兰州工业学院一级圆柱齿轮减速器课程设计说明书

1、二、传动系统的参数设计原始数据：运输带的工作拉力F=0.2 KN；带速V=2.0m/s；滚筒直径D=400mm（滚筒效率为0.96）。工作条件：预定使用寿命8年，工作为二班工作制，载荷轻。工作环境：室内灰尘较大，环境最高温度35°。动力来源：电力，三相交流380/220伏。1 、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：传动装置的总效率： =0.98×0.99 ×0.96×0.99×0.96工作机所需的输入功率：因为 F=0.2 KN=0.2 KN= 1908N =FV/1000 =1908×2

2、/1000×0.96 =3.975KW电动机的输出功率： =3.975/0.87=4.488KW使电动机的额定功率P （11.3）P ，由查表得电动机的额定功率P 5.5KW 。、确定电动机转速：计算滚筒工作转速： =（60×v）/（2×D/2） =（60×2）/（2×0.2） =96r/min由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I =36。取V带传动比I =24，则总传动比理时范围为I =624。故电动机转速的可选范围为n =（624）×96=5762304r/min、确定电动机型号根据以上计算在这个范围内电动

3、机的同步转速有1000r/min和1500r/min，综合考虑电动机和传动装置的情况，同时也要降低电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为1500r/min ，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y132S-4 ，满载转速 1440r/min 。其主要性能：额定功率：5.5KW，满载转速1440r/min，额定转矩2.2，质量68kg。2 ,计算总传动比及分配各级的传动比（1）、总传动比：i =1440/96=15 （2）、分配各级传动比：根据指导书，取齿轮i =5（单级减速器i=36合理） =15/5=33 、运动参数及动力参数计算、计算各轴转速（r/min） =960r/min

4、=1440/3=480(r/min) =480/5=96(r/min)计算各轴的功率（KW）电动机的额定功率Pm=5.5KW所以P =5.5×0.98×0.99=4.354KW =4.354×0.99×0.96 =4.138KW =4.138×0.99×0.99=4.056KW计算各轴扭矩（Nmm）TI=9550×PI/nI=9550×4.354/480=86.63Nm =9550×4.138/96 =411.645Nm =9550×4.056/96 =403.486Nm三、传动零件的设计计算（

5、一）齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240260HBS。大齿轮选用45#钢，调质，齿面硬度220HBS；根据指导书选7级精度。齿面精糙度R 1.63.2m（2）确定有关参数和系数如下：传动比i 取小齿轮齿数Z =20。则大齿轮齿数： =5×20=100 ，所以取Z实际传动比 i =101/20=5.05传动比误差：（i -i）/I=（5.05-5）/5=1%<2.5% 可用 齿数比： u=i取模数：m=3 ；齿顶高系数h =1；径向间隙系数c =0.25；压力角 =20°； 则

6、h *m=3，h ）m=3.75 h=（2 h ）m=6.75，c= c分度圆直径：d =×20mm=60mm d =3×101mm=303mm指导书取 齿宽： b= =0.9×60mm=54mm =60mm ， b 齿顶圆直径：d ）=66，d 齿根圆直径：d ）=52.5， d ）=295.5 基圆直径： d cos =56.38， d cos =284.73(3)计算齿轮传动的中心矩a：a=m/2(Z )=3/2(20+101)=181.5mm 液压绞车182mm（二）轴的设计计算1 、输入轴的设计计算、按扭矩初算轴径 选用45#调质，硬度217255HBS

7、根据指导书并查表，取c=110所以 d110 (4.354/480) 1/3mm=22.941mm d=22.941×(1+5%)mm=24.08mm选d=25mm、轴的结构设计轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定确定轴各段直径和长度段：d =25mm ， L =（1.53）d ，所以长度取L h=2c c=1.5mm +2h=25+2×2×1.5=31mm考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距

