单级直齿圆柱齿轮减速器.docx
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单级直齿圆柱齿轮减速器
浙江理工大学
成人高等教育毕业设计（论文）
（毕业论文封面、封底由继续教育学院统一制作）
论文题目
单级直齿圆柱齿轮减速器
专业学院
浙江理工大学
专业班级
高技12数控
（2）班
姓名
王旭东
指导老师
陈宇新
成人高等教育毕业设计（论文）诚信承诺书
学生姓名
学号
学习形式
专业
指导老师
题目
诚信承诺
本人慎重承诺和声明：
1、本人在毕业设计（论文）撰写过程中严格遵守有关规定，恪守学术规范，所呈交的毕业设计（论文）是在指导教师的指导下独立完成；
2、毕业设计（论文）所使用的相关资料、数据、观点等均真实可靠，文中所有引用的他人观点、材料、数据、图表均已注释说明来源；
3、毕业设计（论文）中无抄袭、剽窃或不正当引用他人学术观点、思想和学术成果，伪造、篡改数据的情况；
4、本人已被告知并清楚：
学校对毕业设计（论文）中的抄袭、剽窃、弄虚作假等违反学术规范的行为将严肃处理，并可能导致毕业设计（论文）成绩不合格，无法正常毕业、取消学士学位资格或注销并追回已发放的毕业证书、学士学位证书等严重后果；
5、若在学校组织的毕业设计（论文）检查、评比中，被发现有抄袭、剽窃、弄虚作假等违反学术规范的行为，本人愿意接受学院按有关规定给予的处理，并承担相应责任。
学生（签名）：
年月日
设计题目：
设计一用于带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器
设计方案：
（带式输送机传动装置图）
1.电动机2.带传动3.减速器4.联轴器5.滚筒6.传动带
已知条件：
运输带工作拉力F=2300N运输带工作速度v=1.5m/s允许运输带速
度误差为土5%；滚筒直径D=320mm两班制，连续单向运转，载荷轻微冲击；工作年限5年；环境最高温度350C;小批量生产。
1、电动机的选择：
3.
2、计算传动装置的总传动比4.
3、计算传动装置的运动参数和动力参数4
4、各轴转矩5.
5、传动带的设计5.
6、减速器齿轮的设计7.
7、轴的设计9.
8、轴承的选择1.3
9、键的选择14
10、减速器箱体的设计14
六、设计总结：
16
七参考文献16
1、电动机的选择：
（1）、动机的型选择电号
本减速器在常温下工作，载荷轻微冲击，对起动机无特殊要求，故选用丫系列笼型三相异步电动机，封闭式结构，电压为380乂
（2）、确定电动机的功率：
电动机至工作间的总效率（包括工作机效率）为：
w=123456
由设计手册得1=0.96（带传动），2=0.99（轴承），3=0.98（齿轮精度
为8级）
•「0.960.990.980.980.980.96=0.86
电动机的工作功率:
?
d
23001.5
10000.832
=4.01KW
故选取电动机的额定功率
卷筒轴工作转速:
取V带传动比i1=2〜4，一级圆柱齿轮减速器传动比i2=5，贝U总传动比合理范围为
r=10〜20，
电动机的转数可选范围为：
1
nd
门严（6一20）57.3rmin
=344-1146r.
/min
符合这一范围的同步转速有750、1000r「min两种，可查两种方案，见下表:
方案
电动机型号
额定功
率（Kvy
同步转速
满载转速
总传动比
带传动比
齿轮传动比
1
Y132M2-6
5.5
1000
960
10.7
3
3.57
2
Y160M2-8
5.5
750
720
9.51
2.4
3.96
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比选用方
案一中机型。
主要外形和安装尺寸见下表:
中心高（mr）i
H
外形尺寸（mm）
L
x（AC/2+AD）xHD
安装尺寸
（mr）AXB
轴伸尺寸
（mm）
DXE
132
515X345X315
216X178
38X80
2、计算传动装置的总传动比:
（1）传动装置的总传动比：
i=上竺=10.72
nd89.57
（2）分配各级传动比：
i=ij2
为了使三角带传动的外廓尺寸不致过大，取传动比h=3，则齿轮传动比:
i2=3.57
3、计算传动装置的运动参数和动力参数:
a）各轴的转速为：
I轴
b=96°0广
1n13min
U轴
n口」=320=89.6；A
口i23.57min
滚筒轴
n—89.6仏
b）各轴功率:
I轴
P=PoJ=3.8496kw
U轴
P2=巳口12=匕口2^3=3.73kw
卷筒轴输入功率P=P2rc=3.61kw
4、各轴转矩:
巳401
电动机轴T0=9500d=950039.89N.m
nm960
I轴「=Tdi°0!
