原创单级圆柱齿轮减速器课程设计说明书教材.docx
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原创单级圆柱齿轮减速器课程设计说明书教材
机械设计基础课程设计
———单级圆柱齿轮减速器
专业：
材料学院模具专业
班级：
姓名：
学号：
指导老师：
材料科学与工程学院
完成时间：
2011年12月24日
一．设计任务及题目………………………………………………1
二．机械传动装置的总体设计……………………………………2
三．普通V带的设计………………………………………………4
四．齿轮传动的设计………………………………………………7
五．轴的设计计算…………………………………………………11
六．滚动轴承的设计………………………………………………16
七．键联接设计……………………………………………………19
八．联轴器设计……………………………………………………20
九．润滑和密封的设计……………………………………………20
十．箱体结构的设计………………………………………………21
十一．设计小结……………………………………………………22
一．设计任务及题目
1.设计任务
⑴设计说明书1份
⑵装配图A01张
⑶零件图A32张
2.设计题目
类型I
原料车间一运送冷料的带式运输机，由电动机经一减速器传动装置带动，该减速传动装置系由单极齿轮减速器配合其他传动件组成。
该带式运输机折合每日两班制工作，工作期限5年。
设计此传动装置。
题号3
原始数据
运输机主动鼓轮轴输入端转矩TW/Nm
480
主动鼓轮直径D/mm
400
运输带速度vm/ms-1
1.8
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二．机械传动装置的总体设计
1.确定传动方案
⑴电动机的同步转速选1500r/min
⑵初估总传动比i
工作机的输入转速
⑶确定传动系统由带，齿轮，链传动组成，平面简图如下所示：
2.选择电动机
⑴选择电动机类型
选用全封闭自扇冷式笼型Y系列异步电动机
⑵确定电动机型号
①工作机输入功率的计算
②电动机所需的输出功率P0计算
nw=85.944r/min
PW=4.32kw
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③确定电动机型号
E=80mm
3.传动装置总传动比的计算及其分配
⑴计算总传动比
⑵分配传动比取
4.传动装置的运动参数和动力参数的计算
⑴各轴输入功率
P0=P电=5.33Kw
P1=P0
PIII=PII
⑵各轴转速
n0=nm=1440r/min
nI=
nII=
⑶各轴输入转矩
P0=5.33Kw
PI=5.06Kw
PII=4.91Kw
n0=1440r/min
nI=720r/min
nII=171.4r/min
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轴号
参数
O
I
II
输入功率/Kw
5.33
5.06
4.91
转速/r*min-1
1440
720
171.4
输入转矩/N*m
35.35
67.12
273.57
三．普通V带的设计
1.确定计算功率，选择普通V带的型号
⑴计算功率Pc
工作机为带式运输机,电动机为普通笼型异步电动机
查表13-6得：
⑵选择带的型号
根据查图13-12得：
选用普通V带的A型号，且
2.确定带轮的基准直径
⑴选择小带轮基准直径
查表13-4得：
由表13-5，13-7及图13-12得：
⑵确定大带轮基准直径
因224mm是标准直径，故直接取大带轮基准直径为：
3.验算带速
因为带速在5~25m/s范围内，所以带速合适。
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4.确定中心距和带长
初步确定中心距a0,即
初定V带基准长度
由表13-2选取接近的基准长度
实际中心距为
5.验算小带轮包角
故包角符合要求
6.确定V带的根数
⑴由表13-5查得
⑵由式（13-22）得
其中传动比
由表13-9得由表13-8得
则⑶由表13-10得由表13-2得,则V带根数
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取z=4根，大带轮结构如下图所示
V带轮宽B=（z-1）e+2f=（4-1）x15+2x10=65mm
7.计算张紧力F0，由表13-1查得q=0.1kg/m
8.计算作用在轴上的压轴力
由式（13-24）
故选用A--1600GB11544-89V带。
中心距432.6mm
小带轮基准直径，大带轮直径
B=65mm
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四．齿轮传动的设计
材料：
45钢调质正火HB≤350MPa且HB1—HB2=30-50MP
精度：
7级
闭式斜齿圆柱带轮取小齿轮齿数为
齿轮按7级精度计算。
小齿轮选用45钢，调质处理230HBS,大齿轮选用45钢，正火处理200HBS，载荷平稳，齿轮在轴上作对称布置，工作有中等冲击，单向转动，初设v<3m/s
1.接触疲劳强度计算
⑴确定小齿轮转矩
齿轮为7级精度调质处理，并初设V<3m/s
由表11-5，取
对于7级精度软齿面齿轮，由表11-9取
齿宽系数
齿轮在轴上作对称布置，齿轮系软齿面，由表11-8取
则由图11-7可取则该斜齿圆柱齿轮传动的载荷系数K为
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⑶
两齿轮均为45钢，查表11-6，取，初设，
则由图11-9可查得节点区域系数，重合度系数
中对斜齿轮可取X=0.9，
则，螺旋角系数由式（11-26）得
⑷计算许用接触应力因大齿轮由于材料硬度和强度较差。
接触疲劳强度只要按大齿轮计算即可。
大齿轮45钢正火200HBS,由图11-10，取
，按表11-7定失效概率为1%，得大齿轮许用接触应力
⑸计算小齿轮分度圆直径d1
⑹验算速度v
与初设速度相符合
2.确定传动尺寸
⑴确定模数
按标准取
⑵确定中心距a
中心距应圆整为整数，取a=133mm
⑶确定螺旋角
⑷确定齿轮分度圆直径
⑸确定齿宽
3.弯曲疲劳强度验算
⑴
小齿轮当量齿数
大齿轮当量齿数
查图11-12，图11-13得：
重合度系数因已知
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由式（11-24）得
螺旋角系数由式（11-27）得
⑵计算许用弯曲应力
小齿轮45钢正火230HBS，查图11-14得：
大齿轮45钢调质200HBS，查图11-14得：
因，查图11-15，可取尺寸系数，失效概率为1%。
查表11-7得：
安全系数
计算许用弯曲应力
⑶验算弯曲疲劳强度
该对齿轮传动弯曲疲劳强度已足够
参数
mn
z1
z2
d1
d2
b1
b2
结果
2
25
105
51.154
218.846
55
60
da1
da2
a
df1
df2
精度
55.154
218.846
12.19250
133
46.154
209.154
7级
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五．轴的设计计算
A轴I的设计
1.选用轴的材料，确定许用应力
选用45钢调质处理，由表15-1查得硬度为217~255HBS.
