单级圆柱齿轮减速器设计项目新版说明书.doc

课 程 设 计

课程名称_机械设计基础课程设计
题目名称__带式运输机传动装置
学生学院__ __
专业班级__ __
学 号__ __
学生姓名__ __
指导老师__ __

月 日

目 录

一、课程设计内容 3
二、课程设计要求和数据 3
三、课程设计应完成工作 3
四、课程设计进程安排 4
五、电动机选择 5
六、总传动比及其分配 5
七、运动及动力参数计算 5
八、带传动零件设计计算 6
九、直齿圆柱齿轮传动设计及计算 7
十、验算工作速度误差 9
十一、轴零件设计及校核计算 10
十二、滚动轴承选择及校核计算 16
十三、键联接选择及校核计算 16
十四、齿轮结构设计 17
十五、箱体关键结构设计 18
十六、减速器附件选择 20
十七、减速器润滑方法、密封方法、润滑油牌号及用量 24
十八、其它技术说明 24
十九、设计总结 25
二十、参考文件 25

设计任务书

一、课程设计内容
设计一用于带式运输机上带传动和同轴式一级圆柱齿轮减速器。（见下图）。设计内容应包含：传动装置总体设计；传动零件、轴、轴承、键等设计计算和选择；减速器装配图和零件工作图设计；设计计算说明书编写。

二、课程设计要求和数据
（1） 使用寿命： 8年（每十二个月工作300日）
（2） 工作条件：二班工作制，连续单向运转，工作载荷较平稳。
（3） 生产批量：通常机械厂制造，小批量
（4） 输送带速度许可误差为±5%；
（5） 工作拉力F=3.2kN；带速v=1.4m/s；滚筒直径D=300mm。

三、课程设计应完成工作
1、电动机选择及运动参数计算；
2、V带传动设计；
3、齿轮传动设计；
4、轴设计；
5、轴承选择；
6、键选择计算；
7、轴承盖选择
8、箱体及附件选择
9、润滑油及润滑方法选择；
10、绘制零件工作图和装配图。
（1）绘制零件工作图
①大小齿轮零件图 或 ②高速轴零件图
注：零件工作图包含：(1)尺寸标注；(2)公差；(3)精度；(4)技术要求
（2）减速器装配图
装配图包含：（1）尺寸标注（2）技术要求及特征（3）零件编号 (4)编写零件明细表、标题栏。
11、编写设计说明书（要求用word编制打印）
（1） 目录；
（2） 设计任务书：原始数据及工作条件，传动装置简图；
（3） 设计计算：要有具体设计步骤及演算过程；
（4） 对设计后评价；
（5） 参考文件资料。
最终需要提交内容包含（每人独立一个档案袋）：
1．减速器装配草图1张；
2．减速器装配图1张；
3．减速器零件图1张；
4．设计说明书 1份。

四、课程设计进程安排

序号
设计各阶段内容
地点
起止日期
1
设计准备: 明确设计任务；准备设计资料和绘图用具
传动装置总体设计: 确定传动方案；选择电动机；
计算传动装置运动和动力参数

教1-319
第1 天
2
传动零件设计计算:
带传动、齿轮传动关键参数设计计算
教1-206
第2 天
3
减速器装配草图设计: 初绘减速器装配草图；轴系部件结构设计；轴、轴承、键联接等强度计算;减速器箱体及附件设计
教1-206
第3~5 天
4
减速器装配图设计
教1-206
第6~8 天
5
零件工作图设计
教1-206
第9 天
6
整理和编写设计计算说明书
教1-206
第10 天

计算过程及计算说明
五、电动机选择
1、由条件得出滚筒输出功率：
2、查《机械设计基础课程设计指导书》（以下简称《指导书》）P12表2.2：
一般V带传动效率：90%，滚动轴承效率：99%，8级精度通常齿轮传动效率：98%，齿轮联轴器效率：99%，滚筒效率：90%。
∴传动装置总效率：