8、离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：L =（2+20+55）=77mmIII段直径：初选用30207型角接触球轴承，其内径d为35mm,外径D为72mm，宽度T为18.25mm.=d=35mm，L =T=18.25mm，取L段直径：由手册得：c=1.5 h=2c=2×1.5=3mm此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：d =（35+3×2）=41mm因此将段设计成阶梯形，左段

9、直径为41mm +2h=35+2×3=41mm长度与右面的套筒相同，即L段直径：d =50mm. ，长度L =60mm取L由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=80mm段直径：d =41mm， L 段直径：d =35mm， L L3，取L2 、输出轴的设计计算、按扭矩初算轴径选用45#调质钢，硬度（217255HBS）根据课本P235页式（10-2），表（10-2）取c=110 =110× (2.168/76.4) =38.57mm考虑有键槽，将直径增大5%，则 d=38.57×(1+5%)mm=40.4985mm 取d=42mm、轴的结构设计轴的零件定位，固定和装

10、配单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。确定轴的各段直径和长度初选30211型角接球轴承，其内径d为55mm，外径D=100mm，宽度T为22.755mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长42.755mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。则 d =42mm L = 50mm L = 55mm L = 60mm L = 68m

11、m L =55mm L四、滚动轴承的选择1 、计算输入轴承选用30207型角接触球轴承，其内径d为35mm,外径D为72mm，宽度T为18.25mm.2 、计算输出轴承选30211型角接球轴承，其内径d为55mm，外径D=100mm，宽度T为22.755mm五、键联接的选择1 、输出轴与带轮联接采用平键联接键的类型及其尺寸选择：带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择C型平键联接。根据轴径d =42mm ，L =65mm查手册得，选用C型平键，得： 卷扬机装配图中22号零件选用GB1096-79系列的键12×56则查得：键宽b=12，键高h=8，因轴长L 65，故取键长L=562 、输

12、出轴与齿轮联接用平键联接 =60mm,L查手册得，选用C型平键，得：装配图中 赫格隆36号零件选用GB1096-79系列的键18×45则查得：键宽b=18，键高h=11，因轴长L 53，故取键长L=453 、输入轴与带轮联接采用平键联接 =25mm L查手册 选A型平键，得： 装配图中29号零件选用GB1096-79系列的键8×50则查得：键宽b=8，键高h=7，因轴长L 62，故取键长L=504 、输出轴与齿轮联接用平键联接 =50mmL 查手册 选A型平键，得： 装配图中26号零件选用GB1096-79系列的键14×49则查得：键宽b=14，键高h=9，因轴长

13、L 60，故取键长L=49六、箱体、箱盖主要尺寸计算箱体采用水平剖分式结构，采用HT200灰铸铁铸造而成。箱体主要尺寸计算如下：七、轴承端盖主要尺寸计算轴承端盖：HT150 d3=8 n=6 b=10八、减速器的减速器的附件的设计1 、挡圈 ：GB886-86查得：内径d=55，外径D=65，挡圈厚H=5，右肩轴直径D1582 、油标 ：M12：d =6，h=28，a=10,b=6，c=4，D=20，D3 、角螺塞M18 × 1.5 ：JB/ZQ4450-86九、 设计参考资料目录1、吴宗泽、罗圣国主编.机械设计课程设计手册.北京：高等教育出版社，1999.62、解兰昌等编著.紧密仪

14、器仪表机构设计.杭州：浙江大学出版社，1997.11目录一、设计说明书目录1二、机械零件课程设计任务书2三、机械传动装置设计31、确定传动方案32、选择电动机43、计算传动装置总传动比并分配各级的传动比54、计算传动装置的运动参数及动力参数6四、传动零件的设计计算71、皮带轮传动的设计计算72、减速器齿轮传动设计计算93、轴的设计计算11五、传动装置零件图及装配图131、总体设计简图132、一级齿轮减速器装配图143、齿轮减速器零件图16二、机械零件课程设计任务书1、时间：2009年6月8日至2009年6月19日2、设计题目：带式输送机传动装置设计及电动机选择3、工作条件：输送机连续工作，单向

