一级斜齿轮减速器专业课程设计.docx

机械设计课程设计
计算说明书

设计题目：圆柱斜齿轮减速器

目 录

一、设计任务 2
二、传动方案确实定及说明 3
三、电动机选择 3
四、传动装置总传动比及其分配 4
五、计算传动装置运动和动力参数 4
六、V带设计 5
七、齿轮传动设计计算 6
八、轴设计计算 11
九、滚动轴承校核 16
十、键选择及强度校核 18
十一、减速器润滑方法和密封类型选择 18
十二、箱体设计及隶属部件设计 18
十三、端盖设计 19
十四、总结 20
十五、参考文件 20

一、设计任务：
设计一用于带式运输机上圆柱齿轮减速器。传动简图以下：

总体部署简图

已知条件：
组数
输送带牵引力F（KN）
输送链速度v(m/s)
输送带轮毂直径d(mm)
第五组
5
1.3
350
注：1.带式输送机工作时，运转方向不变，工作载荷稳定。
2.工作寿命，每十二个月300个工作日，每日工作16小时。

计算工作寿命：

二、 传动方案确实定及说明
如任务说明书上部署简图所表示，传动方案采取圆柱齿轮减速箱：联轴器和低速轴相连。

三、 电动机选择
1、工作机输出功率

2、卷筒轴转速
转速 r/min=70.94 r/min
3、传动效率：查《设计手册》P:5表1-7
⑴V带传动
⑵滚子轴承：
⑶斜齿轮传动：8级精度通常齿轮传动(油润滑)
⑷联轴器：弹性联轴器
⑸滚筒：
总传动效率==0.8497
4、电动机输入功率

5、 转速
V带传动比：2-4 ，圆柱齿轮传动比：3-5 ，总传动比：6-20
所以转速范围：
转速可选750或1000，取转速为1000.
6、由《设计手册》P167表12-1 选Y132S-4型电动机，关键技术数据以下：
型号
额定功率（kW）
满载转速（r/min）

Y160M-4
7.5
970
2.0

质量（kg）
2.0
119

四、 传动装置总传动比及其分配
1、系统总传动比
=970/70.94=13.67
2、 参考《设计手册》P:5表1-8：取取V带传动，齿轮传动比

五、 计算传动装置运动和动力参数
1、各轴转速n（r/min）
减速器高速轴为１轴，低速轴为２轴，小带轮轴为4轴，
各轴转速为：

2、各轴输入功率P（kW）

3、 各轴输入转矩T（N•ｍ）

六、 V带设计
1、 工作情况系数
由《机械设计》P156 表8-7 可得取=1.2
2、确定V带型号
1）
2）由《机械设计》P157 图8-11 得：
应选B型V带；
3） 由《机械设计》P157 表8-8 得
取

取
4） 带速V

3、确定中心距

取

4、确定小带轮包角
适用
5、确定带根数
由《机械设计》P152 表8-4a 得
由《机械设计》P154 表8-4b 得
由《机械设计》P155 表8-5 得
由《机械设计》P146 表8-2 得
取
6、计算轴上压力
由《机械设计》P149 表8-3 得

七、 齿轮传动设计计算
1、设计对象： 低速级圆柱斜齿轮传动

1、选定齿轮类型、旋向、精度等级、材料及齿数
1）根据给定设计方案可知齿轮类型为斜齿圆柱齿轮，螺旋角10度
2）为尽可能降低中间轴上轴向力，选小齿轮为左旋，则大齿轮为右旋；
3）选择8级精度；
4）材料选择。由《机械设计》P191 表10-1 选择，小齿轮材料为45钢（调质），硬度为250HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为250HBS，
5）选小齿轮齿数为
则大齿轮齿数为

2、按齿面接触强度设计按《机械设计》式（10-21）试算

1）确定公式内各计算数值
（1）试选载荷系数
（2）已知小斜齿轮传输转矩
（3）由《机械设计》表10-7选择齿款系数
（4）查《机械设计》图10-26得端面重合度为

