮基准直径
（2）验算带速v

由于5m/s<10.55m/s<30m/s,带轮符合推荐范围
（3）计算大带轮的基准直径
，
初定=355mm
（4）拟定V带的中心距a和基准长度
a、 0.7
取
初定中心距=700mm
b、由式8-22计算带所需的基准长度
=2+
=2×700+
＝2193.66
由表选基准长度=2240 mm
C、计算实际中心距
a＝+( -)/2＝700+(2240-2193.66)/2=723.17 mm

（5）验算小带轮包角
＝180°-（-）/a×57.3°
＝180°-（355-140）/723.17×57.3°
＝163°120°包角满足条件
（6）计算带的根数
单根V带所能传达的功率
根据=1440r/min 和=140mm
用插值法求得=2.81kw
单根v带的传递功率的增量Δ
已知B带，小带轮转速=1440 r/min
得Δ=0.46kw
计算B带的根数
包角修正系数=0.95带长修正系数=1.00
=(+Δ)××=(2.81+0.46) ×0.95×1.00=3.1065KW
Z= =6.6/3.1065=2.124 故取3根.
（7）计算单根V带的初拉力和最小值
＝
（8）计算带传动的压轴力
=2Zsin(/2)=1120.52N
（9）带轮的设计结构
A.带轮的材料为:HT200
B. B带轮的结构形式为:腹板式.
C．结构图 （略）
六、齿轮减速器设计
由设计选定两组相同的齿轮作为两级减速，并校核第二级齿轮。
（1）选择材料
小齿轮材料选用40Cr钢，调质解决，长时间气体或液体氮化，齿面硬度241~286HBS。大齿轮材料选用45，调质解决，长时间气体或液体氮化，齿面硬度217~255HBS。
计算应力循环次数N

查有关材料得： （允许有一定点蚀）
查有关材料得：
取
取
取
按齿面硬度和查有关材料得：；
计算许用接触应力

因
计算中取
ZN——接触疲劳强度的寿命系数，其值可根据所设计齿轮的应力循环次数N=60nkth（n为齿轮转速，k为齿轮每转一周同侧齿面啮合的次数，th为齿轮设计的工作小时数），由接触疲劳强度寿命系数ZN查取。

ZW——工作硬化系数；考虑软（大齿轮）硬（小齿轮）齿面组合传动过程中，小齿轮对大齿轮齿面产生冷作硬化，使大齿轮的许用接触应力得以提高，故引进该系数。其值可按下式计算：Zw=1.2-(HB-130HBS) /1700HBS   式中HB为大齿轮齿面的布氏硬度值；当HB≤130HBS时，取ZW=1.2；当HB≥470HBS时，取ZW=1；

ZX——接触疲劳强度的尺寸系数，考虑尺寸增大使材料强度减少的系数,
其值由图查取；ZLVR——润滑油油膜影响系数

（2）按齿面接触强度拟定中心距
小齿轮扭矩

初取查相关资料得,减速传动,u=i=3.63取=0.4

取中心距a=160mm
估算模数(0.007～0.02)=1.12～3.2，取标准模数=2mm
小齿轮数 =34.56 34.56=125.5
取=35 =127
实际传动比==3.729，
传动比误差0.05%<2%
在允许范围内。
齿轮分度圆直径mm
mm
齿顶圆直径

圆周速度
查相关资料 取齿轮精度为9级
（3）验算齿面接触疲劳强度
按电机驱动，载荷平稳，查相关资料取。
查相关资料，按9级精度和
齿宽 b=
查相关资料，按考虑轴的刚度较大和齿轮相对轴承的非对称布置， 得 查相关资料，得
载荷系数，K===1.30
端面齿顶压力角

由式计算
计算齿面接触应力

(4)验算齿根弯曲疲劳强度
由,查相关资料得
；；
m=2<5mm, 取
计算齿根弯曲应力

由式计算，
由式计算齿根弯曲应力

（2）齿轮重要几何参数

七、轴的设计计算
一、高速轴Ⅱ轴设计
1、轴的材料取与高速级小齿轮材料相同，45，调质解决，取
2、初算轴的最小直径

一方面拟定个段直径

A段：有键槽，则轴应放大，取，由于与联轴器配合，根据所选联轴器为弹性柱销联轴器LX2，查表
取
B段：=34，（取轴肩高）
C段：=40，与轴承（深沟球轴承6208）配合，取轴承内径
D段：=45，（取R20系列）
E段：=51，（取轴肩高）
F段， =40, 与轴承（深沟球轴承6208）配合，取轴承内径
3、拟定各段轴的长度
A段：=62,由联轴器拟定。
B段：=50，考虑轴承端盖取42
C段：=38, 与轴承（深沟球轴承6208）配合,加上轴套长度
D段：=70mm, 由小齿轮宽度拟定
E段：
F段：与轴承（深沟球轴承6208）配合
根据以上方法可以分别拟定剩下的两个轴的尺寸
二、Ⅲ轴