3、所需电机功率：
查《指导书》P188表16.1：取额定功率为7.5kW电动机，
型号：Y160M-6，转速：

六、总传动比及其分配
滚筒工作转速：
总传动比：
取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围，取V带传动比合理范围。
分配传动比：，

七、运动及动力参数计算
1、电动机：功率，转速
扭矩
2、高速轴：

3、低速轴：

八、带传动零件设计计算
1、确定计算功率
由《机械设计基础》（以下简称《基础》）P222表13-9查得：
工况系数
∴计算功率
2、选择V带型号
据，由《基础》P223图13-15:取A型V带。
3、确定带轮基准直径
查《基础》P224表13-10：一般A型V带带轮最小直径，
取，滑动率，
从动轮基准直径，
由表13-10，基准直径系列，
传动比，
传动比误差为，许可。
4、验算带速
,适宜
5、确定中心距和V带基准长度
初选中心距：
初算V带基准长度：
查《基础》P216表13-2，选择带长，
实际中心距：
6、验算小带轮包角
，适宜。
7、确定V带根数
查《基础》P219表13-4，用插值法得，
由查，《基础》P221表13-6，得传动比功率增量，由，查P222表13-8，得包角系数，
查P217表13-2，得基础长度修正系数，
则所需带根数为,取。
8、确定初拉力
查《基础》P216表13-1，得，则初拉力：

9、确定轴上压轴力

九、直齿圆柱齿轮传动设计及计算
1、选择齿轮材料
齿轮采取软齿面，选9级精度。查《基础》P166表11-1：
A、小齿轮选择45调质钢，齿面硬度为197～286HBS，
接触疲惫极限：，弯曲强度极限：
B、大齿轮选择ZG35SiMn调质，齿面硬度241 ～269HBS，
，
2、确定许用应力
查《基础》P176表11-5，用通常可靠度：，
，
，
3、按接触疲惫强度设计
A、查《基础》P175表11-4，弹性系数，
齿轮节点区域系数，
查P174表11-3得载荷系数， P179表11-6得齿宽系数，
∴ =，取=75
B、取齿数，，取
实际传动比：
计算模数：
查《基础》P57表4-1，取标准模数
C、计算中心距：
D、确定齿轮分度圆直径、齿宽：

齿宽：
取，
4、按弯曲疲惫强度校核
A、由查《基础》P177图11-8，齿形系数：，，
P178图11-9，齿根修正系数：，
B、弯曲强度
，安全
5、计算圆周速度

对照《基础》P172表11-2，选9级精度合宜。
6、齿顶、齿根圆直径
，；
，；
7、初定齿轮类型。
高速轴齿数较少，分度圆直径较小，，选择实心式齿轮。
低速轴齿轮较多，分度圆直径较大，，选择腹板式齿轮。

十、验算工作速度误差
1、滚筒实际工作转速：

2、滚筒实际工作速度：

3、传动带实际速度：

4、工作速度误差
，故实际工作速度复合要求。

十一、轴零件设计及校核计算
1、轴材料选择
依据，；，
高速轴，低速轴全部采取45号钢调质，
查《基础》P250表14-2， 材料系数
2.、估算最小轴径：

∵轴最小径处需开槽，∴，取。
，依据联轴器孔径取取
3、高速轴设计和校核
为方便对轴进行强度校核，在进行轴系设计时将轴承对称部署于齿轮两侧。
（1）轴尺寸设计

A、确定轴各段直径
：。
：在Ⅰ-Ⅱ轴段设计一定位轴肩，由，考虑安装毛毡圈标准工作内径，取，。
：Ⅱ-Ⅲ处设置方便安装轴承非定位轴肩，不用太大，又依据选择轴承型号6208，故取,。
：该段轴为安装齿轮处，Ⅲ段和Ⅳ段设计一非定位轴肩，取，。
:为轴环直径，用来定位齿轮，
同时考虑齿轮轮毂倒角C=1.5mm，取，。
：通常取同一根轴两端轴承为同型号，故。

