一级圆柱齿轮减速器设计说明书

1、一级圆柱齿轮减速器设计说明书目录一、课程设计的目的 1二、课程设计的内容和任务 2三、课程设计的步骤 2四、电动机的选择 3五、传动零件的设计计算 5(1) 带传动的设计计算 5(2) 齿轮传动的设计计算 7六、轴的计算9七、轴承的校核13八、联轴器的校核13九、键联接的选择与计算 14十、减速器箱体的主要结构尺寸 14十一、润滑方式的选择 14十二、技术要求15十三、参考资料16十四、致谢17i一、课程设计的目的：机械设计基础课程设计是机械设计基础课程的重要实践性环节，是学生在校期间第一次较全面的设计能力训练，在实践学生总体培养目标中占有重要地位。本课程设计的教学目的是：1、综合运用机械设计

2、基础课程及有关先修课程的理论和生产实际知识进行 机械设计训练，从而使这些知识得到进一步巩固和扩张。2、学习和掌握设计机械传动和简单机械的基本方法与步骤，培养学生工程 能力及分析问题、解决问题的能力。3、提高学生在计算、制图、计算机绘图、运用设计资料、进行经验估算等 机械设计方面的基本技能。二、课程设计的内容和任务：1、课程设计的内容应包括传动装置全部设计计算和结构设计，具体如下：1）阅读设计任务书，分析传动装置的设计方案。2）选择电动机，计算传动装置的运动参数和运动参数。3）进行传动零件的设计计算。4）减速器装配草图的设计。5）计算机绘制减速器装配图及零件图。2、课程设计的主要任务：1）设计减

3、速器装配草图1张。2）计算机绘制减速器装配图1张、零件图2张（齿轮、轴等）3）答辩。三、课程设计的步骤：1、设计准备准备好设计资料、手册、图册、绘图用具、计算用具、坐标纸等。阅读设计 任务书，明确设计要求、工作条件、内容和步骤；通过对减速器的装拆了解设计 对象；阅读有关资料，明确课程设计的方法和步骤，初步拟订计划。2、传动装置的总体设计根据任务书中所给的参数和工作要求， 分析和选定传动装置的总体方案；计 算功率并选择电动机；确定总传动比和各级传动比；计算各轴的转速、转矩和功 率。3、传动装置的总体方案分析传动装置的设计方案直观地反应了工作机、传动装置和原动机三者间的运 动和力的传递关系。满足工

4、作机性能要求的传动方案，可以由不同传动机 构类型以不同的组合形式和布置顺序构成。合理的方案首先应满足工作机 的性能要求，保证工作可靠，并且结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本 低廉、传动效率高和使用维护方便。四、电动机的选择电动机已经标准化、系歹0化。应按照工作机的要求，根据选择的传动方案选 择电动机的类型、容量和转速，并在产品目录总共查出其型号和尺寸。选择电动机类型、型号、结构等，确定额定功率、满载转速、结构尺寸等。1）选择电动机类型电动机有交流和直流电动机之分，一般工厂都采用三相交流电，因而多采用交流 电动机。交流电动机有异步电动机和同步电动机两类，异步电动机乂分为笼型和绕线型两种，其中以普

5、通笼型电动机应用最多/目前应用最广的是Y系列自扇冷式笼型三相异步电动机，其结构简单、起动性能好、工作可靠、价格低廉，维护 方便，适用丁不易燃、不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合，如运输机、 机床、风机、农机、轻工机械等。在经常需要起动、制动和正、反转的场合（如 起重机），则要求电动机转动惯量小、过载能力大，应选用起重及冶金用三相异 步电动机YZ型（笼型）或YZR型（绕线型）。按已知的工作要求和条件，选用 Y型全封闭笼型三相异步电动机。2、电动机功率的选择1）工作机所需的电动机输出功率为Pd =Pw/ X =Fv/1000 X w *已知滚筒直径D=220mm，滚筒圆周力F =1.7KN，输