所以，
（5）齿数比
（6）由《机械设计》 P201 表 10-6 查得
材料弹性影响系数
（7）由《机械设计》 P217 图10-30 得区域系数
（8）由《机械设计》 P209 图10-20d 按齿面硬度查得齿轮接触疲惫强度极限
（9）由《机械设计》式（10-13）计算应力循环次数

（10）由《机械设计》 P207 图10-19 查得
（11）计算接触疲惫许用应力
取失效概率为1%，安全系数S＝1，由《机械设计》式（10-12）有：

2）计算
（1）计算小齿轮分度圆直径，由计算公式得

（2）计算圆周速度

（3）计算齿宽b及模数m

（4）计算纵向重合度

（5）计算载荷系数K
由《机械设计》 P193 表10-2查得 使用系数
依据，8级精度，由《机械设计》 P194 图10-8 得
由《机械设计》表10-3查得齿间载荷分配系数
由《机械设计》表10-4查得齿向载荷分配系数
由，，查《机械设计》P198 图10-13 查得齿向载荷分配系数
∴载荷系数
（6）按实际载荷系数K校正速算得分度圆直径，由《机械设计》式（10-10a）得

（7）计算法面模数

3、按齿根弯曲强度设计
由《机械设计》式（10-17）

1）确定公式内各计算数值
（1）由《机械设计》 P208 图10-20c 查得齿轮弯曲疲惫强度极限
（2）查《机械设计》图10-18得
（3）计算弯曲疲惫许用应力
取弯曲疲惫安全系数S＝1.4,由《机械设计》式（10-12）得

（4）计算载荷系数K

（5）依据纵向重合度，查《机械设计》图10-28（P217）螺旋角影响系数
（6）计算当量齿数

（7）查取齿形系数
由《机械设计》表10-5查得
（8）查取应力校正系数
由《机械设计》表10-5查得
（9）计算大、小齿轮,并加以比较

大齿轮数值大。
2）设计计算

对比计算结果，由齿面接触疲惫强度计算法面模数大于由齿根弯曲疲惫强度计算法面模数，取（查《机械原理》p180表10-1）已可满足弯曲强度。但为同时满足接触疲惫强度，需按接触疲惫强度算得分度圆直径来计算应有齿数于是由
，取，
则，
4、计算几何尺寸
1）计算中心距

取
2）按圆整后中心距修正螺旋角β

误差在5%以内，螺旋角值β改变不多，故参数、Kβ、ZH等无须修正。
3）计算大、小齿轮分度圆直径

4）计算齿轮宽度

圆整后，取

5、计算所得结果汇总以下表备用。
名称
符号
小齿轮
大齿轮
螺旋角
β
10.5°
法面模数
mn

端面模数
mt

法面压力角

20°
分度圆直径
d

齿顶高
ha
mm
齿根高
hf

齿顶圆直径
da

齿根圆直径
df

齿宽
B

八、 轴设计计算
由《机械设计》P：362表15-1选择轴材料为45钢调质处理，硬度217~255HBs，抗拉强度极限，屈服极限，弯曲疲惫极限，许用弯曲应力[]=60MPa
低速轴设计计算
1、求输入轴上功率P３、转速n３和转矩T３
，，
查《机械设计》P371表15-3,取:
轴:
轴:
轴:
取低速轴最大转矩轴进行计算,校核.
考虑有键槽,将直径增大,则:.
2.轴结构设计
选材45钢,调质处理.
.
由《机械设计》P351式14-1得:联轴器计算转矩:
由表14-1,查得:,
根据计算转矩应小于联轴器公称转矩条件,查《设计手册》表8-7,
选择轴和轴联轴器为弹性柱销联轴器
型号为：型联轴器:
公称转矩:许用转速:质量:.
半联轴器孔径:,故取:.半联轴器长度，半联轴器和轴配合毂孔长度为:.
(1)轴上零件定位,固定和装配
单级减速器中能够将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布.齿轮左面由套筒定位,右面由轴肩定位,联接以平键作为过渡配合固定,两轴承均以轴肩定位.

