变速箱的课程设计.docx
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变速箱的课程设计
《机械设计》课程
设计说明书
姓名：
詹姆斯
系别：
机械工程系
班级：
机自2009
学号：
20090090909999
指导老师：
周杰伦
任务说明书……………………………………………………………………1
课程设计题目…………………………………………………………………2
一、传动装置总体设计……………………………………………………3
二、电动机的选择…………………………………………………………4
三、确定传动装置的总传动比和分配传动比……………………5
四、计算传动装置的运动和动力参数……………………………6
五、设计Ｖ带和带轮………………………………………………………7
六、各齿轮的设计计算…………………………………………………8
七、轴的设计和轴承的选择……………………………………………9
八、键的选择和计算……………………………………………………10
九、选择联轴器……………………………………………………………11
十、箱体结构的设计………………………………………………………12
十一、润滑密封设计………………………………………………………13
设计小结………………………………………………………………………14
参考资料………………………………………………………………………15
课程设计设计任务书
一、本任务书发给机自2009班学生詹姆斯
二、请按计划书指定题号中的第5组数据进行设计
三、本任务书规定的设计计算包括下列各项：
1. 传动装置总体设计计算；
2. 各传动零件的设计计算；
3. 一根主要轴的设计计算；
4. 一对主要轴承的设计计算；
5. 各标准零件的选择；
四、本任务书要求在答辩前完成
1. 主要部件的总装配图一张（A1）；
2. 典型零件工作图2张（≥A2）；
3. 20页左右的设计说明书一份；
五、答辩时间2009年12月日到12月日
机械设计课程设计题目
题目名称：
设计两级圆柱齿轮减速器
说明：
此减速器用于处理车间零件清洗传送带的减速，此设备两班制工作，工作期限10年（按300天一年计算），户内使用。
传送简图如下：
原始数据
已知条件
数据组号
1
2
3
4
5
6
7
8
鼓轮直径（mm）
300
330
350
350
380
300
360
320
传送带运行速度（m/s）
0.63
0.75
0.85
0.8
0.8
0.7
0.84
0.75
传送带从动轴所需扭矩
（N·m）
700
670
650
950
1050
900
660
900
本组设计数据：
第5组数据
设计计算及说明
结果
一、传动装置总体设计
1.工作机所需功率：
，
而传送带速度v与鼓轮直径D（mm）、卷筒轴转速的关系为
∴
2.传动装置总效率
二、电动机的选择
1.电动机输出功率
2.电动机额定功率
由文献【2】第二十章表20-1选取电动机额定功率=5.5kW
3.确定电动机转速及型号
传动滚筒轴转速
经查表按推荐的传动比合理范围，V带传动的传动比＝2～4，二级圆柱斜齿轮减速器传动比＝8～40
电机转速选：
1500
滚筒转速：
设计计算及说明
结果
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选定型号为Y132S—4的三相异步电动机，额定功率为5.5kw
质量为68kg，满载转速1440r/min，同步转速1000r/min。
三、确定传动装置的总传动比和分配传动比
1、传动装置总传动比
由选定的电动机满载转速=1440r/min和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为＝/n＝1440/40.23＝35.8
2、分配传动比
取V带传动的传动比＝3，则减速器传动比为i＝＝35.8/3＝12
两级齿轮传动比公式，取，其中为高速级传动比，为低速级传动比，则×=12，可得出=4，=3
3、电动机的外形及安装尺寸
方案
电动机型号
额定功率
P
kw
电动机转速
电动机重量
Kg
参考比价
传动装置的传动比
同步转速
满载转速
总传动比
V带传动
减速器
5
Y132S—4
5.5
1500
1440
68
3.09
35.8
3
12
中心高
外型尺寸
L×（AC/2+AD）×HD
底脚安装尺寸A×B
地脚螺栓孔直径K
轴伸尺寸D×E
装键部位尺寸F×GD
132
515×345×315
216×178
12
38×80
10×8
设计计算及说明
结果
四、计算传动装置的运动和动力参数
1、各轴转速
电动机满载转速=1440r/min，V带传动的传动比＝3
=/=1440/3=480r/min
=/=480/4=120r/min
=/=120/3=40r/min
==40r/min
2、各轴输入功率
＝=5.5KW
＝×＝5.5×0.96=5.28kW
＝××＝5.28×0.99×0.97=5.07kW
＝××=5.07×0.99×0.97＝4.87Kw
3、各轴输入转矩
=1440r/min
T0=9550·P0/=9550×5.5/1440=36.48Nm
T1=9550·P1/n1=9550×5.28/480=105.05Nm
T2=9550·P2/n2=9550×5.07/120=403.49Nm
T3=9550·P3/n3=8550×4.87/40=1162.71Nm
将以上算得的运动的动力参数列表如下：
轴名
参数
电动机轴
I轴
II轴
III轴
转速n（r/min）
1440
480
120
40
功率p（kw）
5.14
5.28
5.07
4.87
转矩T（N·m）
36.48
105.05
403.49
1162.71
五、设计Ｖ带和带轮
1、确定计算功率
由文献【1】表8-7查得：
=480r/min
=120r/min
=40r/min
＝5.28kW
＝5.07kW
＝4.87kW
T0=36.48Nm
T1=105.05Nm
T2=403.49Nm
T3=1162.71Nm
设计计算及说明
结果
=×P=1.1×5.5
式中为工作情况系数，为传递的额定功率,既电机的额定功率。
2、选择带型号
根据，,查文献【1】图8-11和表8-9选用带型为A型带．
3、选取带轮基准直径
查文献【1】表8-6和表8-8得小带轮基准直径，则大带轮基准直径,查文献【1】表8-8后取。
4、验算带速V
V===8.44m/s
一般使V带速度在5～25m/s范围内，最高不超过30m/s，Ｖ带能充分发挥。
5、确定中心距a和带的基准长度