6、送带速度V=1.4m/s, 由表查联轴器，圆柱齿轮传动减速器：传动带，圆柱齿轮传动的轴承，滑快联轴 器，齿轮传动分别为 ” =0.96、T 2=0.99、T 3=0.98、T 4=0.97,Y w - 7 = 7 1 - 7 2 - 7 3 - 7 4 =0.885Pd = 1700 x 1.4/1000 x 0.885=2.689 kw2）确定电动机转速卷筒轴 的工作 转速为nw=60 x 1000V/3.14D=60 x 1000 x 1.4/3.14 x220=121.59r/min取V带传动比i1'=24 ,单极齿轮传动比i'2=35 , w则总传动比范围i'

7、=620故电动机转速范围为：n'd= i' n=（6020） x 121.59=7302432r/min经查表得有两种适用的电动机型号万案电动机型号额切率Ped( kw)湎载转速（r/min）1P Y132S639602Y100L1431420综合考虑电动机和装动装置尺寸，重量以及减速器的传动比，其中2号电动机总传动比比较适用，传动装置结构较紧凑。所选电动机额定功率Ped=3KW,满载转速nm=1420r/min3、计算总传动比和分配传动比由选定电动机的满载转速 nm和工作机主动轴的转速 nw，可得传动装置的总传 动比为i = nm/ nw =1420/121.59 =11.6

8、7传动装置的实际传动比要由选定的齿轮齿数或带轮基准直径准确计算， 因而很可 能与设定的传动比之间有误差。一般允许工作机实际转速，与设定转速之间的相 对误差为土( 35) %对于多级传动i为i =i 1 i2 i3、计算出总传动比后，应合理地分配各级传动比，限制传动件的圆周速度以减小动 载荷，降低精度等级。4、计算传动装置的运动和动力参数为了进行传动件的设计计算，应首先推算各轴的转速。功率和转矩。则各轴的转速为(1)、各轴转速n： =nw / i0=1420/2.92=486/minm = m /i1 =486/4 = 121.57r/minn 卷=m = 121.57r/min2）、各轴的输入

9、功率Pi =pd t 01 =2.689 x 0.96=2.581kwPh = Pi T 12= 2.581x0.99x0.97 =2.48 kwP 卷=Ph n 23 = 2.48x0.99x0.98=2.4 kw3）各轴的输入转矩Td =9550 2.689/1420 =18.08N mTi = Td i° n 01=18.08x2.92x0.96 =50.69 N mT n = 50.69x 4x 0.99x 0.97 =194.72 N mT 卷=194.72x0.99x0.98 =188.9N mS名电动机轴一轴二轴卷筒轴转速 n (r/min)1420486121.612

10、1.6输入功率P(kw)2.6892.5812.482.4输入转矩T(N.m)8.0850.69194.72188.90传动比i2.9241效率T0.960.960.97五、传动零件的设计计算(1)带传动的设计计算1、计算功率 PcPc=KaP=1.2 x 3=3.6 kw2、选带型据 Pc=3.6 kw , n=1420r/min ,所以选取 A 型带3、 带轮基准直径带轮直径较小时结构紧凑，弯矩应力不大，且基准直径较小时，单根V带所能传递的基本额定功率也较小，从而造成带的根数增多，因此一般取dd1>dd2并取标准值。查表得小带轮直径 dd1与大带轮直径dd2尺寸为dd1=90 mmd

11、d2=280 mm4、验算带速当传递功率一定时，带速过低，则需要很大的圆周力，带的数要增多，而带速过高则使离心力增大，减小了带与带轮间的压力，容易打滑。 所以带传动需要验算带速，将带速控制在5m/s<V<25m/s,否则可调整小带轮的基准直径dd1 ,为充分发挥V带的传动能力，应使带速 V=20m/s为最佳，带速V=3.14n dd1/60x1000=6. 68m/s5、验算带长Ld0=2 a+3.14(dd1+ dd2)/2+( dd2+ dd1)2/4 a0=2 x500+3.14x(90+280)/2+(280- 90)2/4x500=1598.9 mm5、确定中心距 中心距

