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两级直齿圆柱齿轮减速器设计

目 录

一、传动方案分析…………………………………………………2
二、选择电动机……………………………………………………3
三、计算总传动比及分配各级的传动比…………………………4
四、计算传动装置的运动和动力参数……………………………6
五、V带传动设计计算……………………………………………6
六、直齿圆柱齿轮传动设计计算…………………………………8
七、轴的结构设计计算及校核…………………………………13
八、滚动轴承的选择及校核计算………………………………18
九、联轴器的选择计算 …………………………………………18
十、键联接的选择及校核计算…………………………………18
十一、润滑方式………………………………………………18
十二、参考文献…………………………………………………18
十三、设计小结……………………………………………………19

一、 传动方案分析
机械设计课程设计题目：设计两级圆柱齿轮减速器
减速器工作条件：此减速器用于热处理车间两件清洗传送带的减速，此设备两班制工作，工作期限十年，户内使用。
传送方案如下图所示：

已知工作条件：鼓轮直径 ： 370mm，
传送带运行速度 ： 1.25m/s，
传送带从动轴所需扭矩 ： 850N·m
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鼓轮的转速，即：

二、 选择电动机
1、 电动机类型选择

根据电源及工作机工作条件，选用卧式封闭型Y（IP44）系列三相交流异步电动机。

2、电动机功率的选择
1）、工作机所需功率
2）、电动机输出功率为

传动装置的总效率
式中为从动机至工作机之间的个传动机构和轴承的效率。查《机械设计课程设计》表2-4得：V带传动效率=0.96，圆柱齿轮传动效率为=0.97，滚动轴承效率=0.99，弹性联轴器传动效率=0.99, 平带传动效率。则：

故
根据电动机输出功率，查表选择电动机的额定功率
3）、电动机转速的选择
为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由《机械设计课程设计》表2-1查得V带的传动比范围为，高速齿轮传动比低速齿轮传动比。则传动装置的总的传动比为

故电动机转速范围为

可见同步转速为, 、的电动机均符合要求。由于的电动机体积小，转速高，传动不平稳；因此选同步转速为的电动机：

方案
电动机
型号
额定功率kw
电动机转速r/min
电动机质量kg
传动装置的传动比
同步
满转
总传动比
V带
二级减速器
1
Y132M-4
7.5
1500
1440
81
22.15
2.3
9.63

由表中数据可知，选定电动机型号为Y132M-4。

三、计算总传动比及分配各级的传动比

1、传动装置总传动比

2、分配各级传动比
取V带传动的传动比为，则两级减速器的传动比为

两级圆柱齿轮减速器高速级齿轮传动比为，低速级齿轮传动比为，取则：

取 则
四、计算传动装置的运动和动力参数

1、各轴转速
电动机轴为0轴，减速器高速轴为1轴，中速轴为2轴，低速轴为3轴，则各轴转速分别为：

2、各轴输入功率
按电动机额定功率计算各轴输入功率

2、 各轴转矩
3、

4、各轴输入转速、功率、转矩如下表所示：

项目
电动机轴
高速轴
中间轴
低速轴
转速r/min
1440
626
177
65
功率kW
7.5
7.2
6.91
6.64
转矩
49.47
109.84
372.83
975.57
传动比
2.3
3.54
2.72
效率
0.96
0.96
0.96

五、V带传动设计计算
电动机转速，带轮所连减速器高速轴I轴转速为，传动装置输入功率为。
1、 求计算功率
由《机械设计基础》（第五版）查表13-8得，故计算功率为：

2、选择V带型号
根据，
由《机械设计基础》（第五版）查图13-15得坐标点位于A型界内，故初选普通A型V带。
2、 计算大、小带轮基准直径、
由《机械设计基础》（第五版）查表13-9可知，应不小于75mm，现取

