两级直齿圆柱齿轮减速器课程设计说明书

二、选择电动机……………………………………………………3

三、计算总传动比及分配各级的传动比…………………………5

四、计算传动装置的运动和动力参数……………………………5

五、V带传动设计计算……………………………………………7

六、直齿圆柱齿轮传动设计计算…………………………………10

七、轴的结构设计计算及校核…………………………………15

八、滚动轴承的选择及校核计算………………………………20

九、联轴器的选择计算 …………………………………………21

十、键联接的选择及校核计算…………………………………21

十一、箱体的设计………………………………………………22

十二、润滑方式………………………………………………23

十三、设计小结……………………………………………………24

十四、参考文献…………………………………………………25

一、传动方案的设计

机械设计课程设计题目：设计两级圆柱齿轮减速器

减速器工作条件：此减速器用于热处理车间两件清洗传送带的减速，此设备两班制工作，工作期限十年，户内使用。

传送方案如下图所示：

改良方案

在电动机与小带轮间加一个联轴器，由后面的计算得

已知工作条件由数据表6：鼓轮直径 ：  300mm，

传送带运行速度 ：  0.7m/s，

传送带从动轴所需扭矩 ： 900N·m

为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和拟定传动方案，可先由已知条件计算鼓轮的转速，即：

一、选择电动机 

1、电动机类型选择 

     根据电源及工作机工作条件，选用卧式封闭型Y（IP44）系列三相交流异步电动机。

2、电动机功率的选择

 2）、电动机输出功率为

传动装置的总效率

式中为从动机至工作机之间的个传动机构和轴承的效率。查《机械设计课程设计》表2-4得：V带传动效率=0.95，圆柱齿轮传动效率为=0.97，滚动轴承效率=0.98，弹性联轴器传动效率=0.99。则：

故     

根据电动机输出功率，查表选择电动机的额定功率

3）、电动机转速的选择

     为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由《机械设计课程设计》表2-1查得V带的传动比范围为，高速齿轮传动比低速齿轮传动比。则传动装置的总的传动比为

故电动机转速范围为

 可见同步转速为, 、的电动机均符合要求。由于的电动机体积小，转速高，传动不平稳；因此选同步转速为的电动机：

电机基本参数表如下：

三、计算总传动比及分配各级的传动比

1、传动装置总传动比

2、分配各级传动比

   取V带传动的传动比为，则两级减速器的传动比为

两级圆柱齿轮减速器高速级齿轮传动比为，低速级齿轮传动比为，：

四、计算传动装置的运动和动力参数

1、各轴转速

   电动机轴为0轴，减速器高速轴为1轴，中速轴为2轴，低速轴为3轴，鼓轮主动轴为4，则各轴转速分别为：

2、各轴输入功率

   按电动机额定功率计算各轴输入功率

2、各轴转矩

3、

4、各轴输入转速、功率、转矩如下表所示：

电动机转速，带轮所连减速器高速轴I轴转速为，传动装置输入功率为。

1、求计算功率

由《机械设计基础》（第五版）查表13-8得工作情况系数，故计算功率为：

2、选择V带型号

   根据，

由《机械设计基础》（第五版）查图13-15得坐标点位于A型界内，故初选普通A型V带。

2、计算大、小带轮基准直径、

由《机械设计基础》（第五版）查表13-9可知，应不小于75mm，现取

 由得

取   

4、验算带速V

带速在范围内，符合要求

5、求V带基准长度和中心距a

   初步选取中心距

取，符合

由式得带长

查《机械设计基础》（第五版）表13-2，对A型V带选用。

由式得

6、验算小带轮包角

由得

合适

7.　确定v带根数z

因，带速，传动比,

查课表13-3和13-5得.

