机械设计《单级斜齿圆柱齿轮减速器》

1、0+6一、设计题目及方案题目：设计用于皮带运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器已知：输送带工作拉力F=4500N，输送带速度V=1.8m/s,卷筒直径D=400mm。方案图：工作条件：1、 两班工作（每班按8h计算），连续单向运转，载荷变化不大，空载启动，输送带速度容许误差，运输机工作效率=0.96。2、 室内，灰尘较大，环境温度30左右。3、 折旧期10年，5年一次大修，（每年按300天计算）。4、 普通中小制造厂，小批量。二、选择电动机的型号设计步骤如下序号设计项目计算内容计算结果1确定电动机类型按照工作要求和条件选用Y型系列一般用途的全封闭自扇冷笼型三相异步电动机Y 型2确定电动机功率工作机所

2、需功率( kw)按下式计算：代人设计数据得： 电动机的输出功率按下式计算式中，为电动机至滚筒主动传动装置的总效率，其值按下式计算查机械设计手册（P6,表2-2）可得：带传动效率=0.95，一对齿轮传动（8级精度、油润滑）效率=0.97，一对滚动轴承效率=0.985，联轴器（弹性）效率=0.99，因此选取电动机的额定功率，使，并查电动机技术数据表（手册P148，表16-1）取电动机功率为3滚动轴的转速为按推荐的各种传动机构传动比范围，取V带传动比，单级圆柱齿轮传动比，则总传动比范围为电动机可选择的转速范围相应为电动机同步转速符合这一范围的有1000r/min、1500r/min两种。为了降低电动

3、机的重量和价格，由电动机技术数据表选取同步转速为1500r/min的Y系列电动机Y160M-4，其中满载转速为，此外，电动机的安装和外型尺寸可从技术数据表（手册P149，表16-2）得确定电动机类型：电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y160M-41114602.02.0三、计算传动装置总体传动比并分配各级传动比序号设计项目计算内容计算结果1传动装置总传动比=16.992分配各级传动比由式，为使V带传动的外廓尺寸不致过大，取传动比则齿轮传动比为b=4g=4.25四、计算减速器的运动参数和动力参数序号设计项目计算内容计算结果1O轴（电动机）2轴3轴4

4、W轴（卷筒轴）为了方便于下一阶段的设计计算，将以上结果列表如下：参 数轴 号电机(0)轴I轴II轴滚筒（w）轴功率P/kw9.549.068.668.44转速146036585.8885.88转矩62.40237.0963 938.54传动比i44.251效率0.950.9650.98五、V带传动设计 传动的设计计算 根据前面设计获得的数据，参照V带传动设计方法，可得如下设计：设计步骤序号设计项目计算内容设计结果1计算功率查表（课本P118，5-7）取工况系数2选择V带型号由和查图（课本P119，5-15）选取B型3确定带轮基准直径根据B型查表（课本P119，5-8）取带传动的传动比，所以大带

5、轮基准直径，按表（5-8）将圆整为560mm4验算带速VV在525m/s范围，符合要求5初定中心距由，得：根据条件取6初算带长确定带的基准长度Ld=2500mm7确定实际中心距89验算小带轮包角确定V带根数Z根据查表（课本P117，5-3）得：（用内查法）根据查表（5-4）得根据查表（5-5）得根据 查表（5-6）得 取故符合要求10单根V带的张紧力（课本P107查表5-1）11作用在轴上的压力带轮图六、齿轮传动设计由于该传动载荷不大，结构尺寸要求紧凑，为了方便加工，采用硬齿轮传动，根据已有设计数据，参照直齿圆柱齿轮传动的设计方法：设计步骤序号设计项目计算内容计算结果1材料选择及热处理由于要求

6、结构紧凑，故采用硬齿面齿轮传动。小齿轮选用，渗碳淬火处理，齿面平均硬度为， 60HRC；大齿轮选用表面淬火处理，齿面平均硬度为60HRC小：钢渗碳淬火60HRC大：钢表面淬火60HRC23参数选择确定许用应力（1） 齿数：（2） 齿宽系数：两轮为硬齿面，对称布置，查表（课本P146，6-9）取（3） 载荷系数：由于载荷为均匀、轻微冲击，且采用硬齿面齿轮，应取大值，查表（P143,6-6）取K=1.1（4） 初选螺旋角：取查表（P140,6-4）;小齿轮: 大齿轮：K=1.14小齿轮转矩 5按齿根弯曲疲劳强度计算齿形系数：按当量齿数，得查表（课本P145，6-8）得：再根据内查法计算得(取大值)

7、由式（6-36）得查表（6-1），取6计算齿轮几何尺寸齿轮传动中心距为：将中心距取为,以便加工，则螺旋角调整为：取，由于取的标准模数比计算值大，故向小值圆整后仍能满足要求。7校核齿面接触疲劳强度查表（P144，6-7）得由式（6-33）齿面疲劳强度足够8验算齿轮圆周速度七、I轴设计计算序号设计项目计算内容计算结果1选择轴的材料，确定许应力轴的材料选择45钢，正火处理。查表（课本P206，10-1），得。2估算轴的最小直径输出端与带轮相配合的轴段轴径最小。查表（P221，10-4），C在118107之间，取C=110，则由式（10-13）得：轴端有一个键槽，直径增大3%，由表（P221，10-5

