一级斜齿圆柱齿轮减速器课程设计说明书Word下载.doc
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F（kN）
V（m/s）
D（mm）
01
2.2
1.0
300
02
1.2
350
03
1.4
400
04
1.6
450
05
2.3
06
1.3
07
08
1.5
09
2.5
10
11
12
13
2.6
14
15
16
17
2.8
18
19
20
21
2.9
1.1
22
23
24
25
3.0
26
27
28
29
3.2
30
31
33
3.3
200
34
1.1
250
35
前言
一、设计背景
计某一带式运输机用一级斜齿圆柱齿轮减速器。
1、V带传动
2、一级斜齿圆柱齿轮减速器
3、运输带
4、联轴器
5、电动机
6、卷筒
图1带式运输机构
二、设计目的和意义
机械设计基础课程设计是机械设计基础课程设计的重要实践环节，是第一次较全面的设计能力训练，在实践学生总体培养目标中占有重要地位。
1.
综合运用机械设计基础课程及有关先修课程的理论和生产实际知识进行机械设计训练，从而使这些知识得到进一步巩固和扩张。
2.
学习和掌握设计机械传动和和简单机械的基本方法和步骤，培养学生工程能力及分析问题解决问题的能力。
3.
提高学生在计算、制图、计算机绘图、运用设计资料、进行经验估算、机械设计方面的基本技能。
目录
一、总体方案设计 8
二、电动机选择和运动、动力参数计算 8
1.电动机的选择 8
2.传动比分配 10
3.机械装置的运动和动力参数计算 11
三、V带的设计计算 12
1.确定计算功率 12
2.选取窄V带型号 12
3.确定带轮基准直径 12
4.确定窄V带的基准长度和传动中心距a 12
5.验算主动轮上的包角 13
6.计算窄V带根数z 13
7.计算预紧力 13
8.计算压轴力 13
9.带轮结构设计 14
四、齿轮的设计 14
1.选定齿轮精度等级、材料及齿数 14
2.按齿根弯曲疲劳强度设计 14
3.计算 16
4.几何尺寸计算 17
5.校核齿面接触疲劳强度 17
6.结构设计 18
五、轴的设计计算 19
1.初步估算转轴受扭段的最小直径 19
2.联轴器选型 19
3.轴承的选用 20
4轴上零件的周向定位 20
5.校核低速轴（输出轴）的强度 20
6.按疲劳强度条件校核输出轴的强度 23
六、滚动轴承寿命校核 25
1.齿轮轴（高速轴）上轴承的校核 25
2.低速轴上轴承的校核 26
七、平键联接的强度计算 27
1.大齿轮与轴联接的键的校核 27
2.低速轴与半联轴器联接键的校核 28
3.高速轴与半联轴器联接键的校核 28
八、减速器箱体设计 29
九、润滑和密封的设计 31
十、技术要求 31
设计小结 32
参考文献 33
项目-内容
设计计算依据和过程
计算结果
一、总体方案设计
二、电动机选择和运动、动力参数计算
1.电动机的选择
电动机与V带轮连接，通过V带传动将动力传动到一级斜齿圆柱齿轮减速器的输入轴，输出到卷筒带动运输带进行工作。
其中联轴器选用弹性联轴器，轴承选用圆锥滚子轴承。
一般机械装置设计中，原动机多选用电动机。
电动机输出连续转动，工作时经传动装置
调整转速和转矩，可满足工作机的各种运动和动力要求。
电动机为标准化、系列化本品，由专门厂家按国家标准生产，性能稳定，价格较低。
设计时可根据设计任务的具体要求，从标准产品目录中选用。
1.电动机的类型和结构形式
电动机按电源分有直流和交流两种。
