单级斜齿圆柱齿轮减速器课程设计任务书.docx

课 程 设 计

题 目

教 学 院

专 业

班 级

姓 名

指导教师

《机械设计基础》课程设计
目录
一、课程设计任务书 1
二、选择电动机的型号 4
三、计算传动装置总体传动比并分配各级传动比 6
四、计算减速器的运动参数和动力参数 7
五、V带传动设计 9
六、齿轮传动设计 13
七、I轴设计计算 17
八、II轴设计计算 22
九、I轴轴承计算 27
十、II轴轴承选择计算 28
十二、II轴键联接强度计算 31
十三、联轴器的选择计算 33
十四、减速器箱体的设计 34
十五、润滑设计 36
十六、密封方式 37
十七、设计小节 38
十八、参考资料 39

一、课程设计任务书

2013～2014学年第1学期
《机械设计基础》课程设计任务书
设计名称

班级
11车辆、交通
地点
待定
一、课程设计目的
课程设计是机械设计基础课程重要的实践性教学环节。课程设计的基本目的是：
1．综合运用机械设计基础和其它先修课程的知识，分析和解决机械设计问题，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。
2．通过设计实践，逐步树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意见，熟悉掌握机械设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。
3．通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行全面的机械设计基本技能的训练。
二、课程设计内容
课程设计的内容主要包括：分析传动装置的总体方案；选择电动机；传动系统计算；传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择；装配图和零件图设计；编写设计计算说明书。
课程设计中要求完成以下工作：
1．减速器装配图1张(A1图纸)；
2．减速器零件图2张(A3图纸)；
3．设计计算说明书1份。
附：
（一）设计数据
原始数据
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
运输带拉力F(N)
1500
2150
2250
2350
2550
2650
2800
2900
3000
3100
运输带速度V(m/s)
2.0
1.6
1.7
1.5
1.55
1.6
1.55
1.65
1.7
1.8
滚筒直径D(mm)
250
260
270
240
250
260
250
260
280
290

（二）工作条件
该传动装置单向传送，载荷有轻微冲击，空载起动，两班制工作，使用期限5年（每年按300天计算），运输带容许速度误差为5%。

（三）运动简图

（四）设计计算说明书内容
0．封面（题目、班级、姓名、学号、指导老师、时间）（统一格式）
1．目录（标题、页次）
2．设计任务书（装订原发的设计任务书）
3．前言（题目分析、传动方案的拟定等）
4．电动机的选择
5．传动装置运动参数和动力参数计算（计算总传动比、分配各级传动比、计算各轴转速、功率和扭矩）
6．V带传动设计计算
7．齿轮（斜齿圆柱齿轮）传动设计计算
8．轴的设计计算
9．轴承的选择和计算
10．键联接的选择和校核
11．联轴器的选择
12．减速器箱体的设计（包括主要结构尺寸的计算及必要的说明）
13．减速器附件的选择及说明
14．减速器的润滑及密封（包括润滑及密封的方式、润滑剂的牌号及用量）
15．设计小结（设计体会、本次设计的优缺点及改进意见等）
16．参考资料（资料的编号[ ]，作者，书名，出版单位和出版年、月）
三、进度安排
第14周 周一 电动机的选择、传动装置运动参数和动力参数计算、带传动的设计计算
周二～周三 齿轮（斜齿圆柱齿轮）传动的设计计算、减速器箱体结构尺寸的确定、高速轴的设计、低速轴的设计、轴承的选择、联轴器的选择
周四 低速轴的校核、高速轴的校核、轴承的校核、普通平键的选择及校核、润滑方式和密封型式的选择
周五 画减速器装配草图
第15周 周一～周二 画减速器装配图
周三 画零件图
周四 整理、装订计算说明书
周五 答辩
四、基本要求

1．2．3．4.
机电基础教学部
2013.11.27
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

查手册（P4,表1-5）可得： 带传动效率=0.96，
一对齿轮传动（8级精度）效率=0.97，
一对滚动轴承效率=0.98，
联轴器（弹性）效率=0.98，

3
确定电动机转速
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、3000r/min三种。为了降低电动机的重量和价格，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Y112M-4，其中满载转速为（手册P173，表12-1）

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
Y112M-4
4
1440
2.2
2.3

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

=9.04
2
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

带=2.8
齿=3.23

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
1
O轴（电动机）

2
Ⅰ轴

3
Ⅱ轴

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/kw
3.567
3.424
3.255
8.44
转速
1440
514.29
159.22
85.88
转矩
23.656
63.581
195.235
187.497
传动比i
2.8
3.23
1