12、取大些有利丁增大包角， 但中心距过大会造成结构 不紧凑，在载荷变化或高速运转时，将会引起带的抖动，从而降低了带传动的工 作能力，若中心距过小则带短，应力循环次数增多，使带易发生疲劳破坏，同时还使小带轮包角减小，也降低了带传动的工作能力，故一般初定中心距为0. 7 (dd1+dd2) g|D 2 (dd1+ dd2)所以初定中心距ao=500a=#+ (Ldi Ld2)/2=500mmamin=a- 0.0i5Ld=476mmamax=a+0.03Ld=548mm6、验算带长由初定中心距确定基准长度 Ld0Ld0=2 a°+3.i4(ddi+ dd2)/2+( dd2- ddi)2/4

13、 a0=2 x500+3.14x(90+280)/2+(280- 90)2/4x500=1598.9 mm所以去相近的L d=i600mm o7、 验算小带轮包角要求a120若a1过小可以加大中心距，改变传动比或增设张紧轮，ai可由下式计算 。 。ai=180 - 57.3 x (dd2 - ddi )/ a =158.23 oai> 120故符合要求8、 单根V带传动的额定功率 根据ddi和ni查图得：Pi=1.2 kw9、 单根V带额定功率增量根据带型及i查表得： Pi=0.17kw10、 确定带的根数为了保证带传动不打滑，并具有一定的疲劳强度，必 须保证每根V带所传递的功率不超过它

14、所能传递的额定功率有查表得 Ka=0.93Ki=0.09Z=Pc/(Pi+ P) Ka Ki =2.85所以取Z =311、 单根V带初拉力查表得q =0 . 10kg/mF0 =500(2 .5/ K a) -1( Pc /zv)+qv 2 =245.7N12、 作用在轴上的力为了进行轴和轴承的计算，必须求出 V带对轴的压力FqFq =2Z F0 SIN (a/2) =1447.6N13、带轮的结构和尺寸见附图14、注意事项淤 检查带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系，带轮直径与电动机的中 心高应相称，带轮轴孔的直径，长度应与电动机的轴直径长度对应， 大带轮的外 圆半径不能过大，否则回与机器

15、底座相互十涉等。带轮的结构形式主要取决于带轮直径的大小，带轮直径确定后应验算实际 传动比和带轮的转速。(2)齿轮传动的设计计算1、选材料与热处理。所设计的齿轮届于闭式传动 ，通常才用软齿面的钢制齿 轮，小齿轮为45号钢，调质处理，硬度为250HBS,大齿轮材料也为45钢，正火 处理，硬度为210HBS,硬度差为40HBS较合适。2、选择精度等级，输送机是一般机械，速度不高，故选择 8级精度。3、按齿面接触疲劳强度设计。本传动为闭式传动，软齿面，因此主要失效形式为疲劳点蚀，应根据齿面接 触疲劳强度设计，根据式d1> (671/ 3 h : )2kT1(i+1)/1) 载荷因数K.圆周速度不

16、大，精度不高，齿轮关于轴承对称布置，按表6-10取K =1.2.2) 转矩TT=9.55x106xP/n=9.55x106x 2.581/486=50690N mm3) 弯曲后减切应力bH0- H = b Hmin/SHmin * ZN由图 6-37 查的."肺1 =525Mpa，Hm2 =400Mpa接触疲劳寿命系数 Zn按一年300工作日，两班制工作，由公式N=60njth算得N1 =60x 486 x 10x 300x16 =1.4x109N2= N1/i =1.4x109/4 =3.5 x108查图6-38中曲线：Zn1 =1（ N1> N。，N0=109）Zn2=1.

17、03按一般可靠性要求,取SHmin =1(T hi =(X Hiimix Zni/SHmin =525x l/l Mpa =525 Mpa(7 H2 =(X Hlim2 X Zn矿 SHmin =400x i.o3l Mpa =412Mpa4) 计算小齿轮分度圆直径di 查表取 =i.idi> (671/ 3h )2kTi(i+1)/ i=56.47mm取小齿轮齿数为Zi=20m=d1/Zi=2.823Z2=ixZ1=80取标准模数m=3d1=mzi=3x20=60d2=mz2=3x80=2405) 计算圆周速度VV=3.14nidi/60x1000=3.14x486x60/60x 10