一般工程上常用三相异步交流电动机，其中Y系列为全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电源电压380V,用于非易燃、易爆、腐蚀性工
作环境，无特殊要求的机械设备，如机床、农用机械、运输机等，也适用于某些起动转矩有
较高要求的机械，如压缩机等。
YZ系列和YZR系列分别为笼型转子和绕线转子三相异步电
动机，具有较小转动惯量和较大过载能力力，可适用于
可适用于频繁起制动和正反转工作状况，如冶金、起重设备等。
对有特殊要求的工作场合，应按特殊要求选择，如井下设备对防爆要求严格，可选用防爆电动机等。
2.电动机的容量和转速
电动机主要按照其容量和转速要求选取。
电动机容量大，则体积大、重量重，价格高；
转速高，磁极对数少，则体积小、重量轻，价格低。
所选电动机的容量应不小于工作要求容量，即电动机额定功率Ped一般要略大于设备工作机所需电动机功率Pd，此功率也是电动机的实际输出功率，即
Ped≥Pd
式中，Pd由工作机所需功率Pw和传动装置总效率η决定，
Pd=Pw/η
式中，η等于传动装置各部分的连乘积，
即η=η1η2·
·
ηn。
Pw=Fv/1000=Tnw/9550kW
式中，F位工作机所需牵引力或工作阻力（N）；
v位工作机受力方向上的速度（m/s）；
T位工作机所需扭矩（N·
m）；
nw位工作机转速（r/min）。
本次设计中运输带拉力F=2.5kN，运输带速度v=1.3m/s，卷筒直径D=400mm
本次设计按照工作要求选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V。
（1）选择电动机容量
工作机所需功率为
Pw=Fv/1000=3.25kW
按表2-5确定各部分的效率为：
V带传动效率η1=0.96，滚动轴承（一对）η2=0.99
闭式齿轮传动η3=0.98，弹性联轴器
η4=0.992，传动滚筒效率η5=0.96
传动装置的总效率为
工作机所需电动机功率
Pd=Pw/η=3.775kW
运输带拉力
F=2.5KN
运输带速度
v=1.3m/s
卷筒直径
D=400mm
选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V。
Pw=3.25kW
Pd=3.775kW
2.传动比分配
因为载荷平稳，电动机的额定功率Ped略大于Pd即可。
由Y系列电动机技术数据，选电动机的额定功率Ped为4kW。
（2）确定电动机转速，滚筒轴工作转速
通常，V带传动的传动比常用范围为2~4，一级圆柱齿轮减速器的传动比为1~8，一般传动比i≤5，则总传动比的范围为
故电动机转速的可选范围为
符合这一范围的同步转速有750、1000r/min。
选取Y160M1-8，额定功率4KW，满载转速960r/min。
传动装置的总传动比根据电动机的满载转速nd，和工作机轴的转速nw.计算确定。
i=nd/nw
当传动装置为多级组合时，总传动比ia为各级传动比的连乘积，即
ia=i1i2·
in
传动装置各级传动比的分配结果对传动装置的外廓尺寸和重量均有影响。
分配合理，可以使其结构紧凑、成本降低，且较易获得良好的润滑条件。
传动比分配主要应考虑以下几点
1）对于不同的传动形式、不同的工作条件下，传动比常用值见表2-4。
其传动比一般应在推荐范围内选取，不要超过最大值。
2）各级传动零件应做到尺寸协调，避免发生相互干涉，且要易于安装。
（1）总传动比
（2）分配传动装置各级传动比
取V带传动的传动比
电动机的额定功率
Ped=4kW
滚筒轴工作转速
电动机型号选取Y160M1-8
总传动比
3.机械装置的运动和动力参数计算
取一级圆柱齿轮减速器的传动比
注意：
以上传动比的分配只是初步的。