由于,所以初步选取中心距a：
，初定中心距，所以带长,
==2×500+×（112+224）+
=1534mm
查文献【1】表8-2选取基准长度得实际中心距
=500+（1600-1534）/2=534mm
6、验算小带轮包角
==，
包角合适。
7、确定v带根数z
因=112mm，带速V=8.44m/s，传动比=3，查文献【1】8-4a和
=6.05kw
V=8.44m/s
=1543mm
a=534mm
>
设计计算及说明
结果
8-4b并由内插值法得
=1.61，=0.17,
查文献【1】表8-2得=0.99
查文献【1】表8-5,并由内插值法得=0.97,
=6.05kw，由公式8-26得
Z===3.56
故选Z=4根带。
8、计算预紧力
查文献【1】表8-3可得,故单根普通Ｖ带张紧后的初拉力为
=500=148.45N
9、计算作用在轴上的压轴力
=2zsin=2×4×148.45×sin=1181.1N
六、各齿轮的设计计算
（一）高速级齿轮传动的设计计算
1、齿轮材料，热处理及精度
考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮
齿轮材料及热处理
①材料：
高速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为小齿轮48—55HRC取小齿齿数=24高速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为大齿轮48—55HRCZ=i×Z=4×24
②齿轮精度
按GB/T10095－1998，选择7级，齿根喷丸强化。
2、初步设计齿轮传动的主要尺寸
按齿面接触强度设计
Z=3.56
=148.45N
=1181.1N
设计计算及说明
结果
确定各参数的值:
①试选=1.6
查文献【1】图10-30选取区域系数Z=2.433
由文献【1】图10-26
则=0.77+0.87=1.64
②由文献【1】公式10-13计算应力循环次数
N=60nj（为Ⅰ齿轮转速，j为齿轮每转一圈时，同一齿面啮合的次数，为齿轮工作寿命）
N=60×480×1×（2×8×300×10）=1.382×
==3.456×（）
③查文献【1】10-19图得：
K=0.95K=0.98
查表图10—21e得
④齿轮的疲劳强度极限
取失效概率为1%,安全系数S=1,应用公式得:
[]==0.95×1100=1045Mpa
[]==0.98×1100=1078Mpa
许用接触应力
=1061.5MPa
⑤查文献【1】由表10-6得：
=189.8MP
由表10-7得:
=0.8
T=95.5×10×=95.5×10×5.28/480=105050N·mm=105.05N·m
3、设计计算
①小齿轮的分度圆直径d
=
②计算圆周速度
③计算齿宽b和模数
计算齿宽b
=1.382×
=3.456×
=1045Mpa
[]=1078MPa
=1061.5Mpa
=39.28mm
设计计算及说明
结果
b==0.8×39.28
计算摸数
初选螺旋角=14
===1.588mm
④计算齿宽与高之比
齿高h=2.25=2.25×1.588=3.573mm
==8.797
⑤计算纵向重合度
=0.318=1.522
⑥计算载荷系数K
使用系数=1
根据v=0.987m/s,7级精度,查文献【1】由表10-8得
动载系数K=1.04,
查文献【1】由表10-4得K:
K=1.286
查文献【1】由表10-13得:
K=1.26
查文献【1】由表10-3得:
K==1.2
故载荷系数:
K＝KKKK=1×1.04×1.2×1.286=1.605
⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径
d=d=39.28×=39.32mm
4.齿根弯曲疲劳强度设计
由弯曲强度的设计公式
≥
（1）确定公式内各计算数值
①小齿轮传递的转矩＝105050N·mm
确定齿数z
b=31.424mm
=1.588mm
h=3.573mm
K＝1.605
d=39.32mm
设计计算及说明
结果
因为是硬齿面，故取＝24，
② 计算当量齿数
＝z/cos＝24/cos14=26.27
＝z/cos＝96/cos14=105.09
③ 初选齿宽系数
按不对称布置，由表查得＝0.8
④ 初选螺旋角
初定螺旋角＝14
⑤ 载荷系数K
K＝=1×1.04×1.2×1.26
⑥ 查文献【1】齿形系数Y和应力校正系数Y
由文献【1】中表10-5得
齿形系数Y＝2.592；Y＝2.176
应力校正系数Y＝1.596 ；Y＝1.794
7 计算大小齿轮的
查文献【1】图10-20d得到弯曲疲劳强度极限
小齿轮大齿轮
查文献【1】由图10-18得弯曲疲劳寿命系数：
K=0.86K=0.89
取弯曲疲劳安全系数S=1.4
[]==385.29MPa
[]==252.43MPa
小齿轮的数值大，因此选用。
（2）设计计算
①计算模数
=26.27
=105.09
K=1.572
[]=385.29
MPa
[]=252.43
MPa
设计计算及说明
结果
=1.573
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，圆整为标准模数,取m=2mm但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=39.42来计算应有的齿数.于是由:
z==19.08取z=20
那么z=4×20=80
②几何尺寸计算
计算中心距
a===103.061mm
将中心距圆整为103
按圆整后的中心距修正螺旋角
=arccos
因值改变不多,故参数,,等不必修正.
计算大.小齿轮的分度圆直径
d==41.20mm
d==164.78mm
计算齿轮宽度
B=
圆整的
（二）低速级齿轮传动的设计计算
1、齿轮材料、热处理及精度：
低速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为小齿轮280HBS取小齿齿数=30，低速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为大齿轮240HBSz=3×30=90圆整取z=90。
按GB/T10095－1998，选择7级，齿根喷丸强化。
2、按齿面接触强度设计
（1）确定公式内的各计算数值
①试选K=1.6
bhnnbn
gvbvbvbvb
gbhgvbvbv
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