减速器课设课程设计解读.docx
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减速器课设课程设计解读
机械设计课程设计计算说明书
一、传动方案拟定…………….………………………….
二、电动机的选择……………………………………….
三、计算总传动比及分配各级的传动比……………….
四、运动参数及动力参数计算………………………….
五、传动零件的设计计算………………………………
六、轴的设计计算…………………………………………
七、滚动轴承的选择及校核计算…………………………
八、其他零件的选择………..……………………………
九、密封和润滑设计………..……………………………
十、设计小结………..……………………………
十一.参考文献………..……………………………
计算过程及计算说明
一、传动方案拟定
第三组：
设计闭式直齿圆柱齿轮减速器
（1）工作条件：
滚动轴承寿命8000小时，工作温度小于100摄氏度，载荷变化情况为轻微冲击。
原始数据：
输出轴转速n3=135（r/min），输出功率p=2.4kw
齿轮齿数z2=96，齿轮模数m=2.5，齿轮宽度b=70mm，外伸轴长度80mm
二、电动机选择
1、电动机类型的选择：
Y系列三相异步电动机
2、电动机功率选择：
（1）传动装置的总功率：
η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒
=0.96×0.982×0.97×0.99×0.96
=0.85
（2）电机所需的工作功率：
P工作=p输出/η总
=2.4/0.85
=2.8KW
3、确定电动机转速：
计算滚筒工作转速：
n筒=n3×n滚筒
=135×0.96
=129.6r/min
按推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’2=3~5。
取V带传动比I’1=2~4，则总传动比理时范围为I’=6~20。
故电动机转速的可选范围为n’d=I’×n筒=（6~20）×129.6=777.6~2592r/min
符合这一范围的同步转速有1000、和1500r/min。
分别为Y123s-6型，和Y100L-4型。
根据容量和转速，由有关手册查出有两种适用的电动机型号：
这种电动机中，根据文献[1]P138~139表。
综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1500r/min 。
4、确定电动机型号
根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y100L2-4。
其主要性能：
额定功率：
3KW，满载转速1420r/min，额定转矩2.0。
三、计算总传动比及分配各级的伟动比
1、总传动比：
i总=n电动/n筒=1420/129.6=10.96
2、分配各级伟动比
（1）取齿轮i齿轮=5（单级减速器i=3~5合理）
（2）∵i总=i齿轮×I带
∴i带=i总/i齿轮=10.96/5=2.192
四、运动参数及动力参数计算
1、计算各轴转速（r/min）
nI=n电机=1420r/min
n
=nI/i带=1420/2.192=646.6（r/min）
n
=n
/i齿轮=646.6/5=129.32（r/min）
2、计算各轴的功率（KW）
P
=P工作=2.8KW
P
=P
×η带=2.8×0.96=2.688KW
P
=P
×η轴承×η齿轮=2.688×0.98×0.96
=2.529KW
3、计算各轴扭矩（N·mm）
T
=9.55×106P
/n
=9.55×106×2.8/1420
=18831N·mm
T
=9.55×106P
/n
=9.55×106×2.688/646.6
=39700N·mm
T
=9.55×106P
/n
=9.55×106×2.529/129.32
=186761N·mm
五、传动零件的设计计算
1.皮带轮传动的设计
（1）.选择普通V带截型
（2）.确定带轮基准直径,及带速。
小带轮基准直径dd1=112mm。
大带轮基准直径dd2=236mm。
带速V=8.32m/s。
（3）.确定带长和中心矩
L0=1800mm。
a≈595m。
（4）.小带轮包角
α1=1680>1200（适用）。
（5）.传送带根数。
Z=3根。
2.齿轮传动的设计计算
（1）选择齿轮材料及精度等级
考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。
小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240~260HBS。
大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；根据文献[2]P204表10.21选8级精度。
齿面精糙度Ra≤3.2~6.3μm
（2）校核齿根弯曲疲劳强度
根据文献[2]P187（10.24）式
σF=（2kT1/bm2Z1）YFaYSa≤[σH]
确定有关参数和系数
分度圆直径：
d2=mZ2=2.5×96mm=240mm
取传动比i=4.8则Z1=96/4.8=20
d1=mz1=2.5×20=50
齿宽：
已知b=70mmb1=75mm
（3）齿形系数YFa和应力修正系数YSa