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P218，13-8）取工况系数

2
选择V带型号
由和查图（课本P219，13-16）选取
A型
3
确定带轮基准直径

根据A型查表（课本219，13-9）取
所以大带轮基准直径，按表（13-9）将圆整为250mm

4
验算带速V

V在5~25m/s范围，符合要求
5
初定中心距
由

初选

6
初算带长

=1566mm
查表确定带的基准长度Ld=1600mm

7
确定实际中心距

8

验算小带轮包角

符合要求

9
确定V带根数Z
根据查表（课本P214，13-3）得：

根据查表（13-5）得

根据查表（13-7）得

根据 查表（13-2）得

=3.67
取

10

单根V带的张紧力

11
作用在轴上的压力

各参数整理如下：
带型
基准直径（mm）
传动比
基准长度（mm）
A

2.8
1600
根数
中心距（mm）
初拉力（N）
轴压力（N）
4
510
113.3
1054.13

六、齿轮传动设计

由于该传动载荷不大，结构尺寸要求紧凑，采用软齿齿轮传动，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
由于要求结构紧凑，故采用闭式软齿面齿轮传动。
小齿轮选用45钢调质处理，齿面平均硬度为250HBS；
大齿轮选用45钢，正火处理，齿面平均硬度为200HBS
小：45钢调质处理250HBS
大：45钢正火处理250HBS

2

3

参数选择

确定许用应力
（1） 齿数：

（2） 齿宽系数：
两轮为软齿面，对称布置，查表（课本P175，11-6）取

（3） 载荷系数：
由于载荷为均匀、轻微冲击，且采用软齿面齿轮。查表（P143,6-6）取K=1.0
（4） 初选螺旋角：
取（课本P177）;

查表11-5
查表11-1

得：小齿轮:

大齿轮：

K=1.0

4
按齿面接触疲劳强度计算

5
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

6
校核齿面弯曲疲劳强度

故强度合格

7
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
选择轴材料，确定许应力
轴的材料选择45钢，调质处理。查表14-1，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14-2，C在118~107之间，取C=115，则得：

轴端有一个键槽，直径增大5%，取
d=23mm

3
计算齿轮受力
根据前面的数据计算
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，绘制轴的结构草图

（2）确定轴的各段直径及长度。
从左到右，第一段直径由最小直径确定直径取=23mm，其长度由轴径及带轮确定取L=2d=46mm,考虑到安装要求取=L+4=50mm（课本P223）；
第二段直径由所选的毡圈油封确定，查表6-7，选用毡圈 25，=25mm,其长度L由所选的轴承端盖及螺栓确定。查表11-10、3-9，取=55mm;
第三段要符合轴承内径标准系列，选用圆锥滚子轴承，查表6-7代号30206，故其长度由轴承轮滑方式（课本P284）及齿轮端面与箱体内壁的距离（10-45mm）确定，去。
第四段直径由齿轮安装方便确定，取
其长度由齿宽确定，取
第五段直径由轴肩的高度确定，根据轴肩在此处的作用取，其长度由轴肩宽度（b>1.4h）确定，取L=8mm;
第六段直径由轴承的安装尺寸确定，查表6-7，取，其长度决定因素与第三段相同，取L=10mm。
第七段直径由所选用的轴承内径确定取
其长度与轴承宽度相近，取。
轴长

5

轴的强度计算
（1） 绘制轴的受力简图

（2） 计算支承反力及弯矩。
垂直面：(如图A)

水平面：(如图B)

（3）F力在支点产生的反力及弯矩（如图C）。

（4）a截面F力产生的弯矩。

（5）合成弯矩图（如图D）。

（6） 轴传递扭矩（如图E）。

（7） 危险截面的当量弯矩（图F）
有图可知a截面为危险截面。其弯矩为

（8）计算危险截面处轴的直径。

考虑到键槽对轴的削弱，将d直径加大5%，
则
故强度合格。

八、II轴设计计算

序号
设计项目
计算内容
计算结果
1
选择轴材料，确定许应力
轴的材料选择45钢，调质处理。查表14-1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14-2，C在118~107之间，取C=115，则得：

轴端有一个键槽，直径增大5%，由表8-2取

3
轴的结构设计
(1)轴上零件的装配和定位方案的确定，绘制轴结构草图如：

（2）确定轴的各段直径及长度
方法与I轴相同，故省略

L1=80mm
L2=60mm

L5=8mm
L=292mm

4

轴的强度计算
（1） 绘制轴的受力简图

（2）计算支承反力及弯矩。
垂直面：(如图A)

水平面：(如图B)

