单直齿圆柱齿轮减速器方案说明书

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 2009.01.07#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±5。%双班制工作，有轻微振动，批量生产。运动简图：5454—电动机2—联轴器—3单级齿轮减速器4—链传动5—卷筒—6传送胶带原始数据：项目运输带曳引力运输带速度卷筒直径使用年限数据目录：传动方案的拟定及说明………………1电动机的选择和计算…………………4传动装置的运动和动力参数计算…5传动件的设计计算……6初选滚动轴承……………9选择联轴器………………9轴的设计计算……………9键联接的选择及校核计算…………1滚动轴承校核…………1十、设计小结…………………2020十一、 设计任务书…………20十二、 参考资料……………一、传动方案的拟定及说明传动方案（已给定）：减速器为单级齿轮减速器外传动为链传动方案简图如下：传动方案的分析说明：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。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。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，此外结构简单、尺寸紧凑、成本低传动

效率高。二、电动机的选择和计算电动机类型的选择：分析工作机工作条件及电源，选用系列三相交流异步电动机。电动机功率的选择：工作机所需功率电动机输出功率「PP=W^-d”传动装置的总效率”二”•"3•”•"12 3 4式中，叩=0.99、叩=0.98、叩=0.96、叩=0.90分12 3 4别为联轴器、滚动轴承、齿轮和链轮的效率故P 5.94 ,P=—w= =7.38kwdn 0.99*0.983义0.96*0.90所以电动机的额定功率为7.5kw电动机转速的确定可查得，齿轮的传动比的范围为315,链轮的传动比范围为215。则电动机转速可选的范围为n=ntt=560.4「2335r/.w12 口 /min其中，n=―竺^—=93.4r/.w兀D义10-3 /m1nP=5.94kwWP=7.5kwed电动机型号：总传动比：i=15.42据手册：取i=3链轮i齿轮二"4电动机型号的确定由以上可以确定电动机的型号为：其额定功率为：P=7.5kwed其额定转速为：nm=1440rmin故总传动比为：i=-^m-=I"。=15.42n93.4w各级传动比的分配如下：取链轮的传动比为i=3，则可知齿轮的传动比为1i=1542=5.14。可知两者的传动比都在常用范围之3内。三、传动装置的运动和动力参数计算各轴的转速n=n=1440r/.im/minn=ni/=280.16r/.ii1i /min1n=ni/=93.38r/.iii11 ./min-2各轴的输入功率P=P-n=7.425kwed1z1z22575p=p-n-z1z22575TOC\o"1-5"\h\zI2 3P=P-n-n=6.225kwII2 4各轴的转矩E八…P ，…T=9550义一=49.24N-m1 niE八…P T=9550义t=240.69N-mn一八…P T=9550义—s==636.63N-min nm

四、传动件的设计计算链传动链轮齿数查表得，z=25,则z=i・z=75。1 2 1链轮节数初定中心距为a=40p。可得0az+zp又一z、L=2-0-+—t 2+—(t1)2穴132pp2a 2兀0取链节数为132。计算功率查表得，工况系数为K=1.0，故AP=K-P=1.0义7.06=7.06kwCA链条节距P=工06=5.249kw 估计此链传动工作于功01.345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F=2301NQl=F=2301NQl= 4h =69.44mmK=(4)1.08=(——)1.08=1.345采用单排链，K=10,采用单排链，K=10,故

m706P=--=5.249kw01.345查表得，需采用16A链条，节距p=2540mm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=40p=40x25.40=1016mm0计算链速

V=qPn=2.965m/符合原来的假定。60x1000 」s且v=2.965mS>0.6mS,故不必校核静力强度安全系数。作用在轴上的压力取F=1.3FQPF=1000x—=1770NVF=2301NQ链轮的主要尺寸采用腹板式单排铸造链轮，查表可得，35轮毂长度为h=9.5+—+0.01-d6可得l=4h=69.44mm齿轮传动齿轮材料及精度等级齿轮采用软齿面。小齿轮选用 ，调质，齿面硬度为217〜286bm=2a=135mm大齿轮选用 5钢调质，齿面硬度m=2a=135mmTOC\o"1-5"\h\z6 。根据表选8级精度。齿面精糙度 W〜 |J其中数据为，o=700,o=590,Hlim1 Hlim2o=600,o=450,S=1.1,S=1.25FE1 FE2 H F[o]=—H4im-, [o]=—FE-HS FSH F[o]H[o]F

