机械设计基础课程设计一级直齿圆柱齿轮减速器Word格式.docx
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输送带滚筒直径D＝300mm
输送带工作速度V＝0.7m/s输送带轴所需扭矩T＝900Nm
4.设计内容
1）一级圆柱齿轮减速器；
2）一根轴的强度校核；
3）图纸要求：
总装图1张；
零件图1张（齿轮或轴）
4）计算说明书一份。
二、传动系统方案的拟定
1.带式输送机传动系统方案如图所示：
（画方案图）
2.带式输送机由电动机驱动
电动机1将动力传到带传动2，再由带传动传入一级减速器3，再经联轴器4将动力传至输送机滚筒5，带动输送带6工作。
传动系统中采用带传动及一级圆柱齿轮减速器，采用直齿圆柱齿轮传动。
三．计算及说明
计算及说明
计算结果
⑴电动机的选择
①电动机类型与结构形式的选择
对一般的机械运输，选用Y系列三相异步电动机，安装形式为卧式，机座带底脚，电压380V。
②电动机型号的选择
⒈电动机的功率
P输出=4.2kw
2v20.7
P输出=T*D9000.34.2kw
滚筒转速
nw
60v
D
600.7
0.3
44.56r/min
nw44.56r/min
设：
联轴器效率0.99
1
一对轴承效率20.99；
闭式圆柱齿轮传动效率30.97
3
V带传动效率0.95
4
由电动机至运输带的传动总效率为0.894
22
·
=0.990.9920.970.950.894联轴齿带
Pca4.698kw
则工作机实际需要的电动机输出功率为
P输入
P输出4.2
0.894
4.698kw
根据pca选取电动机的额定功率
1.电动机型号：
Y132M2-6
i带=4
2.电动机的转速n960r/min
V带传动比ib2~4，齿轮传动比ig3~5，则
⑵计算总传动比和分配各级传动比
①传动装置的总传动比
i总=nn电动机=4946.506=21.54i总=21.54
n滚筒44.56
②分配各级传动比
i减=i总=21.54=5.385i减=5.385
减n带4
⑶传动系统的运动和动力参数计算
传动装置从电动机到工作机有三轴，分别为Ⅰ、Ⅱ、
Ⅲ轴，传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下：
n2240n3244.57r/min
ig5.385
P3P234.4630.97＝4.329kW
P4.329
T3955039550927.57Nmn344.57
将计算结果和传动比及传动效率汇总如表1－1
表1－1传动系统的运动和动力参数
轴号
电动机
带传动
圆柱齿轮传动
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
转速nr/min
960
240
44.57
功率PkW
4.698
4.463
4.329
转矩TNm
46.74
177.59
927.57
传动比i
5.385
传动效率η
0.95
0.97
计算及说明计算结果
⑷减速器传动零件的设计与计算
1V带的设计与计算
⒈计算功率PC
pca4.698kWn小带轮960r/min
⒉选取V带型号
根据pca4.698kW和小带轮转速n小带轮960r/min，查
表工作点处于A区域，取A型带。
⒊小轮基准直径dd1和大轮基准直径dd2
取dd1=125mm，dd1=125mm
则大轮的基准直径：
dd2i带·
dd1=4125500mm
d2=500mm
由表取dd2=500mm。
⒋验算带速
amax2dd1dd221255001250mm
dd2dd2
180d2d257.5a
⒐单根V带所能传递的功率p0
根据n小带轮960r/min和dd1=125mm，查表用插值法
求得：
p01.38kw
⒑单根V带传递功率的增量p0
传动比i带4，n带960r/min，查表得：
p0.11kw
⒒计算V带的根数
p0pKKL
由表可查得K=0.91，
由表可查得KL=1.06则
5004.698F0
2.5
10.16.282167.33N
46.280.91
所以作用在轴上的力为Fp：
11445
Fp2zF0sin124167.33sin1273.4Np022
2齿轮的设计与计算
⒈齿面弯曲强度计算：
ⅰ确定作用在小齿轮上的转矩T1
ⅱ选择齿轮材料
齿轮均选用合金钢，表面淬火，齿面硬度56HRC
