一级减速器课程设计报告解读.docx
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一级减速器课程设计报告解读
机械设计课程设计
计算说明书
机械设计课程设计任务书
学生姓名：
学号：
专业
任务起止时间
设计题目：
设计带式输送机中的传动装置
一、
传动方案如图1所示：
1—电动机；2—V带传动；3—单级圆柱齿轮减速器
4—联轴器；5—带式输送机；6—鼓轮；7—滚动轴承
图1带式输送机减速装置方案图
二、原始数据
滚筒直径d/mm
400
传送带运行速度v/（m/s）
1.6
运输带上牵引力F/N
1900
每日工作时数T/h
24
传动工作年限
5
单向连续平稳转动，常温空载启动。
三、设计任务：
1.低速轴零件图1张（A3图纸）
2.低速轴齿轮零件图1张（A3图纸）
3.设计说明书1份
在1周内完成并通过答辩
参考资料：
《机械设计》《机械设计基础》《课程设计指导书》《机械设计手册》
《工程力学》《机械制图》
指导教师签字
一、电机的选择
1.1选择电机的类型和结构形式：
依工作条件的要求，选择三相异步电机：
封闭式结构
U=380V
Y型
1.2电机容量的选择
工作机所需的功率PW=Fv/1000=3.04kW
V带效率1：
0.95
滚动轴承效率（一对）2：
0.98
闭式齿轮传动效率（一对）3:
0.97
联轴器效率4：
0.99
工作机（滚筒）效率5（w）：
0.96
传输总效率=1﹒23﹒3﹒4﹒5=0.841
则，电动机所需的输出功率PW=Pd/=3.61kW
1.3电机转速确定
卷筒轴的工作转速
=76.4r/min
V带传动比的合理范围为2~4，一级圆柱齿轮减速器传动比的合理范围为3~7，则总传动比的合理范围为
=6~28，故电动机转速的可选范围为：
=458.4~1528r/min
在此范围的电机的同步转速有：
750r/min、1000r/min、1500r/min
依课程设计指导书表18-1：
Y系列三相异步电机技术参数（JB/T9616-1999）选择电动机
型号：
Y112M-4额定功率Ped：
4kW
同步转速n：
1500r/min满载转速nm：
1440r/min
二、传动装置的运动和动力参数计算
总传动比：
18.85
2.1分配传动比及计算各轴转速
取V带传动的传动比i0=3
则减速器传动比i=i/i0=6.28
2.2传动装置的运动和动力参数计算
0轴（电动机轴）
3.61kW
1440r/min
23.94Nm
1轴（高速轴）
3.43kW
480r/min
68.24Nm
2轴（低速轴）
3.26kW
76.43r/min
407.34Nm
3轴（滚筒轴）
3.16kW
76.43r/min
394.84Nm
以上功率和转矩为各轴的输入值，1~3轴的输出功率或输出转矩为各自输入值与轴承效率的乘积。
各轴运动和动力参数如下表：
表2-1各轴运动和动力参数
轴名
功率P/kW
转矩T/Nm
转速
n/（r/min）
传动比i
效率
输入
输出
输入
输出
0轴
3.61
23.94
1440
1轴
3.43
3.36
68.24
66.88
480
3
0.95
2轴
3.26
3.19
407.34
399.19
76.43
6.28
0.95
3轴
3.16
3.13
394.84
386.94
76.43
1
0.97
三、V带传动设计
3.1确定计算功率
根据已知条件结合教材《机械设计基础》由图/表13-9得到工作情况系数KA=1.3，故Pca=KAPd=4.46kW。
3.2选择普通V带型号
已知Pca，nm，结合教材《机械设计基础》由图/表13-15确定所使用的V带为A型。
3.3确定带轮基准直径并验算带速
（1）结合教材《机械设计基础》由图/表13-4，初选小带轮直径dd1=90mm。
（2）验算带速：
6.79m/s，满足5m/s（3）计算大带轮的基准直径
270mm。
3.4确定V带中心距和基础长度
（1）根据
，初定中心距a0=540mm。
（2）计算所需的带长
=1660.49mm。
由图/表13-2，对A型带进行基准长度Ld=1750mm。
