机械设计基础课程设计一级圆柱齿轮减速器.docx
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机械设计基础课程设计一级圆柱齿轮减速器
机械设计基础课程设计
计算说明书
姓名______
班级______
学号______
指导老师______
成绩______
机械设计课程设计任务书…………………1
1传动方案拟定………………………………………2
1.1工作条件………………………………………………………2
1.2原始数据………………………………………………………2
2电动机选择…………………………………………2
2.1电动机类型的选择……………………………………………2
2.2电动机功率选择………………………………………………2
3计算总传动比及分配各级的传动比………………3
3.1总传动比………………………………………………………3
3.2分配各级传动比………………………………………………3
4运动参数及动力参数计算…………………………3
4.1计算各轴转速…………………………………………………3
4.2计算各轴的功率………………………………………………3
4.3计算各轴扭矩…………………………………………………3
5传动零件的设计计算………………………………4
5.
皮带轮传动的设计计算………………………………………4
5.2齿轮传动的设计计算…………………………………………6
6轴的设计……………………………………………8
6.1输入轴的设计…………………………………………………8
6.2输出轴的设计…………………………………………………11
7滚动轴承的选择及校核计算……………………14
7.1计算轴承参数并校核…………………………………………15
8键联接的选择及校核计算………………………16
8.1主动轴与齿轮1联接采用平键联接…………………………16
8.2从动轴与齿轮2联接用平键联接……………………………16
9联轴器得选择和计算……………………………16
10箱体主要结构尺寸计算…………………………16
11减速器附件的选择………………………………17
12润滑与密封………………………………………17
12.1齿轮的润滑…………………………………………………17
12.2滚动轴承的润滑……………………………………………17
12.3润滑油的选择………………………………………………18
12.4密封方法的选取……………………………………………18
13设计小结…………………………………………18
参考文献……………………………………………19
机械设计课程设计任务书
1、设计题目
设计用于带式运输机的单级圆柱直齿减速器，图示如下，连续单向运转，载荷平稳，空载起动，使用期限10年，小批量生产，两班制工作，运输带速度允许误差为±5%
2、设计数据
运输带工作拉力
F（N）
运输带工作速度
V（m/s）
卷筒直径
D（mm）
680
1.4
250
3、设计要求
1、每人单独一组数据，要求独立认真完成。
2、图纸要求：
减速器装配图一张（A1），零件工作图两张（A3，传动零件、轴）。
3、设计计算说明书1份。
1传动方案拟定
设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动
1.1工作条件：
连续单向运转，载荷平稳，空载起动，使用期限10年，小批量生产，两班制工作;
1.2原始数据：
运输带工作拉力
F（N）
运输带工作速度
V（m/s）
卷筒直径
D（mm）
680
1.4
250
2电动机选择
2.1电动机类型的选择：
Y系列0三相异步电动机
2.2电动机功率选择：
2.2.1传动装置的总功率：
η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒
=0.96×0.982×0.97×0.99×0.96
=0.850
2.2.2电机所需的工作功率：
P工作=FV/（1000η总）
=680×1.4/（1000×0.850）
=1.120KW
2.2.3确定电动机转速：
计算滚筒工作转速：
n筒=60×1000V/（πD）
=60×1000×1.4/（π×250）
=106.95r/min
据手册P196表14-2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ic=3~5。
取V带传动比iv=2~4，则总传动比理时范围为iz=6~20。
故电动机转速的可选范围为nd=Iz×n筒=（6~20）×106.95=641.71~2139.04r/min符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。
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,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，可见第2方案比较适合，则选n=1000r/min。
2.2.4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Y100L-6。
其主要性能：
额定功率：
1.5KW，满载转速940r/min。
3计算总传动比及分配各级的传动比
3.1总传动比：
i总=n电动/n筒=940/106.95=8.79
3.2分配各级传动比：
3.2.1据手册P196表14-2，取齿轮i齿轮=3（单级减速器i=3~5合理）
3.2.2∵i总=i齿轮×I带
∴i带=i总/i齿轮=8.79/3=2.93
4运动参数及动力参数计算
4.1计算各轴转速（r/min）
n0=n电机=940r/min
nI=n0/i带=940/2.93=320.82（r/min）
nII=nI/i齿轮=106.94（r/min）
nIII=nII=106.94（r/min）
4.2计算各轴的功率（KW）
P0=P工作=1.120KW
P