=39.8930.96=114.88N.m
U轴T2工⑺12=114.883.570.990.98=397.9N.m
卷筒轴输入转矩Tw二Tzi?
23=397.90.990.98=386N.m
将计算数值列表如下:
轴号
功率（KW）
转矩T（N•m）
转速n（r/min）
电机轴
4.01
39.89
960
I轴
3.85
114.88
320
U轴:
3.73
397.9
88.9
卷筒轴
3.73
386
88.9
5、传动带的设计:
1.选择v带型号：
查表，得工作情况系数Ka=1.3
所需传递的功率FC
Pc二KaP=1.35.5=7.15kw
又因m=960r/min
故选择V带的型号为A型
2.确定带轮直径：
由设计手册得小带轮直径：
D^100mm
大带轮直径：
D2=i1D1二300mm
按表选取标准值D2二300mm
3•核算带速:
因为5m/svvV25m/s
所以v符合要求
4.初步确定中心距:
0.7（D1+D2）va0v2（D1+D2）;
280
mmva0v800mm
取a0=500mm
5.确定带长Ld
=1648mm
查设计手册，取带的基准长度Ld=1800mm
6.修正中心距：
=576mm
考虑到安装调整及长期工作后松弛对其进行张紧的情况，中心距应留一个调整余
量，变动范围为：
amin=a-0.015=551.28mm
amax二a+0.03Ld=625.44mm
7.校核V带带轮包角：
小带轮：
、：
180-°2_D157.3丄160.1>120
a
所以，均符合要求
8.确定V带根数z
由式z_pc/[p。
]=pc/（p。
®）k二根据D=100mm
查表得p°=0.97kw由丄p0二0.11kw得出
查表10.8得长度修正系数ki=1.01查表得包角系数k‘0.95
V带根数Z
7.15
故取z=7根。
9•确定带的初拉力F0:
F0
50ZVC（K^）qV2=169-4N
10•确定带对轴的压力Q
a15454
FQ=2zF°si门才27"20.9"in丁=2110N
11.带轮的设计（略）
12.设计结果
选用7根A—2000GB11544—89V带，中心距a=576mm带轮直径D1=100m,D2=300mm.
6、减速器齿轮的设计
1.选择齿轮减速器材料及精度等级：
（1）选择齿轮材料，热处理方式该齿轮无特殊要求，可选用一般材料，查表并考
虑HB0=HBS2（30~50）的要求，小齿轮选用45钢，调质处理，齿面硬度取HBS230,
大齿轮选用45钢，正火处理，齿面硬度取HBS190.
（2）确定精度等级：
减速器为一般齿轮传动估计圆周速度不大于5m/s,根据表可
知，精度等级初选9级精度。
（3）确定许用应力，有图12.11C、图12.14C分别查得，
、Hiim1=560MPa、Hiim2二530MPa
"Flim1195MPa'Flim2180MPa
有表12.5查得Sh=1.1和Sf=1.4，故
J.Hlim1
Sh
'.Hlim2
二-gH-
=530（MPa^481.8（MPa）
1.1
560
（MPa）=509.5（MPa）
1.1
&195
L：
fJ二-^1=——（MPa）=139.3MPa
Sf1.4
Lf2=詈（MPa）=128.6MPa
因齿面硬度小于HBS350,属软齿面，所以按齿面接触强度进行计算
2•按齿面接触疲劳强度设计
有式（12.7），计算中心距
（335灯
（1）取L：
hI-H2=481.8MPa
⑵小齿轮转矩一，9.55川人广9.55106^i2F=114886.5N，M
⑶取齿宽系数；=0.4」二3.57
（4）由于原动机为电动机，载荷平稳支承为対称布置，查表12.4选K=1
将上述数据代入，得中心距
a0一（3..571）3）23（335）21.1114886-5=160.31
481.80.43.57
3.确定基本参数计算齿轮的主要尺寸
（1）选择参数：
取Z1=32,则Z2=iZ1=93取Z2=94
⑵确定模数：
m经2.68
乙+乙
有表5.1取m=3mm
⑶确定中心距：
a二%迁汁180
（4）确定齿宽：
b=aa=0.4180=72
为了补偿两齿轮轴向尺寸的误差，使小轮宽度略大于大轮，故取
b2=72mm
（5）分度圆直径：
d1二mzi二78d2=mz2=282
4.验算齿根弯曲疲劳强度
（1）有式（12.9）校验算齿根弯曲强度
2KTYF1
-F1:
.
