一级齿轮减速器课程设计说明书资料.docx
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一级齿轮减速器课程设计说明书资料
机械设计课程设计
计算说明书
设计题目：
一级圆柱齿轮减速器
设计者：
宗志恒
学号：
20140663102
指导教师：
郑飞杰
班级：
14机械设计制造及其自动化专业1班
2016年12月12日
三明学院机电工程学院
目录
一、运动参数的计算………………………………………4
二、带传动的设计………………………………………7
三、齿轮的设计…………………………………………8
四、轴的设计……………………………………………12
五、齿轮尺寸计算…………………………………………18
六、轴承的选择及计算……………………………………18
七、键连接的选择和校核…………………………………19
八、润滑密封设计………………………………………20
九、参考文献…………………………………………20
三明学院机电工程学院
机械设计课程设计任务书
专业14级机械设计制造及其自动化班级1班
姓名 宗志恒设计题号 2号
设计题目:
一级圆柱齿轮减速器
运动简图:
原始数据:
题号
1
F（N）
930
V（m/s）
1.05
D（mm）
160
表中：
F--输送带工作拉力
Ｖ--输送带速度Ｄ--卷筒直径
工作条件：
两班制连续单向运转，载荷轻微变化，使用期限10年。
输送带速度允差±５％。
设计工作量：
一．编写设计计算说明书１份（附:
内容顺序如下）
1）目录（标题及页次）
2）设计任务书
3）电动机选择．传动比分配及运动和动力参数计算
4）带的选择及计算
5）齿轮的设计计算
6）轴的设计计算及校核（并简要说明轴的结构设计）
7）润滑．密封及拆装等简要说明
8）参考资料
二．绘制减速器装配图1张
三．绘制减速器零件图3张
开始日期：
2016年 12 月5日
完成日期：
2016年 12 月10日
指导教师：
郑飞杰
一．运动参数的计算
1．电动机的选型
1）电动机类型的选择
按工作要求选择Y系列三相异步电机，电压为380V。
2）电动机功率的选择
电动机所需工作功率为：
因此由上得
其中F=930NV=1.05m/s
为了计算电动机所需功率，先确定从电动机到工作机只见得总效率η总，式中：
η1、η2、η3、η4、分别为联轴器、轴承、齿轮传动和滚筒的传动效率。
查《机械设计》表2-2得η１=0.98，η２＝0.99，η３＝0.97，η４＝0.97.η5＝0.96
η总=0.98×0.992×0.97×0.97×0.96=0.87
折算到电动机的功率为:
=（930×1.05）/（1000×0.87）=1.11（kw）
电动机转速的选择
按推荐的两级同轴式圆柱齿轮减速器传动比I（齿）=2~4和V带的传动比I（带）=3~5，则系统的传动比范围应为：
I=I齿×I带=（2~4）×（3~5）=6~20
n滚筒＝60×1000·V/（π·D）
=（60×1000×1.05）/（160·π）
=125.4r/min
所以电动机实际转速的推荐值为：
n=（6~20）125.4r/min=（752.4~2508）r/min
符合这一范围的同步转速为940r/min、1400r/min。
经查表有两种合适用的电动机，其技术参数及传动比的比较情况如下表：
方案
电动机
型号
额定功率
p/kw
电动机转速r/min
1
Y90L-4
1.5
1400
2
Y100L-6
1.5
940
综合考虑为使传动装置机构紧凑，选用同步转速1400r/min的电机。
型号为Y90L-4功率1.5KW。
2．计算传动装置的总传动比和分配传动比
总传动比为i=1400/125.4=11.6
分配各级传动装置传动比：
V带传动比I=3
I总=I轮齿×I带I齿轮=11.6/3=3.7
3．计算传动装置的运动和动力参数：
（1）计算各轴的转速:
电机轴n=1400r/min
1轴n=1400/3=467r/min
2轴n=467/3.7=126r/min
卷筒n=126r/min
（2）各轴的输入功率
I轴上齿轮的输入功率:
P=1.11×0.95=1.07kw
II轴输入功率：
P=1.07×0.99×0.97=1.02kw
III轴输入功率：
P=1.02×0.99×0.97=1kw
（3）各轴的转矩
电机轴=9550×1.11/1400=7.57N·m
1轴=9550×1.11/455=21.80N·m
2轴=9550×1.02/126=77.48N·m
卷筒=9550×1/126=77.48N·m
参数如下表：
轴号
转速r/min
功率kw
转矩N·m
电机轴
1400
1.11
7.57
1轴
467
1.07
21.80
2轴
126
1.02
77.48
卷筒
126
1
75.94
二．带传动的设计
1. 确定计算功率
查课本表8-7得：
式中为工作情况系数，为传递的额定功率,即电机的额定功率.