查课本表13-7得=0.98

由查课本表13-2得=1.01

由公式得

故选Z=5根带。

8.计算作用在带轮轴上的压力

查课本表13-1可得,故:

单根普通Ｖ带张紧后的初拉力为

计算作用在轴上的压轴力

V带的主要参数

   小带轮设计制造成实心式带轮

   大带轮设计制造成腹板式带轮

由课本表13-10查得：；。则带轮轮缘宽度：。由机械设计课程设计表5-2

查得B=80,毂长L=60，孔径，而电机的伸出端轴径为38，固在电动机与小带轮之间加一个联轴器，小带轮与联轴器的结合部分还要增加一根轴，大端直径为42，小端直径为38，大端接小带轮，小端接联轴器。

   在高速轴与大带轮结合处轴的直径最小有公式，轴的材料为45钢查课本表14-2得，则，查课程设计手册表11-2取安装带轮处直径

大带轮直径

对照《机械设计基础》（第五版）P223页图13-17与P224页的表13-10可得以下主要参数：

（一）高速级齿轮传动的设计计算

选定高速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数：

1．齿轮材料，热处理及精度

考虑此减速器的功率及现场安装的，故大小齿轮都选用软齿面渐开线圆柱直齿轮。

齿轮材料及热处理

    材料：

由课本表11-1：

高速级小齿轮选用 ，

接触疲劳极限为550~620  弯曲疲劳强度为410~480

取

高速级大齿轮选用钢调质，齿面硬度为大齿轮  220HBS<350HBS，  

由表11-5，取

  []==500

[]==483        

[]==384        

[]==368

   2. 齿轮精度

2）运输机为一般工作机械，速度不高，按GB/T10095－1998，选用8级精度

3.初步设计齿轮传动的主要尺寸

高速级传动比，高速轴转速传动功率

齿轮按8精度制造。取中等载荷系数（表11-3）齿宽系数（表11-6），高速级小齿轮为非对称布置

小齿轮上转矩

弹性系数取((表11-4)，对于标准齿轮

取小齿轮齿数，则大齿轮齿数，取则实际传动比

模数

齿宽

取

按课表4-1取，实际齿宽，

中心距

4.验算齿轮弯曲强度，因齿轮按接触疲劳强度计算，所以只验算弯曲强度

齿形系数，齿根修正系数

，             

安全

6.小齿轮的圆周速度

对照表11-2 可知选用8级精度是合适的

（二）低速级齿轮传动的设计计算

1.齿轮材料，热处理及精度

考虑此减速器的功率及现场安装的，故大小齿轮都选用软齿面渐开线圆柱直齿轮。

齿轮材料及热处理

材料

课本表11-1：

小齿轮选用钢调质，齿面硬度为大齿轮  260HBS ，

大齿轮选用钢调质，齿面硬度为大齿轮  240HBS，  

由表11-5，安全系数取

[] ==517

[] ==500       

[] ==346       

[] ==338

2. 齿轮精度

按GB/T10095－1998，选择8级

3.初步设计齿轮传动的主要尺寸

低速级传动比，高速轴转速传动功率

齿轮按8精度制造。取载荷系数（表11-3）齿宽系数（表11-6）

小齿轮上转矩

弹性系数取((表11-4)，标准齿轮

齿数，则，取则实际传动比

模数

齿宽

取

按表4-1取，，

中心距

4.低速级齿轮弯曲强度不做验算

5.小齿轮的圆周速度

对照表11-2 可知选用8级精度是合适的

、、

（三）齿轮的结构设计

1.轴的选材：选用材料为45缸，调质。

查《机械设计基础》P241表14-1.查取碳素钢、

查《机械设计基础》P245表14-2.查45钢取、

2.轴的设计

（1）高速度轴

按纯扭转强度估算轴径（最小直径）

，轴承选6208。 

因轴的最小端开有键槽，轴径增大5%，取

高速轴齿轮由于尺寸原因把齿轮与轴做成一体，即X《2.5

（2）中间轴

按纯扭转强度估算轴径（最小直径）

，取，轴承选6307。

（3）低速轴

按纯扭转强度估算轴径（最小直径）

，     轴承选6214

最小端开有键槽，轴径增大5%，取

（4）中间轴的强度校核

中间轴上小齿轮直径，转矩

周向力：

轴向力：0

径向力：

右上图可知，危险截面在齿轮的轴段中心处

扭矩：

弯矩：

所以

此轴满足刚度条件

 力学模型的绘制

初步选定高速级小齿轮为右旋，高速级大齿轮为左旋；根据中间轴所受轴向力最小的要求，低速级小齿轮为左旋，低速级大齿轮为右旋。根据要求

齿轮2：

齿轮3：

（三）计算反支力：

1．垂直面反支力（XZ平面）参看图7b。

        由绕支点B的力矩和，得：

，方向向下。

同理，由绕支点A的力矩和，得：

，方向也向下。

由轴上的合力，校核：

，计算无误。

2．水平面支反力（XY平面）参看图7d。

       由绕支点B的力矩和，得：

，方向向下。

同理，由绕支点A的力矩和，得：

，方向也向下。

由轴上的合力，校核：