bm2z1
2K「YF2
bm2z1
F1
YF
YF1
601000s
由表12.3知选9级精度合适。
7、轴的设计
1、选择轴的材料和确定许用应力:
2、按扭转强度估算轴径
查得c=118-107又由式（14.2）得：
d>C3J旦=41.06mm
因轴的伸出端开一个键槽，故要将轴径增大3%--
即取：
考虑到伸出端要与联轴器连接，故选d=45mm
绘制轴的结构草图，如图所示
）
3、轴上需要安装的零件的位置及轴上零件的定位方式
要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方法，如图确定
齿轮从轴的右端装入齿轮的左端用轴肩定位，右端用套筒定位。
这样齿轮在轴上的轴向位置被完全固定，齿轮的同向固定采用平链连接，轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用两肩固定，同向采用过盈配合固定。
4、确定轴的各段直径
轴段1为外伸端，d^45mm外接联轴器定位
轴段3上应有轴肩同时为能很顺利地在轴段3上安装轴承，轴段3必须满足轴承内径的标准，故取直径d3=60mm
轴段4d4二75mm
为了便于拆卸左轴承。
取轴段5d5=80mm
5、确定轴的各段长度
按齿轮的轮齿宽度72mm由滚动轴承尺寸查得6212轴承宽为22mm,则将左轴
径长度定为22mm。
齿轮的端面与箱体内壁的距离定为大于22mm,轴承端面与箱体内壁的距离取14~19mm或者取7~9mm,用机体内的油润滑，故取轴环宽度为
10mm，套筒长度取15mm。
由结构草图看出，跨距L=300mm。
45处（右边）的
长度定为85mm。
为便于装拆右端盖螺钉，以便打开机盖，将52处的长度定为55mm。
6、验算轴的强度
_t2
Fr2
Ft
Fha
1画出轴的受力图（图a）并确定轴上的作用力
圆周力Ft2，径向力Fr
FT2=生=2.75103Nd2
Fr=FTtanan-1.2103N
2水平面内的弯矩图（图b），支点反力为
Fha=孚=1.3103N
I—I截面处的弯矩为：
MHA=1.06105N
n—n截面处的弯矩为：
MH2=6.07104N
3垂直面内的弯矩图（图c）
FVB=FR2_FVA=1028N
I—I截面处的弯矩为：
1MV1=Fva■-1700N
2
n—n截面处的弯矩为
MV2=Fvb39=4239N
4作合成弯矩图（图d）
M=JmH+M；
I—I截面
M1=,Mhi2MVI2=1988N
n—n截面
M||二，Mhii2Mvii2=467621N
5做转矩图（图f）
6P5
T=9.551066.7105Nmm
n
6
-■-0.6
求弯矩
因减速器单向运转，故认为转矩为脉动循环变化，取修正系数
I—I截面
Me|=JM]（:
T）2=416800Nmm
n—n截面
（：
T）2=678954Nmm
7确定危险截面及校核强度
由图可以看出I—I应为危险截面。
故对截面进行校核:
I—I截面
=M^=10MPa
W
n—u截面
Mii
W
=35.3MPa
查得lctJ-610MPa，满足匚八b1的条件，故轴的强度足够
7、修改轴的结构：
因所设计轴的强度余量不大，此轴不再修改
&绘制从动轴（齿轮轴）的结构草图
d^i=45mmd2=52mmd3=60mmd4=75mmd5=70mm
8、轴承的选择
从动轴的轴承选用滚动轴承，型号为6212GB/T276-94，各部分尺寸为:
主动轴（齿轮轴）的轴承选用滚动轴承，型号为6210GB/T276一94，各部分尺寸
为：
d=50mmD=90mmB=20mm
9、键的选择
轴径
d3=72mm
d1=45mm
键宽
20
14
键高