B、确定轴各段长度
：该轴段和齿轮配合，齿宽，确保固定可靠，该轴段长度略短于齿轮轮毂宽，取。
：按确定，这里取8mm
：查《指导书》P140表12.2，6208轴承宽18mm，封油盘，齿轮轮毂深出3mm，故
：该轴段外伸， 轴承盖宽37mm，取近30mm安装距离，
：依据《指导书》P163表13.1，带轮轮毂长为：

为确保固定，长度比带轮轮毂略短，取76mm。
：轴承宽18mm，封油盘，

（2）轴弯扭复合强度校核
A、转矩，
齿轮分度圆
B、圆周力：

C、径向力：

D、受力分简图、弯矩图分析：

轴系经设计：

查《基础》P251表14-3：
45号调质钢
如左图所表示：
a．轴承支反力：

b. 截面C弯矩：

c．合成弯矩：

d．当量弯矩：
扭切力按脉动循环改变，α=0.6

E、校核危险截面C：
∴该轴强度足够。

4、低速轴设计和校核
为方便对轴进行强度校核，在进行轴系设计时将轴承对称部署于齿轮两侧。
（1）轴尺寸设计

A、确定轴各段直径
：。
：在Ⅰ-Ⅱ轴段设计定位轴肩，由，考虑安装毛毡圈标准工作内径，取，。
：Ⅱ-Ⅲ处设置方便安装轴承非定位轴肩，不用太大，又依据选择轴承型号61912，故取,。
：该段轴为安装齿轮处，Ⅲ段和Ⅳ段设计一非定位轴肩，取，。
:为轴环直径，用来定位齿轮，
同时考虑齿轮轮毂倒角C=1.5mm，取，。
：通常取同一根轴两端轴承为同型号，故。

B、确定轴各段长度
：该轴段和齿轮配合，齿宽，确保固定可靠，该轴段长度略短于齿轮轮毂宽，取。
：查《指导书》P140表12.2，轴承宽22mm，封油盘，齿轮轮毂突出3mm，故。
：该轴段外伸， 轴承盖宽度34mm，再预留30mm安装距离故取。
：该轴段和联轴器连接，选择弹性柱销联轴器，查手册选择HL4型，孔径48mm，半联轴器长为L=112mm，毂孔长度为L=84mm，为确保固定，长度比带轮轮毂略短，取82mm。
：按确定，这里取10mm
：轴承宽22mm，封油盘，齿轮轮毂深出3mm ，故

（2）轴弯扭复合强度校核 A、转矩，
齿轮分度圆
B、圆周力：

C、径向力：

D、受力分简图、弯矩图分析：
轴系经设计：

查《基础》P246表14-3：
45号钢调质
如左图所表示：
a．轴承支反力：

b. 截面C弯矩：

c．合成弯矩：

d．当量弯矩：扭切力按脉动循环改变，α=0.6

E、校核危险截面C：

∴该轴强度足够。
十二、滚动轴承选择及校核计算
1依据要求，轴承寿命为5～8年，每十二个月300天，两班制

2、高速轴轴承校核 7
（1）已知选择深沟球轴承6208，查《指导书》P140表12.2：
基础额定载荷
（2） 所受径向力：

（3）计算寿命：
查《基础》P284表16-8，16-9: ,
查《指导书》P140表12.2：，
∴，适合。
3、低速轴轴承校核
（1）已知选择深沟球轴承6212，查《指导书》P140表12.2：
基础额定载荷
（2） 所受径向力：