，计算无误。

1．A点总反支力

B点总反支力

八、滚动轴承的选择及校核计算

根据轴的设计选取轴承

高速轴：轴承型号6208

中间轴：轴承型号6307

低速轴：轴承型号6214

中间轴轴承寿命计算校核

中间轴径向力

则当量动载荷

查机械设计手册轴承6214的额定动载荷

要求使用寿命为十年，两班制工作

则

查《机械设计基础》表16-13。因为受轻微冲击载荷，所以其载荷系数

而滚动体为球体，所以

取常温下工作取

代入数据的

所以满足寿命要求

九、联轴器的选择计算

轴孔长度用J型

根据低速轴联轴器安装处轴径d=56mm

查机械设计手册取联轴器型号为

小带轮处联轴器安装的轴径d=38，取联轴器型号为YL7J

十、键联接的选择及校核计算

查《机械设计基础》表10-10键的取材为45钢则在轻微冲击中许用挤压应力

这里只以中间轴上的键为例。由中间轴的西部结构设计，选定：高速级大齿轮处键1为，标记：键GB/T 1096—1979；低速级小齿轮键2为，标记：键GB/T 1096—1979；由于是同一根轴上的键，传递的转矩相同，所以只需校核短的键1即可。齿轮轴段；键的工作长度；键的接触高度；传递的转矩；按课本表6-2查出键静联接时的挤压须用应力（键、齿轮轮毂、轴的材料均为45钢调质）。

，键联接强度足够

十一、箱体的设计

（一）机体有足够的刚度：

在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度

（二）考虑到机体内零件的润滑，密封散热：

因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为40mm，为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为。

（三）机体结构有良好的工艺性：

铸件壁厚为10，圆角半径为R=3。机体外型简单，拔模方便。

（四）对附件设计：

1．视孔盖和窥视孔：

在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6紧固。

2．油螺塞：

放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。

3．油标：

油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出。

4．通气孔：

由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡。

5．螺钉：

启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹。

6．位销：

为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度。

7．吊钩：

在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体。

十二、润滑方式

对于二级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。

油的深度为（），所以。

其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。

密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，连接表面应精创，其表面粗度应为密封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大，。并匀均布置，保证部分面处的密封性。

十三、设计小结

这次的课程设计，对于培养我们理论联系实际的设计思想；训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论，结合生产实际关系和解决工程实际问题的能力；巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。

在这次的课程设计过程中，综合运用先修课程中所学的有关知识与技能，结合各个教学实践环节进行机械课程的设计，一方面，逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力，特别是提高了分析问题和解决问题的能力，为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。

设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。

十四、参考文献

一、杨可帧、程光藴、李仲生主编. 机械设计基础.北京：高等教育出版社，2006年5月

二、王昆、何小柏、汪信远主编. 机械设计、机械设计基础课程设计. 北京：高等教育出版社，1996年

三、机械设计课程设计手册，第2版。北京：高等教育出版社，1999。