机械设计课程设计V带——单级圆柱减速器.doc

机械设计课程设计计算说明书
一、传动方案拟定…………….…………………………………………………. . ..2
二、原始数据…………………………………………….……………. …………. . 2
三、确定电动机的型号………………………………….………………. ………. . 3
四、确定传动装置得总传动比及分配……………………………………………. .3
五、传动零件设计计算……………………………………….……………………. 4
V带………………………………………………………………………. .4
齿轮………………………………………………………………………. .6
减速箱箱体…………………………………………………………. …….8
轴……………………………………………………………………. …… 9
滚动轴承………………………………………………………………….12
六：键联接得选择和强度校核……………………………………………….……12
七．联轴器得选择和计算………………………………………………….………13
八．减速器的润滑……….. ……………………………………………….…….…13

设计题目：V带——单级圆柱减速器
工控学院05级1班
设计者：
学 号：200530051129
指导教师：翟敬梅
二○○七年六月二十日

一级斜齿轮减速器——计算过程及计算说明
一： 传动方案的确定（如下图）

V带传动

减速器
高速轴 低速轴

电动机

联轴器
输送带

二：原始数据：
带拉力： 带速度： 滚筒直径：
运输带的效率： 工作时有轻微冲击；要求齿轮使用寿命为10年，二班工作制；轴承使用寿命不小于5000小时。

三：确定电动机的型号
(1) 选择电动机类型： 选用Y系列三相异步电动机
(2) 选择电动机功率
运输机主轴上所需要的功率：
传动装置的总效率：
，，，， 分别是：V带传动，齿轮传动（闭式，精度等级为8），滚动轴承（球轴承一对），联轴器（弹性联轴器），运输带的效率。查《课程设计》表2-3，
取：
所以：
电动机所需功率：
查《课程设计》表16-1 取电动机的额定功率

（3）选择电动机的转速
取V带传动比范围(表2-2)＝2～4；单级齿轮减速器传动比＝3～6
滚筒的转速：
电动机的合理同步转速：
查表16-1得 电动机得型号和主要数据如下（同步转速符合）
电动机型号
额定功率(kW)
同步转速(r/min)
满载转速nm
(r/min)
堵载转矩
额定转矩
最大转矩
额定转矩
Y132S-4
5.5
1500
1440
2.2
2.2
查表16-2得 电动机得安装及有关尺寸
中心高
H
外形尺寸

底脚安装尺寸

地脚螺栓孔直径

轴伸尺寸
键公称尺寸

132
475×345×315
216×140
12
38×80
10×8

四：确定传动装置得总传动比及分配
传动装置得总传动比 ：
取V带传动比：；单级圆柱齿轮减速器传动比：
(1) 计算各轴得输入功率
电动机轴：
轴Ⅰ（减速器高速轴）
轴Ⅱ（减速器低速轴）
(2) 计算各轴得转速
电动机轴
轴Ⅰ
轴Ⅱ
（3）计算各轴得转矩
电动机轴
轴Ⅰ
轴Ⅱ 上述数据制表如下：
参数
轴名
输入功率
（）
转速
（）
输入转矩
（）
传动比

效率

电动机轴
4.901
1440
33.29
3.6
0.96

轴Ⅰ（减速器高速轴）
4.656
400
111.16
5.757
0.96
轴Ⅱ（减速器低速轴）
4.471
69.48
614.54

五：传动零件设计计算
1. 普通V带传动得设计计算
① 确定计算功率
则： ，式中，工作情况系数取＝1.3
② 根据计算功率与小带轮的转速，查《机械设计基础》图10-10，选择A型V带。
③ 确定带轮的基准直径
取小带轮直径 ，大带轮的直径
根据国标：GB/T 13575.1-1992 取大带轮的直径
④ 验证带速 在之间。故带的速度合适。
⑤确定V带的基准直径和传动中心距
初选传动中心距范围为：，取
V带的基准长度：

查《机械设计基础》表10-2，选取带的基准直径长度
实际中心距：
⑥ 验算主动轮的最小包角
故主动轮上的包角合适。

⑦ 计算V带的根数z
由，，
查《机械设计基础》表10-5，得，由，查表10-6，得，
查表10-7，得，查表10-2，得
， 取根。
⑧ 计算V带的合适初拉力
查《机械设计基础》表10-1，取
得
⑨ 计算作用在轴上的载荷

⑩ 带轮的结构设计 （单位）mm
带轮
尺寸

小带轮

大带轮
槽型
A
A
基准宽度
11
11
基准线上槽深
2.75
2.75
基准线下槽深
8.7
8.7
槽间距
150.3
150.3
槽边距
9
9
轮缘厚
6
6
外径

