课程设计减速器设计说明书

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1、机械设计课程设计计算说明书设计题目 减速器的设计 专业班级 xxxxxx 设计人员 XJH WZW 指导老师 WWZ 完成日期 2013-1-4 目录一、传动方案拟定3二、电动机的选择.4三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比.6四、传动装置的运动和动力设计.7五、普通V带的设计.10六、齿轮传动的设计.15七、传动轴的设计.18八、轴承的选择及计算.27九、键连接的选择和校核29十、联轴器的设计31十一、箱体的设计32十二、密封和润滑的设计33十三、设计小结.33一、 传动方案拟定1、设计课题：设计一用于带式运输机的减速器。工作时有轻微冲击，输送带允许速度误差4%，一班制，使用期限15年

2、（每年工作日300天），连续单向运转，大修期五年，小批量生产。2、原始数据：滚筒圆周力F=1600N；带速V=1.7m/s；滚筒直径D=280mm；3、方案拟定：根据设计课题及其数据，拟选择单级圆柱齿轮减速器和一级带传动。采用带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。4、大体图如下所示：1.电动机 2.V带传动 3.圆柱齿轮减速器4.连轴器 5.滚筒 6.运输带二、电动机选择1、电动机类型和结构的选择：选择Y系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价

3、格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械，电压380V 2、电动机容量选择：电动机所需工作功率为：式（1）：da (kw) 由式(2)：V/1000 (KW)得 Pd=FV/1000a (KW)由电动机至运输带的传动总效率为：总=5 式中：1、2、3、4、5分别为带传动、轴承（球轴承）、齿轮传动(8级精度)、联轴器（弹性联轴器）和卷筒的传动效率。取1=0.96 2=0.99 3=0.97 4=0.99 5=0.96则： 总=0.960.990.970.990.96 =0.859所以：电机所需的工作功率：Pd= FV/1000总 =(16001.7)/(10000.

4、859) =3.3 (kw)3、确定电动机转速 卷筒工作转速为： n卷筒601000V/（D） =(6010001.7)/（280） =116 r/min根据机械设计课程设计书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=35。取带传动比= 。则总传动比理论范围为：a0。故电动机转速的可选范围为 Nd=I an卷筒 =(620)116 =6962320 r/min则符合这一范围的同步转速有：750、1000和1500r/min根据容量和转速，由指导书取电动机型号：Y112M-4，具体参数如下中心高H外型尺寸L*(AC/2+AD)*HD地脚安装尺寸A*B地脚螺栓孔尺寸K轴伸尺寸D*E

5、装键部位尺寸F*GD112400*310*265190*1401228*6010*41电动机工作功率：Pd=3.3(kw)卷筒工作转速n卷筒=116r/min电动机型号Y132M1-6电动机主要外形和安装尺寸：三、 确定传动装置的总传动比和分配级传动比：由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n1、可得传动装置总传动比为： ia=nm/n=nm/n卷筒=1440/116=12.4总传动比等于各传动比的乘积ia=i0i（式中i0、i分别为带传动和减速器的传动比） 2、分配各级传动装置传动比： 取i0=3（普通V带i=24）因为：iai0i所以：iiai012.4/34.1四、 传动装置的运动

6、和动力设计：将传动装置各轴由高速至低速依次定为轴，轴，以及i0 , i1，.分别为相邻两轴间的传动比01，12，.为相邻两轴的传动效率P，P，.为各轴的输入功率 （KW）T，T，.为各轴的输入转矩 （Nm）n,n,.为各轴的输入转速 （r/min）可按电动机轴至工作运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数1、运动参数及动力参数的计算1）计算各轴的转数： 轴：n=nm/ i0=1440/3=480 （r/min）轴：n= n/ i1 =480/4.1=116 r/min 卷筒轴：n= n（2）计算各轴的输入功率：轴： P=Pd01 =Pd1=3.30.96=3.168（KW）轴： P= P12

7、= P23 =3.1680.990.97 =3.042（KW）卷筒轴： P= P23= P24 =3.0420.990.99=2.98（KW）计算各轴的输入转矩：电动机轴输出转矩为： Td=9550Pd/nm=95503.3/1440=21.89 Nm轴： T= Tdi001= Tdi01=21.8930.96=63.043Nm 轴： T= Ti112= Ti123 =63.0434.10.990.97=248.21 Nm卷筒轴输入轴转矩：T = T24 =248.210.990.99 =243.27 Nm计算各轴的输出功率：由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：故：P=P轴承=3.16

