一级减速器优秀课程设计.doc

目录

第一部分 课程设计任务书及传动装置总体设计 1
一、课程设计任务书 1
二、该方案优缺点 3
第二部分 电动机选择 3
一、原动机选择 3
二、 电动机外型尺寸（mm） 4
第三部分 计算减速器总传动比及分配各级传动比 5
一、减速器总传动比 5
二、减速器各级传动比分配 5
第四部分 V带设计 5
一、外传动带选为一般V带传动 5
二、确定带轮结构尺寸，给制带轮零件图 7
第五部分 各齿轮设计计算 8
一、齿轮设计步骤 8
二、 确定齿轮结构尺寸，给制齿轮零件图 10
第六部分 轴设计计算及校核计算 10
一、从动轴设计 10
二主动轴设计 15
第七部分 滚动轴承选择及校核计算 19
一、从动轴上轴承 19
二、主动轴上轴承 19
第八部分 键联接选择及校核计算 20
一、依据轴径尺寸，选择键 20
二、键强度校核 20
第九部分 减速器箱体、箱盖及附件设计计算 21
一、减速器附件选择 21
二、箱体关键尺寸 21
第十部分 润滑和密封 23
一、减速器润滑 23
二、减速器密封 23
第十一部分 参考资料目录 24
第十二部分 设计小结 24

第一部分 传动装置总体设计
一、课程设 计任务书
设计带式运输机传动装置（简图以下）

数据编号
1
2
3
4
5
6
7
8
运输机工作转矩T(N·m)
800
600
750
600
500
700
650
700
运输机带速V(m/s)
1.4
1.4
1.5
1.5
1.6
1.6
1.7
1.7
卷筒直径D/mm
300
300
300
300
300
300
300
300
原始数据：
工作条件：
连续单向运转，工作时有轻微振动， 两班制工作（16小时/天），
5年大修，运输速度许可误差为。
课程设计内容
1）传动装置总体设计。
2）传动件及支承设计计算。
3）减速器装配图及零件工作图。
4）设计计算说明书编写。
每个学生应完成：
1） 部件装配图一张（A0）。
2） 零件工作图两张（A3）
3） 设计说明书一份（6000--8000字）。
本组设计数据：
第8组数据：运输机工作轴转矩T/(N.m) 700
运输机带速V/(m/s) 1.70
卷筒直径D/mm 300
已给方案：外传动机构为带传动。
减速器为单级圆柱齿轮减速器。
传动装置总体设计
传动方案（上面已给定）
1） 外传动为带传动。
2） 减速器为单级圆柱齿轮减速器
3） 方案简图以下：

二、该方案优缺点
该工作机有轻微振动，因为V带有缓冲吸振能力，采取V带传动能减小振动带来影响，而且该工作机属于中小功率、载荷改变不大，能够采取V带这种简单结构，而且价格廉价，标准化程度高，大幅降低了成本。减速器为一级圆柱齿轮减速器，原动机部分为Y系列三相交流异步电动机，减速器低速轴和工作机轴连接用联轴器选择凸缘联轴器，滚动轴承选择深沟球轴承等。
总体来讲，该传动方案满足工作机性能要求，适应工作条件、工作可靠，另外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。
第二部分 电动机选择
一、原动机选择
选择Y系列三相交流异步电动机，同时转速1500r/min，满载转速1460r/min。
传动装置总效率：

=0.97
（见课程设计手册，表1-7）
为Ⅰ轴轴承效率 为齿轮传动效率
为Ⅱ轴轴承效率 为联轴器效率 为卷筒效率

电动机输出功率：
其中 PW 为工作机（即输送带）所需功率

（卷筒转速）
工作机效率 =0.96 （见课程设计手册，表1-7）
取
选择电动机为Y160M-4型 （见课程设计手册，表12-1）
技术数据：额定功率（） 11 满载转矩（） 1460
额定转矩（） 2.2 最大转矩（） 2.3 Y132S-4
二、 电动机外型尺寸（mm）
A：254 B：210 C：108 D：42 E：110 F：12 G：37 H：160 K：15 AB：330 AC：325 AD：255 HD：385 BB：270 L：600
（参考课程设计手册，表12-4）

