单级直齿圆柱齿轮减速器课程设计Word下载.docx

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一．引言

机械设计课程是培养学生具有机械设计能力的技术基础课，课程设计则是机械设计课程的实践性教学环节，同时也是高等工科院校大多专业学生第一次全面的设计能力训练，其目的是

（1）通过课程设计实践，树立正确的设计思想，增强设计意识培养综合运用设计课程和其他选修课的理论与实际知识去分析和解决机械设计问题的能力。

（2）学习机械设计的一半方法，掌握机械设计的设计过程和方法。

（3）通过制定设计方案，合理选择传动机构和零件类型，正确计算零件的工作能力，确定尺寸及掌握机械零件，以较全面的考虑制造工艺，使用和维护要求，之后进行结构设计，达到了解和掌握机械零件，机械传动装置或简单机械的设计过程和方法。

（4）学习进行机械设计基础技能的训练，例如：

计算、绘图、查阅设计资料和手册、运用标准和规范等。

齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使用着，是一种不可缺少的机械传动装置。

它是在原动机和工作机之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械应用极为广泛。

本课程设计的齿轮传动的应注意的主要特点是1：

效率高，在常用的机械传动中，一齿轮传动效率最高，如一级圆柱齿轮传动的效率可达99%；

2：

结构紧凑，在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间尺寸一般比较小；

3：

工作可靠，寿命长，设计制定正确合理，使用维护良好的齿轮传动；

4：

传动比稳定，传动比稳定是对传动性能地基本

1设计任务书

一、工作简图

二、原始数据（举例）运输带工作拉力F/N:

1100

运输带工作速度v（m/s）:

1.5

卷筒直径D/mm:

250

减速器外传动：

V带轮传动减速

减速器内传动：

单机圆柱斜齿轮减速

减速器传递功率（1.65P/kW）：

主动轴转速n1（348r/min）：

减速器传动比i:

3.03

齿轮、轴及键的材料：

45钢

箱体材料：

ht200

三、工作条件：

（举例）

两班制连续单向运转，载荷平稳，室内工作；

工作年限8年。

四、设计工作量：

⑴减速器箱体装配图1张（A1）；

⑵从动轴、从动齿轮零件图2张（A3）；

⑶设计说明书1份。

一、电动机的选择及传动装置运动和动力参数计算

设计项目

设计公式与说明

结果

1计算电动机功率

２确定电动机转速

３选择电动机

４分配传动比

５求各轴转速

６求各轴输入功率

６求各轴输入转矩

＝

＝　

　　Ｖ带传动功率　０.９６（一条）

　　滚动轴承　０.９９　（两对）

　　齿轮传动效率　０.９７（一对）

＝1.94ＫＷ

＝0.85

＝＝2ＫＷ

＝１２５ｒ／ｍｉｎ

Ｖ带传动比　＝２～４　

单级直齿圆柱齿轮传动比＝3～6

传动比合理范围　＝＝６～２０

＝＝（６～２０）×

１２５＝690~2760ｒ／ｍｉｎ

根据功率及转速，查附录，选电动机

总传动比　　＝＝１４４０／１２５＝8.18

Ｙ112M－６　额定功率2.2ＫＷ

　　　　　　　　　　　满载转速９4０ｒ／ｍｉｎ　　　　　　

　　　　　　　　　　　同步转速１０００ｒｍｉｎ

总传动比　　＝＝940/115＝8.18

取Ｖ带传动比为　＝2.7

齿轮传动比　＝＝8.17／2.7＝3.03

＝＝940ｒ／ｍｉｎ

＝＝348ｒ／ｍｉｎ

N1=115r/min

Ⅰ轴　＝=1.94ＫＷ

Ⅱ轴　＝n1=1.94*0.96=1.86ＫＷ

＝９５５０＝19.61Ｎ·

ｍ

＝９５５０＝51.04Ｎ·

＝９５５０＝148.65Ｎ·

＝2.0ＫＷ

＝940ｒ／ｍｉｎ

选电动机y112-6940r/min

＝348ｒ／ｍｉｎ

＝1.86ＫＷ

＝19.61Ｎ·

＝51.04Ｎ·

＝148.65Ｎ·

二、带传动设计

确定设计功率

选择V带轮型号

确定带轮直径

确定中心距a和带长

验算小带轮包角

确定V带轮根数z

（1）由表查得工作情况系数=1.1

（2）据式==2.134KW

查图14-5，选A型带

（1）选取小带轮直径=100mm

（2）验算带速

==5m/s

（3）从动带轮直径

==2964mm

（4）从动轮转速=480r/min

（1）按式（9-19）初选中心距

0.7×

（140+280）≤≤2×

（140+280）

≤≤取=555mm

（2）按式（9-20）求带的计算基本长度

=+（+）+

≈1547mm

（3）查表9-2（P143），取带的基准长度为=1547mm

（4）按式9-21计算实际中心距

a=+

=581mm

（5）按式9-22确定中心距调节范围

=a+0.03=566+0.03×

1800

=

=a-0.015=566-0.015×

由式9-23

=-×

=-×

=1630＞

（1）由表9-5（P150）查得

=。

=950r/min=1200r/min时，单根V带的额定功率分别为2.08KW和2.47KW，用线性差值发求=960r/min时的额定功率值

=2.08+×

（960-950）

=2.0956KW

由表9-6（P152）查得

（2）由表9-7（P153）查得包角修正系数=0.96

（3）查表9-8（P154）,得代长修正系数=0.95

（4）计算V带根数z由式9-24

z≥=

≈3

=2.134KW

B型

=100mm

在5/s内合适

=2

=2964mm

=480r/min允许

=1547mm

a=581mm

=

=1630

＞合适

Z=3根

三齿轮设计

1选择齿轮材料、热处理方法及精度等级

（1）减速器是闭式传动，无特殊要求，为制作方便，采用软齿面钢制齿轮。

查表，并考虑=+30-50的要求，小齿轮选用45钢，调质处理，齿面硬度217-255HBS；

大齿轮选用45钢，正火处理，齿面硬度162-217HBS,计算时取=240HBS,=200HBS.

（2）该减速器为一般传动装置，转速不高，根据表，初选8级精度。

小齿轮：

调质

=240HBS

正火，

=200HBS

8级精度.