根据齿数Z1=20,Z2=96由文献[2]表10.13，10.14查得
YFa1=2.65YSa1=1.59
YFa2=2.20YSa2=1.79
（4）许用弯曲应力[σF]
根据文献[2]P80（10.14）式：
[σF]=σFlimYNT/SF
由文献[2]图6-35C查得：
σFlim1=290MpaσFlim2=210Mpa
计算应力循环次数NL
NL1=60njLn=60×646.6×8000=3.1×108
NL2=NL2/i=3.1×108/4.8=6.5×107
由图10.26查得：
YNT1=0.92YNT2=0.98
按一般可靠度选取安全系数SF=1.25
计算两轮的许用弯曲应力
[σF]1=σFlim1YNT1/SF=290×0.92/1.25Mpa
=213.44Mpa
[σF]2=σFlim2YNT2/SF=210×0.98/1.25Mpa
=164.64Mpa
载荷系数K：
由文献[2]P185表10.11取K=1
转矩T1
T1=9.55×106×p/n1=9.55×106×2.8/646.6
=41354.8N.mm
将求得的各参数代入式（6-49）
σF1=（2kT1/bm2Z1）YFa1YSa1
=（2×1×41354.8/70×2.52×20）×2.65×1.59Mpa
=39.8Mpa<[σF]1
σF2=（2kT1/bm2Z2）YFa1YSa1
=（2×1×41354.8/70×2.52×96）×2.20×1.79Mpa
=7.8Mpa<[σF]2
故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够
（5）校核齿面疲劳强度
根据文献[2]P180式10.13有
σH=668（KT1（u+1）/bd12u）1/2
齿数比：
u=4.8
根据文献[2]P180式10.13
[σH]=ZNTαHlim/SH
由文献[2]P183图10.26查得
ZNT1=0.94ZNT2=0.98
通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度选取安全系数SH=1.0
[σH]1=ZNT1αHlimz1/SH=570X0.94/1.0
=535.8Mpa
[σH]2=ZNT2αHlimz2/SH=370X0.98/1.0
362.6Mpa
σH1=σH2=668（KT1（u+1）/bd12u）1/2
=668（1×41354.8×（4.8+1）/70×502×4.8）1/2
=356.9Mpa<[σH]2=362.6Mpa
故齿面疲劳强度足够
（6）计算齿轮传动的中心矩a
a=m/2（Z1+Z2）=2.5/2（20+96）=145mm
（10）计算齿轮的圆周速度V
第I条V=d1n1/60×1000=3.14×50×646.6/60×1000
第II条=1.69m/s
六、轴的设计计算
输入轴的设计计算
1、按扭矩初算轴径
选用45调质钢，硬度217~255HBS
根据文献[2]P270表14.7查得强度极限σB=650Mpa，再由文献[2]表14.2查得许用弯曲应力[σ-1]b=60Mpa，根据文献[2]P265表14.1查得C=107~118，又式14.2得：
d≥（107~118）（2.668/646.6）1/3mm=17.2~19mm
考虑有键槽，将直径增大5%，则
d=（17.2~19）×（1+5%）mm=18.06~19.95
∴由设计手册取标准直径d=22mm
2、轴的结构设计
（1）轴上零件的定位，固定和装配
单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定
（2）确定轴各段直径和长度
I段：
d1=22mm已知长度L1=80mm
段:
轴段II上应用轴肩，同时为顺利在轴段II上安装轴承，轴段II必须满足轴承内径标准，取II段d2=30mm，初选用6206型滚动轴承，其内径为30mm，宽度为16，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定距离，为此该段长为85mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度2mm，故
L2=（2+20+85）=107mm
段直径d3=35mm该段为齿轮安装轴段，且设计成齿轮轴，且该轴两端为轴承的内环固定端，考虑要装上挡油环，以及和箱体的配合，该段的长度L3=106
Ⅳ段直径d4=30mm
长度考虑轴承的长度和挡油环的和砂轮越程槽的宽度，即L4=24mm
其中II段和Ⅳ段考虑到要安装轴承，需要打磨，因此需要砂轮越程槽。
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=120mm
其轴草图如下：
（3）按弯矩复合强度计算
①求分度圆直径：
已知d1=50mm
②求转矩：
已知T1=41354.8N·mm
③求圆周力：
Ft
Ft=2T1/d1=2X41354.8/50=1654.192N
④求径向力Fr
第III条Fr=Ft·tanα=1654.192×tan200=602.1N
⑤因为该轴两轴承对称，所以：
LA=LB=60mm
（1）绘制轴受力简图（如图a）
（2）绘制垂直面弯矩图（如图b）
轴承支反力：
FAY=FBY=Fr/2=301.05N
FAZ=FBZ=Ft/2=827.09N