8、）取3计算齿轮受力分度圆直径为转矩为圆周力为 径向力为轴向力为4轴的结构设计(1)轴上零件的装配和定位方案的确定，绘制轴系结构草图（2）确定轴的各段直径从左到右，第一段与带轮配合，所以确定（him查表课本P224，10-7）；要符合轴承内径标准系列，选用角接触球轴承，查（手册P119，12-6）代号7211C，故。（1） 确定轴的各段长度与传动零件（如齿轮、联轴器等）相配合的轴段长度应比传动零件轮毂宽度略小2mm左右，L1=51-2=105mm，第二段轴长考虑轴承盖螺钉至联轴器距离为1015mm，取L2=55mm，其余各段轴长与箱体的设计有关，可由齿轮开始向两端逐步确定。齿轮端面与箱壁的距离取

9、1015mm，此轴取15mm，轴承端面与箱体内壁的距离与轴承的润滑有关，此轴取5mm，轴承宽21mm，, 轴环宽度L5=8mm，与轴承配合的轴段长,两支点间的距离（2） 轴的结构细节设计L1=51-2=105mmL2=55mmL5=8mm5轴的强度计算（1） 绘制轴的受力简图（2） 计算支承反力(如图 （b）、图 （c）)。水平面支承力： 解得 垂直面支承力：( 3)绘制水平面弯矩图、垂直面弯矩图及合成弯矩图（图（c）、（e）、（f）。（4）水平面弯矩、垂直面弯矩及合成水平面弯矩水平面弯矩为：垂直面弯矩为合成弯矩为： （3） 绘制扭矩图（4） 绘制当量弯矩图危险截面的当量弯矩为：（5） 校核危

10、险截面的直径查表（P220，10-3）得，则增大3%为因结构设计的轴径为80mm，故满足条件。八、II轴设计计算序号设计项目计算内容计算结果1选择轴的材料，确定许应力轴的材料选择45钢，正火处理。查表（课本P206，10-1），得。2估算轴的最小直径输出端与联轴器相配合的轴段轴径最小。查表（P221，10-4），C在118107之间，取C=110，则由式（10-13）得：轴端有一个键槽，直径增大3%，由表（P221，10-5）取3计算齿轮受力分度圆直径为转矩为圆周力为径向力为轴向力为4轴的结构设计(1)轴上零件的装配和定位方案的确定，绘制轴系结构草图如： （2）确定轴的各段直径从左到右，第一段

11、与联轴器配合，选择弹性套柱销联轴器的规则（手册P129，表13-5）取LT10，联轴器J型轴孔的孔径为63mm，孔长，所以确定（him查表课本P224，10-7）；要符合轴承内径标准系列，选用角接触球轴承，查（手册P119，12-6）代号7215C，故。（6） 确定轴的各段长度与传动零件（如齿轮、联轴器等）相配合的轴段长度应比传动零件轮毂宽度略小2mm左右，L1=107-2=105mm，第二段轴长考虑轴承盖螺钉至联轴器距离为1015mm，取L2=55mm，其余各段轴长与箱体的设计有关，可由齿轮开始向两端逐步确定。齿轮端面与箱壁的距离取1015mm，此轴取15mm，轴承端面与箱体内壁的距离与轴承

12、的润滑有关，此轴取5mm，轴承宽25mm，, 轴环宽度L5=8mm，与轴承配合的轴段长,两支点间的距离（7） 轴的结构细节设计L1=105mmL2=55mmL5=8mm5轴的强度计算（3） 绘制轴的受力简图（4） 计算支承反力水平面支承力： 解得 垂直面支承力：( 3)绘制水平面弯矩图、垂直面弯矩图及合成弯矩图（图（c）、（e）、（f）。（4）水平面弯矩、垂直面弯矩及合成水平面弯矩水平面弯矩为：垂直面弯矩为合成弯矩为： （8） 绘制扭矩图（9） 绘制当量弯矩图危险截面的当量弯矩为：（10） 校核危险截面的直径查表（P220，10-3）得，则增大3%为因结构设计的轴径为80mm，故满足条件。九、

13、I轴轴承选择计算已知：轴颈的直径；序号设计项目计算内容计算结果1求当量动载荷P查表(P241，11-7)，取。载荷系数X、Y要根据查取，是轴承的径向基本额定载荷，轴承型号为7211C。由查表11-8，暂取，则由。查表11-8，得X=0.44,Y=1.30由式（11-4），得2计算所需的径向额定动载荷由式（11-3），得3确定轴承型号查有关机械设计手册P119，根据轴颈直径75mm，选取7211C轴承，其,7211C轴承的，与初定值相近 所以选择7211C型轴承合适选7211C型十、II轴轴承选择计算已知：轴颈的直径；序号设计项目计算内容计算结果1求当量动载荷P查表(P241，11-7)，取。载