（3）实际中心距
584.76mm
中心距的变化范围
558.51~637.26mm。
3.5验算小带轮包角
162.4>120°合格。
3.6计算V带根数Z
由nm，dd1结合教材《机械设计基础》查图/表13-4得P0=1.07kW。
由nm，i0，A型带，查图/表13-6得P0=0.17kW。
已知1查表13-8得K=0.96，已知Ld查表13-2得KL=1.00则V带根数
3.74，取z=4。
四、设计减速器内传动零件（直齿圆柱齿轮）
4.1齿轮传动设计计算
（1）选择材料及确定许用应力
由教材《机械设计基础》表11-1确定以下参数：
表4-1高速级齿轮材料及许用应力
齿轮
热处理方式
齿面硬度
/MPa
/MPa
小齿轮
40MnB调制
241~286HBS
700MPa
600MPa
大齿轮
ZG35SiMn调制
241~269HBS
600MPa
500MPa
由表11-5，取安全系数SH=1.0，SF=1.25。
则许用应力为：
700MPa
600MPa
480MPa
400MPa
（2）按齿面接触强度设计
设齿轮按9级精度制造，由教材《机械设计基础》表11-3得载荷系数K=1.0，由表11-6得齿宽系数Φd=1.0，由表11-4可得弹性系数ZE=189.8
。
小齿轮传递的（输入）转矩：
T1=68240Nmm（注意单位换算）
小齿轮分度圆直径：
41.72mm。
齿数取z1=21，z2=iz1≈132，故实际传动比i1=z2/z1=6.28。
齿宽
42mm（圆整）。
取大齿轮齿宽b2=50mm，为补偿安装误差，取小齿轮齿宽b1=b2+（5~10）=60mm。
模数m=d1t/z1=1.99，按表4-1，取标准模数m=2，实际分度圆直径
42mm，
264mm，中心距
153mm。
（3）齿轮的圆周速度
1.06m/s。
对照表11-2可知，选9级精度是合适的。
4.2传动齿轮的主要参数
表4-2传动齿轮的主要参数
高速轮
低速轮
齿数z
21
132
中心距a/mm
153
模数m/mm
2
齿宽b/mm
60
50
分度圆直径d/mm
42
264
齿顶高ha/mm
2
2
齿根高hf/mm
2.5
2.5
齿高h/mm
4.5
4.5
齿顶圆直径da/mm
46
268
齿根圆直径df/mm
38
260
五、轴的结构设计计算
5.1高速轴的计算（1轴）
根据表14-1得，高速轴材料为：
45钢，热处理方式：
调制，许用弯曲应力[σ-1b]=65MPa。
（1）初估轴径
初选轴径，根据扭转强度计算初估。
由表14-2得常数A0=110
21.0mm
考虑到键槽的作用，轴径增加3%为21.63mm，圆整后暂取d1=22mm。
（2）轴的径向尺寸设计
根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图：
表5-1高速轴径向尺寸确定
轴段直径d/mm
确定方法
说明
d1=22
d1=22
初估轴径
d2=28
d2=d1+3C1
d3=35
d3=d
轴承内圈直径
d4=40
d4=d3+3C1
——
——
高速齿轮
d6=40
d6=d4
d7=35
d7=d3
轴承内圈直径
（3）轴的轴向尺寸设计
轴的结构图如下：
经验值的计算与选取：
轴承端盖至箱外传动件间的距离L=L+2-4-B=35箱座壁厚=8
联接螺栓至外箱壁的距离C1=23；至凸缘边距离C2=20
轴承座宽度L=C1+C2++（5~10）=57
齿轮至机体内壁的距离2=10
大齿轮齿轮端面的距离3=60
轴承内侧至箱体内壁的距离4=10（指导书38页图5-12）
表5-2高速轴轴向尺寸确定
轴段长度L/mm
确定方法
说明
L1=70
L1>键长L
比四根皮带轮略宽
L2=35
L2=L
与L相等
L3=27
L3=L+2+3-L
L4=7
L4=2-3
由2估算得出
L5=60
L5=3
齿轮宽度
L6=7
L6=L4
L7=24
L7=4+B+3-3
l1=57
l1=L5/2+L6+B/2+4+3
l2=57
l2=L5/2+2+B/2+4
l3=77
