机械设计毕业课程设计二级直齿圆柱齿轮减速器设计说明书

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)

机械设计课程设计原始资料一、设计题目

热处理车间零件输送设备的传动装备

二、运动简图

图1

1—电动机 2—V带 3—齿轮减速器 4—联轴器 5—滚筒 6—输送带

三、工作条件

该装置单向传送,载荷平稳,空载起动,两班制工作,使用期限5年(每年按300天计算),输送带的速度容许误差为 ±5%.

四、原始数据

滚筒直径D（mm）：320 运输带速度V（ms）：0.75 滚筒轴转矩T（N·m）：900

五、设计工作量

1减速器总装配图一张 2齿轮、轴零件图各一张 3设计说明书一份

六、设计说明书内容

1. 运动简图和原始数据 2. 电动机选择 3. 主要参数计算 4. V带传动的设计计算

5. 减速器斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 6. 机座结构尺寸计算 7. 轴的设计计算

8. 键、联轴器等的选择和校核 9. 滚动轴承及密封的选择和校核 10. 润滑材料及齿轮、轴承的润滑方法

11. 齿轮、轴承配合的选择 12. 参考文献

七、设计要求

1. 各设计阶段完成后,需经指导老师审阅同意后方能进行下阶段的设计; 2. 在指定的教室内进行设计.

一. 电动机的选择

一、电动机输入功率

nw?60v60?0.75?2??44.785r/min2?Rn2?3.14?0.32

Tnw900?44.785Pw???4.219kw

95509550二、电动机输出功率

其中总效率为

32???v带??轴承??齿轮??联轴??滚筒?0.96?0.993?0.972?0.99?0.96?0.833

查表可得Y132S-4符合要求,故选用它。 Y132S-4(同步转速，4极)的相关参数 表1 额定功率

满载转速 堵转转矩额定转矩 最大转矩额定转矩 质量 二. 主要参数的计算

一、确定总传动比和分配各级传动比

传动装置的总传动比

查表可得V带传动单级传动比常用值2~4，圆柱齿轮传动单级传动比常用值为3~5，展开式二级圆柱齿轮减速器。 初分传动比为，，。

二、计算传动装置的运动和动力参数

本装置从电动机到工作机有三轴，依次为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ轴，则

1、各轴转速

2、各轴功率

PⅠ?Pd?0Ⅰ?Pd??V带?5.5?0.96?5.28kw

P?Ⅱ?PⅠⅠⅡ?PⅠ??轴承??齿轮?5.28?0.99?0.97?5.070kw P?ⅡⅢ?PⅢ?PⅡⅡ??轴承??齿轮?5.070?0.99?0.97?4.869kw 3、各轴转矩

Td?9550P5.5d?9550??36.476N?m nd1440T?0Ⅰ?36.476?2.5?0.96?87.542N?m Ⅰ?TdiV带Ti1?Ⅱ?TⅠⅠⅡ?87.542?4.243?0.99?0.97?356.695N?m TⅢ?Ti2?ⅡⅢ?356.695?3.031?0.99?0.97?1038.221N?m Ⅱ表2

项目 电机轴 高速轴Ⅰ 转速 功率 1440 5.5 576 5.28 135.753 5.070 62.706 4.869 中间轴Ⅱ 低速轴Ⅲ 转矩 传动比 效率 36.476 87.542 356.695 1038.221 2.5 4.243 0.96 3.031 0.922 0.96

三 V带传动的设计计算

一、确定计算功率

查表可得工作情况系数

故

二、选择V带的带型

根据，由图可得选用A型带。 三、确定带轮的基准直径并验算带速

1、初选小带轮的基准直径。

查表8-6和8-8可得选取小带轮的基准直径 2、验算带速

按计算式验算带的速度v?因为，故此带速合适。 3、计算大带轮的基准直径

按式(8-15a)计算大带轮的基准直径dd2?iV带dd1?2.5?90?225mm表8-8，圆整得

。

根据教材

?dd1n??90?1440??6.782ms

60?100060?10004、确定V带的中心距和基准直径

（1）按计算式初定中心距 (0.7dd(1?dd2?)a0?（2）按计算式计算所需的基准长度

2d))d(1?dd2

(dd2?dd1)2?(224?90)2?2?430??(90?224)? Ld0?2a0?(dd1?dd2)?24?43024a0?=1364mm

查表可选带的基准长度 （3）按计算式计算实际中心距

a?a0?Ld?Ld01400?1364?(430?)mm?448mm 22中心距的变化范围为?427mm?490mm?。 5、验算小带轮上的包角

57.3?57.3???1?180??dd2?dd1??180??224?90??163??120?

