单级直齿圆柱齿轮减速器设计.doc

1、机械设计课程设计说明书一、传动方案拟定4二、电动机的选择4三、计算总传动比及分配各级的传动比6四、运动参数及动力参数计算6五、V带传动的设计8六、齿轮的设计11七、轴的设计15八、滚动轴承的选择及校核24九、键联接的选择及校核26十、联轴器的选择27十一、减速器的润滑与密封27十二、总结与心得28十三、参考资料28计算过程及计算说明一、传动方案拟定1设计题目名称单级斜齿圆柱齿轮减速器。2运动简图3工作条件带式运输机在常温下连续工作，单向运转，空载起动，工作载荷有轻微冲击；输送带工作速度v的允许误差正负5%，使用寿命为8年，两班制工作，大修期2-3年，中批量生产，三相交流电源电压为380/220

2、V.4，原始数据 1输送带牵引力 F=6750 N 2输送带线速度 V=0.6m/s 3卷筒直径 D=300 mm 二、电动机选择1、选择电动机的类型和结构形式的选择： 按已知的工作要求和条件，选用Y系列三相交流异步电动机，卧式封闭结构，电源电压380V。2、工作室有需要的有效功率 根据已知条件,工作机所需要的有效功率为: 3、工作时电动机所需要的功率：查表得：弹性联轴器：0.99；闭式齿轮传动效率：0.97滚动轴承效率：0.99；滚筒传动效率：0.96V带传动效率：0.95电机至工作机之间的传动装置的总效率： 所以： 从表可知满足的条件的Y系列三相交流异步电动机的额定功率取为5.5kw的电动

3、机。4、电动机转速的选择：卷筒的转速为：按表推荐的传动比合理范围，取V带传动比单级圆柱齿轮减速器传动比，则从电动机到卷轴筒的总传动比合理范围为：。故电动机转速可选的范围为： 初选同步转速为600r/min 750r/min和1000r/min的电动机，为降低电动机的重量，价格和噪音，选取同步转速为750r/min的y系列电动机Y160m2-8,其满载转速为715r/min型号功率（KW）转速（r/min）堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y160M2-85.57502.02.0额定功率kW满载转速KHDADEFGHLAB5.571515385254+0.018+0.002110123716060

4、0330三、计算总传动比及分配各级的传动比：总传动比： 分配传动比:为使v带的外轮廓尺寸不至过大，取V带的传动比，则一级斜齿圆柱齿轮的传动比：四、运动参数及动力参数计算：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之间的传动效率。1、传动系统各轴的转速、功率和转速计算如下：1轴： 2轴 卷筒轴：2、各轴输入功率，输出功率：输入功率：1轴：2轴：卷筒轴：电动机的输出转矩：电动机输入转矩： 1轴输入转矩： 2轴输入转矩: 卷筒轴输入转矩：输出转矩分别为输入转矩乘以轴承效率0.99。运动和动力参数计算结果如下表：轴名功率P （KW）转

5、矩T （N*m）转速（r/min）传动比输入输出输入输出电动机轴5.573.467153.51轴5.28246.93204.25.42轴5.071280.937.85.4卷筒轴4961253.1237.8五、V带传动的设计由以上可知V带传送的功率电动机的转速主动带轮的转速从动轮转速1、确定计算功率。由表查得,由式（10-13）得2.选择V带的型号。根据,，由图10-8可选取普通B型的V带。3、确定带轮的基准直径，并验算带速。 由图10-8可知，小带轮基准直径的推荐值为，由表，则取，故 由表，取，实际传动比为 由式得带速 值在范围内，带速合格。4.确定带长和中心距由式得 初取中心距由式得由表，取

6、。由式得，实际中心距为验算小带轮上的包角，由式得 ,5、确定V带的根数Z。查表，由线性插值法可得查表，由线性插值法可得查表，由线性插值法可得查表，可得，由得，V带根数Z为 取整数，故Z=4根.6、计算单根V带的预紧力。查表10-1得,由式（10-20）得单根V带的预紧力7、计算V带对轴的压力Q。由式（10-21）的得V带对轴的压力Q为 六、齿轮的设计1、由已知可得齿轮传递功率为P=5.3kW 齿数比2、选择材料和热处理的方法，并不确定材料的需用接触应力。 根据工作条件，一般用途的减速器可采用闭式软齿传动，查表12-1，得小齿轮 45钢 调质处理 大齿轮 45钢 正火处理 两齿轮齿面硬度差为40

7、HBS，符合软齿面传动的设计要求 3、确定材料许用接触应力。查表12-6，两实验齿轮材料的接触疲劳极限应力分别查表12-7，接触疲劳强度的最小安全系，则两齿轮材料的许用接触应力分别为 4、根据设计准则，按齿面接触疲劳强度进行设计。由式（12-6）得 式中：小齿轮的转矩表12-3，取载荷系数K=1.3；查表12-4，查取弹性系数； , 取齿宽系数（闭式传动软齿面）；代入。故5.几何尺寸计算。取，则 取109模数：由表5-1，将转换为标准模数，取中心距; 齿宽：，取整（四舍五入）即，取6、校核齿根弯曲疲劳强度。由校核公式（12-8）得 查表1-5，两齿轮的齿形系数、应力校正系数分别为（、由曲线插值