l3=L1/2+L2+B/2
5.2低速轴的计算（2轴）
根据表14-1得，低速轴材料为：
45Cr合金钢，热处理方式：
调质，许用弯曲应力[σ-1b]=75MPa。
（1）初估轴径
初选轴径，根据扭转强度计算初估。
由表14-2得常数A0=100
34.94mm
考虑到键槽的作用，轴径增加3%为35.99mm，圆整后暂取d1=36mm。
（2）轴的径向尺寸设计
根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图：
表5-5低速轴径向尺寸确定
轴段直径d/mm
确定方法
说明
d1=50
d1=d4
d2=60
d2=d3-4C1
d3=55
d3=d4+3C1
d4=50
d4=d（轴承内径）
轴承内圈直径
d5=45
d5=d6+3C1
d6=40
d6=d
联轴器轴孔直径
表5-6所选用联轴器的主要参数
型号
公称转矩Tn/Nm
许用转速nr/min
轴孔直径d/mm
轴孔长度L/mm
轴孔长度L1/mm
TL7
500
3600
40
112
84
（3）轴的轴向尺寸设计
轴的结构图如下：
经验值的计算与选取：
轴承端盖至箱外传动件间的距离L=33箱座壁厚=8
联接螺栓至外箱壁的距离C1=23；至凸缘边距离C2=20
轴承座宽度L=C1+C2++（5~10）=57
齿轮至机体内壁的距离2=10
大齿轮齿轮端面的距离3=50
轴承内侧至箱体内壁的距离4=10
表5-7低速轴轴向尺寸确定
轴段长度L/mm
确定方法
说明
L1=27
L1=B+4+1
L2=7
L2=2-3
L3=49
L3
3
有齿轮宽度决定
L4=36
L4=B+4+2
L5=33
L5=L
L6=110
L6
L（联轴器孔长）
由联轴器孔的长度L决定
l1=96
l1=L6/2+L5+B/2
l2=53
l2=L3/2+L4-B/2
l3=54
l3=L1+3-B/2+L2+L3/2
六、校核轴承寿命
表7-1所选用的轴承主要参数
轴名称
轴承代号
d/mm
D/mm
B/mm
Cr/kN
高速轴
6007
35
62
14
16.2
低速轴
6010
50
80
16
22.0
轴承设计要求寿命
40000~60000h
七、键连接的选择和计算
本设计减速器共需键：
3个。
表8-1键的主要参数
轴名
安装直径d/mm
类型
h/mm
b/mm
轮毂长度
/mm
键长L/mm
高速轴
22
A型
6
6
40
65
低速轴
55
A型
10
16
90
45
40
A型
8
12
70
90
八、箱体的设计
表9-1铸铁减速器箱体的主要结构尺寸（mm）
名称
符号
尺寸
机座壁厚
8
机盖壁厚
1
8
机座凸缘厚度
b
12
机盖凸缘厚度
b1
12
机座底凸缘厚度
b2
20
地脚螺钉直径
df
18
地脚螺钉数目
n
8
轴承旁联接螺栓直径
d1
14
盖与座联接螺栓直径
d2
9
连接螺栓d2的间距
l
170
轴承端盖螺钉直径
d3
8
窥视孔盖螺钉直径
d4
3
定位销直径
d
7
df,d1,d2至外机壁距离
C1
23
df,d2至凸缘边缘距离
C2
20
轴承旁凸台半径
R1
20
凸台高度
h
200
外机壁与轴承座端面距离
l1
49
大齿轮端面圆与内机壁距离
1
10
齿轮端面与内机壁距离
2
10
机盖，机座筋厚
m1,m
m1
7，m
7
轴承端盖外径
D2
102，120
轴承旁联接螺栓距离
s
120
九、心得体会
在这次课程设计中，我感触最深的当属查阅了各种设计书和指导书，有时为了选择一个合适的轴承，需要查阅大量的资料，从材料到加工工艺，需要考虑许多因素。
为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计书是十分必要的，同时也是必不可少的。
设计每种零件都要先从标准件考虑，然后向标准件靠拢，所设计的每个尺寸都要进行仔细而严谨的考虑，凭空猜想只能是浪费时间。
另外，也要感谢刘老师在这次课程设计中给予我们的支持与帮助。
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