1、1课程设计说明书（仅供参考）题目 一级圆柱齿轮减速器指导教师2008 年 6 月 28 日机械设计课程设计计算说明书21设计题目： 一级圆柱齿轮减速器 2应完成的项目：（1）传动方案拟定 （2）电动机选择 （3）传动装置的总体设计 （4）设计计算传动零件 （5）设计计算箱体的结构尺寸 （6）设计计算轴 （7）选择滚动轴承及寿命计算 （8）选择和校核键联接 （9）选择联轴器 （10）选择润滑方式、润滑剂牌号及密封件 3参考资料以及说明： 4本设计（论文）任务书于年 月 日发出，应于年月 日前完成，然后进行答辩。专业教研室、研究所负责人 审核 年 月 日指导教师 签发 年 月 日课程设计（论文）评
2、语：3课程设计（论文）总评成绩：课程设计（论文）答辩负责人签字：年 月 日机械设计课程设计计算说明书4一、传动方案拟定.5二、电动机的选择.5三、计算总传动比及分配各级的传动比.6四、运动参数及动力参数计算.6五、传动零件的设计计算.7六、轴的设计计算.11七、滚动轴承的选择及校核计算.13八、键联接的选择及计算14九、联轴器的选择及计算14十、减速器的润滑14十一、设计总结15学 号 带拉力 F(N) 带速度 V(m/s) 滚筒直径 D(mm)3 3400 1.25 31018计算过程及计算说明一、传动方案拟定第三组：设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动（1） 工作条件：使用年限 8 年，工作
3、为二班工作制，载荷平稳，环境清洁。（2） 原始数据：滚筒圆周力 F=3400N；带速 V=1.25m/s；滚筒直径 D=310mm； 二、电动机选择1、电动机类型的选择： Y 系列三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）传动装置的总功率： 总 = 带 2 轴承 齿轮 联轴器 滚筒=0.950.9920.970.990.94=0.840（2） 运输机主轴上所需要的功率： 3401.5.21WFvPkW电机所需的工作功率： 4.25.068dk3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速： 601.256017.0/min34vn rDF=3400NV=1.25m/sD=310mm 总 =0.840P 工
4、作 =5.06KWn 滚筒=77.01r/min1按手册 P7 表 1 推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ia=36。取 V 带传动比 I1=24，则总传动比理时范围为 Ia=624。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：如指导书 P15 页第一表。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，则选 n=1500r/min 。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132S-4。其主要性能：额定功率：5.5KW，满载转速 1440r/min，额定转矩 2.2。三、计算
5、总传动比及分配各级的传动比1、总传动比： 1408.7.mni2、分配各级传动比据指导书 P7 表 1，取齿轮 i 齿轮 =5.2（单级减速器 i=36 合理）所以 .03.652i总带 轮四、运动参数及动力参数计算(1) 计算各轴得输入功率电动机轴： .06dPkW轴（减速器高速轴） 10.9564.81dPkW轴（减速器低速轴） 2317.57(2) 计算各轴得转速电动机轴 140/minmnr轴 1/i3.6i轴 12407.92/in5.nri（3）计算各轴得转矩电动机轴 5.0603.14ddmPTNmn轴 11.895.电动机型号Y132S-4i 总 =18.70据手册得i 齿轮
6、=5.2 i 带 =3.6d12P=5.06KW48.712n =40r/mi76.9n=33560NmdTm=114840Nm1m1轴 224.579506.392PTNmn参数 输入功率（kw）转速（r/min）扭矩 (Nm)传动比电动机 5.06 1440 33.56 带 齿轮高速轴 4.81 400 114.84低速轴 4.57 76.92 567.393.6 5.2五、传动零件的设计计算1、普通 V 带传动得设计计算 确定计算功率 CP则： ，式中，工作情况系数取 1.21.2506.7AdKkWAK 根据计算功率 与小带轮的转速 ，查机械设计基础图 10-10 普通 V 带C1n型
7、号选择线图，选择 A 型 V 带。 确定带轮的基准直径 12,d因为 min75d取小带轮直径 ，190dm大带轮的直径 23.627i 验证带速 在 之间。149016.8/0dnv ms5/2/ms故带的速度合适。确定 V 带的基准直径和传动中心距 0a初选传动中心距范围为： ，1212dd即 0298.24a取 05amV 带的基准长度：21012024167.9ddLa=567390N2Tmmdd2=327mmV=6.78m/sa0=500mmLd=1600mm1查机械设计基础表 10-2，选取带的基准直径长度 160dLm实际中心距：有 48mm 的调整量01607.9461.22o
8、dLa m 验算主动轮的最小包角故主动轮上的包角合适。21185.3.0da 计算 V 带的根数 z由 ， ，0CaLPzK14/minnr190d查机械设计基础表 10-5，得 ，由 ，查表 10-6，得0.7P3.6i，0.17P查表 10-7，得 ，查表 10-2，得0.92aK.9LK， 圆整取 根。5.3z6z 计算 V 带的合适初拉力 0F查机械设计基础表 10-1，取20.1CaPFqvzvK 0.1/qkgm得 2056.7.50.16783.1*89N 计算作用在轴上的载荷 10sin54.0QFzV 带轮采用铸铁 HT150 或 HT200 制造，其允许的最大圆周速度为 2
