2024-2025（1）23汽服本科3班-00组-00学号-00姓名-《机械设计基础课程设计》-设计说明书-龚存宇

机械设计基础课程设计题目：单级圆柱齿轮减速器和一级带传动姓名：×××学号：××××××××层次：本科专业：汽车服务工程班级：23机设本科3班指导教师：龚存宇2024年12月设计任务书一、设计任务：单级圆柱齿轮减速器和一级带传动二、原始条件1、工作条件：（1）带式运输机连续单向运转；（2）载荷平稳；（3）空载启动（4）室内、环境清洁2、使用期限：5年、两班制3、动力来源：380V三相交流电4、精度与误差要求：运输带速度允许误差：±5%三、任务图示图1任务图示摘要：居左打印“摘要”二字（四号黑体）。“摘要”后面空两格打印摘要内容（居左打印“摘要”二字（四号黑体）。“摘要”后面空两格打印摘要内容（小四号宋体），1.5倍行距，字母数字用TimeNewRoman摘要的内容简洁、具体的摘要要反映论文的实质性内容，展示论文内容足够的信息，体现论文的创新性，展现论文的重要梗概，一般由具体研究的对象、方法、结果、结论四要素组成，300字左右为宜。写200字左右即可关键词：摘要内容后下空一行居左打印“关键词”三字（四号黑体），其后空两格为关键词（小四号宋体），每一关键词之间空一个字符（即英文状态摘要内容后下空一行居左打印“关键词”三字（四号黑体），其后空两格为关键词（小四号宋体），每一关键词之间空一个字符（即英文状态下空一格）,1.5倍行距，字母数字用TimeNewRomanAbstract:英文摘要和关键词与“中文摘要和关键词”的规范相同。1.5倍行距，字母数字用TimeNewRoman如果中英文摘要与关键词不能一页打印完，则英文摘要和关键词须另起一页。英文摘要和关键词与“中文摘要和关键词”的规范相同。1.5倍行距，字母数字用TimeNewRoman如果中英文摘要与关键词不能一页打印完，则英文摘要和关键词须另起一页。Keywords:AnnularBuckle;injectionmold;ABS;UG;CADTimeNewRoman、小四、英文状态下的符号后空一格、1.5倍行距、关键词之间空一个字符，分清中英文符号。TimeNewRoman、小四、英文状态下的符号后空一格、1.5倍行距、关键词之间空一个字符，分清中英文符号。目录前言 前言前言应说明本课题的研究目的、研究范围、研究方法；简述本课题概况及存在的主要问题；说明本课题应解决的主要问题。1、课程设计的目的（1）培养我们理论联系实际的设计思想，训练综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。（2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。（3）培养我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理等设计方面的能力。2、1总体方案设计1.1传动系统方案1.1.1传动系统的作用及传动方案的特点机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成。1.1.2传动系统方案的分析与拟定（1）工作条件带式运输机连续单向运转，载荷较平稳，空载启动，使用年限8年，工作为二班工作制，载荷平稳，环境清洁。（2）原始数据方案123456789运输带牵引力F（N）150022002300250026002800330040003800运输带速度v（m/s）1.11.11.11.11.11.41.20.81.05滚筒直径D（mm）220240300400200350350400500方案101112131415161718运输带牵引力F（N）300030003500290032002400260033003000运输带速度v（m/s）0.81.21.01.21.11.21.21.10.9滚筒直径D（mm）250400350450420350320280300本小组采取的方案编号为×××。其原始数据为：F=N；v=m/s（3）方案拟定采用V带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。图2带式输送机传动系统简图1.2电动机的选择1.2.1电动机类型及结构的选择本减速器设计为水平剖分，选用Y系列三相异步电动机，封闭卧式结构。1.2.2电动机的选择（1）工作机的功率PP（2）总效率η根据《机械设计基础课程设计》表2.1确定V带传动η1=，圆柱齿轮传动η2=，一对滚动轴承η（3）所需电动机功率PP电动机的功率应等于或大于所需要的功率，根据《机械设计基础课程设计》公式2-4得P1.2.3确定电动机转速滚筒工作转速为：n根据《机械设计基础课程设计》表2-2推荐的传动比合理范围，圆柱齿轮传动一级减速器传动比i齿=3~5范围，V带传动比in根据《机械设计基础课程设计》附录10表1，符合这一范围的同步转速有以下型号：方案电动机型号额定功率电动机转速r/同步满载1KW2KW综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和带传动、减速器传动比，可见第××方案比较适合。因此选定电动机型号为××，n满1.3确定传动系统的总传动比及各级传动比（1）确定传动装置的总传动比由选定的电动机满载转速n满和工作机主动轴转速n（2）分配各级传动装置传动比：总传动比等于各传动比的乘积i总=i带∙i因为圆柱齿轮传动一级减速器传动比i齿=3~5范围，所以1.4动力运动参数计算（1）转速nnnn（2）功率PⅠ轴（功率为电动机的额定功率）：PⅡ轴：PⅢ轴:P（三）转矩TⅠ轴：TⅡ轴：TⅢ轴：T将上述数据列表如下：轴号PnTiiⅠⅡⅢ

