专业课程设计同轴式二级直齿圆柱齿轮减速器.doc

目录
一、传动方案拟定及阐明 3
二、电动机选取 3
三、计算传动装置总传动比并分派传动比 5
四、计算传动装置运动和动力参数 6
五、传动件设计计算 8
六、齿轮减速器设计 11
七、轴设计计算 15
八、轴校核 17
九、滚动轴承选取及计算 20
十、键联接选取 22
十一、铸件减速器机体构造尺寸计算表及附件选取 22
十二、联轴器选取 23
十三、润滑方式拟定 24
十四、设计小结 24
十五、参照资料 24

课程设计内容
设计一用于带式运送机上同轴式二级直齿圆柱齿轮减速器（见 图1）。设计内容应涉及：传动装置总体设计；传动零件、轴、轴承、联轴器等设计计算和选取；减速器装配图和零件工作图设计；设计计算阐明书编写。

图1 参照传动方案
课程设计规定与数据
已知条件：
1．运送工作扭矩： T=725Nm
2．运送带工作速度： v=0.8m/s
3．卷筒直径： D=350mm
4．使用寿命： ；
5．工作状况：两班制，持续单向运转，载荷较平稳。运送带容许速度误差为5%

设计计算及阐明
结　　果

一、传动方案拟定及阐明
传动方案给定为三级减速器（包括带轮减速和两级圆柱齿轮传动减速），阐明如下：
为了预计传动装置总传动比范畴，以便选取适当传动机构和拟定传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒转速，即

普通常选用同步转速为或电动机作为原动机，依照总传动比数值，可采用任务书所提供传动方案就是以带轮传动加二级圆柱直齿轮传动。
二、电动机选取
1．电动机类型和构造型式
按工作规定和工作条件，选用普通用途Y132S-4系列三项异步电动机。
2．电动机容量
1、卷筒轴输出功率ＰＷ
2、电动机输出功率Ｐd
传动装置总效率
式中——联轴器效率；
——轴承传动效率（球轴承）；
——齿轮传动效率，齿轮精度8级；
——卷筒传动效率；
则
故
3、电动机额定功率
选用电动机额定功率
4、电动机转速
查关于手册，取V带传动传动比范畴，二级圆柱齿轮减速器传动比，则总传动比合理范畴为，故电动机转速可选范畴：
～6988.8r/min
依照电动机所需容量和转速，由关于手册查出一种使用电动机型号，此种传动比喻案如下表：

电动机型号
额定功率
电动机转速
传动装置传动比
Y132S—4
5.5
同步
满载
总传动比
V带
减速器
1500
1440
32.97
2.5

3.63
3.63
三、计算传动装置总传动比并分派传动比
1）总传动比
2）分派传动装置传动比： 式中，分别为带传动和减速器传动比。
为使V带外廓尺寸不致过大，初步取（实际传动比要在V带设计时，由选定大小带轮原则直径之比计算），则减速器传动比：

3） 分派减速器各级传动比。
按同轴式布置，，则
四、计算传动装置运动和动力参数
1、各轴转速
减速器传动装置各轴从高速轴至低速轴依次编号为：Ⅰ轴、Ⅱ轴、Ⅲ轴。
各轴转速为
电动机轴：
Ⅰ轴：
Ⅱ轴：
Ⅲ轴：
IV轴：
卷筒轴：
2、各轴输入功率
电机轴：
Ⅰ轴：
Ⅱ轴：
Ⅲ轴：
IV轴：
卷筒轴：

3、各轴输入转矩T(N•m)
电动机输出转矩：
Ⅰ轴输入转矩：
Ⅱ轴输入转矩：
Ⅲ轴输入转矩：
IV轴输入转矩：
卷筒轴输入转矩：
将计算成果汇总列表备用。
轴名
功率
转矩
转速

传动比

效率
电机轴
5.5
36.46
1440
2.5

0.96
I轴
5.28
87.54
576
1

0.99
II轴
5.23
86.71
576
3.63
0.96
III轴
5.02
302.12
128.68
3.63

0.96
IV轴
4.82
1053.10
43.71
卷筒轴
4.72
1031.25
43.71
1
0.96

五、传动件设计计算
设计带传动重要参数：
已知带传动工作条件：两班制（共16h），持续单向运转，载荷平稳，所需传递额定功率p=5.5kw小带轮转速 大带轮转速，传动比。
设计内容涉及选取带型号、拟定基准长度、根数、中心距、带材料、基准直径以及构造尺寸、初拉力和压轴力等等（由于之前已经按选取了V带传动，因此带设计按V带传动设计办法进行）
1）、计算功率： =
2)、选取V带型 依照、由《机械设计》选取普通B型带。
3）、拟定带轮基准直径并验算带速v
（1）初选小带轮基准直径，取小带轮基准直径
（2）验算带速v