9、5m/s.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 db11 11基准线上槽深 minah2.75 2.75基准线下槽深 if 8.7 8.7=461.16mma=150.921Z=6 根F0=133.18NFQ =1547.04N1槽间距 e15 0.315 0.3槽边距 minf 9 9轮缘厚 i6 6外径 ad1295.adah1239.5adah内径 s 40 40带轮宽度 3B3259.Bfe3259.Bfe带轮结构 实心式 腹板式2、 齿轮传动设计计算（1）择齿轮类型，材料，精度，及参数 选用闭式斜齿圆柱齿轮传动（外啮合） 选择齿轮材料；小齿轮材料都
10、取为 45 号钢，调质， ；大齿203HBS:轮材料取为：45 号钢,正火处理， 1809BS:选取齿轮为 8 级的精度（GB 100951998）齿面精糙度 Ra1.63.2m 初选螺旋角 12 选 小齿轮的齿数 ；大齿轮的齿数5z25.130z（2）按齿面接触疲劳强度设计中心距 21301HaKTauu式中： limHS查机械设计基础图 7-26 式中： ；查表 7-5 ：lim460HMPa1.HS查表 7-4 ： ；齿宽系数取：1.K.3a计算模数 12cos.74namz查表 7-1 取模数标准值 3n 3nm240a1 计算中心距 ， 1237.69cosnzma圆整中心距，取 4
11、0修正螺旋角： 12ars.4nz计算两齿轮分度圆直径小齿轮 176.cosnmzd大齿轮 2239.n计算齿宽 7abm取小齿轮齿宽 （齿轮轴） ；大齿轮齿宽 （大齿轮）1427bm（3）校核弯曲疲劳强度校核 其中12.6cosFFFnKTYbmzli190354FMPaS查机械设计基础表 7-4： ；查图 7-23： ；查图 7-24：.1267FY；查表 7-5： 。这里使用当量齿数。lim190FMPa4FS，故满足。3.72 齿轮传动的几何尺寸，制表如下：(详细见零件图)结果名称 代号 计算公式小齿轮 大齿轮中心距 a12cosnzm240传动比 i2 5.2法面模数 nm设计和校核
12、得出 3端面模数 t cosnt3.07法面压力角 n20螺旋角 一般为 820 .34齿数 Z 略 25 13012.34a =240mmi 齿 =5.2m=3mmZ1=25Z2=130d1=64mmd2=352mm1分度圆直径 d 查表 7-6 79.77 400.22齿顶圆直径 a略 85.77 406.22齿根圆直径 df 查表 7-6 72.27 392.72齿轮宽 b 查表 7-6 74 72螺旋角方向 查表 7-6 左旋 右旋三，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
13、 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 22，20，30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 230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 10六：轴的设计1. 高速轴的设计。 选择轴的材料：选取 45 号钢，调质，HBS230 240: 初步估算轴的最小直径根据教材公式，取 ，则
14、01A13025.4mPdAn 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min30d装轴承处的轴径为 40dm两轴承支点间的距离： ，112LBB式中： 小齿轮齿宽，1B74 箱体内壁与小齿轮端面的间隙， 12mb2=72mmb1=74mmd25.4mm1 箱体内壁与轴承端面的距离，2 210m 轴承宽度，选取 6308 型深沟球轴承，查表 13-3，得到B 23Bm得到： 14Lm带轮对称线到轴承支点的距离 3223BLlk式中： 轴承盖的凸缘厚度， 2l m（ ）12245805123*80ctBtd螺栓头端面至带轮端面的距离，3l 3l轴承盖 M
15、8 螺栓头的高度，查表可得k 5.k带轮宽度，3B39Bm得到： 22310Llk2.按弯扭合成应力校核轴的强度。计算作用在轴上的力小齿轮受力分析圆周力： 12480291.77.tTFNd径向力： 1tan.6cosr轴向力： 1t54.aFN 计算支反力水平面： 19.2tAHBR垂直面： 得：1107.41042257.AVraMFQQ3620.8AVRN108.6BVArFRN 作弯矩图水平面弯矩： 702CHBMRm:=142mm1L=110mm2LFt =2991.79NFr=1114.68NFa=654.5N1垂直面弯矩： 1201731059AVCAVBMQNmR:合成弯矩：
16、2112706097AVCHCVNMm:作转矩图 14T:当扭转剪力为脉动循环应变力时，取系数 ，0.6则：11222 22122.8408340697caDAcaC NTNmM: 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650bMPa许用应力 。160bPa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)133842.6601caAcac bMPaPaWdD 剖面的轴径最小，该处的计算应力为：（安全）13305.0cacaDca bM 轴的结构图见零件图所示2. 低速轴的设计。 选择轴的材料：选取 45 号钢，调质
