单直齿圆柱齿轮减速器方案说明书

1、机械设计基础课程设计题 目单级直齿圆柱齿轮减速器学生姓名小樊指导教师xx专业班级完成时间设计题目：用于胶带运输的单级圆柱齿轮减速器，传送带允许的速度误差为土 5%双班制工作，有轻微振动，批量生产。运动简图:D1 电动机2 联轴器3 单级齿轮减速器4链传动5 卷筒6 传送胶原始数据:项运输带曳引力运输带速度卷筒直径使用年限目F(kN)V(m/s)D(mm)Y数据2.72.24505目录：一、传动方案的拟定及说明1二、电动机的选择和计算4三、传动装置的运动和动力参数计算 5四、传动件的设计计算 6五、初选滚动轴承9六、选择联轴器9七、轴的设计计算9八、键联接的选择及校核计算 17九、滚动轴承校核

2、18十、设计小结20十一、设计任务书20十二、参考资料24一、传动方案的拟定及说明传动方案（已给定）：1. 减速器为单级齿轮减速器2. 外传动为链传动3. 方案简图如下：654传动方案的分析说明：1. 方案中采用链传动。避免了带传动中出现的弹性滑动和打 滑；而且作用在轴上的压力小，可减少轴承的摩擦损失； 制造和安装的精度低，有效降低生产成本。由于链传动的 润滑至关重要，应选择合宜的润滑方式。2. 方案中采用单级圆柱齿轮减速器。此类减速器工艺简单， 精度易于保证，适宜批量生产。由题目数据可知，载荷较 小,传动速度也较低。3. 总体来说，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作 条件、工作可靠，此

3、外结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率咼。二、电动机的选择和计算1. 电动机类型的选择：分析工作机工作条件及电源，选用 丫系列三相交流异步电动 机。2. 电动机功率的选择：工作机所需功率电动机输出功率P/电d n传动装置的总效率式中，3=0.99、口2=0.98、110.96 n4=0.90 分别为联轴器、滚动轴承、齿轮和链轮的效率故fPw5.94r cc 1Fd 一3- 7.38 kw0.99 汉 0.98 汉 0.960.90所以电动机的额定功率为7.5kw3. 电动机转速的确定可查得，齿轮的传动比的范围为3L 5 ,链轮的传动比范围为2L5。则电动机转速可选的范围为n =nw 匸 i2=

4、560.4 L 2335 人命其中，nw =93.4人“兀D疋10minPv =5.94kwP = 7.5kw电动机型号：Y2-132M-4总传动比：i =15.42据手册：取1链轮=31齿轮=5.144. 电动机型号的确定由以上可以确定电动机的型号为：Y2-132M-4其额定功率为：Ped =7.5kw其额定转速为：nm =1440 rmin故总传动比为：i = nm44 =15.42nw 93.4各级传动比的分配如下：取链轮的传动比为h =3，则可知齿轮的传动比为1215.423= 5.14。可知两者的传动比都在常用范围之内。传动装置的运动和动力参数计算1. 各轴的转速nnnz血=%=93

5、.38人门2. 各轴的输入功率P = Ped =7.425kwz = 25Z2 =75Pn = P 712 3 =7.06kwP皿二 R 24 =6.225kw3. 各轴的转矩Ti = 9550二 49.24N mnz% = 9550 汉乩=240.69N m nnT皿=9550 Pm =636.63N mn皿四、传动件的设计计算1链传动1）链轮齿数查表得，Zi = 25 ,贝U z = i Z = 75。2）链轮节数 初定中心距为a。=40p。可得Lpa0 z z2p z2 -Z| 22丁 ao(h132取链节数为1323）计算功率查表得，工况系数为KA =1.0，故PC = KA P =1