18、00=1.52m/s因V<5 m/s,故去取8级精度合适。4、确定主要参数，计算主要几何尺寸。1) 中心距 a a = (di+d2)/2=150mm2) 齿宽 b b = 1.1 x 60 =66mm取 b2 = 70mm 贝U bi = 5 + bi =70+5 =75mmII *c3)ha= ha m=3mmhf= (ha*+c*) m=1.25x3=3.755、校核弯曲疲劳强a bb =2kTi/bmdi - Yfs1)复合齿形因数 Yfs 如图6-40得，Yfsi =4.35 ,Yfs2 =42 )弯曲疲劳许用应力 3 bb = (T bblim/ Sfmin X YN由图6-

19、40的弯曲疲劳极限应力b bblim1 =(T bbm1=360Mpaa bblim2 =320 Mpa由图6-42得弯曲疲劳寿命系数 Yn ； Yn1 =1 (N1>No, No =3x106)Yn2=1 (N2> No, No =3x106)弯曲疲劳的最小安全SFmin,按一般可靠性要求，取SFmin =1,计算得弯曲疲劳许用应力为：:abb1= abblim1x YN1/SFmin = (360/1) X 1 =360 Mpa:(T bb2= (T bblim2 x YN2/SFmin = (320/1) X 1 =320Mpa3)校核计算：a bb1 =2kT1/bmd1

20、- Yfs1=2 X 1.2X50690X 4.35/7CX 3X 60=42< b bb1(T bb2=2kT1/bmd1 - Yfs2 =2 X 1.2 X 50690X4/70X 3 X 60=38.62< 3bb2故弯曲疲劳强度足够六、轴的计算1、II轴的设计(1) 选择轴的材料，确定许用应力.选用轴的材料为45号钢，调质处理，查表13-12知(X b1= (X b2 =650 Mpa, a S1= a s2=360 Mpa ,查表 13-6可知:a +1 =215Mpa:a。 bb=102 Mpa, : a -1 : bb=60 Mpa(2) 按扭转强度估算轴的最小直径单

21、级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相连接，从结构要求考虑输入端轴径应最小，最小直径为:d>C P/n查表13-5可得,45钢取C =118则d>118 2.48/121.6=32.24nm考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取d =36mm(3) 齿轮上作用力的计算齿轮所受的转矩为T=9.55x106x P1/ n1=194720 N - mm齿轮作用力：圆周力 Ft =2T1/d =2 x 194720/240=1622.7N径向力 Fr =R tanai =590.6N法向力Fn=1727N(4) 、轴的结构设计轴结构设计时，需同时考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件

22、的固定方式按比例 绘制轴承结构草图.1、确定轴上零件的位置及固定方式单级齿轮减速器，将齿轮布置在箱体内壁的中史 轴承对称布置在齿轮两边轴外伸端安装联轴器。齿轮靠轴环和套筒实现轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两段 轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定；轴通过两端轴承实现轴向 定位；靠过盈配合分别实现轴向定位和周向固定。2 .确定各段轴的直径。将估算轴直径d =36 mW乍为外伸直径d1,与联轴器相配合，考虑联轴器用轴肩实现轴向定位，取第二段直径为d2 =45mm齿轮和右端轴承从右端转入，考虑装拆方便及零件固定的要求，装轴承处轴侬3应大于d2,考虑 滚动轴承直径系歹0,取d

23、3 =50 mm为便于齿轮装拆，与齿轮配合处轴径d4应大于 d3,取d4 =52 mm齿轮左端用轴环固定，右端用套桶定位，轴环直径d5,满足齿轮 定位的同时，还应满足左侧轴承的安装要求，根据选定轴承型号，确定左端轴承型 号与右端轴承型号相同，取d6 =50mm3 .选取轴承型号，初选轴承型号为深沟球轴承，代号为621Q查手册可得轴承宽度B =20 mm 安装尺寸da =57 mm 故轴环I直径d5 =57 mm轴环皿直径d5=60 mm4 .确定各端轴的长度，综合考虑轴上零件的尺寸B与减速器箱体尺寸的关系，确定各段轴的长度。5 .轴的结构简图。IM-土:一L七1JLh =1 J .(5)校核轴