内径
30
30
带轮宽度

带轮结构
实心式
腹板式
V带轮采用铸铁HT150或HT200制造，其允许的最大圆周速度为25m/s.
2. 齿轮传动设计计算
（1）择齿轮类型，材料，精度，及参数
① 选用斜齿圆柱齿轮传动（外啮合）
② 选择齿轮材料；小齿轮材料都取为45号钢，调质， （考虑到齿轮使用寿命较长 (GB699-1988)；大齿轮材料取为：ZG310-570,正火，
③选取齿轮为8级的精度（GB 10095－1998）
④ 初选螺旋角
⑤ 选 小齿轮的齿数；大齿轮的齿数

（2）按齿面接触疲劳强度设计
对小齿轮校正 ：
中心距
式中：
查《机械设计基础》图7-26 式中：；查表7-5 ：
查表7-4 ：；齿宽系数取：
计算模数
查表7-1取模数标准值

对大齿轮校正：
中心距
式中：
查《机械设计基础》图7-26 式中：；查表7-5 ：
查表7-4 ：；齿宽系数取：
计算模数
查表7-1取模数标准值

① 计算中心距，
圆整中心距，取
②修正螺旋角：
③计算两齿轮分度圆直径
小齿轮
大齿轮
④计算齿宽
取小齿轮齿宽 （齿轮轴）；大齿轮齿宽（大齿轮）
（3）校核弯曲疲劳强度
对小齿轮校核：
校核 其中
查《机械设计基础》表7-4：；查图7-23：；查图7-24：；查表7-5：
，故满足。

对大齿轮校核：
校核 其中
查《机械设计基础》表7-4：；查图7-23：；查图7-24：；查表7-5：
，故满足。
② 齿轮传动的几何尺寸，制表如下：(详细见零件图)
名称

代号

计算公式
结果
小齿轮
大齿轮
中心距

215mm

传动比

5.757

法面模数

设计和校核得出
2.5

端面模数

2.55

法面压力角

螺旋角

一般为

全齿高

5.625mm
齿数
Z
略
25
144
分度圆直径

查表7-6
64.00mm
366mm
齿顶圆直径

略
69.00mm
371mm
齿根圆直径
df
查表7-6
57.75mm
359.75mm
齿轮宽
b
查表7-6
90mm
86mm
螺旋角方向

查表7-6
左旋
右旋

3．减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计。
查《设计基础》表3-1经验公式，及结果列于下表。
名称
结果（mm）
名称
结果(mm)
底座壁厚
8
轴承盖固定螺钉直径
8
箱盖壁厚
8
轴承盖螺钉分布圆直径
130
底座上部凸圆厚度
12
轴承座凸缘端面直径
150
箱盖凸圆厚度
12
螺栓孔凸缘的配置尺寸
22，18，30
底座下部凸圆厚度
20
地脚螺栓孔凸缘尺寸
25，23，45
底座加强筋厚度
8
箱体内壁与齿轮距离
12
底盖加强筋厚度
7
箱体内壁与齿轮端面距离
12
地脚螺栓直径
16
底座深度
190
地脚螺栓数目
6
外箱壁至轴承端面距离
47
轴承座联接螺栓直径
12
视孔盖固定螺钉直径
6
箱座与箱盖联接螺栓直径
10
轴承盖固定螺钉直径
8

4．轴的设计
1. 高速轴的设计。
① 选择轴的材料：选取45号钢，调质，HBS＝230
② 初步估算轴的最小直径
根据教材公式，取，则
③ 轴的结构设计
考虑带轮的机构要求和轴的刚度，取装带轮处轴径，根据密封件的尺寸，选取装轴承处的轴径为
两轴承支点间的距离：，
式中： ―――――小齿轮齿宽，
―――――― 箱体内壁与小齿轮端面的间隙，
――――――― 箱体内壁与轴承端面的距离，
――――― 轴承宽度，选取6309型深沟球轴承，查表13-3，得到
得到：
带轮对称线到轴承支点的距离
式中：―――――轴承盖的凸缘厚度，
―――――螺栓头端面至带轮端面的距离，
―――――轴承盖M10螺栓头的高度，查表可得mm
――――带轮宽度，
得到：
2. 按弯扭合成应力校核轴的强度。

①轴的计算简图

② 计算作用在轴上的力
小齿轮受力分析
圆周力：
径向力：
轴向力： 带传动作用在轴上的压力：Q=1629.8N

③ 计算支反力
水平面：
垂直面： 得：

④ 作弯矩图
水平面弯矩：
垂直面弯矩：
合成弯矩：
⑤ 作转矩图
当扭转剪力为脉动循环应变力时，取系数，
则：
⑥ 按弯扭合成应力校核轴的强度
轴的材料是45号钢，调质处理，其拉伸强度极限，对称循环变应力时的许用应力。
由弯矩图可以知道，A剖面的计算弯矩最大 ，该处的计算应力为：
(安全)
D 剖面的轴径最小，该处的计算应力为：
（安全）
⑦轴的结构图见零件图所示