由两边对称，知截面C的弯矩也对称。
截面C在垂直面弯矩为
MC1=FAyL/2=301.05×60=18.06N·m
（3）绘制水平面弯矩图（如图c）
截面C在水平面上弯矩为：
MC2=FAZL/2=827.096×60=49.6N·m
（4）绘制合弯矩图（如图d）
MC=（MC12+MC22）1/2=（18.062+49.62）1/2=52.8N·m
（5）绘制扭矩图（如图e）
转矩：
T=9.55×（P2/n2）×10639.7N·m
（6）绘制当量弯矩图（如图f）
因减速器单向运转，故可认为脉动循环变换，取α=1，截面C处的当量弯矩：
Mec=[MC2+（αT）2]1/2
=[52.82+（39.7）2]1/2=66.06N·m
（7）校核危险截面C的强度
σe=Mec/0.1d33=66.06/0.1×353
=15.4MPa<[σ-1]b=60MPa
∴该轴强度足够。
输出轴的设计计算
1、按扭矩初算轴径
选用45调质钢，硬度（217~255HBS）
根据文献[2]P265表14.1取c=107~118
d≥c（P3/n3）1/3=（107~118）（2.592/129.32）1/3=（28.8~31.8）mm
取d=35mm
2、轴的结构设计
（1）轴的零件定位，固定和装配
单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。
（2）确定轴的各段直径和长度
初选用6208型滚动轴承，内径为40mm，宽度为18mm，按输入端实际轴的方法，得出输出端的各轴段数据。
d1=35mmL1=80mmd2=40mmL2=123mm
III段加工成轴环，左边用来固定齿轮，右边用来固定轴承内环，为了便于轴承拆卸，6208的拆装内圈高度为3.5mm，所以d3=47mm，L3=20
Ⅳ段位齿轮安装段取d4=42mmL4=b-2=68mm
V段为轴承安装段，需要加一个套筒，套筒长度为20mm，d5=40mmL5=20+18+2=40mm。
轴各段长度可算得轴支承跨距L=126mm。
输出轴的草图如下：
（3）按弯扭复合强度计算
①求分度圆直径：
已知d2=240mm
②求转矩：
已知T3=186.76N·m
③求圆周力Ft：
Ft=2T3/d2=2×186.76×103/240=1556.3N
④求径向力Fr:
Fr=Ft·tanα=1556.3×0.36379=566.2N
⑤∵两轴承对称
∴LA=LB=63mm
（1）求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ
FAX=FBY=Fr/2=566.2/2=283.1N
FAZ=FBZ=Ft/2=1556.3/2=778.15N
（2）由两边对称，书籍截C的弯矩也对称
截面C在垂直面弯矩为
MC1=FAYL/2=283.1×63=17.8N·m
（3）截面C在水平面弯矩为
MC2=FAZL/2=778.15×63=49.02N·m
（4）计算合成弯矩
MC=（MC12+MC22）1/2
=（17.82+49.022）1/2
=52.15N·m
（5）计算当量弯矩：
取α=1
Mec=[MC2+（αT）2]1/2=[52.152+（1×186.76）2]1/2
=193.90N·m
（6）校核危险截面C的强度
由式（10-3）
σe=Mec/（0.1d3）=193.90/（0.1×453）
=21.28Mpa<[σ-1]b=60Mpa
∴此轴强度足够
七、滚动轴承的选择及校核计算
根据条件，轴承的使用寿命为8000小时。
1、计算输入轴承
选用的6202轴承
（1）初步计算当量载荷P
因该轴承在此工作条件下只受Fr径向力作用，所以
P=Fr=602.1N
（2）计算所需的径向额定动载荷值
根据文献[2]P294式15.6得
C=P/fT（60nLh/106）1/ε
由条件工作温度小于100摄氏度，查文献[2]表15.14得fT=1
球轴承ε=3，因此
C=602.1X（60X646.6X8000/106）1/3
4076.56N
查文献[2]附表15.16206轴承Cr=195000N>4076.56N
所以合适
（3）校核轴承寿命
由文献[2]P294式15.4
Lh=（Cr/P）ε=（19500/602.1）3=33163h>8000h
所以预期寿命合格
所以轴承合格
2.输出轴的轴承计算
选用的6208轴承
（1）初步计算当量载荷P
因该轴承在此工作条件下只受Fr径向力作用，所以
P=Fr=566.2N
（2）计算所需的径向额定动载荷值
根据文献[2]P294式15.6得
C=P/fT（60nLh/106）1/ε
由条件工作温度小于100摄氏度，查表15.14得fT=1
球轴承ε=3，因此
C=566.2X（60X129.32X8000/106）1/3
2241.8N
查文献[2]附表15.16208轴承Cr=29500N>2241.8N
所以合适
（3）校核轴承寿命
由文献[2]P294式15.4
Lh=（Cr/P）ε=（29500/566.2）3=140883h>8000h
所以预期寿命合格
所以轴承合格
八．减速器箱体，箱盖上零件的选择，及其他附件的选择。
1.定位销：
2个，材料45，选择GB/T4M6X16。
小轴端盖：
材料HT150。
附草图
2顶盖：
材料塑料。
附草图
3顶盖螺钉：
4个，材料35，选择GB/TM4X16。
箱盖：
材料HT150.