第三部分 计算减速器总传动比及分配各级传动比
一、减速器总传动比
（见课程设计手册，表13-2）
二、减速器各级传动比分配

初定： （带传动）
（单级减速器）
第四部分 V带设计
一、外传动带选为一般V带传动
（1） 确定计算功率：
查表13-8得，故
（2）选带型号
依据 kW,由图13-15查此坐标点在窄V带选型区域处，所以选择窄V带SPZ型。
（3）确定大、小带轮基准直径
参考图13-16及表13-9选择小带轮直径
（电机中心高符合要求）
从动带轮直径 ，取
（4）验算带速
带速在5～25 m/s范围内，适宜
（5）从动轮带速及传动比
，
（6）确定V带基准长度和中心距
初步选择中心距
所以 取
由式（13-2）得带长

查表13-2，对SPZ型带选择：

（7) 验算小带轮包角
由式（13-1）得 适宜
（8）确定SPZ型窄V带根数Z
由式（13-15）得
查表13-4知单根SPZ带基础额定功率
查表13-6知单根SPZ带基础额定功率增量式
由查表13-7用线性插值法求得
查表13-2得，由此可得
,取4根
（9）求作用在带轮轴上压力
查表13-1得q=0.07kg/m,故由式13-17得单根V带初拉力
作用在轴上压力

二、确定带轮结构尺寸，给制带轮零件图
小带轮基准直径采取实心式结构。大带轮基准直径采取轮辐式结构
大带轮简图以下：

第五部分 各齿轮设计计算
一、齿轮设计步骤
选择直齿圆柱齿轮，均用软齿面。齿轮精度用8级，轮齿表面精糙度为Ra1.6，软齿面闭式传动，失效形式为占蚀。
（1）选择材料及确定许用应力
小齿轮采取40MnB调质,齿面硬度为241～286HBS,,(表11-1),大齿轮用ZG35SiMn调质，齿面硬度为241～269HBS， ， (表11-1)，由表11-5，取

（2） 按齿面接触强度设计
设齿轮按8级精度制造。取载荷系数K=1.5(表11-3），齿宽系数 （表11-6小齿轮上转矩

取(表11-4）

齿数取
模数
齿宽
按表4-1取m=3mm,实际
中心距
(3) 验算轮齿弯曲强度
齿形系数

由式（11-5）

（4）齿轮圆周速度

对照表11-2可知选择8级精度是适宜。
总结: 直齿圆柱齿轮
二、 确定齿轮结构尺寸，给制齿轮零件图
大齿轮示意图

第六部分 轴设计计算及校核计算
一、从动轴设计
1、选择轴材料 确定许用应力
选轴材料为45号钢，调质处理。查表14-1知

2、按扭转强度估算轴最小直径
单级齿轮减速器低速轴为转轴，输出端和联轴器相接，
从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为：
按扭转强度初估轴直径,查表14-2得c=118～107,取c=112则:
从动轴：
考虑键槽影响和联轴器孔径系列标准，
3、轴结构设计
轴结构设计时，需要考虑轴系中相配零件尺寸和轴上零件固定方法，按百分比绘制轴系结构草图