12
9
键长
50
70
键代号为A1270GB/T1096-79
A2012GB/T1096-79
10、减速器箱体的设计
1.箱体材料选用HT200铸造而成，结构采用剖分式。
2.箱体结构设计
为使箱体有足够的强度，应对箱体的外壁加上肋板，为了提高轴承座处的联接刚度，孔两侧的联接螺栓的距离应尽量缩短，但不能与端盖螺钉孔干涉，同时轴承座孔附近还应做出凸台，但其高度要保证安装时有足够的板手空间。
为了提高箱体钢性，箱盖和箱座的联接凸缘应取厚些，箱座底凸缘的宽度B应超过箱体内壁。
减速器的润滑采用浸油润滑，减速器中滚动轴承采用飞溅润滑，因此，应在箱座接合面上制出输油沟。
为了保证良好的密封性，箱盖与箱座的接合面应精加工，表面粗糙度不大于
Ra6.3，为了进一步提高密封性，在箱座凸缘上面还应加工出回油沟。
3.减速器附件
为了检查传动件的啮合情况、注油、排油、指示、油面及装拆吊运等，减速器还应安装以下几种附件
①观察孔和观察孔盖，②通气器，③吊环螺钉、吊耳和吊钩，④圆锥定位
销，⑤启盖螺钉，⑥油标，⑦放油螺塞和排油孔，⑧调整垫片
4.综合考虑，箱体的尺寸和各部分零件的尺寸如下：
箱座壁厚度：
、：
=8mm
箱盖壁厚度：
「=8mm
箱座凸缘厚度：
b=：
12mm
箱盖凸缘厚度：
b=12mm
箱座底凸缘厚度：
b2=20mm
地脚螺钉数目：
n=4
地脚螺钉直径：
df=20mm
轴承旁联接螺栓直径：
d^16mm
箱盖与箱座联接螺栓直径d2=12mm
联接螺栓d2的中心距：
L=170mm
轴承端盖螺钉直径：
d^12mm
观察孔盖螺钉直径：
d4=8mm
d1、d2、df到外箱壁距离：
Cidf=24mmgd2=14mmgd1=20mm
d2、df到凸缘边缘距离：
c2df=22mmc2d2=12mm
定位销直径：
d=7mm
轴承旁凸台半径：
R-14mm
轴承端盖外径：
D2=90mm
箱盖、箱座肋板厚度：
m=8mm
轴承端盖凸缘厚度：
t=8mm
外箱壁到轴承座端面距离：
40mm
六、设计总结：
经过了两个星期的艰苦努力，我的机械设计课程设计终于告一段落了。
我刚开始设计时，感觉很迷茫，不知从何下手，心里真的是没一点谱，感觉挺难受的。
但当我投入进去时，一切也并不是像想象的那么可怕。
通过这次课程设计，我学到了许多在平时学不到的知识。
我设计的是一个减速器，设计中我必须考虑它的经济性、实用性、工艺性等等，使自己的设计尽可能的合理，在原先的基础上尽可能的发挥自己的创新能力，设计一个具有特色的减速器。
首先，我需要考虑总的设计方案，比较它们的优、缺点，选择最佳的方案。
其次，再根据总结出方案设计具体的零件，其中同样考虑各个零件的优越性，在比较中选择最好的。
这也是任何一个设计所必须遵循的步骤。
从我不知该怎样下手，到后来经过老师的指点终于弄明白了设计顺序和应注意的事项，这时的我们终于有了得心应手的感觉。
这次课程设计对我来说是一次非常大的考验，因为它要求设计的机器能用到实际的工作中去，而这也是我平时练习时最大的缺陷，所遇到的最大问题是学的理论不能与实践完全的结合。
再者就是机械设计中有许多需要运用工作经验去解决的问题和选择参数的时候，让我不敢下手，对此老师教我们要敢于选择敢于实验。
参考文献
1岳平山.机械设计基础.石油工业出版社，1995
2孙宝钧.机械设计课程设计.机械工业出版社，1997
3孙宝钧.机械设计基础.机械工业出版社，1997
4杨可桢.程光蕴，机械设计基础.高等教育出版社，1991
5吕慧瑛.机械设计基础学习与训练指导.清华大学出版社，2002
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