4固定螺栓：
4个，材料Q235，选择GB/TM8X70。
5垫圈：
8个，材料Q235，选择GB/T8-140HV。
6螺母：
4个，材料Q235，选择GB/TM8。
7箱体两端固定螺栓：
2个，材料Q235，选择GB/TM6X20。
8箱体两端螺母：
2个，材料Q235，选择GB/TM6。
9基座：
材料HT150。
10螺栓密封：
1个，材料Q235，GB/TM8X10。
11小轴轴套：
1个，材料HT150，附草图
12调整环：
3个，材料HT150。
附草图
13定位轴套：
1个，材料HT150。
附草图
14大轴端盖：
1个，材料HT150。
附草图
15轴（主动轴）与V带轮联接的键为：
键12×45GB1096-79
16大齿轮与轴连接的键为：
键10×40GB1096-79
17填料：
2个，材料毛毡。
18大轴轴套：
1个，材料HT150。
附草图
19挡油环：
2个，材料HT150。
附草图
九．密封和润滑设计
1、齿轮的润滑
采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径。
2、滚动轴承的润滑
由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。
3、润滑油的选择
齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。
4、密封方法的选取
选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。
轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。
十．设计小结
终于完成了，感觉一下轻松了很多，这是我第一次做课程设计，的的确确一开始真的无从下手，查了不少资料后终于草草动手。
动手后才发现自己的能力确实有待提高，许多知识要点还不熟，要参考许多资料，像设计轴的时候，同时翻开几本书一起找规律也许才会有点发现，装配图是参照模型和课程设计指导书P179装配图完成的，标题栏中的要求查了不少资料完成的，其中一定有很多不足。
由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点。
齿轮的计算不够精确，轴的设计很粗糙等等缺陷，我相信，通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备。
十一.参考资料目录
[1].《机械设计基础课程设计指导书》，高等教育出版社，陈立德主编，2007年8月第3版。
[2].《机械设计基础》，高等教育出版社，，陈立德主编，2007年8月第3版。
n滚筒=129.6r/min
η总=0.85
P工作=2.8KW
电动机型号
Y100L2-4
i总=10.96
据手册得
i齿轮=5
i带=2.192
nI=1420r/min
n
=646.6r/min
n
=129.32r/min
P
=2.8KW
P
=2.688KW
P
=2.529KW
T
=18831N·mm
T
=39700N·mm
T
=186761N·mm
dd1=112mm
dd2=236mm
V=8.32m/s
L0=1800mm
a≈595m
α1=1680>1200（适用）
Z=3根
i齿=4.8
Z1=20
Z2=96
u=4.8
T1=41354.8N·mm
αHlimZ1=570Mpa
αHlimZ2=370Mpa
NL1=3.1×108
NL2=6.5×107
ZNT1=0.94
ZNT2=0.98
[σH]1=535.8Mpa
[σH]2=362.6Mpa
m=2.5mm
d1=50mm
d2=240mm
b=70mm
b1=75mm
YFa1=2.65
YSa1=1.59
YFa2=2.20
YSa2=1.79
σFlim1=290Mpa
σFlim2=210Mpa
YNT1=0.92
YNT2=0.98
SF=1.25
σF1=39.8Mpa
σF2=7.8Mpa
a=145mm
V=1.69m/s
d=22mm
d1=22mm
L1=80mm
d2=30mm
L2=107mm
d3=35mm
L3=106mm
d4=30mm
L4=22mm
L=120mm
6206
Ft=1654.192N
Fr=602.1N
FAY=301.05N
FBY=301.05N
FAZ=827.096N
MC1=18.06N·m
MC2=49.6N·m
MC=52.8N·m
T=39.7N·m
Mec=66.06N·m
σe=15.4MPa
<[σ-1]b
d=35mm
d1=35mm
L1=80mm
d2=40mm
L2=123mm
d3=47mm
L3=20
d4=42mm
L4=68mm
d5=40mm
L5=40mm
L=126mm
Ft=1556.3N
FAX=FBY=283.1N
FAZ=FBZ=778.15N
MC1=17.8N·m
MC2=49.02N·m
MC=52.15N·m
Mec=193.90N·m
σe=21.28Mpa
<[σ-1]b
P=Fr=602.1N
C=4076.56N
Lh=33163h>8000h
C=2241.8N
Lh=140883h>8000h
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