F1602.5HRC1602.556300MPaⅲ选择齿宽系数和齿数
d0.5
取Z120，Z2igZ1108ⅳ确定载荷系数K
取K=1.5
齿根弯曲强度确定齿轮模数YF2.81
取标准模数m3mm
ⅶ齿轮几何尺寸计算
小齿轮分度圆直径及齿顶圆直径：
d1mZ132060mmdd1d12m66mm大齿轮分度圆直径及齿顶圆直径：
d2mZ23108324mm
dd2d22m330mm
d1d260324
中心距：
a12192mm
齿轮宽度：
bdd10.56030mm
⒉齿轮接触强度验算
ⅰ确定许用接触应力
H50011HRC50011561116MPaⅱ确定齿面接触强度
H=112ZEKT1（u21）1110.6MPaH
HEbd12uH
轴的设计与核算
⒈减速器高速轴的设计
ⅰ选择材料与热处理
选用45钢，调质，由表11-1得
毛坯直径≤200㎜，硬度217-255HBS
抗拉强度B640MPa,屈服强度s355MPa
弯曲疲劳极限1275MPaⅱ初算轴的最小直径dmin，并进行初步结构设计根据表11-3，取A0105
dminA0p27.82mm
对于直径d100的轴，有一个键槽时，
轴径增大5%-7%，取ddmin1.0529.21mmⅲ确定轴的各段直径
采用阶梯轴，尺寸按由小到大，由两端至中央的顺序确定。
a：
外伸端（与V带轮相连）取最小直径d30mm
b：
下一台阶直径增大，故d135mm
c：
安装两滚动轴承处的轴颈直径同为d240mm
d：
齿轮轮毂与轴配合处直径d345mm
e：
轴环直径d447mmⅳ选择轴承类型查表得，轴承代号为6208
ⅴ轴承盖的设计
因为轴承外径D80mm
故d38mm，d09mm
D0D2.5d3802.58100mm
e1.2d39.6mm，e1e
m由结构确定
D4D10~1568mm
D5D03d376mm
D6D2~478mm
ⅵ轴各段的长度设计
箱盖壁厚：
10.025a30.02519237.88
取18mm
箱体内壁与齿轮端面应留有空隙21
故取210mm
小齿轮宽度b130mm，故取l328mm
轴环宽度l410mm
轴承宽度b18mm，l226mm
V带轮宽度b58mm，取l58mm
ⅶ挡油环：
dn402409600mmr/min
选用脂润滑：
310mm
ⅷ螺栓
选用M8的螺栓，故l146mm
⒉减速器低速轴的设计
抗拉强度B640MPa,屈服强度s355MPa弯曲疲劳极限1275MPaⅱ初算轴的最小直径dmin，并进行初步结构设计根据表11-3，取A0105
dminA03np48.27mm
对于直径d100的轴，有一个键槽时，轴径增大5%-7%，取ddmin1.0751.64mm零件的孔径（这里是联轴器）标准尺寸，在此处开一键槽。
ⅲ确定轴的各段直径采用阶梯轴，尺寸按由小到大，由两端至中央的顺序确定。
外伸端（与联轴器相配）取直径d55mmb：
下一台阶直径增大，故d160mm
安装两滚动轴承处的轴颈直径同为d265mm
d：
齿轮轮毂与轴配合处直径d370mme：
轴环直径d474mm
ⅳ选择轴承类型
查表得，轴承代号为6213
基本尺寸：
d65mm,D120mm,B23mm
ⅴ轴承盖的设计
因为轴承外径D120mm
故d310mm，d011mm
D0D2.5d31202.510145mm
D2D02.5d31452.510170mme1.2d312mm，e1e
D4D10~15108mm
D5D03d3115mm
D6D2~4118mm
ⅵ轴的各段长度初步设计与齿轮相配的轴长为：
28mm轴环的长度为：
10mm左端轴承相配合轴长：
21mm右端轴承相配合轴长：
31mm与轴承盖相配的轴长：
52mm
与联轴器相配的轴长：
112mmⅷ校核轴的强度a：
作用在轴上的载荷
圆周力：
Ft2T12000927.575.726kNtd1324
径向力：
FrFttan5.726tan202.084kN
l1101511.536.5mm
b:
决定支点反作用力及弯矩力矩：
水平面内：
FHAFHBFt/22.863KN
MHCFHAl12.86336.5104.5Nm
垂直面内：
FVAFVBFr21.042KN
MVCFVAl11.04236.538.03Nm
合成弯矩：
合成系数：
0.6
MCMH2CMV2C104.5238.032111.2Nm当量弯矩：
MⅡ,MC2T2567.54Nm
轴的弯扭合成强度
MⅡ
caⅡ16.55MPa160MPa