24、的强度1、画出计算简图计算支反力和弯距，由轴的结构简图可以确定轴承支点跨矩，唁扑此可画出轴的 受力简图。水平支反力Frbx =M CH =Frdx=Fi/2=1622.7/2=811.35m:Frbx X66=53549.1 N - mm水平面弯矩垂直面支反力Frbz :=Frdz= Fr/2=590.6/2=295.3J垂直面弯矩Mcv=295.3 X 66=19489.8N合成弯矩Mc=M 2ch+M2cv= 56985N - mm2、计算当量弯矩Me转矩按脉动循环考虑，应力折合系数为a= : a 1 bb/ : a。 bb=60/102=0.59最大当量弯矩M e= M2c+(aT)2=

25、 133028N - mm3、校核轴径由当量弯矩图可知C剖面当量弯矩最大为危险面校核该截面的直径d > Me/0.1-1 bb=26mm考虑该截面上键槽的影响，直径增加3%,则d=1.03 x26 =27 mm结构设计确定的直径为52mm,强度足够。2、I轴的设计1)选择轴的材料，确定许用应力.选用轴的材料为45号钢，调质处理，查表13-12知(yb1= a b2 =650 Mpa, a S1= a S2=360 Mpa,查表 13-6 可知a +1 =215Mpa:a 0 bb=102 Mpa, : a -i : bb=60 Mpa(2) 按扭转强度估算轴的最小直径d>C P/n

26、查表13-5可得,45钢取C =118则d>118 2.58/486=20.58nm考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取d =25mm(3) 齿轮上作用力的计算齿轮所受的转矩为T=9.55x106x p/ n=50690N - mm齿轮作用力：圆周力 Ft =2T/d =2 x 50690/60=1689N径向力 Fr = Ft tanan =614.7N法向力Fn=1798N4)、轴的结构设计1、轴结构设计时，需同时考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式按比例 绘制轴承结构草图.确定轴上零件的位置及固定方式，单级齿轮减速器,将齿轮布置在箱体内壁的中 央,。轴承对称布置在齿轮

27、两边2 .确定各段轴的直径。将估算轴直径d =32 mm乍为外伸直径d1,与联轴器相配合，考虑联轴器用轴肩实 现轴向定位，取第二段直径Jd2 =40mmi,J轮和右端轴承从右端转入，考虑装拆方 便及零件固定的要求，装轴承处轴径d3应大于d2,考虑滚动轴承直径系列，取 d3 =50 mm为便于齿轮装拆，与齿轮配合处轴径出应大于d3,取d4 =52 mm 齿轮左端用轴环固定，右端用套桶定位，轴环直彳血5,满足齿轮定位的同时，还应 满足左侧轴承的安装要求，根据选定轴承型号，确定左端轴承型号与右端轴承型 号相同，取d6 =50 mm3、 选择轴承型号初选型号为深沟求轴承代号62084、画出轴的结构草图

28、(略)Mei<e>Mecn n 口 |(F) -rrTTTTrnV l11 川 III6、校核轴的强度1、画出计算简图计算支反力和弯距，由轴的结构简图可以确定轴承支点跨矩，唁扑此可画出轴的 受力简图。水水支反力 Frbx = FRDx=Ft/2=1689/2=844.5N水平面弯矩 M CH = Frbx X65=54892.5N - mm垂直面支反力 Frbz = Frdz= Fr/2=614.7/2=307.35N垂直面弯矩Mcv=307.35 X 65=19977.75合成弯矩Mc= M 2ch+m2cv=68228 N - mm2、计算当量弯矩M e转矩按脉动循环考虑，应力

29、折合系数为a= : a 1 bb/ : a 0 bb=60/102=0.59最大当量弯矩 M e= M2c+(aT)2=76589N - mm3、校核轴径 由当量弯矩图可知C剖面当量弯矩最大为危险面校核该截面的直径d > Me/0.1 °-1 bb=23 mm考虑该截面上键槽的影响，直径增加3%,则d=1.03 x=24 mm结构设计确定的直径为42mm,强度足够。七、轴承的校核(1) 查表得 6210轴承的额定动载荷C =35<N，额定静载荷C0 =23.2CN(2) 极限转速nlim =6700r/min (查轴承样本)(3) 外径 D =90mm 宽度 B =20