按齿面接触强度设计设齿轮按级精度制造，取载荷系数K=1.1,^d=0.9。取Z=188.9Ed12{■再写，代入数据得，d>42.96mm。1齿数取Z=22,则Z=5.14*22工113。故实际传1 2动比为i=113=5.13622O=127.2mPaO=O=127.2mPaO=20.54F2V=3.3ms1齿宽b=。d,d=38.7，取b=52，b=471 1 2查表，取模数为2mm，实际的d=44，d=2261 2中心距为a=4+4=135mm

2轴上的轴承

选用型号为ddadfdbb小齿轮大齿轮验算轮齿弯曲强度轴上的轴承选用型号为由图表可得，齿形系数Y=2.80，Y=2.21Fa1 Fa2Y=1.55，Y=1.81Sa1 Sa2O=2KT1YFaYa1=127.2MP«[O]F1 bZm2 aL F1」1

YYY L-1O=O Fa2Sa2=20.54«1OF2 F1YY ^F2」Fa1Sa1安全。齿轮的圆周速度兀dn 3.14义44*1440ov= w—= =3.3m/60x1000 60x1000 八故可知选用级精度是合宜的。五、初选滚动轴承因该减速器采用单级圆柱齿轮传动，主要承受径向载荷，所以选用深沟球轴承。查表 一轴上的轴承选用型号为 ，6=30mm，B=19mm，C=20.8KNr轴 上的轴承选用型号为 ，0=50mm，B=20mm，C=27.0KNr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、整体轴系为要求不高的中、低速轴系传动，而且对弹性和缓冲性要求不高，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4=1440几口，轴颈为22mm,查表GB5014-85，选用型号HL2的弹性柱销联轴器。七、轴的设计计算高速轴（即前述I轴）根据扭矩初算轴颈材料选用5钢，调质处理，硬度217~255HBSd=22mm

取轴的值为1P 17.425d>C3-=110x3 =19.004mm3n 31440为补偿键槽对轴强度的削弱，应将直径扩大即，d=19.95mm故，选d=22mm轴的机构设计轴的装配、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。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、轴承和密封兀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： pq 三1 f / 曷（S! （S! 曰 _| R,:1 1 1J一1-4=33.9 … L3=52 广. L2=339 .. 1_1=60 __ !_=5口 .按弯矩复合强度校核Ft二2238.182NF=814.63Nr①已知小齿轮分度圆直径d=44mm，轴的转1矩T=49240N-mm。I2T则圆周力F=——=2238.182Ntd径向力F=Ftana=814.63Nrt②轴受力分析简图（）一一F…一F=F=_=407.415NAYBY2F F=F=—=1119.091NAZBZ2由于轴承两轴承关于齿轮对称，故l=l=43mmAB③垂直面弯矩图（）截面在垂直面的弯矩为M=F-l氏17.5N-ma1AYA④水平面弯矩图（）截面在水平面的弯矩为M=F-l氏48.1N-ma2 AZA⑤合弯矩图（）M=M2+M2=51.2N•ma' a1 a2⑥扭矩图（）T=49240N-mmI⑦当量弯矩图（）

危险截面当量载荷为M=JM2+(aT)2e7a如果认为轴的扭切应力是脉动循环变应力，取折合系巍=0.6，代入上式得M=451.22+(0.6x49.24)2=71.04N•m⑧危险截面的强度校核o=ML-=71.04=10.05MPa<[c]=60MPae0.1d30.1X443 -1b符合强度要求。d=35mm

d=35mmdd=35mmd=45mmid=50mm2d=54mm3d=62mm4d=50mm5l=70mml=50mmil=50mm2l=45mm3l=8.4mm4l=29mm5低速轴（即前述n轴）根据扭矩初算轴颈材料选用5钢，调质处理，硬度217~255HBS取轴的值为。,P 7.06d>C3一=110x3 =32.25mm3n弋280.16为补偿键槽对轴强度的削弱，应将直径扩大即，d=33.86mm故，选d=35mm轴的机构设计