15、运转，载荷变化不大，空 载起动；使用期限10年，两班制工作，输送带速度允许误差为±5%；输送带效率=0.94-0.96;工作环境为室内，环境温度30°左右；小批量制造。4、输送机应达到的要求：输送带的拉力F=3000N输送带速度V=2.8m/s输送带滚筒直径D=380mm5、完成设计任务工作量：设计说明书一份带式输送机传动方案简图 1张齿轮减速器总装图1张齿轮减速器零件图2-3张三、机械传动装置设计1、确定传动方案（1）工作条件：连续单向运转，载荷平稳，空载启动，使用年限 10年，小批量生产，工作为二班工作制，运输带速允许误差±5。（2）原始数据：工作拉力F=30

16、00N；带速V=2.8m/s；滚筒直径D=380mm。2、选择电动机（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： 传动装置的总效率：总 =带×轴承2×齿轮×联器      = 0.95×0.992×0.97×0.99= 0.89 电机所需的工作功率：P0 = FV/1000总= 3000×2.8/（1000×0.89）=8.8KW选取电动机额定功率Pm，使Pm=（11.3）P0=8.8（11.3）=8.811.44查表2-1取Pm=11。

17、确定电动机滚筒转速：n筒 = 60×1000V/D= 60×1000×2.8/（3.14×380）= 140r/min         按指导书P10表23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 I a =35。取V带传动比I1 =24，则总传动比理时范围为I a =620。故电动机转速的可选范围为n筒=（620）×140=8402800r/min，符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有三种

18、适用的电动机型号：因此有三种传动比方案：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，可见第2方案比较适合，则选n=1500r/min 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Y160M-4。其主要性能：额定功率：P=11KW，满载转速1460r/min，额定转矩2.2。3、计算机械传动装置总传动比并分配各级的传动比 （1）总传动比： i总=n电动/n筒=1460/140=10.4（2）分配各级传动比据指导书，取齿轮传动比：i带=3 i总=i齿轮×I带     i齿轮=i总

19、/i带=10.4/3=3.54、计算传动装置的运动参数及动力参数（1）计算各轴转速（r/min）：n1 （输入轴） = n电机=1460r/minn2 （输出轴） = n1/i带=1460/3=487(r/min)n3 （滚筒轴） = n2/i齿轮=487/3.5=139(r/min)（2）计算各轴的功率（KW）：P1（输入轴） = P0带8.8×0.95=8.36 KW      P2（输出轴）= P1×带=8.36×0.95=7.9KW      P3（滚筒轴）

20、= P2×轴承×齿轮=7.9×0.99×0.97=7.6KW（3）计算轴扭矩（N·mm）：T0（ 电机轴） = 9.55×106P0/n电动= 9.55×106×8.8/1460= 57562N·mm        T1（输入轴） = T0i带带= 57562×2.08×0.95           

21、; = 113743N·mm        T2 （输出轴）= T1i齿轮轴承×齿轮=113743×5×0.99×0.97=546137N·mm      T3 （滚筒轴） = T2×轴承联轴器= 546137×0.99×0.99             =535269

22、N·mm四、传动零件的设计计算     1、皮带轮传动的设计计算  选择普通V带截型    由课本表得：kA = 1.2 理论传递功率 P=11KW          Pc= KAP =1.2×11=13.2KW    由课本得：选用B型V带  确定带轮基准直径，并验算带速    由机械基础课本得，推荐的小带轮基准直径为125280mm，

23、则取dd1=160mmdd2=n1/n2·dd1=（1460/487）×160=480mm    查机械基础课本P228表9-8， 取dd2=500mm    实际从动轮转速：n2= n1dd1/dd2=1460×160/500             =467r/min    转速误差为：（n2-n2）/n2 =（487467）/487 

24、0;              = 0.04<0.05(允许)    带速V： V = dd1n1/60×1000= ×160×1460/60×100= 12.2m/s    在525m/s范围内，带速合适。确定带长和中心矩   1）根据机械基础课本P228 (9-11)公式得，0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2) &#

25、160;     0.7(160+500)a02×(160+500)    得460mma01320mm 2）由机械基础课本P228课本得：L0 =2a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0        =2×1000+1.57×(160+500)+( 500-160)2/（4×1000）         =3065mm

26、0;   根据机械基础课本P226表9-6取， Ld = 3150mm     a a0+（Ld-L0/2）=1000+（3150-3065）/2             = 1043mm验算小带轮包角：1 = 1800-57.30×（dd2-dd1）/a            = 1800-57.