(2)确定轴各段直径和长度
<1>段:为了满足半联轴器轴向定位要求,轴段右端需制出一轴肩,故取段直径,左端用轴端挡圈定位,查《设计手册》（p59）表按轴端取挡圈直径,半联轴器和轴配合毂孔长度:,为了确保轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上,故段长度应比略短,取:.
<2>初步选择滚动轴承,因轴承同时受有径向力和轴向力作用 ,故选择圆锥滚子轴承,参考工作要求并依据:.
由《设计手册》表选择型轴承,尺寸:，
故，左端滚动轴承采取绉件进行轴向定位,右端滚动轴承采取套筒定位.
<3>取安装齿轮处轴段直径：，齿轮右端和右轴承之间采取套筒定位,已知齿轮轮毂宽度为,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短和轮毂宽度,故取：,齿轮右端采取轴肩定位,轴肩高度,取,则轴环处直径：，轴环宽度：,取，，即轴肩处轴径小于轴承内圈外径,便于拆卸轴承.
<4>轴承端盖总宽度为：,取：.
<5>取齿轮距箱体内壁距离为:.
,.
至此,已初步确定了轴各段直径和长度.
(3)轴上零件周向定位
齿轮,半联轴器和轴周向定位均采取平键联接
按查手册表4-1,得:平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长为:.
为了确保齿轮和轴配合有良好对中性,查《设计手册》（P106）选择齿轮轮毂和轴配合为;,半联轴器和轴联接,选择平键为:,半联轴器和轴配合为:.
滚动轴承和轴周向定位是借过渡配合来确保,此处选轴直径尺寸公差为:.《设计手册》（p110）

(4) 确定轴上圆角和倒角尺寸

(5)求轴上载荷
在确定轴承支点位置时,查手册表6-7,轴承型,取所以,作为简支梁轴支撑跨距,据轴计算简图作出轴弯矩图,扭矩图和计算弯矩图,可看出截面处计算弯矩最大 ,是轴危险截面.
(6)按弯扭合成应力校核轴强度

<1>作用在齿轮上力
因已知低速级大齿轮分度圆直径为:，
得：，，.
<2>求作用于轴上支反力
水平面内支反力:

垂直面内支反力:

<3>作出弯矩图
分别计算水平面和垂直面内各力产生弯矩.

计算总弯矩:

<4>查《机械设计》（P373）得=0.6
作出扭矩图:.
<5>作出计算弯矩图:,
.

<6>校核轴强度
对轴上承受最大计算弯矩截面强度进行校核.
由书本式15-5,得:,
由书本表15-4,得:,
由手册表4-1,取,计算得:,
得:故安全.

九、滚动轴承校核

1.轴承选择：
轴承:30214
2.校核轴承：
圆锥滚子轴承30211，查《设计手册》p75：
由书本表13-6，取

由书本表13-5，查得：圆锥滚子轴承时值为：1.4（设计手册p75）.
由书本表13-6，得：轴承派生轴向力：,.
因，故左边为松边，
作用在轴承上总轴向力为：.
查手册表6-7，得:30214型 ,.
由《机械设计》表13-5，查得：,
,得:.
计算当量动载荷：,
.
计算轴承寿命，由书本式13-5，得：取:（滚子轴承）
则：

十、键选择及强度校核
1.输入轴：键， ，型.
2.大齿轮：键， ，型.
3.输出轴：键， ，型.
查《机械设计》表6-2， ,式6-1得强度条件:.k=0.5h
校核键1：;
键2：;
键3：.
全部键均符合要求.