2. 选择带型号
查课本图8-11选用带型为Z型带．
3. 选取带轮基准直径
1）初选小带轮基准直径
查课本表8-6和表8-8取小带轮基准直径
在5～25m/s范围内，故V带合适
3）计算大带轮基准直径
查课本表8-8后取
4. 确定中心距a和带的基准长度
根据课本式8-20，初步选取中心距
所以带长,=
查课本表8-2选取基准长度得实际中心距
由8-24式得中心距地变化范围为438~485mm
5. 验算小带轮包角
，包角合适。
6. 确定v带根数z
1）计算单根V带额定功率
由和查课本表8-4得
传动比,查课本8-4得
查课本表8-2得
查课本表8-5,并由内插值法得=0.946
v带额定功率
2）带的根数
故选Z=5根带。
7.计算初拉力
由8-3得q=0.060kg/m，
单根普通Ｖ带张紧后的初拉力为
8.计算作用在轴上的压轴力
三.齿轮的设计
1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
已知传递功率=1.07kw,小齿轮转速小齿轮转速n1=467齿轮传动比，载荷平稳，空载启动，使用寿命10年，二班制工作，根据传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。
小齿轮选用45钢调质，硬度为197～286HBS，大齿轮选用45号钢正火，硬度为156～217HBS，由表10.1选精度等级为7级。
初选选小齿轮齿数为Z1=20大齿轮齿数Z2=3.7×20=74
2、按齿面接触疲劳强度设计
由由设计公式（10-9a）进行试算，即
（1）确定公式内的各计算数据
1）、试选Kt=1.3；
2）、；
3）、由课本表10-7选取Фd=1；
4）、由课本表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8
5）由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的解除疲劳强度极限
大齿轮的解除疲劳强度极限
6）由课本式10-13计算应力循环次数
7）由课本图10-19取接触疲劳寿命系数KNH1=0.90，KNH2=0.95
8）计算接触疲劳许用应力
去失效概率1%，安全系数S=1，由课本式（10-12）得
（2）计算
1）试算小齿轮分度圆直径=35.644
2）、计算圆周速度
V==0.87m/s
3）、计算齿宽
b==35.67mm
4）计算齿宽和齿高的比
模数模数m=d1t/d2t=39.67/20=2.mm
齿高h=2.45=5.898mm
=22.6/2.45=9.2
5）计算载荷系数
根据v=0..53m/s，7级精度，由课本图10-8查得动载荷系数KV=1.10
直齿轮
由课本表10-2查得使用系数
由课本表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承对称布置时
由，查得
故载荷系数
6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10）得
mm
7）计算模数m=2
8）按齿根弯曲强度设计
由课本式（10-5）得弯曲强度计算公式
（1）确定公式内的各个计算数值
1）由课本图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限
大齿轮的弯曲疲劳强度极限
2）由课本图10-18取弯曲疲劳寿命系数,
3）计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由课本式（10-12）得
4）计算载荷系数K
5）查取齿形系数
由表10-5查得，
6）查取应力校正系数
由表10-5查得,
7）计算大、小齿轮的
大齿轮的数值大
（2）设计计算
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模式m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大少主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮的直径（即模数）与齿轮的乘积有关，可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.90并就近圆整为标准值m=2mm，按接触疲劳强度计算分度圆直径=39.67mm，算出小齿轮齿取=20
大齿轮齿数：
这样设计的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。
4.几何尺寸计算
（1）计算分度圆直径
d1=z1m=20×2.=40mm
d2=z2m=73×2=146mm
（2）计算中心距
a=98mm
（3）计算齿宽
取B2=45mmB1=50mm
名称
符号
公式
齿1
齿2
齿数
20
73
分度圆直径
40
146
齿顶高
2
2
齿根高
2.5
2.5
中心距
98
齿宽
45
50
四．轴的设计
（一）Ⅱ轴的设计
1.轴上的功率、转速和转矩
P2=1.02KW，n2=126r/min，T2=77480N
2.作用在齿轮上的力
切向力Ft2=2T2/d2=2×77480/146=1061N
径向力Fr2=Ft2tan20°=424.4N
3.初定轴的最小直径
先按课本式（15-2）初步估计轴的最少直径。
材料为45钢，调质处理。
根据课本表15-3，取
得=22.4mm输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，故先选联轴器。
联轴器的计算转矩，查课本表14-1，考虑到转矩的变化很小，故=1.3,，则：
选择弹性柱销联轴器,型号为:
LX3型联轴器,其公称转矩为:
半联轴器的孔径:
=36mm,故取:
=36mm半联轴器长度,半联轴器与轴配合的毂孔长度为:
L1=60.
4、轴的结构设计
（1）轴上零件的定位,固定和装配
单级减速器中可以将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布.齿轮左面由套筒定位,右面由轴肩定位,联接以平键作为过渡配合固定,两轴承均以轴肩定位.
（2）确定轴各段直径和长度
<1>为了满足半联轴器的轴向定位要求,轴段右端需制出一轴肩,故取段的直径,左端用轴端挡圈定位,查手册表按轴端去挡圈直径,半联轴器与轴配合的毂孔长度:
为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故段的长度应比略短,取:
.
<2>初步选择滚动轴承,因轴承只受有径向力的作用,故选用深沟球轴承,参照工作要求并根据:
.
由《机械设计课程设计》附录E，选取6209型轴承,尺寸:
，轴肩
故d3=45mm，左端滚动轴承采用套筒进行轴向定位
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