2按齿面接触疲劳强度设计

（1）载荷系数K

（2）小齿轮传递转矩

（3）齿数z和齿宽系数

（4）许用接触应力

（5）节点区域系数

（6）弹性系数

3.主要尺寸计算

（1）分度圆直径d

（2）齿宽b

（3）中心距a

4.校核齿根弯曲疲劳强度

（1）齿形系数与齿根应力修正系数

（2）许用弯曲应力

5.齿轮的圆周速度

6.齿轮的结构设计

7.齿轮的受力分析

由于是闭式软齿面传动，齿轮承载能力应由齿面接触疲劳强度决定，由式（6-11）

有关参数的选取与转矩的确定

由于工作平稳，精度不高，且齿轮为对称布置，查表6-3，取K=1.2。

取小齿轮齿数=27，则大齿轮齿数=

实际传动比

误差=100%=1.2%≤2.5%

齿数比

查表6-6（P99）取=0.9

由图6-8（c）.（P92）查得：

由图6-8（b）.（P92）查得：

取，计算应力循环次数

／=1.61×

由图6-6差得（允许齿面有一定点蚀）

取较小值代入

故取=520Mpa

标准齿轮材料，则

两轮的材料均为钢，查表6-4（P96）,

将上述各参数代入公式得

模数

由表5-2（P58），取m=

取

由式（6-13）

查表6-5（P97）

查图6（P93）得

查图6-9b（P93）得

查图6-7（P91）得

取

考虑到式闭式齿轮传动，采用浸油润滑。

，主动齿轮采用实心式结构

＜≤从动轮采用辐板式结构。

为减轻重量和节约材料，两轮采用锻钢制造

K=1

=83563N·

mm

=27

=104

适合

弯曲强度足够

四、轴的设计和校核

计算与说明

选择轴的材料并确定许用应力

（1）选用45钢正火处理

（2）由表15-1查得强度极限

（3）由表15-1查得其许用弯曲应力

选用45钢

确定轴输出端直径

（1）按扭转强度估算输出端直径。

（2）由表15-3取c=110

（3）考虑有键槽，将直径增大5%，则

取轴的直径为整数

=35mm

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，将齿轮安排在箱体中间，相对两轴承对称分布。

齿轮左面用套筒轴向定位，右面由轴肩定位。

轴向靠平键和过渡配合固定。

两轴承分别以套筒和轴肩定位，周向则采用过盈配合固定。

轴做成梯形，齿轮、套筒、左轴承和连轴器依次从左面装到轴上；

右轴承从右面装入。

（2）确定轴各段直径和长度

Ⅰ段即外伸端直径

，取

Ⅱ段直径

（由机械设计手则查得轮毂倒角

，轴肩高度

，故

）

Ⅲ段直径

安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm。

Ⅳ段直径

Ⅴ段直径

）。

其长度应和右面套筒长度相同，即

（3）绘制轴的结构草图

（4）由上述轴各段长度可算得轴支撑跨距L=105mm。

轴支撑跨距L=105mm。

按弯扭合成强度校核轴的强度

（1）绘制受力简图。

（2）绘制垂直面弯矩图。

轴承支反力：

计算弯矩：

截面D右侧弯矩

（3）绘制水平面弯矩图

截面D处的弯矩：

（4）绘制合成弯矩图

（5）绘转矩图

转矩T=148647N·

（6）绘制当量弯矩图

转矩产生的扭转剪应力按脉动循环变化，

截面C处的当量弯矩为：

轴承寿命的校核

L=2*8*300*10=48000h

7007AC轴承C=19.0kn

轴承受到的镜像载荷

Fr=358.3

派生的轴向力Fd=0.68Fr=243.6N

轴向力Fa=Fae+Fd=629.1N

e=Fa/Fr=1.75所以可知径向载荷系数和轴向载荷系数

X=0.41Y=0.87

由于有轻微冲击载荷所以fp=1.2

P=fp（XFr+YFd）=773.6

Lk=106/60n（c/p）3=257210h>

48000h

从动轴两个键的选择

键1

公称直径48mm查表可得键宽b=14mm键高h=9mm

轮毂长度为45mm因为键长度略小于轮毂长度所以L=40mm

由P205表知符合

此时可便与键有相对滑动的被连接件表面淬火，也能符合

键2

公称直径35mm查表可得键宽b=10mm键高h=8mm

轮毂长度为70mm因为键长度略小于轮毂长度所以L=65mm

主动轴上需要一个键。

键3、公称直径35mm查表可得键宽b=10mm键高h=8mm

箱体设计

箱座壁厚

取=8

箱盖壁厚

箱盖凸缘厚度

=1.5=1.5×

8＝12

取=12

箱座凸缘厚度

箱座底凸缘厚度

=2.5＝2.5×

8＝20

取=20

地脚螺钉直径

=+12＝16.428

取=16.428

地脚螺钉数目

=4

取=4

轴承旁连接螺栓直径

=0.75＝0.75×

16.428＝12.321

取=12.321

盖与座连接螺栓直径

=〔0.5～0.6〕＝0.5×

16.428～0.6×

16.428＝8.241～9.8568

取=9