17、，HBS230 240: 初步估算轴的最小直径根据教材公式，取 ，则01A2304.9mPdAn 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min50d装轴承处的轴径为 60dm1两轴承支点间的距离： ，4212LBB式中： 小齿轮齿宽，1B7m 箱体内壁与小齿轮端面的间隙， 12m 箱体内壁与轴承端面的距离，2 7.5 轴承宽度，选取 6312 型深沟球轴承，查表 13-3，得到B 31Bm得到： 14Lm2.按弯扭合成应力校核轴的强度。计算作用在轴上的力小齿轮受力分析圆周力： 2567390284.54.tTFNd径向力： 21tan1.cosr轴向
18、力： 12t6.8aFN 计算支反力水平面： 214.tAHBR垂直面： 得：2200.7AVraMF1403.56AVRN234.5BVArFRN 作弯矩图水平面弯矩： 7105CHBMRNm:垂直面弯矩： 129624VAB合成弯矩：211208079ACHCVNmNmM:1作转矩图 2567390TNm:当扭转剪力为脉动循环应变力时，取系数 ，.则：1122220369807caACcaMNmTNm: 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650bMPa许用应力 。160bMPa有弯矩图可知，C 处弯矩最大，假设 C 处为最小直径
19、，若 ，则轴其他地方ca1b都必符合要求。(安全)13min29.6600.1cacaAc bPaMPWd轴的结构图见零件图所示七 滚动轴承的选择和计算1.高速轴选取滚动轴承 选取的轴承：型号为 6308 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， 轴承 A 的径向载荷 22221495.30.9765.AHAVRRN轴向载荷： 654.aFN轴承 B 的径向载荷： 2222.41BHBV轴向载荷： ;由此可见，轴承 A 的载荷大，应该验算轴承 A.0A计算轴承 A 的径向当量动载荷 , 其中, 31.2oCKN查表 13-3 得到： ，取0645.0
20、7312AC0.e，故查表 18-11 得：645.8329AeR1XY则其径向当量动载荷 3625.9APXRYN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P31.2oCKNP=3625.9N1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1Tf1.5Ff要求，轴承得寿命为： 50hL则： 1326286.7FhTfPnCN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031.2CKN0C得轴承合适。2.低速轴选取滚动轴承 选取的轴承：型号为 6312 深沟球轴承（每根轴上安装一对）查课程设计表
21、13-3 和查 机械基础表 18-11， 轴承 A 的径向载荷 222214.368.197.AHAVRRN轴向载荷： 61.8aFN轴承 B 的径向载荷： 2222.0.45.BHBV轴向载荷： ;由此可见，轴承 A 的载荷大，应该验算轴承 A.0A计算轴承 A 的径向当量动载荷 , 其中, 62.8oCKN查表 13-3 得到： ，取0621.80AC.19e，故查表 18-11 得：0.315AeR.562.3XY则其径向当量动载荷 4.8APRN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P常，查机械基础表 18-8 得 ；按中等冲击载荷，查表 18
22、-9 得 ，按设计1Tf 1.5Ff要求，轴承得寿命为： 50hL则： 132682.FhTfPnCN由查课程设计表 13-3,6312 深沟球轴承得额定动载荷 , 所以选取062.8CKN0C得轴承合适。八：键联接得选择和强度校核。1、 高速轴与 V 带轮用键联接C=26826.7NP=2534.85N1 选用圆头普通平键（C 型）按轴径 d=30mm，及带轮宽 ，查表 10-1 选择 C8 56（GB/T 1096-1979）36Bm强度校核键得材料选为 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506bMPa52blL83.52hkm力 （安全）12
23、42.06b bTMPakld2、 低速轴与齿轮用键联接 选用圆头普通平键（A 型）轴径 d=70mm,及齿轮宽 ，查表 10-1 选键 20 63（GB/T 1096-1979）27Bm 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 102bMPa键得工作长度 ； ，挤压应力：43lLb1052hk（安全）21062.8b bTMPaPakld3、 联轴器键联接 选用圆头普通平键（A 型）轴径 d=50mm,及轮毂 ，查表 10-1 选键 16 80（GB/T 1096-1979）90Bm 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 102bMPa键得工
24、作长度 ； ，挤压应力：64lLb1052hkm（安全）21010bTMPakld九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 1.2，故式中：查表取工作系数.567.398.1caCAKNm:1.2CAK根据工作条件，选用十字滑块联轴器，许用转矩 80TNm:许用转速 ；配合轴径 ，配合长度 。20/innr5d9L十减速器的润滑齿轮传动的圆周速度 1.6/60vms因为： ，所以采用浸油润滑；由表 14-1，选用 LAN32 全损耗系统用油12/vms（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C 型平键 856A 型平键2063A 型平键1680 680.7caTNm:1滑， 因 为： ，采用脂润滑，由表 14-2 选用钙基润滑酯2/vmsLXAAMHA2(GB491-1987)只需要填充轴承空间的 1/21/3.并在轴承内侧设挡油环 V=1.6m/s