0轴（电动机轴）
1轴（高速轴）
2轴（低速轴）
3轴（滚筒轴）
见表1
轴名
功率P/kW
转矩T/N·
m
转速
n/（r/min）
传动比
i
效率
η
输入
输出
0轴
3.775
37.55
960
3.5
4.42
1
0.96
0.97
0.98
1轴
3.624
3.588
126.17
124.9
274.3
2轴
3.516
3.481
541.14
535.73
62.05
3轴
3.453
3.418
531.44
526.13
表1各轴运动和动力参数
三、V带的设计计算
1.确定计算功率
2.选取窄V带型号
3.确定带轮基准直径
4.确定窄V带的基准长度和传动中心距a
由表2-6-7查得工矿系数
根据图2-6-10选择SPZ型带
小带轮转速
由表2-6-4、表2-6-11及图2-6-10取主动轮直径
根据式（2-16-19a），计算从动轮直径
按表2-6-12取
按式（2-6-20）验算带速
根据式（2-6-21）、0.7（）<
<
2（）
初步定中心距
根据式（2-6-22）
SPZ
带的速度合格
5.验算主动轮上的包角
6.计算窄V带根数z
7.计算预紧力
8.计算压轴力
计算带所需的基准长度
由表2-6-3选取带的基准长度
按式（2-6-23）
计算实际中心距
根据式（2-6-25）、式（2-6-26）计算中心距变动范围
最小中心距
按式（2-6-7）验算包角
由表2-6-5查得
由表2-6-6查得
由表2-6-3查得
根据式（2-6-28）计算带的根数
取带的根数根
根据式（2-6-29）计算预紧力
根据式（2-6-30）计算压轴力
主动轮包角合格
根
9.带轮结构设计
四、齿轮的设计
1.选定齿轮精度等级、材料及齿数
2.按齿根弯曲疲劳强度设计
V带轮的材料（v<
30m/s）
选用HT200
电动机轴径d=42mm
故主动轮为实心式结构
从动轮选用轮辐式结构
标准斜齿圆柱齿轮传动
1）运输机为一般机器，速度不高，故选用7级精度。
2）用硬齿面齿轮设计此传动。
大、小齿轮的材料为40Cr，并进行调质及表面淬火，齿面硬度为48~44HRC，
3）选用小齿轮齿数，大齿轮齿数
齿轮减速器的传动比
齿数应为互质数，取
（1）确定公式内的各计算数值
1）由式（2-8-1）
2）试选初估由表2-8-7取
3）由图2-8-18h查得，由表2-8-8查得
。
4）由式（2-8-14），计算应力循环次数
V带路材料HT200
主动轮为实心式结构
从动轮为轮辐式结构
5）由图2-8-16查得
6）由式（2-8-13）计算齿根弯曲许用应力
7）计算当量齿数
8）由表2-8-6插值计算的：
9）计算大、小齿轮的
10）由图2-8-12查得
11）由式（1-5-39）得
当
3.计算
12）由是（1-5-35）及式（1-5-32）得
13）由式（2-8-21）得
14）由式（2-8-22）得
1）计算法向模数
2）计算分度圆直径
3）计算圆周速度
4）计算齿宽
5）计算载荷系数K
一直使用系数；
根据，7级精度，由图2-8-7查得；
假设由表2-8-3查得，由表2-8-4
4.几何尺寸计算
5.校核齿面接触疲劳强度
中硬齿面齿轮查得小齿轮相对支撑对称布置、6级精度、时
考虑齿轮实际为7级精度，取
故实际载荷系数
K与试选载荷系数基本接近，无需校正
1）计算中心距
将中心距圆整为127mm
2）按圆整后的中心距修正螺旋角
3）计算分度圆直径
4）计算齿轮宽度
取
1）由图2-8-17查得，由表2-8-8查得
2）由图2-8-15查得
6.结构设计
3）由式（2-8-13）计算齿面接触许用应力
4）查表2-8-5得
5）查图2-8-13得