L1=33 , L2=61, L3=8 ,L4=49 ,L5=7，L6=70，L7=43
(在实际图纸设计时发现F段较粗必须做成齿轮轴，实际中E段轴肩没有)
三、IV轴

L1=18 , L2=5 , L3=5 ,L4=61 ,L5=38, L6=63, L7=112

八、轴的校核
通过度析，Ⅲ轴受力最复杂，较危险。
一、轴受力分析：
Ⅲ轴：
大齿轮处：
圆周力：
径向力：
小齿轮处：
圆周力：
径向力：

二、.轴的校核：
选Ⅲ轴校核。
1、水平面：
轴受力图如下：

水平支承反力：

则有：

水平受力和弯矩图（单位）：

垂直受力：

弯矩图：

合成弯矩图：

转矩图：

当量弯矩：
由于扭转切应力为脉动循环变应力取
则：
查表得：45号钢
查表得: （插入法）
则:

故轴的强度足够。

八、滚动轴承的选择及计算
轴承寿命校核：
选用轴承：II轴： 深沟球轴承 6208
III轴：深沟球轴承 6008
IV轴：深沟球轴承 6013
（1）对轴承6208校核：
查手册
基本额定动载荷：

，

L=31年
满足使用规定。

（2）对轴承 6008校核。
查手册
基本额定动载荷：

L=2023 满足使用规定。
(3) ）对轴承 6013校核。
查手册
基本额定动载荷：

L=2023 满足使用规定
九、键联接的选择
与联轴器LT8连接的键d＝55mm
选用A型普通键b×h=16×10长度L=112mm
与Ⅲ轴大齿轮连接的键
选用A型普通键b×h=14×9长度L=50mm
与IV轴大齿轮连接的键
选用A型普通键b×h=20×12长度L=56mm

十、铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件选择
铸件减速器机体结构尺寸计算表
减速器机体是用以支持和固定轴系零件并保证传动件的啮合精度和良好的润滑及轴系可靠密封的重要零件。
本设计减速器机体采用铸造机体，由铸铁HT150制成，铸铁具有较好的吸振性，容易切削且承压性能好。减速器机体才哟个割分式结构，其剖分面与传动件平面重合。
查有关手册，铸铁减速器机体结构尺寸
名称
计算公式
计算结果
机座壁厚

机盖壁厚

机座凸缘厚度

机盖凸缘厚度

机座底凸缘厚度

地脚螺钉直径

轴承旁联接螺栓直径

机盖与机座联接螺栓直径
～0.6）

轴承端盖螺钉直径
～0.5）

窥视孔盖螺钉直径
～0.4）

至外机壁距离
查手册

至凸缘边沿距离
查手册

轴承旁凸台半径
查手册

凸台高度
h
便于扳手操作为准
外机壁距轴承座端面距离
（5～10）

大齿轮顶缘与内机壁距离

齿轮端面与内机壁距离

机盖、机座肋厚

轴承端盖外径

＋（5～5.5）
轴承旁联接螺栓距离

十一、联轴器的选择
查手册，减速器输入端联轴器选用型号LX2弹性柱销联轴器，
输出端选用LT8弹性柱销联轴器。

十二、润滑方式的拟定
因传动装置为轻型传动，且传速较低，故轴承采用脂润滑，齿轮采用浸油润滑。

十三、设计小结
通过本次课程设计，将所学的机械设计理论知识和理论力学理论知识，并在实践中对所学加以巩固，将机械设计的很多知识得到了运用，同时纯熟掌握了查手册和表格和计算相关的问题，特别在手工绘图能力上有了很大的提高，同时也考验耐心和毅力。在绘图和计算中碰到了很多问题，于是自己上图书馆查阅资料和问老师，特别感谢老师的细心指导，从中获得了很多的知识和一些制图技巧。

十四、参考资料
1、《机械设计》（第八版）濮良贵，纪名刚　主编 出 版 社：高等教育出版社
2、《机械设计课程设计指导书》（第3版） 吴宗泽 主编，高等教育出版社，1990；
3、《机械零件手册》（第五版） 周开勤 主编，高等教育出版社，2023；
4、《材料力学》（第4版） 刘鸿文 主编，高等教育出版社，2023.1；
5、互换性与测量技术基础（第3版）王伯平 主编，机械工业出版社2023-3-1

=32.97

=3.63
=3.63

V=10.55m/s
=355mm

=700m

=2240 mm

＝162.16°

B带取3根.

=189.04N

=1120.52N