8、法求出）时 时 查表12-6，两实验齿轮材料的弯曲疲劳极限应力分别为查表12-7，弯曲疲劳强度的最小安全系数为两齿轮材料的许用弯曲疲劳应力分别为 将上述参数分别代入校核公式（12-8），可得两齿轮的齿根弯曲疲劳应力分别为 所以两齿轮齿根弯曲强度足够。7、齿轮其他尺寸计算。齿顶高系数的标准值为 ， 对于标准齿轮齿高计算为齿顶高 齿根高 全齿高 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 中心距 ： 齿宽 ： 8、选择齿轮精度等级。齿轮圆周速度：查表12-2，选齿轮精度，第公差组为9级。七、轴的设计主动轴的设计1.选取轴的材料和热处理方法，并确定轴材料的许用应力。普通用途，中小功率，选用45号钢正火处理。

9、查表16-1得，查表16-5得。2、估算轴的最小直径。由表16-2差取A=110，根据公式（16-1）得 由前面各轴传递功率可得 ,故 考虑轴端有一键槽，将上述轴径增大5%，即该轴的外端安装联轴器，为了补偿轴的偏差，选用弹性柱销联轴器。 查手册选用的弹性柱销联轴器，其型号为HL4，。3.轴的设计计算并绘制结构草图 （1）确定轴上零件的布置方案和固定方式： 参考一般的减速器结构，将齿轮布置在轴的中部，对称于两端的轴承；齿轮用轴环和轴套做轴向固定，用平键和过盈配合（H7/r6）作周向固定。右端轴承用轴肩和过渡配合（H7/k6）固定内套圈；左端轴承用轴套和过渡配合（H7/k6）固定内套圈。轴的定位则

10、有两端的轴承端盖单面轴向固定轴承的外套圈来实现。输出端的联轴器用轴肩和挡板作轴向固定，用平键作周向固定。（2）直齿轮在工作中不会产生轴向力，故两端采用深沟球轴承。轴承采用润滑，齿轮采用油浴润滑。（3）确定轴的各段直径：外伸端直径。按工艺和强度要求把轴制成阶梯形 ，取通过轴承盖轴段的直径为由于该段处于安装毡圈，故取标准直径；考虑轴承的内孔标准，取（两轴承同型号），初选轴承型号6214；直径为的轴段为轴头，取。轴环直径；根据轴承安装直径，查手册得。（4）确定轴的各段长度。(轮毂宽度为,要比短) ；（HL4弹性柱销联轴器J型轴孔长度为，比短）；（轴承宽度为，档油环厚）；Cvvc （轴环宽度为）；根据

11、减速器结构设计的要求，初步确定，；（根据减速器箱体结构等尺寸初步确定为）由草图可知，两轴承之间的跨距（近似认为支点在两轴承宽度的中点）。4.主动齿轮 的受力计算。分度圆直径转矩圆周力径向力5.按钮转和弯曲组合变形强度条件进行校核计算。（1）绘制轴的受力简图（2）将齿轮所受力分解水平面H和铅垂平面V内的力。（3）求水平面H和铅垂面V内的支座反力。水平面的支座反力：铅垂面V的支座反力：(4)绘制弯矩图。水平面的弯矩图： 铅垂面V的弯矩图 合成弯矩图（5）绘制扭矩图 T=170803N*mm（6）绘制当量弯矩图单向转动，故切应力为脉动循环，取， b截面当量弯矩为6、校核轴的强度。根据总合成弯矩图、扭

12、矩图和轴的结构草图的判断，a、b截面为危险截面。下面分别进行校核（1）校核a截面 考虑键槽后，由于，故a截面安全。（2）校核b截面。考虑键槽后，由于，故b截面安全。因为危险截面a、b均安全，所以该轴的强度是足够的，无需修改原结构设计方案。从动轴的设计1.选取轴的材料和热处理方法，并确定轴材料的许用应力。普通用途，中小功率，单向运转，选用45号钢正火处理。查表16-1得，查表16-5得。2、估算轴的最小直径。由表16-2差取A=110，根据公式（16-1）得 由前面各轴传递功率可得 ,故 考虑轴端有一键槽，将上述轴径增大5%，即。该轴的外端安装联轴器，为了补偿轴的偏差，选用弹性柱销联轴器。查手册

13、选用的弹性柱销联轴器，其型号为HL4，最小值直径为。3.轴的设计计算并绘制结构草图（1）确定轴上零件的布置方案和固定方式： 参考一般的减速器结构，将齿轮布置在轴的中部，对称于两端的轴承；齿轮用轴环和轴套做轴向固定，用平键和过盈配合（H7/r6）作周向固定。右端轴承用轴肩和过渡配合（H7/k6）固定内套圈；左端轴承用轴套和过渡配合（H7/k6）固定内套圈。轴的定位则有两端的轴承端盖单面轴向固定轴承的外套圈来实现。输出端的联轴器用轴肩和挡板作轴向固定，用平键作周向固定。（2）直齿轮在工作中不会产生轴向力，故两端采用深沟球轴承。轴承采用润滑，齿轮采用油浴润滑。（3）确定轴的各段直径：外伸端直径。按工