低速轴的设计：
① 选择轴的材料：选取45号钢，调质，HBS＝230
② 初步估算轴的最小直径
根据教材公式，取，则
③ 轴的结构设计
考虑带轮的机构要求和轴的刚度，取装带轮处轴径，根据密封件的尺寸，选取装轴承处的轴径为，选择6310型的深沟球轴承，

两轴承支点的距离：
得到：
带轮对称线到轴承支点的距离
得到：

5．滚动轴承的选择和计算
① 选取的轴承：型号为6309深沟球轴承（每根轴上安装一对）
查《课程设计》表13-3和查《机械基础》表18-11，
②轴承A的径向载荷
轴向载荷：
轴承B的径向载荷：
轴向载荷： ;由此可见，轴承A的载荷大，应该验算轴承A.
③计算轴承A 的径向当量动载荷
查表13-3得到：，取
，故查表18-11得：
则其径向当量动载荷
因两端选择同样尺寸的轴承，故选轴承A的径向当量动载荷为计算依据。工作温度正常，查《机械基础》表18-8得；按中等冲击载荷，查表18-9得，按设计要求，轴承得寿命为：
则：
由查《课程设计》表13-3,6309深沟球轴承得额定动载荷,所以选取得轴承合适。
六：键联接得选择和强度校核。
1. 高速轴与V带轮用键联接
① 选用圆头普通平键（A型）
按轴径d=30mm，及带轮宽，查表10-1选择C1090（GB/T 1096-1979）
强度校核
① 键得材料选为45号钢，V带轮材料为铸铁，查表得键联接得许用应力，键得工作长度，，挤压应力
（安全）
2. 低速轴与齿轮用键联接
① 选用圆头普通平键（A型）
轴径d=60mm,及齿轮宽，查表10-1选键1880（GB/T 1096-1979）
② 强度校核
键材料选用45号钢，齿轮材料为铸钢，查表得许用应力
键得工作长度；，挤压应力：
（安全）

七．联轴器得选择和计算
联轴器得计算转矩，因在前面已经考虑功率备用系数1.3，故
式中：查表取工作系数
根据工作条件，选用弹性柱销联轴器，查表15-3型号HL4的许用转矩
许用转速；配合轴径，配合长度。
八．减速器的润滑
齿轮传动的圆周速度
因为：，所以采用浸油润滑；由表14-1，选用L－AN68全损耗系统用油（GB443-1989）,大齿轮浸入油中的深度大约1-2个齿，单不应少于10mm。对轴承的润滑，因为：，采用脂润滑，由表14-1选用钙基润滑酯L－XAAMHA2(GB491-1987)
只需要填充轴承空间的1/2~1/3.并在轴承内侧设挡油环，使油池中的油不能浸入轴承稀释润滑酯。

九： 设计总结

η总=0.8447

n滚筒
=69.48r/min

电动机型号
Y132S-4

i=20.725

＝1.3
选择A型V带

带速

V带基准直径长度

V带根数
根

初拉力=139.5N

轴上的载荷

模数标准值

中心距

修正螺旋角

小齿轮直径

大齿轮直径

小齿轮齿宽

大齿轮齿宽

高速轴的最小直径

装轴承处的轴径为

两轴承支点间的距离：

选取6308型深沟球轴承

带轮对称线到轴承支点的距离

计算作用在轴上的力

计算支反力

低速轴的设计

装带轮处轴径

装轴承处的轴径为

选择6310型的深沟球轴承

两轴承支点的距离

高速轴与V带轮用键联接

选用圆头普通平键（A型）
C856

低速轴与齿轮用键联接
选用圆头普通平键（A型）
1670

选用弹性柱销联轴器

齿轮传动的圆周速度
齿轮采用浸油润滑

轴承采用脂润滑

设计题目二：设计一用于带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器
给定数据及要求：

已知条件：运输带工作拉力F=2300N；运输带工作速度v=1.5m/s（允许运输带速度误差为±5%）；滚筒直径D=400mm；两班制，连续单向运转，载荷轻微冲击；工作年限5年；环境最高温度350C；小批量生产。
应完成的工作：
1、减速器装配图1张；
2、零件工作图1—2张（从动轴、齿轮）；
3、设计说明书1份
材料
V
3.5KN
4KN
4.5KN
5KN
5.5KN
6KN
6.5KN
7KN
7.5KN
8KN
1.0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1.1
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
1.2
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1.3
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
1.4
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
1.5
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
安工
1.6
3.5KN
4KN
4.5KN
5KN
5.5KN
6KN
6.5KN
7KN
7.5KN
8KN
1.7
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1.8
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
1.9
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
2.0
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
2.1
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
.9
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60