6、.0 7.06 = 7.06kw4）链条节距P0 = 7.06 = 5.249 kw估计此链传动工作于功1.345率曲线图中曲线定点的左侧（即可能出现链板疲劳破坏），可得Fq = 2301NI 二 4h =69.44mm心=（話严=（鲁）叫1.345采用单排链，Km =1 . 0,故P0 76 =5.249kw 1.345查表得，需采用16A链条，节距p = 25. 40mm5）实际中心距将中心距设置成可调的，故不必计算实际中心距 可取a = a。= 4 0p = 40 25.40二 1016mm6）计算链速zipn60 1000=2.965 肱符合原来的假定 =2.965叹0.6ms故不必校

7、核静力强度安全系数。7）作用在轴上的压力取 Fq =1.3FF =1000 - =1770NvFq =2301N8）链轮的主要尺寸采用腹板式单排铸造链轮，查表可得， 轮毂长度为h =9.5十35+0.01 d6可得 I = 4h = 69.44mm2.齿轮传动1）齿轮材料及精度等级齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr，调质，齿面硬度为2 1728 6 HBSm=2a = 135mm大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度19 72 86 HBS根据表选8级精度。齿面精糙度Ra 1.63.2卩 m.其中数据为，Jlim1 =700，匚 HIim2 =590，二 FE1 = 600，二 fe2 =450，

8、SH =1.1， SF =1.25显Um& f_fESh Sf12Bh 6365364803601）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 =1.1 , d =0.9。取 Ze =188.9di冷等;U（ZH令2，代入数据得，d r _ 42.96mm。齿数取 乙=22，贝U Z2 =5.14 22 113。故实际传动比为 i =113 =5.13622模数 m =：1.95Z1齿宽 b = d d1 =38.7，取 D =52 , b2 =47查表，取模数为2mm，实际的d! =44 , d2 =226中心距为a = d1勺2二朽厶口口二 F1-127.2M Pa二 F2 =

9、20.54v= 3.3S轴I上的轴承 选用型号为6306ddadfdbb小齿轮144483941.3552大齿轮2226230221212.3747轴II上的轴承选用型号为621021）验算轮齿弯曲强度由图表可得，齿形系数 YFa1 =2.80，YFa2.21Ysa1 =1.55 , Ysa2 =1&2KTYFasa1bZ1m2=127.2MPa乞a F2P fiY20.54 兰 y f2IYFa1YSa1安全。2）齿轮的圆周速度nd1 n13.14x44x1440v =3.360x100060。000/s故可知选用8级精度是合宜的。五、初选滚动轴承因该减速器采用单级圆柱齿轮传动，主要承受径向

10、载荷，所以选用深沟球轴承。查表 GB27 89轴1上的轴承选用型号为 6306，d=30mm，B=19mm， =20.8KN轴II 上的轴承选用型号为 6210，d=50mm，B=20mm，C=27.0KN其寿命校核见第九章。六、选择联轴器由于本机构载荷较为平稳、启动频繁、整体轴系为要求不 咼的中、低速轴系传动，而且对弹性和缓冲性要求不咼， 即选择弹性柱销联轴器，又因为轴I的转矩T = 49.24N m，转速为山=1440人命，轴颈为22mm，查表GB5014-85，选用型号HL2的弹性柱销联轴器。七、轴的设计计算1.高速轴（即前述I轴）1）根据扭矩初算轴颈材料选用45#钢，调质处理，硬度21

11、7255HBSd = 22mm取轴的C值为110。d_C 3110 319.004 mmY ny 1440Ft= 2238.182N=814.63N为补偿键槽对轴强度的削弱，应将直径扩大 5% 即，d = 19.95mm故，选 d = 22mm2）轴的机构设计a）轴的装配、定位和固定单级圆柱齿轮减速器中可以将齿轮安装在箱体 的中央，相对两轴承堆成分布。在考虑到齿轮 和轴的尺寸，将齿轮和轴制造成齿轮轴，以保 证安装要求。b）轴的各段直径和长度前面已选联轴器和滚动轴承，故轴上装有联轴 器、轴承和密封元件处的直径即可取定。另外 注意用于定位的轴肩和仅是为了轴上零件装拆 方便或者区分加工表面的轴肩，两