轴的装配、定位和固定制造安装要求基本同高速轴I。只有，此轴上大齿轮用键周向定位，而不再制成齿轮轴。故应注意套筒和齿轮的定位。轴的各段直径和长度前面已计算链轮的有关参数，故轴上装链轮、轴承和密封兀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，以及大致外形图如下：予_2',|「r-j/__i?-i\寸tn□ I J P P ' P P P. Lr.LI r.L2r. LW r旦一L5_d=35mm l=70mmd=45mm l =50mmi id=50mm l = 50 mm2 2d=54mm l =45 mm3 3d=62mm l = 8.4 mm4 4d=50mm l = 29 mm5 5按弯矩复合强度校核

①已知大齿轮分度圆直径d=226mm,轴的2转矩T=24069N-mm。I 2T则圆周力F=——二213Ntd径向力F=Ftana=77.526Nr t链轮部分已知，链轮对轴的作用力F=2301NQ②轴受力分析简图（）「 「F”…F=F=f=38.763NAY BY2「 「F--F=F=—=106.5NAZ BZ2轴承两轴承关于齿轮对称，L=21=21=103.4mmA Bk=95mm③F在支点产生的反力QF义kF=-Q—=2114NBF LF=F+F=4415NAF Q BF外力F作用方向与链传动的布置有关，按Q照最不利的情况考虑。见步骤⑦中计算。④垂直面弯矩图（）截面在垂直面的弯矩为M=F--氏2.004N-ma1 AY2⑤水平面弯矩图（）键 8O=p31.19MPa

截面 在水平面的弯矩为M=F-L氏5.506N-ma2 AZ2⑥F力产生的弯矩图Q截面处：M=F-L=109.29N-maF BF2Q /⑦合弯矩图（）考虑到最不利的情况，把M=1M2+M2+M氏115.15N•ma aa1 a2 aFQ⑧扭矩图（）T=24096N-mmII⑨当量弯矩图（）危险截面 当量载荷为M=JM2+（aT）2e a如果认为轴的扭切应力是脉动循环变应力，取折合系巍=0.6，代入上式得M=7115.152+（0.6*240.96）2=184.7N-m键 XOp=74.37MPa键 XO=p64.88MPaC=20.134kNC=1.11kN

故，选用单源头普通平键，即型键。查表得，选用型h=7mmT=49.24N-m4 4T 4849一24 「i故，o=——= =31.19MPa«「o=110MPapdhl2287841 Lp」故强度符合。与低速轴上齿轮联结的键已知，d=54mm，l=45mm。故，选用圆头普通平键，即型键。查表得，选用型号：键xl=L-b=24mm，h=10mm，T=240.69N•m。TOC\o"1-5"\h\z故 ，4T4x240.96 「io=——= =74.37MPa<o=110MPapdhl54x10x24 Lp」故强度符合。低速轴上与链轮联结的键已知，d=35mm，l=70mm。故，选用圆头普通平键，即型键，查表得，选用型号：键xl=L-b=53mm，h=8mm，T=240.69N-m。- 4T4x24096 「i故，o=一= =64.88MPa<「o=110MPapdhl35x8x53 Lp」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=5x365x16=29200h。为了保证整个机构的寿命，取轴承寿命L= =32445h。h90%高速轴上的滚动轴承校核根据工作条件，取载荷系数f=1.2,温度系数pf=1.0。n=1440r/.。Jt /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，P=F:F2+F2=V407.4152+1119.0912x1190NAAYAZC=fpP"L)!=12^90(6^*32445%=20.134Nf106h1.0 106t其中，对于球轴承，寿命指数E=3。所选轴承 06=20.8kN。rC<Cr故轴承符合要求。低速轴上的滚动轴承校核根据工作条件，取载荷系数f=1.2，温度系数pf=1.0。n=280.16r/.。Jt /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，P=F：F2+F2=弋'38.7632+106.52x113.345NAAYAZffP/60nr、। 1.2X113.34560X280.16,C=.(一L)5= ( X32445%=1.11Nf106h1.0 106t其中，对于球轴承，寿命指数E=3。所选轴承 的0=27.0kN。rC<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:、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；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：张（号）；张（从减速器中选择个齿份。张（号）；张（从减速器中选择个齿份。2主要零件工作图轮和根轴）；3设计说明书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，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定传动装置的传动方案；①、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。②、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和工作机轴的转速，计算出，然后根据总传动比合理分配给各级传动。总传动比