（3）计算寿命：
查《基础》P284表16-8,16-9： ,
查《指导书》P140表12.2：，
∴，适合。

十三、键联接选择及校核计算
减速器中均采取平键联接，材料为45号钢，查《基础》163表10-11：

1、高速轴和带轮联接采取平键联接
轴径，，选择A型平键，查《机械设计课程设计》表10-1，得：
键A 10×8×56  GB/T1096-，
,则强度足够，合格。
2、高速轴和齿轮联接采取平键联接
轴径，，选择A型平键，查《机械设计课程设计》表10-1得：
键A 14×9×40 GB/T1096-，
,则强度足够，合格。
3、低速轴和联轴器联接采取平键联接
轴径，，选择A型平键，查《机械设计课程设计》表10-1得：
键A 14×9×70 GB/T1096-，
,则强度足够，合格。

4、低速轴和齿轮联接采取平键联接
轴径，，选择A型平键，查《机械设计课程设计》表10-1得：
键A 20×12×50 GB/T1096-，
,则强度足够，合格。

十四、齿轮结构设计
（1）高速轴齿轮选择实心齿轮，

① ②
③ ④
(2)低速轴齿轮选择腹板式齿轮，依据《指导书》P166表13.5尺寸以下：

① ② ③ ④
⑤ ⑥ ⑦ ⑧
⑨

十五、箱体关键结构设计
（1）箱体材料
箱体为铸件减速器箱体，采取HT200铸造而成。
（2）箱体尺寸结构
1）箱座壁厚，取
2）箱盖壁厚，取
3）箱座凸缘厚度
4）箱盖凸缘厚度
5）箱座底凸缘厚度
6）箱座上肋厚，取
7）箱盖上肋厚，取
8）地脚螺栓
①地脚螺栓直径，取
②地脚螺栓数目
③螺栓通孔直径
④螺栓沉头座直径
⑤地脚凸缘尺寸
9)轴承旁联接螺栓
①螺栓直径，取
②螺栓通孔直径
③螺栓沉头座直径
④剖分面凸缘尺寸，
10）上下箱联接螺栓
①螺栓直径，
②螺栓通孔直径
③螺栓沉头座直径
④剖分面凸缘尺寸，
11）定位销孔直径，取
12）轴承旁联接螺栓距离
，
其中，D为轴承盖外径
13）轴承旁凸台半径
14）轴承旁凸台高度
15）大齿轮顶圆到箱体内壁距离，取
16）箱体外壁至轴承座端面距离，取

十六、减速器附件选择
1、窥视孔及窥视孔盖
（1）选择
在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区位置，并有足够空间，方便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔和凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板表面并用垫片加强密封，盖板用Q235制成。
（2）具体尺寸选择
依据箱体结构窥视孔设计为，查《指导书》P140表14.14窥视孔盖选择，具体尺寸以下：

① ② ③ ④
⑤ ⑥ ⑦ ⑧

2、通气罩塞：
（1）选择
因为减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部窥视孔改上安装通气器，方便达成体内为压力平衡，选择通气罩塞。
（2）具体尺寸选择

① ② ③ ④ ⑤
⑥ ⑦ ⑧ ⑨

3、凸缘式轴承端盖

高速轴轴承盖尺寸：
依据轴承型号6208
① ，，，n=4
②
③
④
⑤，取
⑥m由结构确定,取17mm
⑦，取
⑧，由密封尺寸决定
⑨
⑩，取
低速轴轴承盖尺寸：
依据轴承型号6212
① ，，，n=6
②
③
④
⑤，取
⑥m由结构确定,取14mm
⑦，取
⑧，由密封尺寸决定
⑨
⑩，取

4、油标：
（1）选择
油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出，选择杆式油标。
（2）查《指导书》P183取短油尺，具体尺寸：

,全长L=125mm

5、吊耳
（1）选择
在机盖上直接铸出吊钩和吊耳，用以起吊或搬运较重物体

（2）具体尺寸
① ②，取
③，取 ④

6、螺塞及封油垫
（1）选择
放油孔在油池最底处，并安排在减速器不和其它部件靠近一侧，方便放油，放油孔用螺塞堵住，所以油孔处机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部支承面，并加封油垫加以密封。
（2）具体尺寸