（3）F力在支点产生的反力及弯矩（如图C）。

（4）a截面F力产生的弯矩。

（5）合成弯矩图（如图D）。

（6） 轴传递扭矩（如图E）。

（7） 危险截面的当量弯矩（图F）
有图可知a截面为危险截面。其弯矩为

（8）计算危险截面处轴的直径。

考虑到键槽对轴的削弱，将d直径加大5%，
则
故强度合格。

九、I轴轴承计算
已知：
轴径；
序号
设计项目
计算内容
计算结果

1

确定轴承型号
查表6-7，根据轴径30mm，选取30206型轴承
30206型轴承

2

求当量动载荷P及寿命
查表6-7 ，
(课本P202)
则

故寿命符合要求。

寿命符合要求
3
强度校核

查表6-7得

故强度符合要求

强度符合要求

十、II轴轴承选择计算

已知：
轴径；

序号
设计项目
计算内容
计算结果
1
确定轴承型号
查表6-7，根据轴径50mm，选取30210型轴承
30210型轴承

2

求当量动载荷P及寿命
查表6-7 ，
(课本P202)
则

故寿命符合要求。

寿命符合要求
3
强度校核

查表6-7得

故强度符合要求

强度符合要求

十一、I轴键联接强度计算

（1）齿轮的材料为锻钢，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4-1得键宽b=10mm键高h=8mm,键长取L=30mm,标记为：GB/T1096

GB/T1096

2

强度计算
由表10-10差得，
键的工作长度 l=20mm

故此键联接满足强度要求。

满足强度要求

（2） 主动轴所传递的转矩齿轮的材料为锻钢，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,及轮毂宽取查表4-1得键宽键高,键长取,
标记为：GB/T1096

GB/T1096

2

强度计算
由表10-10差得
键的工作长度l=12mm

故此键联接满足强度要求。

满足强度要求

十二、II轴键联接强度计算

（1）齿轮的材料为锻钢，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4-1得键宽键高,键长取,标记为：GB/T1096

GB/T1096

2

强度计算

由表10-10差得，
键的工作长度l=34mm

故此键联接满足强度要求。

满足强度要求

（2）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,及联轴器长度，查表4-1键宽键高,键长取，标记为：GB/T1096

GB/T1096

2

强度计算
由表10-10差得，键的工作长度则：

故此键联接满足强度要求。

满足强度要求

十三、联轴器的选择计算

序号
设计项目
计算内容

计算结果

1

联轴器的选 择
根据第二轴计算的最小直径确定，，查表8-2选择GY5型联轴器，d=35mm,孔长L=82mm，D=120mm,,S=8mm.

GY5型

2

计算校核转 矩
查表17-1 取
查表8-2 取

由公式17-1 292.85N/m
因为

故合格

合格

十四、减速器箱体的设计

名称
符号
计算
结果
箱座壁厚

8
箱盖壁厚

8
箱盖凸缘厚度

12
箱座凸缘厚度

12
箱座底部凸缘厚度

28
地脚螺钉直径

18
地脚螺钉数目

4
轴承旁连接螺栓直径

14
盖与座连接螺栓直径

10
连接螺栓的间距

轴承端盖螺钉直径

8
视孔盖螺钉直径

6
定位销直径

8
至外箱壁距离

14
至凸缘边缘距离

12
轴承旁凸台半径

12
凸台高度

根据低速轴轴承座外径确定，以便于扳手操作为准

外箱壁至轴承座端面距离

35
铸造过度尺寸

3、5
大齿轮齿顶圆与内箱壁距离

10
齿轮断面与内箱壁距离

10、12.5
箱盖、箱座肋厚

130
轴承端盖外径

表11-11

轴承旁连接螺栓距离

尽量靠近，以互不干涉为准

十五、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。

① 已选的30206轴承的内径为d=30mm，已知转速查课本P284
故采用脂润滑
。
②已选的30210轴承的内径为d=50mm，已知转速查课本P284
故采用脂润滑，查表7-2选用通用锂基润滑脂（GB/T7324—2010），用油量为轴承间隙的1/3～1/2为宜。

通用锂基脂润滑

2

齿轮传动的润滑

齿轮的润滑设计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润滑方式，选用150号机械油（GB 443－1989），最低－最高油面距(大齿轮)10～20mm，需油量为1.5L左右，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
十六、密封方式
1.箱座与箱盖凸缘接合面的密封 选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法。
2.观察孔和油孔等出接合面的密封 在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封
3.轴承孔的密封 闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部 轴的外延端与透端盖的间隙，由于速度小，故选用半粗羊毛毡加以密封。
4.轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部。

十七、设计小节

十八、参考资料