12、直径略有差 别即可。各轴段的长度取决于轴上零件（传动件、轴 承）的宽度以及相关零件（箱体轴承座=轴承 端盖）的轴向位置和结构尺寸。另外要注意轴 承润滑方式的选取对其位置的影响。根据以上分析，可得轴的各段直径和长度如图：c）按弯矩复合强度校核 .已知小齿轮分度圆直径dj =44mm，轴的转矩 T = 49240 N mm。则圆周力Ft =壬=2238.182Nd径向力=Fttana =814.63N 轴受力分析简图（a）FrFAy = FBy = = 407.415 NFaz =FBz =E=1119.091N2由于轴承两轴承关于齿轮对称，故1a =1b =43mm .垂直面弯矩图（b）截面a-

13、a在垂直面的弯矩为M a1 = Fay lA 比17.5” m .水平面弯矩图（c）截面a-a在水平面的弯矩为M a2 = Faz l48.1N m .合弯矩图（d）Ma =Ma12 +Ma22 氐51.2” m .扭矩图（e）T = 49240 N mm .当量弯矩图（f）危险截面a-a当量载荷为Me=jMa2+QT)2,如果认为轴的扭切应力是脉动循环变应力，取折合系数g =0.6，代入上式得Me = J51.22+(0.6汇49.24)2 =71.04N m.危险截面的强度校核% =3 =3 =10.05MPa 兰 &工】=60MPae 0.1d3 0.1 如符合强度要求。d = 35mm

14、d =35mm d.危险截面的强度校核符合强度要求八、键联接的选择及校核计算1. 与联轴器联结的键已知，d = 22mm， I =50mm。故，选用单源头普通平键，即 C型键。查表得，选用型号：键C8 45 GB/T1096-2003bI = L 一一 = 41mm , h =7mm, T = 49.24N m.2,4T4x49.24-故，二p31.19MPa 乞-p =110MPadhI 22 汉 7 汉 41-故强度符合。2. 与低速轴上齿轮联结的键已知，d =54mm，I = 45mm。故，选用圆头普通平键，即A型键。查表得，选用型号：键 16 40 GB/T1096-2003I 二 L

15、 -b 二 24mm， h = 10mm， T = 240.69N m。故4TdhI4 240.9654 10 24= 74.37MPa +p=110MPa故强度符合3. 低速轴上与链轮联结的键已知，d = 35mm， I = 70mm。故，选用圆头普通平键，即A型键，查表得，选用型号：键 10 63 GB/T1096-2003I = L - b = 53mm， h = 8mm， T = 240.69N m。4T 4 x240 96- -i故， =:=64.88MPa 兰=110MPap dhI 35汉旷53- p-故强度符合。九、滚动轴承校核有工作条件可知，要求轴承的寿命至少为L =5 36

16、5 16 =29200h。为了保证整个机构的寿命，取轴承寿命 Lh = L =32445h 。90%1.高速轴上的滚动轴承校核根据工作条件，取载荷系数fp=1.2,温度系数ft =1.0。n =1440rmin前已分析轴承的受力，即无轴向载荷，故，当量动载 荷为一恒定的径向载荷。CLh)1即，P = Fay2 Faz2 二 407.41 1119.09# : 1190N 1(曾44513 =20.13冰N1.0105其中，对于球轴承，寿命指数；=3所选轴承6306的Cr =20.8kNC : Cr故轴承符合要求2.低速轴上的滚动轴承校核根据工作条件，取载荷系数fp.2,温度系数 ft -1.0

17、 。 n =280.16 r .。min前已分析轴承的受力，即无轴向载荷，故，当量动载荷为一恒定的径向载荷。即, PFay2 Faz2 二 38.7632 106.52 : 113.345NfpP(60nft (1(6Lh)1.2 113.34560 280.161.0 (10532445=1.1*N其中，对于球轴承，寿命指数；3 所选轴承6210的Cr =27.0kNC cr故轴承符合要求。十、设计心得机械设计要设计每个零部件，设计其传动装置，进行参数 设计。传动零件，轴，健和轴承等的设计计算。在设计中很多 要先进行初步计算，利用初步计算的结果在进行下一步的计 算。如果下面的结果不理想，则重