a448?6、计算带的根数

（1）计算单根V带的额定功率 由dd1?90mm和n?1440rmin查表可得 根据和A型带，查表可得、、。

故Pr??P0??P0?k?kL??1.064?0.169??0.956?0.96?1.132kw （2）计算V带的根数Z 故取V带根数为6根

7、计算单根V带的初拉力的最小值 查表可得A型带的单位长度质量

?F0?min?500?2.5?k??Pcak?Zv?qv?(500?2?2.5?0.956??6.6?0.1?6.7822)N?136N0.956?6?6.782

应使带的实际初拉力。 8、计算压轴力 压轴力的最小值为

四 减速器斜齿圆柱齿轮传动的设计计算

一、高速级齿轮

1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

（1）按图所示的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。

（2）运输装置为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。

（3）材料选择：查表可选择小齿轮材料为40 (调质)，硬度为280HBS；大齿轮材料为45钢(调质)，硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。 （4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取 （5）选取螺旋角，初选螺旋角

32、按齿面接触强度设计，按计算式试算即d1t?（1）确定公式内的各计算数值 ①试选，由图10-26，则有 ②小齿轮传递转矩

2ktT1u?1?ZHZE??d??u????H???? ?2

③查图10-30可选取区域系数

查表10-7可选取齿宽系数

④查表10-6可得材料的弹性影响系数。

⑤查图10-21d得按齿面硬度选取小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限。

⑥按计算式计算应力循环次数

N1?60n1jLh?60?576?1??2?8?300?5??8.294?108

8.294?108N2??1.95?108

4.243⑦查图可选取接触疲劳寿命系数，。 ⑧计算接触疲劳许用应力

取失效概率为1%，安全系数，按计算式(10-12)得

kHN1?Hlim1?1.02?600?612MPa S??H?1???H?2?

kHN2?Hlim2?1.12?550?616MPa S（2）计算相关数值

①试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得

3d1t?2?1.6?87.542?10005.24?2.433?189.8??????50.07mm

1?1.5604.24?614?2②计算圆周速度

v??d1tn160?1000???50.07?57660?1000?1.509ms

③计算齿宽及模数

b??dd1t?1?50.07?50.07mm

d1tcos?50.07?cos14?mnt???2.429mm

Z120h?2.25mnt?2.25?2.429mm?5.466mm

④计算总相重合度

???0.318?dZ1tan??0.318?1?20?tan14??1.586

⑤计算载荷系数

查表可得使用系数，根据，7级精度，查表10-8可得动载系数，由表10-4查得的值与直齿轮的相同，为1.419，

故载荷系数k?kAkVkH?kH??1?1.07?1.4?1.419?2.126 ⑥按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，按计算式得

3d1?d1tk?45.814?kt32.126?55.046mm 1.6⑦计算模数

d1cos?55.046?cos14?mn???2.671mm

Z1203、按齿根弯曲强度设计，按计算式(10-17)试算即

3mn?2k1T?Yc2o?sYFYaS 2?dZ1????F?a（1）确定公式内的各计算数值 ①、计算载荷系数

k?kAkVkF?kF??1?1.07?1.4?1.35?2.022

②根据纵向重合度，查图10-28可得螺旋角影响系数。 ③查图可选取区域系数，，则有 ④查表取应力校正系数，。

⑤查表取齿形系数，。(线性插值法)

⑥查图10-20C可得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限。

⑦查图可取弯曲疲劳寿命系数，。

⑧计算弯曲疲劳许用应力 ，取弯曲疲劳安全系数，按计算式(10-22)计算得

kFN1?FE10.87?500??310.714MPa S1.4k?0.90?380?FN2FE2??244.286MPa

S1.4??F?1???F?2⑨计算大、小齿轮的并加以计算

YFa1YSa1??F?1?2.724?1.569?0.014

310.7142.194?1.783?0.016244.286

YFa2YSa2??F?2?大齿轮的数值较大。 （2）设计计算

3mn?2?2.022?87.542?1000?0.88?cos214??0.016?1.979mm 21?20?1.586对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，故取，已可满足弯曲强度，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数，于是有

d1cos?55.046?cos14?Z1???26.705

mn2取，则

4、几何尺寸计算 （1）计算中心距

a??Z1?Z2?mn??27?115??2?146.347mm

2cos?2?cos14?将中心距圆整为。

（2）按圆整后的中心距修正螺旋角

??arccos?Z1?Z2?mn2a?arccos?27?115??2?14.986。

2?147因值改变不多，故参数、、等不必修正。 （3）计算大、小齿轮的分度圆直径

d1?Z1mn27?2??55.901mm cos?cos14.986。Z2mn115?2??238.099mm 。cos?cos14.986d2?（4）计算齿轮宽度

b??dd1?1?55.901?55.901mm 圆整后取，。 二、低速级齿轮

1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

（1）按图所示的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。

（2）运输装置为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。

（3）材料选择，在同一减速器各级小齿轮(或大齿轮)的材料，没有特殊情况，应选用相同牌号，以减少材料品种和工艺要求，故查表可选择小齿轮材料为40 (调质)，硬度为52HRC；大齿轮材料为45钢(调质)，硬度为45HRC. （4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数Z4?23?3.031?70.924?70 （5）选取螺旋角，初选螺旋角