由得

取
4、验算带速V

带速在范围内，符合要求
5、求V带基准长度和中心距a
初步选取中心距

取，符合
由式得带长

查《机械设计基础》（第五版）表13-2，对A型V带选用。
由式得

6、验算小带轮包角
由得
合适
7.　确定v带根数z
因，带速，传动比,
查课表13-3和13-5得.
查课本表13-7得=0.99
由查课本表13-2得=0.96
由公式得

故选Z=7根带。
8.计算作用在带轮轴上的压力
查课本表13-1可得,故:
单根普通Ｖ带张紧后的初拉力为

计算作用在轴上的压轴力

9、带轮结构设计
小带轮设计制造成实心式带轮
大带轮设计制造成腹板式带轮
在高速轴与大带轮结合处轴的直径最小有公式，轴的材料为45钢查课本表14-2得，则，查课程设计手册表11-2取安装带轮处直径
大带轮直径
对照《机械设计基础》（第五版）P223页图13-17与P224页的表13-10可得以下主要参数：
L
40mm

224mm
B
123mm

25mm

六、直齿圆柱齿轮传动设计计算

（一）高速级齿轮传动的设计计算

１． 齿轮材料，热处理及精度
考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线圆柱直齿轮。
齿轮材料及热处理
  材料：
高速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为大齿轮 250HBS ，
高速级大齿轮选用钢调质，齿面硬度为大齿轮 220HBS，
由表11-5，取
[]==564
[]==545
[]==384
[]==368

2. 齿轮精度
按GB/T10095－1998，选择8级

3.初步设计齿轮传动的主要尺寸
高速级传动比，高速轴转速传动功率
齿轮按8精度制造。取载荷系数（表11-3）齿宽系数（表11-6）
小齿轮上转矩
取((表11-4)，

齿数，则，则实际传动比
模数
齿宽
取
按表4-1取，，
中心距

4.验算齿轮弯曲强度

齿形系数，
，

安全

5.小齿轮的圆周速度

对照表11-2 可知选用8级精度是合适的

（二）低速级齿轮传动的设计计算

1.齿轮材料，热处理及精度
考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线圆柱直齿轮。
齿轮材料及热处理
材料：
小齿轮选用钢调质，齿面硬度为大齿轮 260HBS ，
大齿轮选用钢调质，齿面硬度为大齿轮 240HBS，
由表11-5，取
[] ==545
[] ==527
[] ==376
[] ==368

2. 齿轮精度

按GB/T10095－1998，选择8级

3.初步设计齿轮传动的主要尺寸

高速级传动比，高速轴转速传动功率
齿轮按8精度制造。取载荷系数（表11-3）齿宽系数（表11-6）
小齿轮上转矩
取((表11-4)，

齿数，则，则实际传动比
模数
齿宽
取
按表4-1取，，
中心距

4.验算齿轮弯曲强度

齿形系数，
，

安全
5.齿轮的圆周速度

对照表11-2 可知选用8级精度是合适的

（三）齿轮的结构设计
单位（mm）
高速齿轮
低速齿轮
小齿轮
大齿轮
小齿轮
大齿轮
齿数z
30
125
33
106
分度圆直径
82.5
343.75
181.5
583
模数
2.75
2.75
5.5
5.5
齿顶高
2.75
2.75
5.5
5.5
齿根高
3.44
3.44
6.88
6.88
齿顶圆直径
88
349.25
192.5
594
齿根圆直径
75.63
336.88
167.75
569.25
齿宽