1）、联轴器选择
可采取弹性柱销联轴器，查[2]表9.4可得联轴器型号为 :
GY7凸缘联轴器 GB/T 5843-

2）、确定轴上零件位置和固定方法
单级减速器中，能够将齿轮安排在箱体中央，轴承对称部署
在齿轮两边。轴外伸端安装联轴器，齿轮靠油环和套筒实现
轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴
承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定 ，轴通
过两端轴承盖实现轴向定位，联轴器靠轴肩平键和过盈配合
分别实现轴向定位和周向定位。
3）确定各段轴直径
将估算轴d=55mm作为外伸端直径d1和联轴器相配（图），
考虑联轴器用轴肩实现轴向定位，取第二段直径为d2=60mm
齿轮和右端轴承从右侧装入，考虑装拆方便和零件固定要求，装轴承处d3应大于d2，取d3=65mm，为便于齿轮装拆和齿轮配合处轴径d4应大于d3，取d4=70mm。齿轮右端用用套筒固定,左端用轴肩定位,轴肩直径，满足齿轮定位同时,还应满足左侧轴承安装要求,依据选定轴承型号确定.右端轴承型号和左端轴承相同,取
4)选择轴承型号.由 表16-2及表16-4初选深沟球轴承,代号为6213,查机械设计手册可得:轴承宽度B=23，安装尺寸,选轴肩直径d5=78mm.
5）确定各段轴长度
Ⅰ段：d1=55mm 长度取L1=100mm
II段:d2=86mm 长度取
III段直径d3=65mm，此段安装轴承，轴承右端靠套筒定位，轴承左端靠轴承盖定位初选择6213深沟球轴承，其内径为65mm,宽度为23mm，取轴肩挡圈长为10mm
L3=5+10+11.5+11.5=38mm
Ⅳ段直径d4=70mm，此段安装从动齿轮，由上面设计从动齿轮齿宽b=90mm,
Ⅴ段直径d5=78mm. 长度L5=12mm
Ⅵ段直径，长度24mm
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距
（11.5+12+45）×2=137mm
4、轴强度校核
按弯矩复合强度计算
从动齿轮分度圆直径
1)绘制轴受力简图（图a）
齿轮所受转矩
作用在齿轮上圆周力：Ft=2T/d=
径向力：Fr=Fttan200=4978×tan200 =1812N
该轴两轴承对称，所以
2)求垂直面支承反力

求水平面支承反力

3) 由两边对称，知截面C弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为
MC1=FAy L/2=906×68.5×=62N·m
截面C在水平面上弯矩为：
MC2=FAZ L/2=2489×68.5×=170.5N·m
4) 绘制垂直面弯矩图（图b）
绘制水平面弯矩图（图c）
5) 绘制合弯矩图 （图d）
MC=(MC12+MC22)1/2=（622+170.52)1/2=181.4N·m
6) 绘制扭矩图 （图e）
转矩：T=9550×（P/n）=896N·m
7)绘制当量弯矩图 （图f）
截面c处最危险，如认为轴扭切应力是脉动循环变应力，取折合系数，截面C处当量弯矩：
Mec=[MC2+(αT)2]1/2
=[181.42+(0.6×896)2]1/2=567.4N·m
8）校核危险截面C强度
轴材料选择45钢，调制处理，由表14-1查得，由表14-3查得，则

∴该轴强度足够。
图a--f 以下图：

二、主动轴设计
1、选择轴材料 确定许用应力
选轴材料为45号钢，调质处理。查表14-1知
2、按扭转强度估算轴最小直径
初估轴径，按扭转强度初估轴直径,查表14-2得c=118～107,取c=112则 主动轴：

考虑到键槽对轴减弱，取
3、轴结构设计
轴结构设计时，需要考虑轴系中相配零件尺寸和轴上零件固定方法，按百分比绘制轴系结构草图，草图类似从动轴。
确定轴上零件位置和固定方法
单级减速器中，能够将齿轮安排在箱体中央，轴承对称部署
在齿轮两边。齿轮靠油环和套筒实现轴向定位和固定,靠平键和过盈配
合实现周向固定，两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向
固定 ，轴经过两端轴承盖实现轴向定位。
4 确定轴各段直径
初选择6209深沟球轴承，其内径为45mm,
宽度为19mm。
将估算轴d=35mm作为外伸端直径d1,取第二段直径为d2=40mm
齿轮和右端轴承从右侧装入，考虑装拆方便和零件固定要求，装轴承处d3应大于d2，取d3=45mm，为便于齿轮装拆和齿轮配合处轴径d4应大于d3，取d4=50mm。齿轮右端用用套筒固定,左端用轴肩定位,轴肩直径，满足齿轮定位同时,还应满足左侧轴承安装要求,依据选定轴承型号确定.右端轴承型号和左端轴承相同,取d6=45mm.
选择轴承型号.由 表16-2及表16-4初选深沟球轴承,代号为6209,查机械设计手册可得:轴承宽度B=19，安装尺寸,选轴肩直径d5=58mm.
5 确定各段轴长度
Ⅰ段：d1=35mm 长度取L1=75mm
II段:d2=40mm 长度取
III段直径d3=45mm，此段安装轴承，轴承右端靠套筒定位，轴承左端靠轴承盖定位初选择6209深沟球轴承，其内径为45mm,宽度为19mm，取轴肩挡圈长为10mm
L3=5+24+19=48mm
Ⅳ段直径d4=50mm，此段安装主动齿轮，由上面设计从动齿轮齿宽b=95mm,
Ⅴ段直径d5=58mm. 长度L5=10mm
Ⅵ段直径，长度10+20=30mm
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距