32、按齿面接触强度设计，按计算式试算即d3t?（1）确定公式内的各计算数值 ①试选

②小齿轮传递转矩

2ktT2u'?1?ZHZE? ????d??'u'??'??H??2③查表10-7可选取齿宽系数, 查图10-26可选取区域系数，，则有 ④查表可得材料的弹性影响系数。

⑤查图得按齿面硬度选取小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限。

⑥按计算式计算应力循环次数

N3?60n2jLh?60?135.753?1??2?8?300?5??1.955?108

1.955?108N4??6.450?107

3.031⑦查图可选取接触疲劳寿命系数，。 ⑧计算接触疲劳许用应力

取失效概率为1%，安全系数,于是得

??H?3???H?4kHN3?Hlim3?1.12?600?672MPa Sk??HN4Hlim4?1.18?550?649MPa

S??H?'???H?3???H?42?672?649?660.5MPa 2（2）计算相关数值

①试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得

3d3t?2?1.6?3.567?1054.031?2.433?189.8??????76.848mm

1?1.673.031?660.5?2②计算圆周速度

v'??d3tn2??76.848?135.753??0.546ms

60?100060?1000③计算齿宽及模数

b'??dd3t?1?76.848?76.848mm

d3tcos?76.848?cos14?mnt'???3.240mm

Z323h'?2.25mnt'?2.25?3.240?7.29mm

④计算总相重合度

??'?0.318?dZ3tan??0.318?1?23?tan14??1.824

⑤计算载荷系数

查表可得使用系数，根据，7级精度，查表可得动载系数，，， 故载荷系数k'?kAkV'kH?'kH?'?1?1.04?1.4?1.424?2.075 ⑥按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，按计算式得

3d3?d3tk'?76.848?kt32.075?83.804mm 1.6⑦计算模数

d3cos?83.804?cos14?mn'???3.535mm

Z323

33、按齿根弯曲强度设计，按计算式试算即mn'?（1）确定公式内的各计算数值 ①计算载荷系数

2k'T2Y?'cos2?YFaYSa' 2?dZ3??'??F?k'?kAkV'kF?'kF?'?1?1.04?1.1?1.36?1.556 ②根据纵向重合度，查图可得螺旋角影响系数。 ③计算当量齿数

ZV3?Z323??25.178 cos3?cos314?Z470??76.628 33?cos?cos14ZV4?④查表可取齿形系数，。

⑤查表可取应力校正系数，。(线性插值法)

⑥查图可得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限。 ⑦查图可取弯曲疲劳寿命系数，。 ⑧计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数，按计算式计算

kFN3?FE30.90?500??321.429MPa S1.4k?0.93?380?252.429MPa ??F?4?FN4FE4?S1.4??F?3?⑨计算大、小齿轮的并加以计算

YFa3YSa3??F?3?2.616?1.591?0.013

321.4292.227?1.763?0.016

252.429YFa4YSa4??F?4?大齿轮的数值较大。 （2）设计计算

3mn'?2?1.556?356.695?10000?0.88?cos214??0.016?2.572mm

1?232?1.635

对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，故取，已可满足弯曲强度，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数，于是有

d3cos?83.804?cos14?Z3???27.105

mn3取，则

4、几何尺寸计算 （1）计算中心距

a'??Z3?Z4?mn'??28?85??3?174.689mm

2cos?2?cos14?将中心距圆整为。

（2）按圆整后的中心距修正螺旋角

?'?arccos?Z3?Z4?mn'?arccos?28?85??3?14.403。

2a'2?175因值改变不多，故参数、、等不必修正。 （3）计算大、小齿轮的分度圆直径

d3?Z3mn'28?3??86.726mm cos?'cos14.403。Z4mn'85?3??263.274mm 。cos?'cos14.403d4?（4）计算齿轮宽度