8、80.99=3.136 KWP= P轴承=3.0240.99=2.994 KW计算各轴的输出转矩：由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：则：T= T轴承=63.0430.99=62.41 NmT= T轴承 =248.210.99=245.73 Nm总传动比：ia=12.4带传动比：i0=3齿轮传动比：i=4.1轴转速:n=480r/min轴转速： n=116r/min轴输入功率：P=3.168kw轴输入功率:P=3.024kw轴输入转矩：T=63.043Nm轴输入转矩：T=248.21Nm综合以上数据，得表如下：轴名效率P （KW）转矩T （Nm）转速nr/min传动比 i效率输入输出输

9、入输出电动机轴3.321.89144030.96轴3.1683.13663.04362.414804.10.96轴3.0422.994248.21245.731161.000.98卷筒轴2.982.82243.27231.2116五. V带的设计1、确定计算功率查课本表8-7得：Pca=KaP=1.14=4.4kw式中KA为工作情况系数， 为传递的额定功率,即电机的额定功率.2、选择带型号根据，,查课本图8-11选用带型为A型带3、选取带轮基准直径1）初选小带轮基准直径 查课本表8-6和表8-8取小带轮基准直径2）验算带速v=9.948m/s在525m/s范围内，故V带合适3）计算大带轮基准直

10、径查课本表8-8后取4、确定中心距a和带的基准长度Ld根据课本式8-20 ，初步选取中心距所以带长,=查课本表8-2选取基准长度得实际中心距464mm由8-24式得中心距地变化范围为437- 518mm5、验算小带轮包角，包角合适。6、确定v带根数z1）计算单根V带额定功率由和查课本表8-4a得转速，传动比,查课本8-4b得查课本表8-2得查课本表8-5,并由内插值法得=0.914=(2.1+0.17) 0.9141.01=2.102）带的根数=2.10故选Z=3根带。7、计算初拉力由8-3得q=0.1kg/m，单根普通带张紧后的初拉力为=137.81N8、计算作用在轴上的压轴力=792.6N

11、六、 齿轮传动的设计：1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）根据传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。（2）运输机为一般工作状态的机器，转速不高，故齿轮选择8级精度。（3）材料选择根据课本表10-1：小齿轮材料为40Cr（调质），硬度280HBS大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS大小齿轮齿面的硬度差为280240=40，是合理的。当运转过程中较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面，会起较明显的冷作硬化效应，提高了大齿轮齿面的疲劳极限，从而延长了齿轮的使用寿命。（4）选小齿轮的齿数Z1=23,齿数比=i=4.1；则大齿轮齿数Z2=Z1=4.123=94.3，取Z2=952、按齿面接触疲劳强

12、度设计由设计公式（10-9a）进行试算，即（1）确定公式内的各计算数据1)、试选Kt=1.3；2)、=Nmm；3)、由课本表10-7选取d=1；4)、由课本表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8 5）由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的解除疲劳强度极限大齿轮的解除疲劳强度极限6）由课本式10-13计算应力循环次数=7）由课本图10-19取接触疲劳寿命系数KNH1=1，KNH2=1.088）计算接触疲劳许用应力去失效概率1%，安全系数S=1，由课本式（10-12）得=600MPa=594MPa（2）计算 1）试算小齿轮分度圆直径d1t=50.72mm2)、计算圆周速度V=1.27m/

13、s3)、计算齿宽=50.72mm4）计算齿宽和齿高的比模数=2.205齿高h=2.25=4.96mm=50.72/4.96=10.2255)计算载荷系数根据v=1.27m/s，8级精度，由课本图10-8查得动载荷系数KV=1.10直齿轮由课本表10-2查得使用系数由课本表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承对称布置时由=10.225，查图10-13得故载荷系数6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得=57.15mm7）计算模数=2.48mm3、按齿根弯曲强度设计由课本式（10-5）得弯曲强度计算公式（1）确定公式内的各个计算数值1）由课本图10-20c查得小齿

14、轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限2）由课本图10-18取弯曲疲劳寿命系数=0.85, =0.933)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由课本式（10-12）得=303.57MPa=252.43MPa4)计算载荷系数K5)查取齿形系数由表10-5查得 ，6）查取应力校正系数由表10-5查得 ,7)计算大、小齿轮的=0.01396=0.01549大齿轮的数值大（2）设计计算=1.87对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模式m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮的直径（即模

