学士学位论文机械设计基础课程设计一级直齿圆柱齿轮减速器.docx
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学士学位论文机械设计基础课程设计一级直齿圆柱齿轮减速器
《机械设计基础》课程设计
说明书
题目：
一级直齿圆柱齿轮减速器
学院（系）：
机电工程学院
年级专业：
学号：
学生姓名：
指导老师：
目录
机械设计基础课程设计任务书3
1.设计题目3
2.设计任务4
3.设计成果要求4
4.传动方案拟定4
5.电动机选择4
6.计算总传动比及分配各级的传动比5
7.运动参数及动力参数计算5
8.传动零件的设计计算6
9.减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计10
10.轴的设计11
11.滚动轴承的选择和计算17
12.键联接的选择和强度校核。
19
13.联轴器得选择和计算20
14.减速器的润滑20
15.润滑和密封说明20
16.参考文献21
机械设计基础课程设计任务书
指导老师：
专业学号姓名
1.设计题目
一级直齿圆柱齿轮减速器
1.1题目参数
`学号
参数
201010814237
带拉力F（kN）
2300
滚筒直径D（mm）
320
带速V（m/s）
1.0
1.2减速箱的工作条件
1.联轴器、2.电动机、3.减速器、4.链传动、5.链轮、6.输送链、7.挂钩
1.3带式输送机在生产车间沿生产线运送成件产品或在食品厂
运送肉食品等，运转方向不变，工作载荷稳定。
1.4工作寿命为20年，每年300个工作日，每日工作16小时。
2.设计任务
2.1选择电动机型号；
2.2计算皮带传动参数；
2.3选择联轴器型号；
2.4设计一级直齿圆柱齿轮减速器。
3.设计成果要求
3.1装配草图：
一张坐标图（可以手画、允许修改）
3.2正式装配图：
一张装配图
包括：
标题栏、明细表、序号、四种尺寸、技术要求
3.3说明书：
设计任务书在最前面，参照标准格式，大约一万字左右（包括图表、手写、注意材料的留底）
4.传动方案拟定
设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动
原始数据：
滚筒圆周力F=2300N；带速V=1.0m/s；
滚筒直径D=320mm；
5.电动机选择
5.1电动机类型的选择：
Y系列三相异步电动机
5.2电动机功率选择：
（1）传动装置的总功率：
η总=η带×η4轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒
=0.95×0.994×0.97×0.99×0.94
=0.80
（2）运输机主轴上所需要的功率：
电机所需的工作功率：
5.3确定电动机转速：
计算滚筒工作转速：
按手册推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’a=3~6。
取V带传动比I’1=2~4，滚子链
则总传动比理时范围为
。
根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：
因此有三种传支比方案：
如指导书P15页第一表。
综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，则选n=3000r/min 。
5.4确定电动机型号
根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y113S-5。
其主要性能：
额定功率：
3KW，满载转速2800r/min，额定转矩4.1。
6.计算总传动比及分配各级的传动比
6.1总传动比：
6.2分配各级传动比
据指导书P7表1，取齿轮i齿轮=4.0，
（单级减速器i=3~6合理）
所以
7.运动参数及动力参数计算
（1）计算各轴得输入功率
电动机轴：
轴1（减速器高速轴）
轴2（减速器低速轴）
轴3（链轮轴输入功率）
（2）计算各轴得转速
电动机轴
轴1
轴2
轴3
（3）计算各轴得转矩
电动机轴
轴1
轴2
轴3
8.传动零件的设计计算
8.1普通V带传动得设计计算
①确定计算功率
则：
，式中，工作情况系数取
＝1.2
②根据计算功率
与小带轮的转速
，查《机械设计基础》图8-12普通V带型号选择线图，选择A型普通V带。
③确定带轮的基准直径
因为
取小带轮直径
，
大带轮的直径
④验证带速
在
之间。
故带的速度合适。
⑤确定V带的基准直径和传动中心距
初选传动中心距范围为：
，
即
取
V带的基准长度：
查《机械设计基础》表10-2，选取带的基准直径长度
实际中心距：
有
12mm的调整量
⑥验算主动轮的最小包角
故主动轮上的包角合适。
⑦计算V带的根数z
由
，
，
查《机械设计基础》表8-10，得
，由
，查表8-11，得，
查表8-11，得
，查表8-4，得
，圆整取
根。
⑧计算V带的合适初拉力
查《机械设计基础》表8-6，取
得
⑨计算作用在轴上的载荷
V带轮采用铸铁HT150或HT200制造，其允许的最大圆周速度为25m/s.