caW1
故强度合适
低速轴的轴承校核：
a：
径向载荷：
pFr21.042KN
基本额定载荷：
查相关手册可知，
深沟球轴承6213的
Cr57.2KN
C
：
计算必需的额定动载荷
60nLh36044.57836516
1106
106
1键的选择与校核
⒈高速轴与带轮连接键
因为d30mm，选取bh108轴t5.0mm，t13.3mm
b
键长取L48mmRb5mm
2.低速轴与大齿轮处连接键
因为d70mm，选取bh2012轴t7.5mm，t14.9mm
键长取L22mmR10mm
3.低速轴与联轴器的连接键
因为d55mm，选取bh1610轴t6.0mm，t14.3mm
键长取L90mmRb8mm
④滚动轴承的润滑和密封
1.滚动轴承的润滑和密封，对保证轴承的正常工作起着十分重要的作用。
由前面所述，轴承都用脂润滑，齿轮都用油润滑。
2.轴承盖的密封
高速轴：
VⅡ,6n10d1
60
240401030.503m/s
低速轴：
VⅢ,n620d2
44.57651030.152m/s
故VⅡV5m/s，VⅢV5m/s两者都选用毡圈油封。
毡圈
槽
轴
轴径d1
d1
b1
D0
高速轴
40
53
39
7
52
41
6
低速轴
65
84
63
8
82
66
铸铁减速器箱体主要结构设计
名称
符号
计算过程
减速器中心距
a
192
下箱座壁厚
δ
一级0.025a+1≥8
上箱盖壁厚
δ1
一级δ1=0.9δ≥8
下箱座剖分面处厚度
1.5δ
12
上箱盖剖分面处厚度
1.5δ1
地脚螺栓底脚厚度
P
2.5δ
20
箱座助厚
m
≈0.85δ1
箱盖助厚
m1
≈0.85δ
轴承旁联接螺栓直径
M12
轴承旁凸台的凸缘尺寸
C1
（扳手空间）
C2
16
上下箱连接螺栓直径
d2
M10
10
箱缘尺寸
18
14
地脚螺栓直径
dφ
M16
地脚螺栓数目
n
底脚凸缘尺寸
L1
L2
轴承端盖高速轴螺钉直径
d3
M8
轴承端盖低速轴螺钉直径
d3`
检查孔盖联接螺钉直径
d4
M6
定位销直径
d5
减速器中心高
H
≈（1-1.12a）
轴承旁凸台高度
h
由结构确定
轴承旁凸台半径
Rδ
高速轴轴承端盖外径
D2
120
低速轴轴承端盖外径
D2`
170
轴承旁联接螺栓距离（高）
S
S=D2
轴承旁联接螺栓距离（低）
S`
S`=D2`
外箱壁至轴承座端面距离
K
C1+C2+（5-8）
38
内壁至轴承座端面距离
K+δ
46
大齿轮顶圆与内箱壁距离
Δ1
Δ1>
1.2δ
齿轮端面与内壁距离
Δ2
>
课程设计体会
我开始对于机械课程设计究竟要干些什么，真的是一概不知，总觉得这样的设计很繁杂无趣，到了期末更是浪费复习时间。
但是既然安排了这样的设计课程，还是要认真完成，虽然起初无从下手，可跟着课本我也逐渐摸索出了方法。
课程设计需要的是细心和耐性，困难总是会遇到，疑惑也在所难免，所幸众人拾柴火焰高，与同学互相讨论、互相印证最终多半能得出解决方法。
通过设计齿轮和轴等部件，我发现之前的学习还是有着不少的模糊点，理论知识只有通过实际计算绘图才能让人有更好的理解和记忆。
画图的过程自然是辛苦枯燥的，从早上八点站着画到晚上八点的大有人在，但是在最后那刻看着那张美妙的设计图纸出自自己手下，心里的激动与自豪无以言表。
经过这一个礼拜的计算绘图，我终于完成了课程设计，知识是隐藏在各个地方的，课程设计使我找到了不少以前遗留下的漏洞，也促使我掌握了实际操作绘制的能力，加强了对知识的运用和吸收。
参考资料目录
[1]《机械设计基础课程设计指导书》，北京航空航天大学出版社，袁祖强主编，2013年2月第1版；
[2]《机械设计基础》，北京航空航天大学出版社，袁祖强主编，2011年5月第1版。
①Ⅰ轴（电动机轴）
n1960r/min
P14.698kW
P14.698
T195501955046.74NM
n1960
②Ⅱ轴（减速器高速轴）
n1960n2240r/min
2ib4
P2P1η44.6980.95＝4.463kW
P24.463
T2955029550177.59Nm
2n2240
③Ⅲ轴（减速器低轴）
2259
取Ld=2240mm
⒎实际中心距
aa0Ld2Ld610224022259600.5mma=600.5mm
⒏小带轮包角
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