27、30×（dd2-dd1）/a            = 1800-57.30×（500-160）/1043            = 161.30>1200（适用） 确定带的根数：    根据机械基础课本P224图 9-3，得 P1=3.64KW  根据机械基础课本P224图 9-4，得 P1

28、=0.46KW    根据机械基础课本P225图 9-5，得 K=0.95    根据机械基础课本P226图 9-6，得 K1=1.07   根据机械基础课本P230图中公式：Z = Pc/P1= Pc /(P1+P1) KK1= 11/ (3.64+0.46) ×0.95×1.072.64 取Z=3 计算轴上压力    由机械基础课本P219图 9-1，查得q=0.1kg/m，由式（5-18）单根V带的初拉力：   

29、0;  F0 = 500Pd/ZV（2.5/K-1）+qV2      = 500×3.9/5×5.03×(2.5/0.99-1)+0.1×5.032N      = 160N    则作用在轴承的压力FQ， FQ = 2ZF0sin1/2=2×5×158.01sin167.6/2= 1250N   2、减速器齿轮传动设计计算（1）选择齿轮材料和热处理方法采用软齿面闭

30、式齿轮减速器小齿轮 45号钢 调质 HBS=220 大齿轮 45号钢 正火 HBS=190硬度由机械基础课本P181表 6-3查得。（2）齿轮的许用接触应力 由机械基础课本P181表 6-3查得H lim1=550Mpa，H lim2=530Mpa 软齿面齿的接触安全系数SH=1.0：1.1，取SH=1.05 H1=H lim1/SH=550/1.05=523.8MpaH2=H lim2/SH=530/1.05=504.7 Mpa用其中的小值作为H2=504.7 Mpa（3）齿轮系数=中心距/齿宽=a/b，由机械基础课本P183表 6-6取a=0.4（4） 载荷系数K由机械基础课本P183表

31、6-5，取K=1.2（5）小齿轮轴上传递的扭矩T1P小=P电×带=11×0.95=10.45KWn1=1460r/i带=1460/3=487r/min T1 = 9.550×106 P1/n1=9.550×106×（7.9/487）N.mm=154918N.mma(u+1) （334/H2）2×（KT1/au）1/3a193mm齿轮尺寸的强度计算以中心距校核（6）确定齿轮的主要参数确定小齿轮齿数因为是闭式软齿轮而齿轮其失效形式为点蚀，所以取齿数不能太小，故在（20-40）范围内，取Z1=30,.式中Z2=Z1×i齿=30&#

32、215;3.5=105确定模数amin=（d1+d2）/2=m（Z1+Z2）/2m=2amin/（Z1+Z2）=2×193/（30+105）=2.8mm 取模数 m=3齿轮的几何尺寸齿距： P=m=3.14×3=9.42mm齿厚： S =m/2=3×3.14/2=4.71mm齿宽： e =m/2=3×3.14/2=4.71mm齿顶高： ha =ha*m=1×3=3 mm齿根高： hf =(ha*+c*)m=（1+0.25）×3=3.75mm全齿高： h =ha+hf=3+3.75=6.75 mm分度圆直径： d1 =mz1=3×30=90 mmd2 =mz2=3×105=315 mm齿顶圆直径： da1 =d1+2ha=90+2×3=96 mmda2 =d2+2ha=315+2×3=321 mm齿根直径： df1 =d1-2hf=90-2×3.75=82.5 mmdf2 =d2-2hf=315-2×3.75=307.5 mm中心距： a =（m/2）×（Z1+Z2）=（3/2）×（30+105）=202