十一、减速器润滑方法和密封类型选择
1、 减速器润滑方法：飞溅润滑方法
2、 选择润滑油：工业闭式齿轮油（GB5903-95）中一个。《设计手 册》p85，表7-1，选L-CKC100
3、 密封类型选择：密封件：毡圈1 35 JB/ZQ4606-86
毡圈2 55 JB/ZQ4606-86

十二、箱体及隶属部件设计设计:
参考《设计手册》表11－１（铸铁减速器箱体结构尺寸），初步取以下尺寸：
箱座壁厚：，取，
箱盖壁厚：，取，
箱体凸缘厚度：
箱座，箱盖，箱底座
加强肋厚度：箱座，箱盖，
地脚螺钉直径：，取，型号为：螺栓GB/T M20400 （《设计手册》P42，表3-13） 采取标准弹簧垫圈，型号：垫圈GB/T 93 20 （《设计手册》P48，表3-22）
地脚螺钉数目：因，取
轴承旁联接螺栓直径：，取常见值,
型号为：螺栓GB/T 5782－86 M16130 采取标准弹簧垫圈，型号：垫圈GB/T 93 16
箱盖，箱座联接螺栓直径： ，取常见值
型号为：螺栓GB/T 5782 M1040 采取标准弹簧垫圈，型号：垫圈GB/T 93 10
螺栓间距
观察孔盖螺钉直径
轴承端盖螺钉直径：
起重吊耳采取吊耳环，见《设计手册》表11-3
取尺寸d=b=18mm，R=20mm，e=15mm
吊钩：取尺寸K=30mm,H=24mm,h=12mm,r=5mm,b=18mm
其它尺寸参见装配图。
取油标：杆式油标 M16。
齿轮顶圆至箱体内壁距离：，取,
齿轮端面至箱体内壁距离：，取
窥视孔及视孔盖，参考《设计手册》P:161表11-4
取
通气器用通气塞，查《设计手册》表11－5，得以下数据：
取，，，
s=17，L=23，l=12，a=2 ，d1=5。
启盖螺钉：
型号为： GB/T 5780 M1830

十三、端盖设计
参考《设计手册》表11-10
1、高速轴轴承盖设计
因为轴承外径
螺钉直径螺钉数为4，轴承盖凸缘厚度
螺钉孔直径，螺钉分布圆直径
轴承盖凸缘直径，
，，
进油口，取
2、低速轴轴承盖设计
因为轴承外径
螺钉直径螺钉数为6，轴承盖凸缘厚度
螺钉孔直径，螺钉分布圆直径
轴承盖凸缘直径，
，，
进油口，取

十四、总结
其实，刚刚接到这个设计任务书时候，真感到一阵一阵无力，探索了两三天，在网上找了很多模板，找了很多设计说明书，然后才开始自己设计，从电动机选择到V带设计，再到齿轮到轴，一步一步全部是探索过来，也没少和同寝室一起讨论。经过这么多天设计，原先上课时模模糊糊内容也开始掌握了，计算完全部东西已经过去好几天。以后用CAD画图完全是新手，看书，网上找画图方法，一点一点，直到自己画出来东西和书上差不多了，就因为这么，现在CAD已经比较熟练了，不像刚开始画图时候完全是靠感觉，即使在画图过程中心里烦躁，一遍遍修修改改，不停埋怨，不过看到自己画出来结果后，心里有一个满足感。经过这么多天设计，多种心绪在里面，学到很多，领悟到很多，和同学间合作帮助也很多，和闲着玩游戏相比，这么忙碌地做课程设计更有意义，愈加充实。
我知道自己欠缺知识还有很多，但以后我会不停努力，努力提升自己。最终，感谢老师辛勤教导。

十五、参考文件

参考文件：

[1] 濮良贵，纪名刚．《机械设计》．8版．北京：高等教育出版社，．
[2] 吴宗择，罗圣国．《机械设计课程设计指导书》．3版．北京：高等教育出版社，
[3] 孙桓等，《机械原理》7版，北京，高等教育出版社，

=95.54r/min

=0.8497

=7.65kW

Y160M-4型号：
额定功率5.5kw
满载转速970r/min

=13.67

=1.2

根

651.12N