① ② ③ ④ ⑤
⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩

十七、减速器润滑方法、密封方法、润滑油牌号及用量
1、润滑方法
（1），应用喷油润滑，但考虑到成本及需要选择浸油润滑；
（2）轴承采取油润滑。
2、润滑油牌号及用量
（1）齿轮润滑选择L-AN15全损耗系统用油（GB443—1989），箱体储油面积34153，最低油面距（大齿轮）40mm，大齿轮浸油深度，计算得需用油2.3L左右；
（2）轴承润滑选择钙基润滑脂L-XAAMHA1（GB /T491—1987），用油量为轴承间隙1/3-1/2为宜。
3、密封形式
（1）箱座和箱盖凸缘接合面密封选择在接合面涂密封漆或水玻璃方法；
（2）观察孔和油孔等处接合面密封，在观察孔或螺塞和机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封；
（3）轴承孔密封，闷盖和透盖用作密封和之对应轴承外部，轴外端和透盖间间隙，因为，故选择半粗羊毛毡加以密封；
（4）轴承靠近机体内部壁处用挡油环加以密封，预防润滑油进入轴承内部。

十八、其它技术说明
1.装配前，滚动轴承用汽油清洗，其它零件用没有清洗，箱体内不许可有任何杂物存在，箱体内壁涂耐油油漆
2.齿轮装配后，用涂色法检验齿面接触斑点，沿齿高不咸于40％，沿齿长大于50％。

十九、设计总结
本文经过对单级圆柱直齿轮减速器结构形状进行分析，得出总体方案。按总体方案对各零部件运动关系进行分析得出单级圆柱直齿轮减速器整体结构尺寸，然后以各个系统为模块分别进行具体零部件设计校核计算，得出各零部件具体尺寸，再重新调整整体结构，整理得出最终设计图纸和说明书。此次设计经过对单级圆柱直齿轮减速器设计，使我对成型机械设计方法、步骤有了较深认识。熟悉了圆柱直齿轮、轴等多个常见零件设计、校核方法；掌握了怎样选择标准件，怎样查阅和使用手册，怎样绘制零件图、装配图；和设计非标准零部件关键点、方法。
我相信这次设计对以后工作学习全部会有很大帮助。此次课程设计,对于培养我们理论联络实际设计思想;训练综合利用机械设计和相关先修课程理论,结合生产实际反系和处理工程实际问题能力;巩固、加深和扩展相关机械设计方面知识等方面相关键作用。
因为时间紧迫，一边准备其它考试一边进行课程设计，所以这次设计存在很多缺点，比如说箱体结构庞大，重量也很大。齿轮计算不够正确等等缺点，我相信，经过这次实践，能使我在以后设计中避免很多无须要工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定正确设备。最终感谢指导设计老师，老师辛劳了。

二十、参考文件
[1] 林怡青 谢宋良 王文涛 主编. 机械设计基础课程设计指导书.清华大学出版社.
[2] 杨可桢 程光蕴 李仲生 钱瑞明 主编. 机械设计基础.高等教育出版社.
[3] 宜沈平 主编. 减速器课程设计指导书及图册.东南大学出版社.
[4] 冯开平 莫春柳 主编.画法几何和机械制图.华南理工大学出版社.

结果

电动机选择Y160M-6

9级精度

，符合要求

高速轴设计

强度足够

低速轴设计

低速轴设计

强度足够

主动轴承
6208 2个

从动轴承
6212 2个

高速轴外伸端键
A 10×8×56

高速轴和齿轮联接键
A 14×9×40

低速键外伸端键
A 14×9×70

低速键和齿轮联接处键
A 20×12×50

轴承旁联接螺栓

窥视孔设计为

窥视孔盖选择

齿轮润滑选择L-AN15全损耗系统用油（GB443—1989）

轴承润滑选择钙基润滑脂L-XAAMHA1（GB /T491—1987）