2带传动设计计算设计普通V形带传动须确定的内容是：带的型号、长度、根数，带轮的直径、宽度和轴孔直径中心距、初拉力及作用在轴上之力的大小和方向。2.1选择带的型号根据《机械设计基础》查表11-3得KA=，由式（11-1P根据Pc和n1=查图11-72.2确定带轮基准直径、验算带速由图11-1可知，小带轮基准直径的推荐值为dd1=mm~mm，由表验算带速：v介于5~25m/大带轮基准直径：d由表11-4取d实际传动比、从动轮的实际转速分别为：in从动轮转速误差率为δ在允许误差范围内，符合要求。2.3确定带长和中心距中心距a：由公式（11-15）0.7则初定中心距为a由式（11-16）得带长为L查表11-5，按标准选带的基准长度Ld由式（11-17）得，实际的中心距:a2.4验算小带轮上的包角由式11-19计算小带轮的包角：α一般要求α1≥120°，小轮包角合适。QUOTEα1=180°2.5确定带的根数根据带型、小带轮基准直径、小带轮转速，查表11-6，插值法可得P根据带型、小带轮转速和传动比，查表11-7，插值法可得∆根据小带轮包角，查表11-8，插值法可得：K根据带型和基准长度，查表11-5可得：K由式（11-22）得：V带根数z为z向上取整，z2.6确定带的预拉力查表11-2，得q由式（11-23）得单根V带的预拉力F0F2.7计算V带对轴的压力由式（11-24）得：F

3齿轮的设计计算本减速箱采用一级齿轮传动，工作平稳，连续单向运转来计算，选用直齿圆柱齿轮，输入转速n2=r/min3.1选定齿轮材料、热处理方式根据工作条件，一般用途的减速器可采用闭式软齿面传动。查表12-1得：小齿轮45钢调质处理HBS大齿轮45钢正火处理HBS两齿轮齿面硬度差为××3.2确定材料许接触接触应力查表12-6，两试验齿轮材料的接触疲劳极限应力分别为σσ查表12-7，接触疲劳强度的最小安全系数SHlimσσ3.3按齿面接触疲劳强度设计由式（12-6）得：d式中，小齿轮的转矩为T1实际为本方案中的T2，T2=查表12-3，取载荷系数K=；查表12-4，查取弹性系数ZE=MPa，取齿宽系数∅d=1（闭传动软齿面），d3.4几何尺寸计算齿数：采用闭式软齿面传动，正常齿制，小齿轮数推荐值z1=20~40，取z1=×模数：m由表5-1，将m向上转换为标准模数，取m=分度圆直径：dd中心距：a齿宽：齿轮宽度系数中为大齿轮的齿宽，b2=∅d小齿轮齿宽应比大齿轮齿宽增大5−10mm，所以取3.5校核齿根弯曲疲劳强度根据齿根弯曲疲劳强度校核公式12-8σ式中，小齿轮的转矩为T1实际为本方案中的T2，T2=N∙z1=时，z2=时，查表12-6，两试验齿轮材料弯曲疲劳极限应力分别为σσ查表12-7，弯曲疲劳强度的最小安全系数为SFlimσσ将上述参数分别代入校核公式（12-8），可得两齿轮的齿根弯曲疲劳应力分别为：σσ所以，两齿轮齿根弯曲疲劳强度均足够。3.6齿轮尺寸计算齿轮为直齿圆柱齿轮，正常齿制，所以ℎa∗分度圆直径：dd齿顶圆直径：dd齿根圆直径：dd中心距：a齿宽：bb齿轮圆周速度（这里n1为小齿轮转速，本方案中为nv