⑩带轮的结构设计
（单位）mm
带轮
尺寸
小带轮
大带轮
槽型
A
A
基准宽度
11
11
基准线上槽深
2.75
2.75
基准线下槽深
8.7
8.7
槽间距
15
0.3
15
0.3
槽边距
9
9
轮缘厚
6
6
外径
内径
40
40
带轮宽度
带轮结构
实心式
实心式
8.2齿轮传动设计计算
（1）择齿轮类型，材料，精度，及参数
①选用闭式直齿圆柱齿轮传动（外啮合）
②选择齿轮材料；小齿轮材料都取为45号钢，调质，
；大齿轮材料取为：
45号钢,正火处理，
③选取齿轮9级的精度（GB10095－2001）
齿面精糙度Ra≤1.6~3.2μm
④选小齿轮的齿数
；大齿轮的齿数
（2）按齿面接触疲劳强度设计
①中心距
式中：
查《机械设计基础》图7-26式中；
查表10-10：
查图10.27得：
由式10.13可得：
查表10-11：
；齿宽系数取：
；
故
则采用m=1.5mm的模数
3计算中心距
圆整中心距，取
⑤计算两齿轮分度圆直径
小齿轮
大齿轮
计算齿宽
取小齿轮齿宽
；大齿轮齿宽
（大齿轮）
（3）校核弯曲疲劳强度
①校核
其中
查《机械设计基础》表10.11：
；查表10.13：
；查表10.25：
；查表10-10：
。
这里使用当量齿数。
，故满足。
（4）验证齿轮的圆周速度v
由表10.22可知，选9级精度是合适的
②齿轮传动的几何尺寸，制表如下：
（详细见零件图）
名称
代号
计算公式
结果
小齿轮
大齿轮
中心距
95
传动比
4
法面模数
设计和校核得出
1.5
法面压力角
无
齿数
Z
无
25
100
分度圆直径
查表10-4
50
180
齿顶圆直径
无
40.5
153
齿根圆直径
df
查表10-4
41.25
146.25
齿轮宽
b
查表10-4
60
58
螺旋角方向
查表10-4
左旋
右旋
9.减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计
查《设计基础》经验公式，及结果列于下表。
1）、减速器附伯的选择：
通气器：
由于是在室内使用，选通气器（一次过滤），采用采用M12×1.5。
油面指示器：
选用游标尺M12。
起吊装置：
采用箱盖吊耳、箱座吊耳。
放油螺塞：
选用外六角油塞及垫片M12×1.5。
根据《机械设计基础课程设计》表11-1选择适当型号：
起盖螺钉型号：
GB/T5782-2000
M12×45,材料5.8
高速轴轴承盖上的螺钉：
GB5783～86M8×25,材料5.8。
低速轴轴承盖上的螺钉：
GB5782-2000M8×25,材料5.8。
螺栓：
GB5782～2000M16×120，材料5.8
2）、箱体的主要尺寸：
（1）箱座壁厚
=0.025*120+1=4mm,取=8mm
（2）箱盖壁厚：
（3）箱盖凸缘厚度：
（4）箱座凸缘厚度：
b=1.25=1.5*8=10mm
（5）箱座底凸缘厚度：
b1=2.5=2.5*8=20mm
（6）地脚螺钉直径：
df=0.036a+12=0.036×120+12=16.32mm取df=20mm（7）地脚螺钉数目：
n=4（因为a<250）
（8）轴承旁连接螺栓直径：
d1=0.75df=0.75×20=15mm取d1=16mm
（9）盖与座连接螺栓直径：
d2=（0.5-0.6）df=10～12mm取d2=12mm
（10）连接螺栓d2的间距：
L=100～200mm
（11）轴承端盖螺钉直径：
d3=（0.4-0.5）df=8～10mm取d3=8mm
（12）检查孔盖螺钉直径：
d4=（0.3-0.4）df=6～8mm取d4=8mm
（13）定位销直径：
d=（0.7-0.8）d2=8.4～9.6mm取d=8mm
（14）df、d1、d2至外箱壁距离C1=26mm
（15）df、d2至外箱壁距离C2=24mm
（16）轴承旁凸台半径R1=C2=24mm
（17）凸台高度：
根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准
（18）外箱壁至轴承座端面的距离：
=58mm
（19）铸造过度尺寸:
（20）大齿轮顶圆与内箱壁的距离：
（21）齿轮端面与内箱壁间的距离：
（22）箱盖、箱座肋厚：
10.轴的设计
10.1高速轴的设计
①选择轴的材料：
选取45号钢，调质，HBS＝217
255
②初步估算轴的最小直径
根据教材公式，取
，则
，要将估计的直径加大3%~5%。
故取
③轴的结构设计
考虑带轮的机构要求和轴的刚度，取装带轮处轴径
，根据密封件的尺寸，选取装轴承处的轴径为
两轴承支点间的距离：
式中有，小齿轮齿宽，
箱体内壁与小齿轮端面的间隙
箱体内壁与轴承端面的距离，
轴承宽度，选取6308型深沟球轴承，查表13-3，得到
得到：
带轮对称线到轴承支点的距离
式中：
轴承盖的凸缘厚度，
螺栓头端面至带轮端面的距离，
轴承盖M8螺栓头的高度，查表可得
带轮宽度，
得到：
1）确定各轴端的直径如图所示，轴段1的直径最小，
；为了在轴端2上顺利装上轴承，故取轴端2的直径为
：
用同样的方法确定轴端3,4的直径为：
2）确定各轴段的长度因为小齿轮宽度为50mm，轴段3的长度应短于齿轮宽度，取为48mm；为保证齿轮端面与箱体内部不碰撞，则齿轮内壁与壳体保持一定距离，则取15mm，轴承端面距箱体内壁的距离为5mm，则轴段4的长度为20mm，轴承支点距离
；根据箱体结构及带轮中心线要有一定的距离
，则
。
在1,3轴段上加工键槽，是两键槽处于轴的同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的齿轮宽小约5~10mm
2.按弯扭合成强度校核轴径：
轴上的扭矩：
192785.8N.mm
圆周力：
径向力：
轴向力：
a）画出轴的受力图：
如图（a）所示,
b）作小平面内弯矩图：
如图（b）所示，
支点反力为
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