18、复修改初步结果，直到满意 为止。这其中有很多反复工作，必须要有足够的耐心，保证结 果的合理正确性。设计时，全面考虑机械零部件的强度，刚度，工艺性，经 济性和维护等要求。如轴承的选择应大部分考虑经济及实用 性，在满足各种使用条件下，应优先考虑价格低廉的深沟球轴 承。再画出装配图前，要先画草图。因为有些零件需要先经初算和 绘草图，得出初步符合设计条件的基本结构尺寸，然后再进行 必要的计算，根据计算的结果再对结构和尺寸进行修改。 在设计中尽量采用使用标准和规范，有利于零件的互换性与工 艺性。课程设计一定要按顺序步骤进行。如果不按顺序，则有可 能数据缺少依据，是错误的。所以一定要先把设计内容步骤顺 序

19、理清。十一、设计任务书一、课程设计的目的机械设计基础课程设计是机械设计基础课程的最后一个教 学环节，是对学生进行的第一次较为全面的设计训练，其目的是：1、培养学生综合运用学过的理论知识，结合生产实际分 析解决机械工程问题的能力；2、学习掌握机械设计的一般方法，了解简单机械传动装 置的设计步骤和设计方法；3、熟悉和使用设计资料、手册、标准和规范；4、为未来的专业设计和毕业设计打下基础。二、课程设计的内容机械设计基础课程设计题目为通用机构的传动装置设计， 机械设计基础课程设计题目及设计参数见设计题目清单。课程设计内容：1、电动机的选择；2、传动装置运动和动力参数的确定和计算；3、主要零件的设计计算

20、；4、减速器装配图和零件工作图的绘制；5、设计说明书的编写。设计工作量：1、 减速器装配图1张（0号）；2、 主要零件工作图2张（从减速器中选择1个齿轮和1根轴）；3、 设计说明书1份。设计说明书编排格式参照中南大学本科生毕业论文格式 要求。三、设计的方法与步骤机械设计基础课程设计与机械设计的一般过程相似，也是 从方案分析开始，进行必要的计算和结构设计，最后以图纸表 达设计结果，以计算说明书表示设计的依据。课程设计步骤：1、设计准备认真阅读设计任务书，明确设计要求、工作条件、设计内 容；通过阅读有关资料、图书，参观实物或模型，了解设计对 象；复习有关课程相关内容，熟悉有关零件的设计方法和步 骤

21、，准备好设计需要的图书、资料和用具，拟定设计计划。2、传动装置的总体设计确疋传动装置的传动方案； 、选择电动机根据工作机的特性、工作环境、工作载荷的大小和性质等 条件，选择电动机的种类、类型和结构型式、功率和转速，确 定电动机型号。 、传动比的分配传动装置总的传动比可根据电动机的满载转速no和工作机轴的转速nw，计算出，然后根据总传动比合理分配给各级传 动。总传动比等于各级分传动比的连乘积。 、传动装置的运动和动力参数的计算在选定电动机型号，分配传动比后，将传动装置中各轴传 递的功率、转速、转矩和相邻轴间的传动比及传动效率计算出 来，为下一步的零件和轴的设计计算提供设计计算依据。3、传动零件的设计计算传动零件的设计计算包括确定传动零件的材料、热处理方 法、参数、尺寸和主要结构。、减速器以外的传动零件设计计算（带传动、链传动、 开式齿轮传动等）； 、开式齿轮传动设计开式齿轮传动须确疋出模数、齿数、分度圆直径、齿宽、轮毂长度以及作用在轴上力的大小和方向。 、普通V带传动设计计算普通V带传