4轴的设计计算4.1轴的材料和热处理的选择根据方案，本传动为普通传动，中小功率，选用45钢正火处理。查表16-1，得σb=600MPa，查表4.2估算轴的最小直径查表16-2取A=110，小齿轮轴、大齿轮轴所传递的功率分别是P2=KW，P3=KW，转速分别是ndd考虑到小齿轮轴端安装大带轮，大齿轮轴端安装联轴器（选用承载能力较高的刚性联轴器），均有一键槽，故将最小轴径增大5%。d11=小齿轮轴最小直径取标准直径系列（表16-3），为d11大齿轮轴最小直径考虑联轴器的结构尺寸，根据传递的扭矩T3=N∙m，从《机械设计基础课程设计》附录7的表2，选用型号为××，其孔径要求为4.3轴的结构设计（d11d12ddddddd图3小齿轮轴结构草图参考一般减速器结构，将小齿轮对称分布在两端轴承中部，齿轮用轴环、套筒轴向定位，用平键和过盈配合（H7/r6）作周向固定。右端轴承用轴肩和过渡配合（H7/k6）固定内套圈；左端轴承用套筒和过渡配合（H7/k6）固定内套圈；轴承外圈用轴承盖定位。带轮用平键、轴肩、轴承挡圈固定。因轴转速较高，且只承受径向载荷，故选取深沟球轴承。（2）大齿轮轴结构设计dddddddd图4大齿轮轴结构草图大齿轮对称分布在两端轴承中部，齿轮用轴环、套筒轴向定位，用平键和过盈配合（H7/r6）作周向固定。左端轴承用轴肩和过渡配合（H7/k6）固定内套圈；右端轴承用套筒和过渡配合（H7/k6）固定内套圈；轴承外圈用轴承盖定位。联轴器用平键、轴肩、轴承挡圈固定。同样选取深沟球轴承。4.4确定轴的各段直径（1）小齿轮轴各段直径小齿轮轴两轴承选同一型号，两段直径相同，轴做成阶梯型。d轴肩处：d取为标准直径d轴承段直径应比d12大，初步选用×××型d齿轮段轴径应为标准直径，且比轴承段直径大，取为：d轴环处直径：d取为：d根据《机械设计基础课程设计》附录5的表5，确定：d（2）大齿轮轴各段直径大齿轮轴两轴承选同一型号，两段直径相同，轴做成阶梯型。d轴肩处：d取为标准直径：d轴承段直径应比d22大，初步选用×××型d齿轮段轴径应为标准直径，且比轴承段直径大，取：d轴环处直径：d取为：d根据《机械设计基础课程设计》附录5的表5，确定：d小齿轮轴各阶梯轴直径列表如下：名称dddddd直径mm大齿轮轴各阶梯轴直径列表如下：名称dddddd直径mm4.5确定轴的各段长度（1）小齿轮轴各段长度小齿轮采用整体式，其宽度为：b1L14应比b1短∆=1~3mm，取：L齿轮左右端面距离箱体应为∆1=10~15mm，取轴承外圈内侧距离箱体距离∆2=5~10mm，取L轴承宽度B3=mm，右端轴承段轴的长度增加1mm，L13=∆1+∆2+设端盖左右端面尺寸：δ=mm，带轮右端面与端盖间隙∆3=10~15mmL带轮采用整体式，根据带轮根数和轮槽尺寸（表10-1），确定带轮宽度：B2=L小齿轮轴各阶梯轴长度列表如下：名称LLLLLLL长度mm（2）大齿轮轴各段长度大齿轮采用整体式，其宽度为b2L24应比b2短∆=1~3mm，取L齿轮左右端面距离箱体应为∆1=10~15mm，轴承外圈内侧距离箱体距离∆2=5~10mm，L轴承宽度B3=mm，左端轴承段轴的长度增加1mm，L23=∆1+∆2+设端盖左右端面尺寸δ=mm，联轴器左端面与端盖间隙∆3为10~15mm得：L联轴器配合宽度B2=L大齿轮轴各阶梯轴长度列表如下：名称LLLLLLL长度mm小齿轮轴设计图如下：大齿轮设计图如下：

5轴承、键和联轴器的选择5.1轴承的选择因轴转速较高，且只承受径向载荷，故选取深沟球轴承。根据初算轴径，考虑轴上零件轴向定位和固定，估计初装轴承处的轴径并假设选用轻系列，查表定出滚动轴承型号列表如下：轴号轴承型号基本尺寸mmdDB12QUOTE𝐋𝐡=𝟏𝟎𝟔𝟔𝟎𝐧(𝐂ƒ𝐩𝐅𝐩5.2.1小轴上的键（1）带轮处的键查《机械设计基础》选用A型平键，根据轴的直径d11=mm，带轮宽度B2平键宽度b11=mm，高度ℎ11=mm，标记为“键A××；GB/T1096-2003”；根据表13-11，确定键的许用应力为σp11其中，键的工作长度：l11根据公式13-22进行强度校核：σ故带轮处键符合强度要求。（2）小齿轮处的键查《机械设计基础》选用A型平键，根据轴的直径d14=mm，小齿轮宽度b1平键宽度b14=mm，高度ℎ14=mm，标记为“键A××；GB/T1096-2003”；根据表13-11，确定键的许用应力为σp14其中，键的工作长度：l根据公式13-22进行强度校核：σ故小齿轮处键符合强度要求。5.2.2大轴上的键（1）带轮处的键查《机械设计基础》选用A型平键，根据轴的直径d21=mm，联轴器宽度B2平键宽度b21=mm，高度ℎ21=mm，标记为“键A××GB/T1096-2003”；根据表13-11，确定键的许用应力为σp21其中，键的工作长度：l根据公式13-22进行强度校核：σ故联轴器处键符合强度要求。（2）小齿轮处的键查《机械设计基础》选用A型平键，根据轴的直