14、艺和强度要求把轴制成阶梯形 ，取通过轴承盖轴段的直径为由于该段处于安装毡圈，故取标准直径；考虑轴承的内孔标准，取（两轴承同型号），初选轴承型号6215；直径为的轴段为轴头，取；轴环直径；根据轴承安装直径，查手册得。（4）确定轴的各段长度。(轮毂宽度为,要比短) ；（HL4弹性柱销联轴器J型轴孔长度为，比短）；（轴承宽度为，档油环厚）；（轴环宽度为）；根据减速器结构设计的要求，初步确定，；（根据减速器箱体结构等尺寸初步确定为）有草图可知，两轴承之间的跨距（近似认为支点在两轴承宽度的中点）。4.从动齿轮的受力计算。分度圆直径转矩圆周力径向力5.按钮转和弯曲组合变形强度条件进行校核计算。（1）绘制轴

15、的受力简图（2）将齿轮所受力分解水平面H和铅垂平面V内的力。（3）求水平面H和铅垂面V内的支座反力。水平面的支座反力：铅垂面V的支座反力：(4)绘制弯矩图。水平面的弯矩图： 铅垂面V的弯矩图 合成弯矩图（5）绘制扭矩图 （6）绘制当量弯矩图单向转动，故切应力为脉动循环，取， b截面当量弯矩为6、校核轴的强度。根据总合成弯矩图、扭矩图和轴的结构草图的判断，a、b截面为危险截面。下面分别进行校核（1）校核a截面 考虑键槽后，由于，故a截面安全。（2）校核b截面。考虑键槽后，由于，故b截面安全。因为危险截面a、b均安全，所以该轴的强度是足够的，无需修改原结构设计方案。八、滚动轴承的选择及校核根据条件

16、，轴承预计寿命主动轴承的设计与校核已知n=204.2r/min初先轴承为深沟球球轴承6214型1、 初步计算当量动载荷P因该轴承在此工作条件下只受到径向力的作用，所以 2、计算轴承应有的径向基本额定载荷值，查表14-7、14-8得：3、选择轴承的型号选用深沟球轴承型号6210276-1994预期寿命验证：故，预期寿命足够，此轴承型号6214符合。从动轴承的设计与校核已知n=37.8r/min初先轴承为深沟球球轴承6215型1、 初步计算当量动载荷P 因该轴承在此工作条件下只受到径向力的作用，所以 2、计算轴承应有的径向基本额定载荷值，查表14-7、14-8得：3、选择轴承的型号选用深沟球轴承型

17、号6216276-1994预期寿命验证：故，预期寿命足够，此轴承型号6215符合。九、键联接的选择及校核1、主动抽连接带轮处键的设计与校核主动轴外伸端的直径，考虑到键在轴中部的安装，根据书表13-10中，选圆头普通A型平键，键GB/T1096-2003，宽度，深度，键长。选择45号钢，则其挤压强度公式为，并取，则其工作表面的挤压应力为由表13-11查得当载荷平稳时，许用挤压应力，,故连接能满足挤压强度要求。2、 从动抽连接带轮处键的设计与校核从动轴外伸端的直径，考虑到键在轴中部的安装，根据书表13-10中，选圆头普通A型平键，键GB/T1096-2003，宽度，深度，键长。选择45号钢，则其挤

18、压强度公式为，并取，则其工作表面的挤压应力为由表13-11查得当载荷平稳时，许用挤压应力，,故连接能满足挤压强度要求。十、联轴器的选用 根据初选轴径选择联轴器的条件可知。HL4 d=60mm的弹性柱销 联轴器必满足弹性要求。因此，2轴和3轴上的半联轴器分别选用 d=60mm 型号为HL4和d=60mm型号HL4的弹性柱销联轴器。十一、减速器的润滑与密封1、 减速器的润滑为了降低摩擦，减少磨损和发热，提高机械效率，减速器传的动零件和轴承等必须进行润滑。2、 减速器的密封为了阻止润滑剂的流失和防止外界灰尘、水分及其它杂物的渗入，减速器中应该设置密封装置。 由减速器的密封特点可选择接触式密封中的毡圈

19、油封密封。十二. 总结和心得机械设计课程设计是机械课程中一个重要的环节通过了几个周的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。 由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现问题，如：在选择计算标准间是可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准确。课程设计运用到了很多知识，例如将理论力学，材料力学，机械设计，机械原理，互换性与测量技术等，是我对以前学习的知识有了更深刻的体会。通过可程设计，基本掌握了运用绘图软件制图的方法与思路，对计算机绘图方法有了进一步的加深，基本能绘制一些工程上的图。 在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中海培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。十三、参考资料机械设计主编：刘扬 明兴祖。机械设计课程设计（课本） 北京交通大学出版社 主编：刘扬 明兴祖。26