=P0η带=1.120×0.96=1.0752KW
P
=P
×η齿×η承=1.0752×0.97×0.98=1.0221KW
P
=P
×η承×η联=1.0221×0.98×0.99
=0.9426KW
4.3计算各轴扭矩（N·m）
To=9.55×P0/n0=9550×1.120KW/940=11.38N·m
T
=9550×P
/n
=9550×1.0752KW/320.82=32.01N·m
T
=9550×P
/n
=9550×1.0221KW/106.94=91.28N·m
TIII=9550×PIII/nIII=9550×0.9426KW/106.94=84.18N·m
5传动零件的设计计算
5.1皮带轮传动的设计计算
5.1.1选择普通V选带截型
根据其工况：
连续单向运转，载荷平稳，空载起动，使用期限10年，小批量生产，两班制工作,结合教材P122表8.16得：
kA=1.1
PC=KAP=1.1×1.5=1.65KW
再结合计算功率PC=1.65KW和带轮转速n0=940（r/min），由教材P119表8.10得：
选用B型V带。
5.1.2确定带轮基准直径，并验算带速
由教材P119表8.10得，推荐的小带轮基准直径为125~140mm
则取dd1=140mm>dmin=125,
dd2=n0/nI·dd1=940/320.82×140=410.2mm
由教材P110表8.3，取dd2=400mm
实际从动轮转速n1’=n0dd1/dd2=940×140/400
=329r/min
转速误差为：
（n1-n1’）/n1=（320.82-329）/320.82
=-0.025<0.05（允许）
带速V：
V=πdd1n0/60×1000
=π×140×940/（60×1000）
=6.89m/s
在5~25m/s范围内，带速合适。
5.1.3确定基准带长Ld和中心距a
根据教材P123式（8.14）得
0.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2）
0.7（140+400）≤a0≤2×（140+400）
所以有：
378mm≤a0≤1080mm
由教材P123式（8.15）得：
L0=2a0+π/2（dd1+dd2）+（dd2-dd1）2/4a0
=2×729+π/2（140+400）+（400-140）2/（4×729）
=2329.4mm
根据教材P111表（8.4）取Ld=2240mm
根据教材P123式（8.16）得：
a≈a0+（Ld-L0）/2=729+（2240-2329.4）/2
=684.3mm
5.1.4验算小带轮包角
α1=1800-（dd2-dd1）/a×57.30
=1800-（400-140）/684.3×57.30
=1800-21.770
=158.230>1200（适用）
5.1.5确定带的根数
根据dd1=140mm和n0=940r/min结合教材P119表8.10查得P0=2.13KW
根据教材P121式8.11结合i=-2.93和表8.14和表8.15计算得
△P0=0.1650KW
根据教材P121图8.11查得Kα=0.95
根据教材P111表8.4查得KL=1.00
Z=PC/P’=PC/（P0+△P0）KαKL
=1.65/[（2.13+0.1650）×0.95×1.00]
=0.7568
圆整得z=1。
5.1.6计算初拉力F0及带轴上压力FQ
由教材表8.6查得q=0.17kg/m，根据式（8.19）得单根V带的初拉力：
F0=[500PC/（ZV）]×（2.5/Kα-1）+0qV2
=[500×1.56/（1×6.89）]×（2.5/0.95-1）+0.17×6.892N
=192.78N
则作用在轴承的压力FQ，
FQ=2ZF0sin（α1/2）=2×1×192.78sin（158.230/2）
=378.62N
5.2齿轮传动的设计计算
5.2.1选择齿轮材料及精度等级
考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用齿面。
小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为220~250HBW。
软大齿轮选用45钢正火，齿面硬度170~210HBW；根据表10.21选9级精度。
齿面精糙度Ra≤3.2~6.3μm
5.2.2按齿面接触疲劳强度设计
参照教材P195有：
d1≥76.43（kT1（u+1）/φdu[σH]2）1/3
由式（6-15）
确定有关参数如下：
1）转矩T1
T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×1.0752/320.82
=32.01N·mm
2）载荷系数k
根据教材P174表（10.11）取k=1
3）齿数和齿宽系数φd
取小齿轮齿数Z1=20，传动比i齿=3
则大齿轮齿数：
Z2=iZ1=3×20=60
实际传动比i0=60/20=3
传动比误差：
（i-i0）/i=（3-3）/3=0%<2.5%可用
齿数比：
u=i0=3
由教材P192表（10.20）取φd=1
4）许用接触应力[σH]
[σH]=σHlimZNT/SH由教材P171图（10.24）查得：
σHlimZ1=570MpaσHlimZ2=350Mpa
由表10.10查得SH=1，计算应力循环次数NL
NL1=60njLh=60×320.82×1×（16×365×10）=1.124×109
NL2=NL1/i=1.124×109/3=3.75×108
由教材图（10.27）查得接触疲劳的寿命系数：
ZNT1=0.92ZNT2=0.98
由教材式（10.13）可得
[σH]1=σHlim1ZNT1/SH=570×0.92/1.0Mpa
=524.4Mpa
[σH]2=σHlim2ZNT2/SH=350×0.98/1.0Mpa
=343Mpa
故得：
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