6 轴强度校核
按弯矩复合强度计算
1)绘制轴受力简图（图a）
齿轮所受转矩：T=9550P/n=9550×10.4544/429=232.5
作用在齿轮上圆周力：Ft=2T/d=
径向力：Fr=Fttan200=5167×tan200 =1881N
该轴两轴承对称，所以
2)求垂直面支承反力

求水平面支承反力

3）由两边对称，知截面C弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为
MC1=FAy L/2=940.5×77×10-3=72.4N·m
截面C在水平面上弯矩为：
MC2=FAZ L/2=2583.5×77×10-3=199N·m
4）绘制垂直面弯矩图（图b）
绘制水平面弯矩图（图c）
5) 绘制合弯矩图 （图d）
MC=(MC12+MC22)1/2=（72.42+1992)1/2=212N·m
6）绘制扭矩图 （图e）
转矩：T=9550×（P/n）=232.5N·m
7)绘制当量弯矩图 （图f）
截面c处最危险，如认为轴扭切应力是脉动循环变应力，取折合系数，截面C处当量弯矩：
Mec=[MC2+(αT)2]1/2
=[2122+(0.6×232.5)2]1/2=254N·m
8）校核危险截面C强度
轴材料选择45钢，调制处理，由表14-1查得，由表14-3查得，则

图a--f 类似从动轴，此图省略。
第七部分 滚动轴承选择及校核计算
一、从动轴上轴承
由初选轴承型号为: 6213,查表6-1（课程设计手册）可知:d=65mm,外径Ｄ=120mm,宽度B=23mm,基础额定动载荷， 基础额定静载荷 极限转速6300r/min
依据设计条件要求，轴承估计寿命为Lh=5×300×16=24000h
轴承基础额定动载荷为
,
所以
因为，所以，故所选轴承适用
二、主动轴上轴承
由初选轴承型号为: 6209,查表6-1（课程设计手册）可知:d=45mm,外径Ｄ=85mm,宽度B=19mm,基础额定动载荷， 基础额定静载荷 极限转速9000r/min
依据设计条件要求，轴承估计寿命为Lh=5×300×16=24000h
轴承基础额定动载荷为
深沟球轴承只考虑径向载荷则当量动载荷
,
所以
因为，所以，故所选轴承适用
第八部分 键联接选择及校核计算
一、依据轴径尺寸，选择键
键1，主动轴和V带轮连接键为：GB/T1096 键10×8×63
键2，主动轴和小齿轮连接键为：GB/T1096 键14×9×70
键3，从动轴和大齿轮连接键为：GB/T1096 键20×12×70
键4，从动轴和联轴器连接键为：GB/T1096 键16×10×80
查课程设计（表4-1）
二、键强度校核
键1，GB/T1096 键10×8×63 工作长度
挤压强度
键2，GB/T1096 键14×9×70 工作长度
挤压强度