30、mm P =Fr =590.6N查表取fp =1.1，温度因数fT =1fp x P2/ fT =1.1 x 590.6 /1=649.66N(4)据式(14-6)Cc= 60nLh/106 - (fp P/ fT)=238.4N < C可用八、联轴器的校核十字滑块联轴器(1) 选择联轴器类型，为缓和振动和冲击，选择十字滑块联轴器(2) 选择联轴器型号，计算转矩，由表16-1查取 K = 1.3,按式(16-1)计算Tc=KT=K9550xP/n=1.3x9550x2.48 /121.6=253.2 N - m按计算转矩，转速和轴径，因此选用十字滑块型十字滑块联轴器，查得有关数据, 额定

31、转矩Tn = 500 Nm,许用转速n = 250 r/mie满足Tcv Tn, n< 0 ,适用。九、键联接的选择与计算1、 大齿轮与轴的配合d 4=52mm取普通平键联接键16 x 10L=b-10 = 56mma p=4T/dhl =194.72 x 4 x 10/52 x 10 x 56 =26.74< : a p铸铁 3 p =70 80 故可用2、联轴器与轴的配合d1=36 mm 查得键10 x 8L = 63 mm则 b p=4T/dhl =4 x 194.72x103/ 36 x 8 x 63 =42* : a p满足要求。十、减速器箱体的主要结构尺寸箱体壁厚 a

32、=0.125 a +1 取8 mma 1 =8 mm箱盖凸缘厚度b1 =1.5a 1 =1.5X8 =12 mm箱座凸缘厚度b =1.5 a =1.5 X8 =12 mm箱座底凸缘厚度 b2 =2.5 a =2.5 X8 =20 mm地脚螺钉直径 df =0.036Xa +12 =0.036X150+12 =17.4 mm 取 M18地脚螺钉数目n =4轴承旁连接螺栓直径 d1 =0.75X18 =13.5 mm取M14盖与座连接螺栓直径 d2 =0.6df =0. 6 X18 =10.8 mm取M12轴承端盖螺栓直径d3 =0.5 df =0.5 X18 =9 mm取M 10检查孔盖螺钉直径

33、 d4=0.3 df =0.3 X18 =5.4mm取M 6取M 10定位销直径 d =0.8 d2 =0.8X10.8 =8.64mmdf di d2到外壁箱距离Ci24 2018di d2到凸像距离 C21816轴承旁凸台半径R1 C2凸台高度外箱壁至轴承座端面的距离 L1C1+C2 (510)齿轮顶圆与内箱壁见的距离 1 1.2X8 =9.6取10mm齿轮端面与内箱壁间的距离 2取10mm箱盖、箱座肋厚m1 mm1 Q 0.85a 1 =6.8 mm取7 mmm Q 0.85a =6.8 mm取7 mm一级圆柱齿轮减速器装配图略(详见附图)卜一、润滑方式的选择润滑油的选用方式飞溅润滑传动

34、见的传动带起润滑油直接溅入轴承内，或先溅到箱壁上，顺着 内壁流入箱体的油沟中，再沿油沟流入轴承内，此时端盖部分必须开槽，并将 端盖端部的直径取小些，以免油路堵塞十二、技术条件1、装配前，全部零件用煤油活洗，箱体内不许有杂物存在，在内壁涂两次不被机油 侵蚀的涂料。2、用铅丝检验装配间隙。其间隙不小于0.16 mm铅丝不得大于最小间隙的4倍；3、用涂色法检验斑点。齿高接触斑点不小于白分四十；齿长接触斑点不小于白分 五十。必要时可采用研磨或刮后研磨，以便改善接触情况；4、调整轴承时所留轴向间隙如下：4 40 为 0.05 mm 0.1 mm 4 55 为 0.080.15 mm5、装配时，部分面不允许使用任何填料，可涂以密封油漆或水玻璃。试转时应检查 部分面、各接触面及密封处，均不准漏油；6、箱座内装SH035&92中的50号工业齿轮油至规定高度；7、表面涂灰色油漆。十