15、数）与齿轮的乘积有关，可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.87并就近圆整为标准值m=2mm，按接触疲劳强度计算分度圆直径=57.15mm，算出小齿轮齿数=28.575 取29大齿轮齿数：，取Z2=119这样设计的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。4、几何尺寸计算（1）计算分度圆直径 =58mm=238mm（2）计算中心距 =148mm（3）计算齿宽 =58mm取mm，mm小带轮直径：dd1=132mm带速：V=9.948m/s大带轮直径：dd2=400mm带长：Ld=1800mm中心距：a=464mm包角：1=146.9带的根数：Z=3张紧力：

16、（F0）min=137.81N压轴力：Fp=792.6N取模数：m=2小齿轮齿数：Z1=29大齿轮齿数：Z2=119小齿轮分度圆直径：d1=58mm大齿轮分度圆直径：d2=238mm两齿中心距：a=148mm小齿轮齿宽：B1=70mm大齿轮齿宽：B2=65mm两齿轮各参数如下：名称符号公式齿1齿2齿数29119分度圆直径58238齿顶高22齿根高2.52.5齿顶圆直径62242齿根圆直径53233中心距148齿宽7065七、传动轴的设计（一）轴的设计1.轴上的功率、转速和转矩=250440.5Nmm2.作用在齿轮上的力切向力=2104.5N径向力=765.98N3.初定轴的最小直径先按课本式（

17、15-2）初步估计轴的最少直径。材料为45钢，调质处理。根据课本表15-3，取=33.275mm输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，故先选联轴器。联轴器的计算转矩，查课本表14-1，考虑到转矩的变化很小，故=1.3,，则：=325572.65 Nmm选择弹性柱销联轴器,型号为:HL3型联轴器,其公称转矩为:630Nm325.572Nm 半联轴器的孔径:,故取:. 半联轴器长度,半联轴器与轴配合的毂孔长度为:.4、轴的结构设计 (1)轴上零件的定位,固定和装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.齿轮左面由套筒定位,右面由轴肩定位,联接以平键作为过渡配合固定,两轴承均

18、以轴肩定位.(2)确定轴各段直径和长度为了满足半联轴器的轴向定位要求,轴段右端需制出一轴肩,故取段的直径,左端用轴端挡圈定位,查手册表按轴端取挡圈直径,半联轴器与轴配合的毂孔长度:,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故段的长度应比略短,取:.初步选择滚动轴承,因轴承只受有径向力的作用 ,故选用深沟球轴承,参照工作要求并根据:.由机械设计课程设计表12-5，选取6209型轴承,尺寸:，轴肩故，左端滚动轴承采用套筒进行轴向定位,右端滚动轴承采用轴肩定位.取=53mm取安装齿轮处轴段的直径：，齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位,已知齿轮轮毂的宽度为,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴

19、段应略短与轮毂宽度,故取：,齿轮右端采用轴肩定位,轴肩高度,取,则轴环处的直径：，轴环宽度：,取。 轴承端盖的总宽度为：,取：.取齿轮距箱体内壁距离为:，滚动轴承距箱体内壁距离s=8mm,滚动轴承宽度 T=19mm,由于这是对称结构，算出.至此,已初步确定了轴的各段直径和长度.(3)轴上零件的周向定位齿轮,半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接1）齿轮与轴的连接按查课本表6-1,得:平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长为:.为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为;2）半联轴器与轴的联接, 查课本表6-1，选用平键为:,半联轴器与轴的配合为: .滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配

20、合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为:.(4)确定轴上圆角和倒角尺寸参照课本表15-2,取轴端倒角为:,V、处圆角取R2，各轴肩处圆角半径取(5)求轴上的载荷在确定轴承的支点位置时,深沟球轴承的作用点在对称中心处，作为简支梁的轴的支撑跨距,据轴的计算简图作出轴的弯矩图,扭矩图和计算弯矩图,可看出截面处计算弯矩最大 ,是轴的危险截面.(6)按弯扭合成应力校核轴的强度.作用在齿轮上的力切向力=2104.5N径向力=765.98N求作用于轴上的支反力水平面内支反力: 垂直面内支反力: 分别计算水平面和垂直面内各力产生的弯矩.71553Nmm26043.32Nmm计算总弯矩:=76145.17Nmm扭

21、矩: =150264.3Nmm.计算弯矩:=168456.07Nmm按弯扭合成应力校核轴的强度对轴上承受最大计算弯矩的截面的强度进行校核.c为危险截面=15.67MPa由表15-1查得，因此，故安全。（二）轴的设计1.轴上的功率、转速和转矩=3.168KW=480r/min=63030Nmm2.作用在齿轮上的力切向力=2173.45N径向力=791.07N3.初定轴的最小直径先按课本式（15-2）初步估计轴的最少直径。材料为45钢，调质处理。根据课本表15-3，取=21.01mm输出轴的最小直径显然是安装带轮处轴的直径，=38mm 电动机轴外伸80mm，配合轮毂长度69mm4、轴的结构设计 (