14、荷系数X、Y要根据查取，是轴承的径向基本额定载荷，轴承型号为7211C。由查表11-8，暂取，则由。查表11-8，得X=0.44,Y=1.30由式（11-4），得2计算所需的径向额定动载荷由式（11-3），得3确定轴承型号查有关机械设计手册P119，根据轴颈直径75mm，选取7215C轴承，其,7215C轴承的，与初定值相近 所以选择7211C型轴承合适选7215C型十一、I轴键联接强度计算（1）主动轴所传递的转矩齿轮的材料为铸钢，载荷有轻微冲击。序号设计项目计算内容计算结果1键的类型与尺寸选择 齿轮传动要求齿轮与轴对中性好，以避免啮合不良，故联接选用普通平键A型键。 根据轴的直径,及轮毂宽度

15、查表12-1得键宽键高,计算得键长，取L=80mm,标记为：键2强度计算由表12-2差得，键的工作长度则：故此平键联接满足强度要求。（2）主动轴所传递的转矩齿轮的材料为铸钢，载荷有轻微冲击。序号设计项目计算内容计算结果1键的类型与尺寸选择 齿轮传动要求齿轮与轴对中性好，以避免啮合不良，故联接选用普通平键A型键。 根据轴的直径,及轮毂宽度查表12-1得键宽键高,计算得键长，取,标记为：键2强度计算由表12-2差得，键的工作长度则：故此平键联接满足强度要求。 十二、II轴键联接强度计算（1）主动轴所传递的转矩齿轮的材料为铸钢，载荷有轻微冲击。序号设计项目计算内容计算结果1键的类型与尺寸选择 齿轮传

16、动要求齿轮与轴对中性好，以避免啮合不良，故联接选用普通平键A型键。 根据轴的直径,及轮毂宽度查表12-1得键宽键高,计算得键长，取,标记为：键2强度计算由表12-2差得，键的工作长度则：故此平键联接满足强度要求。（2）主动轴所传递的转矩齿轮的材料为铸钢，载荷有轻微冲击。序号设计项目计算内容计算结果1键的类型与尺寸选择 齿轮传动要求齿轮与轴对中性好，以避免啮合不良，故联接选用普通平键A型键。 根据轴的直径,及轮毂宽度查表12-1得键宽键高,计算得键长，取,标记为：键2强度计算由表12-2差得，键的工作长度则：故此平键联接满足强度要求。十三、主要零件的配合及精度表齿轮传动主要尺寸及其它参数表参数名

17、称符号Z1Z2齿数Z1980模数m2.52.5中心距a130130分度圆直径d60.86210.60齿顶圆直径da54.4215.6齿根圆直径df41.25196.25齿宽b2934精度等级8级齿圈径向跳动公差Fr4563公法线长度变动公差Fw周节极限偏差fpt1718基节极限偏差fpb2225中心距极限偏差fa31.536跨齿数K310公法线长度及偏差W7.660429.1937十四、润滑设计序号设计项目计算内容计算结果1滚动轴承的润滑轴承的润滑作用是减少摩擦和损失，同时有利于散热、防蚀和抗振延长轴承使用寿命。滚动轴承的润滑机主要是润滑油和润滑脂，一般可按轴承内径与转身的乘积dn值选取。 已

18、选的7211C轴承的内径为75mm，已知转速查课本P251表11-12得：润滑脂。已选的7215C轴承的内径为55mm，已知转速查课本P251表11-12得：润滑脂。润滑脂方式2齿轮传动的润滑齿轮的润滑设计（课本P162）闭式齿轮传动的浸油润滑和喷油两种。已知齿轮的圆周速度通常采用浸油润滑和喷油润滑方式。浸入油中的深度约一个齿高，但少于10mm，不能过深，过深会变大运动阻力并使油温升高。浸油润滑方式十五、设计小节这次的课程设计对于我来说有着深刻的意义。这种意义不光是自己能够独立完成了设计任务，更重要的是在这段时间内使自己深刻感受到设计工作的那份艰难。而这份艰难不仅仅体现在设计内容与过程中为了精益求精所付出的艰辛，更重要的是背负恶劣的天气所付出的决心与毅力! 也许自己太过于执着,从设计开始就落在大家的后面。不过还好，很快就将基本的数据设计与整理出来，不至于远离大家的进度。由于考试已经结束，我可以有充分的时间搞设计。有些结构设计上还是不太明白为什么要那样设计。看来自己学的感觉设计对我们这些刚刚入门（或者在某种意义上来说还是门外汉）就是按照条条款款依葫芦画瓢的过程，有的时候感觉挺没有劲的。反正按照步骤一定可以完成设计任务，其实不然。设计过程中有许多内容必须靠我们自己去理解，去分析，去取舍。就拿电动机型号选择来说，可以分别比较几种型号电动机总传动比，以结构紧凑为依据来选择；也可以考虑