由于5m/s<10.55m/s<30m/s,带轮符合推荐范畴
（3）计算大带轮基准直径
，
初定=355mm
（4）拟定V带中心距a和基准长度
a、 0.7
取
初定中心距=700mm
b、由式8-22计算带所需基准长度
=2+
=2×700+
＝2193.66
由表选基准长度=2240 mm
C、计算实际中心距
a＝+( -)/2＝700+(2240-2193.66)/2=723.17 mm

（5）验算小带轮包角
＝180°-（-）/a×57.3°
＝180°-（355-140）/723.17×57.3°
＝163°120°包角满足条件
（6）计算带根数
单根V带所能传达功率
依照=1440r/min 和=140mm
用插值法求得=2.81kw
单根v带传递功率增量Δ
已知B带，小带轮转速=1440 r/min
得Δ=0.46kw
计算B带根数
包角修正系数=0.95带长修正系数=1.00
=(+Δ)××=(2.81+0.46) ×0.95×1.00=3.1065KW
Z= =6.6/3.1065=2.124 故取3根.
（7）计算单根V带初拉力和最小值
＝
（8）计算带传动压轴力
=2Zsin(/2)=1120.52N
（9）带轮设计构造
A.带轮材料为:HT200
B. B带轮构造形式为:腹板式.
C．构造图 （略）
六、齿轮减速器设计
由设计选定两组相似齿轮作为两级减速，并校核第二级齿轮。
（1）选取材料
小齿轮材料选用40Cr钢，调质解决，长时间气体或液体氮化，齿面硬度241~286HBS。大齿轮材料选用45，调质解决，长时间气体或液体氮化，齿面硬度217~255HBS。
计算应力循环次数N

查关于材料得： （容许有一定点蚀）
查关于材料得：
取
取
取
按齿面硬度和查关于材料得：；
计算许用接触应力

因
计算中取
ZN——接触疲劳强度寿命系数，其值可依照所设计齿轮应力循环次数N=60nkth（n为齿轮转速，k为齿轮每转一周同侧齿面啮合次数，th为齿轮设计工作小时数），由接触疲劳强度寿命系数ZN查取。

ZW——工作硬化系数；考虑软（大齿轮）硬（小齿轮）齿面组合传动过程中，小齿轮对大齿轮齿面产生冷作硬化，使大齿轮许用接触应力得以提高，故引进该系数。其值可按下式计算：Zw=1.2-(HB-130HBS) /1700HBS   式中HB为大齿轮齿面布氏硬度值；当HB≤130HBS时，取ZW=1.2；当HB≥470HBS时，取ZW=1；

ZX——接触疲劳强度尺寸系数，考虑尺寸增大使材料强度减少系数,
其值由图查取；ZLVR——润滑油油膜影响系数

（2）按齿面接触强度拟定中心距
小齿轮扭矩

初取查有关资料得,减速传动,u=i=3.63取=0.4

取中心距a=160mm
估算模数(0.007～0.02)=1.12～3.2，取原则模数=2mm
小齿轮数 =34.56 34.56=125.5
取=35 =127
实际传动比==3.729，
传动比误差0.05%<2%
在容许范畴内。
齿轮分度圆直径mm
mm
齿顶圆直径

圆周速度
查有关资料 取齿轮精度为9级
（3）验算齿面接触疲劳强度
按电机驱动，载荷平稳，查有关资料取。
查有关资料，按9级精度和
齿宽 b=
查有关资料，按考虑轴刚度较大和齿轮相对轴承非对称布置， 得 查有关资料，得
载荷系数，K===1.30
端面齿顶压力角

由式计算
计算齿面接触应力

(4)验算齿根弯曲疲劳强度
由,查有关资料得
；；
m=2<5mm， 取
计算齿根弯曲应力

由式计算，
由式计算齿根弯曲应力

（2）齿轮重要几何参数

七、轴设计计算
一、高速轴Ⅱ轴设计
1、轴材料取与高速级小齿轮材料相似，45，调质解决，取
2、初算轴最小直径

一方面拟定个段直径

A段：有键槽，则轴应放大，取，由于与联轴器配合，依照所选联轴器为弹性柱销联轴器LX2，查表
取
B段：=34，（取轴肩高）
C段：=40，与轴承（深沟球轴承6208）配合，取轴承内径
D段：=45，（取R20系列）
E段：=51，（取轴肩高）
F段， =40，与轴承（深沟球轴承6208）配合，取轴承内径
3、拟定各段轴长度
A段：=62,由联轴器拟定。
B段：=50，考虑轴承端盖取42
C段：=38，与轴承（深沟球轴承6208）配合,加上轴套长度
D段：=70mm，由小齿轮宽度拟定
E段：
F段：与轴承（深沟球轴承6208）配合
依照以上办法可以分别拟定剩余两个轴尺寸
二、Ⅲ轴