22、1)轴上零件的定位,固定和装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.齿轮右面由套筒定位,左面由轴肩定位,联接以平键作为过渡配合固定,两轴承均以轴肩定位.(2)确定轴各段直径和长度为了满足带轮的轴向定位要求, 轴段左端需制出一轴肩,故取段的直径,左端用轴端挡圈定位,查手册表按轴端去挡圈直径,带轮与轴配合的毂孔长度:,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故段的长度应比略短,取:.初步选择滚动轴承,因轴承只受有径向力的作用 ,故选用深沟球轴承,参照工作要求并根据: .由机械设计课程设计选取6210型轴承,尺寸:，轴肩故，左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位,右端滚动轴

23、承采用套筒定位.取 =58mm。取安装齿轮处轴段的直径：，齿轮右端与右轴承之间采用套筒定位,已知齿轮轮毂的宽度为,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短与轮毂宽度,故取：,齿轮左端采用轴肩定位,轴肩高度,取,则轴环处的直径：，轴环宽度：,取。 轴承端盖的总宽度为：,根据对称结构：.至此,已初步确定了轴的各段直径和长度.(3)轴上零件的周向定位齿轮,带轮与轴的周向定位均采用平键联接1）齿轮与轴的连接按查课本表6-1,得:平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长为:.为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为;2）带轮与轴的联接 查课本表6-1，选用平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长

24、为:.带轮与轴的配合为: .3）滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为:.(4)确定轴上圆角和倒角尺寸参照课本表15-2,取轴端倒角为:,处、处取圆角半径R2，其余各轴肩处圆角半径取1、小齿轮结构设计当齿根圆到键槽顶部e2时，宜将齿轮做成齿轮轴由于第一轴的结构设计中小齿轮处的轴d=55,而小齿轮的齿根圆=53mm显然e2mt故需做成齿轮轴。2、对于大齿轮：当da500mm时，采用腹板式结构。有关参数：242mm,d为轴安装大齿轮处的轴径。D1=16mm =1mm r=25mm。高速级大齿轮结构图如下：八、轴承的选择及计算1、轴承的选择：轴承1：深沟球轴承6209轴

25、承2：深沟球轴承62102、校核轴承：1）校核深沟球轴承6210，查机械设计课程设计得：由课本表13-6，取=1156.47N=1156.47N由于轴承只受径向力作用=1387.764N对于球轴承，=557012.31h按每年300个工作日，每天一班制，寿命为232年，所以合适2）校核深沟球轴承6209，查机械设计课程设计表12-5得：由课本表13-6，取=1119.78N=1119.78N由于轴承只受径向力作用=1343.736N对于球轴承，=1850880.8h按每年300个工作日，每天一班制，寿命为771.2年，所以合适九、键连接的选择和校核1、选择键联接的类型一般8级以上精度的尺寸的齿

26、轮有定心精度要求，应用平键.键的材料为钢，2、轴与带轮相联处键的校核键A：,单键由课本式（6-1）得=14.81Mpa故满足要求3、轴相联处键的校核1）齿轮与轴相联处键A：,单键由课本式（6-1）得=44.52MPa故满足要求2）联轴器与轴相联处键A：,单键由课本式（6-1）得=73.23MPa1.215齿轮端面与内机壁距离18机盖，机座肋厚十二、密封和润滑的设计1、密封 由于选用的电动机为低速，常温，常压的电动机则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行

27、润滑。2、润滑对于一级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以采用飞溅润滑，箱体内选用全AN150全耗损系统用油（GB443-1989），装至规定高度。十三、设计小结 今次的机械课程设计具有深刻的意义，十分全面的考察我们的基本知识和专业知识，涵盖了大学三年以来的各方面知识。真真正正的把知识和实践灵活的结合起来，使我们懂得如何把学到的知识用于解决生产问题和工程实际问题，进一步深化今个学期所学到的机械基础和机械设计的知识。而且，通过今次的课程设计，我们已经基本掌握到基本的机械设计过程，懂得如何选型号，如何设计，如何校验，如何查询相关的资料，当遇到困难的时候，可以相互讨论或者查询书籍。同时，也考验了我们的手工绘图和电脑绘图的能力。最后，我想说的是，实践是知识的源泉，希望以后能有更多的机会能参与这样的实践活动。