抗拉强度，查表15-3得其许用弯曲正应力
2.轴长估算
带轮计算中，带轮宽65mm
取F=52，a=12,D=16,K=20,H=6,G=10,E=20
轴支撑跨距：
3.按弯矩合成强度计算
⑴画轴的空间受力简图（a）
⑵作水平面的弯矩MH图（b）
求支座反力
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截面A处的弯矩为:
截面C处左侧弯矩为：
截面C处右侧弯矩为：
⑶作垂直面的弯矩图（c）
求支座反力
截面C处的弯矩为：
⑷作合成弯矩图（d）
截面C左侧合成弯矩：
截面C右侧合成弯矩：
⑸作转矩T图（e）
⑹作当量弯矩Me图（f）
因单向传动，可认为转矩为脉动循环变化，故校正系数
，则危险面A处的当量弯矩为
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危险截面C处的当量弯矩为：
危险截面D处的当量弯矩为：
⑺.计算危险截面处的轴径
截面D处直径
因D处有键槽，故将直径加大5%，即
截面A处直径
截面C处直径
同理，直径应放大5%，即
4.轴的结构设计
⑴确定轴上零件位置及固定方式
因为单级齿轮减速器，故齿轮位置在箱体内壁中央，轴承对称布置在齿轮两边，轴外伸端安装带轮。
对称靠轴环和封油环实现轴向定位和轴向固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠封油环实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定，轴两端通过轴承盖实现轴向定位。
带轮靠轴肩，平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位。
⑵确定轴各段直径
由计算所得危险截面处最小直径及定位与非定位轴肩等各轴段结构强度要求进行初步设计。
⑶绘制轴的结构草图如后图所示
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B．轴II的设计
1.选用轴的材料，确定许用应力
选用45钢调质处理，由表15-1查得硬度为217~255HBS.
抗拉强度，查表15-3得其许用弯曲正应力
2.按弯矩合成强度计算
⑴画轴的空间受力简图（a）
根据作用力与反作用力相等
⑵作水平面内的弯矩MH图（b）
求支座反力
截面C左侧的弯矩
截面C右侧的弯矩
⑶作垂直面内的弯矩MV图（c）
求支座反力
截面C处的弯矩为:
⑷作合成弯矩M图（d）
截面C左侧的合成弯矩为：
截面C右侧的合成弯矩为：
⑸作转矩T图（e）
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⑹作当量弯矩Me图（f）
因单向传动，可认为转矩为脉动循环变化，故校正系数
，
则危险面C处的当量弯矩为
危险截面B,D
⑺计算危险截面处的轴径
由式（15-4）
截面C处的直径
因C处有键槽，故将直径加大5%，即
截面B,D处的直径
同理，直径应放大5%，即
3.轴的结构设计
⑴确定轴上零件位置及固定方式
因为单级齿轮减速器，故齿轮位置在箱体内壁中央，轴承对称布置在齿轮两边，轴外伸端安装带轮。
对称靠轴环和封油环实现轴向定位和轴向固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠封油环实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定，轴两端通过轴承盖实现轴向定位。
带轮靠轴肩，平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位。
⑵确定轴各段直径
由计算所得危险截面处最小直径及定位与非定位轴肩等各轴段结构强度要求进行初步设计。
⑶绘制轴的结构草图如后图所示
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六：
滚动轴承的设计
轴I选用角接触球轴承
轴承受力图如下：
⑴计算轴承1,2的轴向负荷
轴向力Fa=567.02N
径向力
选7000AC型轴承，由表17-9得
因为
所以轴承Ⅰ被压紧，轴承Ⅱ被放松。
⑵计算轴承1.2的当量动负荷
由表17-8查得7000AC型轴承e=0.68.而
查表17-8得：
=25.26kN
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故径向当量动负荷为
⑶计算所需的径向基本额定动负荷,因为Pr1>Pr2，故应以轴承1的径向当量动负荷Pr1作为计算依据，由式（17-4）得
（4）选择轴承型号
查手册选得7208ACJ轴承，其