6）由式（2-8-17）计算,其中
则
7）由式（2-8-18）计算
8）由式（2-8-16）校核齿面接触疲劳强度
小齿轮与轴做成一体式
大齿轮采用轮辐式结构
齿面接触疲劳强度满足要求
五、轴的设计计算
1.初步估算转轴受扭段的最小直径
2.联轴器选型
1）高速轴
材料为45钢，查表2-10-3，取
加大7%所以
2）低速轴
加大7%故
根据联轴器尺寸选高速轴
低速轴
联轴器的计算扭矩转矩变化小，取
1）低速轴
选用LT6型弹性销柱套联轴器，其公称转矩为孔径选32mm，型L=60mm
与之配合的轴的毂孔长度
2）高速轴
选用LT8型弹性销柱套联轴器，其公称转矩为710N·
m，孔径选48mm，型L=84mm与之配合的轴毂孔长度
LT6型弹性销柱套联轴器型，孔径32mm
LT8型弹性销柱套联轴器
孔径48mm
3.轴承的选用
4轴上零件的周向定位
5.校核低速轴（输出轴）的强度
初步选这滚动轴承
因齿轮选用斜齿圆柱齿轮轴受有径向力和轴向力的共同作用，故选用圆锥滚子轴承
高速轴上选用30208型圆锥滚子轴承
低速轴上选用30211型圆锥滚子轴承
齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。
大齿轮与轴的平键选用：
d=60mm选键宽b=18mm键高h=11mm键长L=28mm，平头平键，双键连接
低速轴上半联轴器上键的选用：
d=48mm选键宽b=14mm键高h=9mm键长L=70mm，圆头平键，单键连接
高速轴上半联轴器上键的选用：
d=32mm选键宽b=10mm键高h=8mm键长L=40mm，圆头平键，单键连接
1）大齿轮受力：
由此可画出大齿轮轴的受力图
2）计算轴承的支反力
高速轴
30208型轴承
30211型轴承
a）轴结构图b）轴受力图c）轴水平受力图d）水平面弯矩图e）轴垂直面受力图
f）垂直面弯矩图g）合成弯矩图h）转矩图i）当量弯矩图
垂直面支反力
3）计算水平面弯矩和垂直面弯矩
大齿轮中间断面右侧水平弯矩为
右轴颈中间断面处水平弯矩为
大齿轮中间断面处的垂直弯矩为
4）计算合成弯矩
按式合成弯矩图。
大齿轮中间断面左侧弯矩为
大齿轮中间断面右侧弯矩为
5）计算轴的转矩T并画转矩T图
6）计算当量弯矩
按式求当量弯矩并画当量弯矩图
6.按疲劳强度条件校核输出轴的强度
大齿轮中间断面右侧C处和右轴颈中间断面B处的当量弯矩最大
7）选轴的材料，确定许用应力。
轴的材料选用45钢调质。
8）校核轴的强度，取B和C两截面为危险截面
B截面处强度条件
C截面处强度条件
结论：
按弯扭合成强度校核输出轴的强度足够安全。
1）判断并确定危险截面。
选取截面Ⅰ为危险截面。
2）选择轴的材料，确定许用应力。
轴的材料为45钢调质，查得
碳钢材料常数取；
3）求截面Ⅰ的应力
B截面处强度符合
C截面处强度符合
弯曲应力
切应力
弯曲应力属于对称循环变应力
扭转切应力属于脉动循环变应力
4）求截面I的有效应力集中系数。
因为在此截面处，轴的直径变化，过度圆角半径r=2mm，有效集中系数可以根据，以及查第二章附录表A，并且利用插值法得到
5）绝对尺寸系数。
由第二章附录表C查得。
由第二章附录表E查得
6）求安全系数，按应力循环特性r=C的情形计算安全系数。
由式（2-10-6）和式（2-10-7）得出轴仅受弯曲应力或切应力时的安全系数
六、滚动轴承寿命校核
1.齿轮轴（高速轴）上轴承的校核
由式（2-10-8）得计算安全系数
在这里，设计安全系数S=1.5
故轴的强度符合要求。
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