键3，GB/T1096 键16×10×70 工作长度
挤压强度
键4，GB/T1096 键16×10×80 工作长度
挤压强度

第九部分 减速器箱体、箱盖及附件设计计算
一、减速器附件选择
通气器：因为在室内使用，选通气器（一次过滤），采取M12×1.5
油面指示器：选择游标尺M12
起吊装置：采取箱盖吊耳、箱座吊耳
放油螺塞：选择外六角油塞及垫片M12×1.5
依据《机械设计基础课程设计》表11-1选择合适型号：
起盖螺钉型号：GB/T5782- M12×45,材料5.8
高速轴轴承盖上螺钉：GB5783～86 M8×25,材料5.8
低速轴轴承盖上螺钉：GB5782- M8×25,材料5.8
螺栓：GB5782～ M16×120，材料5.8
二、箱体关键尺寸
　(1)箱座壁厚：=0.025a+1=0.025×225+1= 6.625 mm 取=10mms
(2)箱盖壁厚：=0.02a+1=0.02×225+1= 5.5mm
取=10mm
(3)箱盖凸缘厚度：b1=1.5=1.5×10=15mm
(4)箱座凸缘厚度：b=1.5=1.5×10=15mm
(5)箱座底凸缘厚度：b2=2.5=2.5×10=25mm
(6)地脚螺钉直径：df =0.036a+12=0.036×225+12=20.1mm
取df =20mm
(7)地脚螺钉数目：n=4 (因为a<250)
(8)轴承旁连接螺栓直径：d1= 0.75df =0.75×20= 15mm
取 d1=16mm
(9) 盖和座连接螺栓直径： d2=(0.5-0.6)df =10～12mm
取d2= 12mm
(10)连接螺栓d2间距：L=150～200mm
(11)轴承端盖螺钉直径：d3=(0.4-0.5)df=8～10mm取d3= 8mm
(12)检验孔盖螺钉直径：d4=(0.3-0.4)df=6～8mm取d4=8mm
(13)定位销直径：d=(0.7-0.8)d2=8.4～9.6mm取d=8mm
(14) df 、d1 、d2至外箱壁距离C1=26mm
(15) df、d2至外箱壁距离C2=24mm
（16）轴承旁凸台半径R1=C2=24mm
(17)凸台高度：依据低速级轴承座外径确定，方便于扳手操作为准
18)外箱壁至轴承座端面距离：C1＋C2＋﹙5～10﹚=58mm
(19)铸造过分尺寸
(20)大齿轮顶圆和内箱壁间距离：
(21)齿轮端面和内箱壁间距离
(22)箱盖、箱座肋厚：
(23)轴承端盖外径为︰Ｄ2=D＋﹙５～５﹚d3 ,D-轴承外径
小轴承端盖D2=135mm,大轴承端盖D2=170mm
(24) 轴承旁连接螺栓距离S：取S=225mm.

第十部分 润滑和密封
一、减速器润滑
1.齿轮润滑
采取浸油润滑，因为为单级圆柱齿轮减速器，速度ν<12m/s，当 m<20 时，浸油深度h约为1个齿高，但大于10mm，所以浸油高度约为36mm。
2.滚动轴承润滑
因为轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。
3.润滑油选择
齿轮和轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选择GB443-1989全损耗系统用油L-AN15润滑油。
二、减速器密封
选择凸缘式端盖易于调整，采取闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴直径确定为GB894.1-86-25轴承盖结构尺寸按用其定位轴承外径决定。

第十一部分 参考资料目录
[1]《机械设计基础课程设计手册》，高等教育出版社，吴宗泽、罗圣国主编，5月第3版；
[2] 《机械设计基础》，高等教育出版社，杨可桢、程光蕴、李仲生 主编， 5月第5版
[3] 《机械制图》，高等教育出版社，何铭新、钱可强 主编，1月第5版
第十二部分 设计小结
课程设计体会
此次课程设计需要一丝不苟态度，而且需要刻苦耐劳，努力钻研精神。在老师部署这次课程设计并拿出上届同学设计结果时，感觉困难重重，难以在一个星期内完成，为了按时完成设计，我提前一个多星期开始设计。课程设计过程中出现很多问题，几乎全部是因为过去所学知识不牢靠，很多计算方法、公式全部忘了，我不停翻资料、查书，和同学们相互探讨。即使过程很辛劳，有时还会有放弃念头，但一直坚持下来，完成了设计，学到了很多知识，同时补回了很多以前没学好知识，巩固了这些知识，而且提升了利用计算机相关软件能力，如Office、Autocad等。