L1=33 ，L2=61，L3=8 ,L4=49 ,L5=7，L6=70，L7=43
(在实际图纸设计时发现F段较粗必要做成齿轮轴，实际中E段轴肩没有)
三、IV轴

L1=18 ，L2=5 ，L3=5 ,L4=61 ,L5=38，L6=63，L7=112

八、轴校核
通过度析，Ⅲ轴受力最复杂，较危险。
一、轴受力分析：
Ⅲ轴：
大齿轮处：
圆周力：
径向力：
小齿轮处：
圆周力：
径向力：

二、.轴校核：
选Ⅲ轴校核。
1、水平面：
轴受力图如下：

水平支承反力：

则有：

水平受力和弯矩图（单位）：

垂直受力：

弯矩图：

合成弯矩图：

转矩图：

当量弯矩：
由于扭转切应力为脉动循环变应力取
则：
查表得：45号钢
查表得：（插入法）
则：

故轴强度足够。

八、滚动轴承选取及计算
轴承寿命校核：
选用轴承：II轴： 深沟球轴承 6208
III轴：深沟球轴承 6008
IV轴：深沟球轴承 6013
（1）对轴承6208校核：
查手册
基本额定动载荷：

，

L=31年
满足使用规定。

（2）对轴承 6008校核。
查手册
基本额定动载荷：

L= 满足使用规定。
(3) ）对轴承 6013校核。
查手册
基本额定动载荷：

L= 满足使用规定
九、键联接选取
与联轴器LT8连接键d＝55mm
选用A型普通键b×h=16×10长度L=112mm
与Ⅲ轴大齿轮连接键
选用A型普通键b×h=14×9长度L=50mm
与IV轴大齿轮连接键
选用A型普通键b×h=20×12长度L=56mm

十、铸件减速器机体构造尺寸计算表及附件选取
铸件减速器机体构造尺寸计算表
减速器机体是用以支持和固定轴系零件并保证传动件啮合精度和良好润滑及轴系可靠密封重要零件。
本设计减速器机体采用锻造机体，由铸铁HT150制成，铸铁具备较好吸振性，容易切削且承压性能好。减速器机体才哟个割分式构造，其剖分面与传动件平面重叠。
查关于手册，铸铁减速器机体构造尺寸
名称
计算公式
计算成果
机座壁厚

机盖壁厚

机座凸缘厚度

机盖凸缘厚度

机座底凸缘厚度

地脚螺钉直径

轴承旁联接螺栓直径

机盖与机座联接螺栓直径
～0.6）

轴承端盖螺钉直径
～0.5）

窥视孔盖螺钉直径
～0.4）

至外机壁距离
查手册

至凸缘边沿距离
查手册

轴承旁凸台半径
查手册

凸台高度
h
便于扳手操作为准
外机壁距轴承座端面距离
（5～10）

大齿轮顶缘与内机壁距离

齿轮端面与内机壁距离

机盖、机座肋厚

轴承端盖外径

＋（5～5.5）
轴承旁联接螺栓距离

十一、联轴器选取
查手册，减速器输入端联轴器选用型号LX2弹性柱销联轴器，
输出端选用LT8弹性柱销联轴器。

十二、润滑方式拟定
因传动装置为轻型传动，且传速较低，故轴承采用脂润滑，齿轮采用浸油润滑。

十三、设计小结
通过本次课程设计，将所学机械设计理论知识和理论力学理论知识，并在实践中对所学加以巩固，将机械设计诸多知识得到了运用，同步纯熟掌握了查手册和表格和计算有关问题，特别在手工绘图能力上有了很大提高，同步也考验耐心和毅力。在绘图和计算中遇到了诸多问题，于是自己上图书馆查阅资料和问教师，特别感谢教师细心指引，从中获得了诸多知识和某些制图技巧。

十四、参照资料
1、《机械设计》（第八版）濮良贵，纪名刚　主编 出 版 社：高等教诲出版社
2、《机械设计课程设计指引书》（第3版） 吴宗泽 主编，高等教诲出版社，1990；
3、《机械零件手册》（第五版） 周开勤 主编，高等教诲出版社，；
4、《材料力学》（第4版） 刘鸿文 主编，高等教诲出版社，.1；
5、互换性与测量技术基本（第3版）王伯平 主编，机械工业出版社-3-1

=32.97

=3.63
=3.63

V=10.55m/s
=355mm

=700m

=2240 mm

＝162.16°

B带取3根.

=189.04N

=1120.52N