连接螺栓的距离

=125～200

取=160

轴承端盖螺钉直径

=（0.4～0.5）＝0.4×

16.428～0.5×

16.428＝6.5712～9.8568

检查孔盖螺钉直径

=〔0.3～0.4〕＝0.3×

16.428～0.4×

16.428＝4.9284～6.5712

取=5

定位销直径

=〔0.7～0.8〕＝0.7×

9～0.8×

9＝6.3～7.2

取=6

、、至外箱壁距离

查表4-7（28）取

、至凸缘边距离

轴承旁凸台半径

凸台高度

根据低速轴座外径确定，以便于扳手操作为准

外箱壁至轴承座端面距离

取=54

齿轮顶圆与内箱壁距离

Δ1>

1.2=1.2×

8＝9.6

取=16.5

齿轮与箱体内壁距离

>

＝8

取=10

箱盖，箱座肋厚、

=0.85＝0.85×

8＝6.8=0.85＝0.85×

8＝6.8

取=6.8，=6.8

轴承端面外径

查表4-9（），

取=180

轴承旁连接螺栓距离

取=150，

箱座深度

=（260+2.5×

2×

1）／2+（30～50）=162.5～182.5

取=170

箱座高度

＝170＋8＋〔5～10〕=183～188

箱座宽度

由内部传动件位置结构及壁厚确定

在设计过程中的经验教训总结：

1.设计的过程中必须严肃认真，刻苦专研，一丝不苟，精益求精，才能在设计思想，方法和技能各方面获得较好的锻炼与提高。

2.机械设计课程设计是在老师的指导下独立完成的。

必须发挥设计的主动性，主动思考问题分析问题和解决问题。

3.设计中要正确处理参考已有资料和创新的关系。

熟悉和利用已有的资料，既可避免许多重复的工作，加快设计进程，同时也是提高设计质量的重要保证。

善于掌握和使用各种资料，如参考和分析已有的结构方案，合理选用已有的经验设计数据，也是设计工作能力的重要方面。

4.在教师的指导下订好设计进程计划，注意掌握进度，按预定计划保证质量完成设计任务。

机械设计应边计算，边绘图，边修改，设计计算与结构设计绘图交替进行，这与按计划完成设计任务并不矛盾，应从第一次设计开始就注意逐步掌握正确的设计方法。

5.整个设计过程中要注意随时整理计算结果，并在设计草稿本上记下重要的论据，结果，参考资料的来源以及需要进一步探讨的问题，使设计的各方面都做到有理有据。

这对设计正常进行，阶段自我检查和编写计算说明书都是必要的。

通过这次为期两周的课程设计，我拓宽了知识面，锻炼了能力，综合素质得到较大提高。

安排课程设计的基本目的，在于通过理论与实际的结合、人与人的沟通，进一步提高思想觉悟。

尤其是观察、分析和解决问题的实际工作能力，以便培养成为能够主动适应社会主义现代化建设需要的高素质的复合型人才。

作为整个学习体系的有机组成部分，课程设计虽然安排在两周进行，但并不具有绝对独立的意义。

它的一个重要功能，在于运用学习成果，检验学习成果。

运用学习成果，把课堂上学到的系统化的理论知识，尝试性地应用于实际设计工作，并从理论的高度对设计工作的现代化提出一些有针对性的建议和设想。

检验学习成果，看一看课堂学习与实际工作到底有多大距离，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，改变学习内容与方法提供实践依据。

实际能力的培养至关重要，而这种实际能力的培养单靠课堂教学是远远不够的，必须从课堂走向实践。

这也是一次预演和准备毕业设计工作。

6课程设计体会

课程设计都需要刻苦耐劳，努力钻研的精神。

对于每一个事物都会有第一次的吧，而没一个第一次似乎都必须经历由感觉困难重重，挫折不断到一步一步克服，可能需要连续几个小时、十几个小时不停的工作进行攻关；

最后出成果的瞬间是喜悦、是轻松、是舒了口气！

课程设计过程中出现的问题几乎都是过去所学的知识不牢固，许多计算方法、公式都忘光了，要不断的翻资料、看书，和同学们相互探讨。

虽然过程很辛苦，有时还会有放弃的念头，但始终坚持下来，完成了设计，而且学到了，应该是补回了许多以前没学好的知识，同时巩固了这些知识，提高了运用所学知识的能力

通过课程设计，让我们找出自身状况与实际需要的差距，并在以后的学习期间及时补充相关知识，为求职与正式工作做好充分的知识、能力准备，从而缩短从校园走向社会的心理转型期。

课程设计促进了我系人才培养计划的完善和课程设置的调整。

课程设计达到了专业学习的预期目的。

在两个星期的课程设计之后，我们普遍感到不仅实际动手能力有所提高，更重要的是通过对机械设计流程的了解，进一步激发了我们对专业知识的兴趣，并能够结合实际存在的问题在专业领域内进行更深入的学习。

由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，比如说箱体结构庞大，重量也很大。

齿轮的计算不够精确等等缺陷，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，传动更稳定精确的机器。