62
67
145
150

七、轴的结构设计计算
1.轴的选材：选用材料为45缸，调质。

查《机械设计基础》P241表14-1.查取碳素钢、

查《机械设计基础》P245表14-2.查45钢取、

2.轴的设计

（1）高速度轴
按纯扭转强度估算轴径（最小直径）
，取 ，轴承选6208。

（2）中间轴
按纯扭转强度估算轴径（最小直径）
，取，轴承选6209。

（3）低速轴
按纯扭转强度估算轴径（最小直径）
，取 轴承选6214

（4）低速轴的强度校核
低速轴上齿轮直径，转矩
周向力：
轴向力：0
径向力：

右上图可知，危险截面在齿轮的轴段中心处
扭矩：

弯矩：

所以
此轴满足刚度条件

八、滚动轴承的选择及校核计算
根据轴的设计选取轴承
高速轴：轴承型号6208
中间轴：轴承型号6209
低速轴：轴承型号6214

低速轴轴承寿命计算校核
因为低速轴上只受径向力
则当量动载荷
查机械设计手册轴承6214的额定动载荷
要求使用寿命为十年，两班制工作
则
查《机械设计基础》表16-13。因为受轻微冲击载荷，所以其载荷系数
而滚动体为球体，所以
取常温下工作取
代入数据的
所以满足寿命要求

九、联轴器的选择计算

根据低速轴联轴器安装处轴径d=56mm
查机械设计手册取联轴器型号为

十、键联接的选择及校核计算

查《机械设计基础》表10-10键的取材为45钢则在轻微冲击中许用挤压应力
根据轴径取键
（1） 高速轴上联接带轮的键取A型键b=8mm 、h=7mm、 l=28mm
（2） 中间轴上联接的大齿轮的键取A型键b=14mm 、h=9mm、 l=50mm
（3）联接的大齿轮的键取A型键b=22mm 、h=14mm、 l=70mm
联接联轴取A型键b=16mm 、h=10mm、 l=63mm

（3） 低速轴键的强度校核

联接的大齿轮的键
联接的大齿轮的键
低速轴上的键的强度符合要求

十一、润滑方式

由于低速级大齿轮齿轮圆周速率小于2m/s，使用脂润滑

十二、参考文献

一、杨可帧、程光藴、李仲生主编. 机械设计基础.北京：高等教育出版社，2006年5月
二、王昆、何小柏、汪信远主编. 机械设计、机械设计基础课程设计. 北京：高等教育出版社，1996年

十三、设计小结

经过两周时间的努力，终于把机械设计课程设计完整地做完了。在这次设计作业过程中,我遇到了许多困难,一遍又一遍的计算,一次又一次的设计方案修改，同一个数据有时候也要计算好几遍，通过两周计算设计和画图终于把设计完整的做出来。 尽管这次作业的时间是漫长的,过程是曲折的,但我的收获还是很大的.不仅仅掌握了带传动以及齿轮的设计步骤与方法;也对制图有了更进一步的掌握。对我来说,收获最大的是方法和能力.那些分析和解决问题的方法与能力。在这次设计中,我发现自己考虑问题不全面，考虑到了细节整体又没有考虑，还有就是对理论知识的不熟悉，理论和现实脱节，使得这次设计遇到了很多从来没有遇到过的问题。认清了自己的不足之处，对以后的学习以及工作有了很大的帮助。
２． 齿轮材料，热处理及精度
考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线圆柱斜齿轮。
齿轮材料及热处理
  材料：
高速级小齿轮选用钢表面淬火，齿面硬度为小齿轮 40-50HRC，，
高速级大齿轮选用钢表面淬火，齿面硬度为大齿轮 40-50HRC，
由表11-5，取 由表11-4，取=2.5, =189.8
[]=[]==1140
[]=[]==552
2. 齿轮精度
按GB/T10095－1998，选择9级

取载荷系数（表11-3）齿宽系数（表11-6）
小齿轮上的转矩初选螺旋角=150
齿数，则，圆整得=89 则实际传动比 ,
齿形系数

查图11-8得 图 11-9得因 因故应对小齿轮进行弯曲强度计算。

法向模数
由表4-1，取=2mm
中心距，取
确定螺旋角 不必重新计算。
齿轮分度圆直径
齿宽 取
③验算齿面接触强度
代入11-8得安全
④齿轮的圆周速度
对照表11-2选9级精度是合宜的。
所以：
小齿轮齿宽
分度圆直径齿根圆直径
齿顶圆端面模数
大齿轮齿宽
分度圆直径
齿根圆直径
齿顶圆