轴II，选用深沟球轴承
轴承受力图如下：
=25.26kN
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⑴先求出当量动负荷Pr
轴向力Fa=442.808N
径向力
轴向力：
⑵计算所需的径向基本额定动负荷，由式（17-4）得
⑶选择轴承型号
查手册选得6209轴承，其
=13.19kN
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七．键联接设计
1.轴与大带轮的键联接
⑴选类型
A型普通平键
⑵带轮处轴径d=30mm,查表10-10得b=8mm,h=7mm
因为B=65mm,轮毂长l=（1.5~2）d取l=55mm
键长=毂长-（5~10）mm取键长L=40mm
实际长度l=L-b=32mm
⑶强度校核
材料为45钢，轻微冲击，查表10-11，许用挤压应力
故键符合
2.轴与小齿轮的键联接
由前可知，齿根圆直径为56.176mm。
轴的直径为42mm，查表10-10
得：
b=12mm,h=8mm,对应t1=3.3
齿根圆至键槽顶面径向距离
故该处设计成齿轮轴，不需要键联接
3.轴与大齿轮的键联接
⑴选类型
A型普通平键
⑵大齿轮处轴径d=48mm,查表10-10得：
b=14mm,h=9mm,取轮毂长
L=60mm,对应轴段长取L-2=58mm取键长L=45mm
实际长度l=L-b=45-14=31mm
⑶强度校核
材料为45钢，轻微冲击，查表10-11，许用挤压应力为
故键符合
课程设计说明书
4.联轴器与轴的键联接及其选择
⑴选类型
C型普通平键
⑵联轴器处轴径d=35mm,查表10-10得：
b=10mm,h=8mm
轮毂长l=60mm,键长=毂长-（5~10）mm
取键长L=50mm,实际长度l=L-b/2=45mm
故取键C
八．联轴器选择：
（1）选类型：
考虑到转速较低，传递功率不大，安装时不易保证完全同轴线，选用弹性柱销式联轴器。
（2）计算转矩：
名义转矩T=273.57Nm
（3）选型号：
九．润滑和密封的设计
1.齿轮传动采用油润滑，油的种类为机械油
（GB443-84）代号为46
2.滚动轴承处采用脂润滑，脂的种类为滚珠轴承脂
（SY1514-82）代号为ZGN69-2
3.轴伸出端采用毡圈密封
4.轴承靠箱体内侧用封油环密封
5.箱盖与箱座接合面上涂密封胶或水玻璃
6.轴承端盖与箱体接触面处采用一组调整垫片进行密封，检查孔盖处采用垫片进行密封，放油螺塞处采用垫圈进行密封
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十．箱体结构的设计
由表6-1（《机械设计课程设计》P34）得
下箱座，上箱盖壁厚
下箱座剖分面处凸缘厚度
上箱座剖分面处凸缘厚度
地脚螺栓底脚厚度
箱底座上,箱盖上的助厚
地脚螺栓通孔直径
地脚螺栓通孔直径
地脚螺栓沉头座直径
地脚凸缘尺寸
地脚螺栓数目4
轴承旁联接螺栓直径
轴承旁联接螺栓通孔直径
轴承旁联接螺栓沉头座直径
剖分面凸缘尺寸
上下箱联接螺栓直径
上下箱联接螺栓通孔直径
上下箱联接螺栓沉头座直径
箱缘尺寸
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十一。
设计小结
本次课程设计进程：
数据计算：
12周——14周
草图绘制：
15周周一、周二
CAD装配图绘制：
15周周三到周日
零件图绘制：
16周周一
课程设计说明书：
16周周二、周三
课程设计的收获：
1.锻炼了用专业知识解决实际问题的能力，在课程设计中综合运用了机械设计、机械制图等知识，对这方面知识有了更加综合的理解。
2.培养了查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理等方面的能力。
3.锻炼了使用CAD等计算机软件的使用，是我第一次用AutoCAD进行正式的装配图、零件图的绘制，计算机制图水平有了更进一步提高
4.这次课程设计给我的最大收益是增强了我的专业自信心，从数据计算到完成装配图，从手画草图到用CAD进行二维、三维图形绘制，在不断运用各方面知识解决问题的过程中，我感觉到自己所学知识的重要性，培养了自己对专业的兴趣，坚定了走科研应用道路的信心。
参考资料：
1.陆萍主编，机械设计基础，济南：
山东科学技术出版社，2003.
2.黄珊秋主编，机械设计课程设计，北京：
机械工业出版社，1999
3.机械设计常用标准，济南：
山东大学机械学院，2008
4.廖希亮，邵淑玲主编，机械制图，济南：
山东科学技术出版社，2002
课程设计说明书
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