b'??dd3?1?86.726?86.726mm 圆整后取，。

五 轴的设计计算

一、高速轴的设计

1、求作用在齿轮上的力 高速级齿轮的分度圆直径为d

Fte?2T12?87542??3398N d151.761

tan?ntan20?Fre??Fte??3398?1275N

cos?cos14?21'41\Fae?Ftetan??3398?tan13.7。?846N 2、选取材料

可选轴的材料为45钢，调质处理。 3、计算轴的最小直径，查表可取

3dmin?A0P1?112?n135.28?23.44mm576

应该设计成齿轮轴，轴的最小直径显然是安装连接大带轮处，为使与带轮相配合，且对于直径的轴有一个键槽时，应增大5%-7%，然后将轴径圆整。故取。

4、拟定轴上零件的装配草图方案(见下图) 5、根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度

（1）根据前面设计知大带轮的毂长为93mm,故取，为满足大带轮的定位要求，则其右侧有一轴肩，故取，根据装配关系，定

（2）初选流动轴承7307AC，则其尺寸为d?D?B?35mm?80mm?21mm，故，段挡油环取其长为19.5mm,则。

（3）段右边有一定位轴肩，故取，根据装配关系可定，为了使齿轮轴上的齿面便于加工，取L??????L?????????5mm,d????????44mm。

（4）齿面和箱体内壁取a=16mm,轴承距箱体内壁的距离取s=8mm,故右侧挡油环的长度为19mm,则

（5）计算可得L1?104.5mm,L2?151mm,L3?50.5mm、

（6）大带轮与轴的周向定位采用普通平键C型连接，其尺寸为

b?h?L?10mm?8mm?80mm,大带轮与轴的配合为，流动轴承与轴的周向定

位是过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为m6. 求两轴承所受的径向载荷和

带传动有压轴力 (过轴线，水平方向)，。

将轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系

图一

图二

图三

[注]图二中通过另加弯矩而平移到作用轴线上

图三中通过另加转矩而平移到指向轴线

Fr2V??151?50??Fae?d1?Fre?151?0 2

同理

Fr1H?Fte?Fr2H?3398?853?2545N

Fr1?Fr1V2?Fr1H2?18242?25452?3131N Fr2?Fr2V2?Fr2H2?21632?8532?2014N

6 、求两轴承的计算轴向力和 对于型轴承，轴承的派生轴向力

Fd1?0.68?Fr1?0.68?3131?2129.08N Fd2?0.68?Fr2?0.68?2014?1369.52N Fae?Fd2?846?1369.52?2215.2N?Fd1 故Fa1?2215.2N,Fa2?Fd1?1369.52N 7、求轴承的当量动载荷和 对于轴承1 对于轴承2

查表可得径向载荷系数和轴向载荷系数分别为： 对于轴承1， 对于轴承2，

P1?fP?X1Fr1?Y1Fa1??1?0.41?3131?0.87?2215.2??3210.934N P2?fP?X2Fr2?Y2Fa2??1?1?2014?0??2014N 8、求该轴承应具有的额定载荷值 因为则有

3C?P160n1Lh'?3210.934?106360?576?2?8?300?5?24993.1N?Cr 610故符合要求。 9、弯矩图的计算

水平面：,N,则其各段的弯矩为： BC段：

由弯矩平衡得M- CD段：

由弯矩平衡得

M?FNH1x?(x?151)?0?M??2545x?513098(151?x?201.5) ?MH?853?151N?mm?128803N?mm.

铅垂面：FNV1?2163N,FNV2?1824N,FP?1614N,则其各段弯矩为： AB段：

则 BC段：

则M?FPx?FNV1(x?104.5)?0?M??549x?226034 CD段：

则M?Fpx?FNV1(x?104.5)?Fr(x?255.5)?Ma?0

做弯矩图如下

从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面是轴的危险截面。现将计算

出的截面处的、及的值列于下表 表3 载荷 支持力 水平面 弯矩 垂直面 总弯矩 M1?MH2?MV12?1288032?857652?154745N?mm M2?MH2?MV22?1288032?1015232?164003N?mm 扭矩 10、按弯扭合成应力校核轴的强度

进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面)的强度。根据计算式及上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力

?ca?MB2???T1?W2?1686632??0.6?87542?0.1?3532?35.7MPa

前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表可得，因此，故安全。 11、键的选择和校核

高速轴上与大带轮相配合的轴上选择键连接，由于大带轮在轴端部，故选用单圆头平键（C型）

根据，从表6-1中查得键的截面尺寸为：宽度：高度：,由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长为：

键、轴承和轮毂材料都为钢查表可得

取其平均植，键的工作长度

键和轮毂键槽的接触高度

2T2?8.754?104??17.0MPa???P?，故合适。 则?P?kld4?75?35

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/h708.html