一级减速器

机械设计课程基础设计 一级减速器

1

第一章 绪论

本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算在设计计算中运用到

了《机械设计基础》、《机械制图》、《工程力学》、《公差与互换性》等多门课程

知识并运用《AUTOCAD》软件进行绘图因此是一个非常重要的综合实践环节,

也是一次全面的、 规范的实践训练。通过这次训练使我们在众多方面得到了

锻炼和培养。主要体现在如下几个方面

1培养了我们理论联系实际的设计思想训练了综合运用机械设计课程和

其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力

巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。

2通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计使我们掌握了

一般机械设计的程序和方法树立正确的工程设计思想培养独立、全面、科

学的工程设计能力和创新能力。

3另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的

能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。

4加强了我们对Office软件中Word功能的认识和运用。

机械设计课程基础设计 一级减速器

2

第二章 课题题目及主要参数说明

2.1 课题题目单级圆柱齿轮减速器

2.2 传动方案分析及原始数据

设计要求

带式运输机连续单向运转载荷较平稳空载启动两班制工作每班

工作8小时室内环境。减速器设计寿命为8年大修期为3年小批量

生产生产条件为中等规模机械厂可加工7-8级精度的齿轮动力来源为

三相交流电源的电压为380/220V运输带速允许误差为+5%。

 原始数据A11

运输带工作拉力FN2300

运输带卷筒工作转速n (r/min)115

卷筒直径D (mm)300

 设计任务

1) 减速器装配图1张A0或A1图纸

2) 零件工作图23张传动零件、轴、箱体等A3图纸

3) 设计计算说明书1份60008000字。说明书内容应包括拟定机械

系统方案进行机构运动和动力分析选择电动机进行传动装置运

动动力学参数计算传动零件设计轴承寿命计算、轴许用应力法

和安全系数法、键的强度校核联轴器的选择、设计总结、参考文献、

设计小结等内容。

 结构设计简图

图1 带式输送机传动系统简图 机械设计课程基础设计 一级减速器

3

第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算

 减速器的结构与

性能介绍

3.1结

构形式

按照设计任务要求本减速器采用水平剖分、封闭结构

(1)运输带工作拉力

F=2300N

(2)从电动机到卷筒间各个运动副的总机械效率η总

η总=

η1η2η3η4η5

2

η1=0.96—V带传动效率 η2=0.97—齿轮传动效率 η3=0.99—联轴器效率

η4=0.96—

卷筒传动效率

η5=0.99—

轴承传动效率 所以η总=η1η2η3η4η5

2

=0.96X0.97X0.99X0.96X0.99

2

=0.867

(3)电动机所需的功率 P

w

=Fv/1000kw; v=πnD/60 m/s;

P

d

=Pw/η总

=4.11kw 查《机械零件设计手册》附录表

F1-7 Y系列电动机的技术数据

取P电动机

=4kw

《

机

械

零

件

设

计

手

册

》

P

1

3

7

8

表

4

.

2

3.2

电动

机的

选择

可见有三种Y系列三相异步电动机可用分别为Y112S1-2、Y132M2-6、Y132S-4、

Y160M2-8四3者参数比较如下

型号 额定功率

kw

同步转速

r/min

满载转速

r/min

堵转转

矩

额定功

率

最大转

矩

额定转

矩

质

量

Y112S1-2

5.5kw

3000 2900 2.0 2.3 64

Y132M2-6 1000 960 2.0 2.0 84

Y132S-4 1500 1440 2.2 2.3 68

Y160M2-8 3000 2890 2.2 2.2 119

综合考虑总传动比及尺寸大小选取Y132S-4型 机械设计课程基础设计 一级减速器

4

3.3

传动

比分

配

运输带卷筒的转速为

n=115r/min

所以传动装置总传动比

??总=

满

=

1440

115

= 12.52

取带传动比 1=

3 则减速器的总传动比

2=

总1= 4.17



3.4

动力

运动

参数

计算

1转速

电动机的转速n=1440r/min

减速器高速轴Ⅰn1=

n/01=1440/3=480r/min 减速器Ⅱn2=n1/12=480/4.17=115.10r/min

(2)功率:

电动机所需功率Pd=

4.11kw

减速器高速轴ⅠP1=

Pd×η带= 4.11× 0.96 = 3.95kw

减速器低速轴Ⅱ

P2=

P1×η齿轮×η轴= 3.95×0.97×0.99 = 3.79kw

3转矩

电动机的转矩T0=

9550 ×Pdn= 9550 ×4.11

1440=

27.25N· m

Ⅰ轴的转矩:

T1=

9550 ×P1n1= 9550 ×3.95

480=

78.59N· m

Ⅱ轴的转矩T2=

9550 ×P2n2= 9550 ×3.79

115.10=

314.46N· m

设计计算内容 计算及说明 结果及

依据

轴号

功率

P/kW

n/(r/min) T(N.m) i η

0 4.11 1440 27.25 3

4.17

0.96

Ⅰ 3.95 480 78.59

Ⅱ 3.79 115.10 314.46 0.99

机械设计课程基础设计 一级减速器

5

第四章皮带传动的设计计算

皮带传动

的设计计

算

1、确定计算功率Pc

查表

7-5得工作情况系数KA=1

Pc=Pd=

4.11kw

2、选择V带的型号

根

据计算功率Pc=4.11kw主动轮n=1440r/min由图7-17选择A型

V带

3、确定带轮直径dd1、

dd2

由表7-6知dmin=75mm

取dd1=100mm

则dd2=dd1×带= 100 ×3 = 300mm 则实际传动比为=300

100=

3

从动轮实际转速为n2=n1=1440

3=

480r min



4、验算V带速度V

V =

πdd

1n160 × 1000

=

π×100 ×1440

60 × 1000

= 7.024m s



带速在5~25m/s范围内 设计合格

5、确定带的基准长度Ld和实际中心距

a

由 0.7



dd

1+ dd2

2



dd1+ dd2

得 280mm

800???? 取a0=600mm

由 L0=

2a0+π

2

dd

1+ dd2

+

dd2?dd124a0得

Ld=1844.67mm

精密机

械设计

P122表

7-5

精密机

械设计

P122

图7-17

机械设计课程基础设计 一级减速器

6

第五章 齿轮的设计计算

 齿轮的

设计计

算及结

构说明

5.1直齿圆

柱齿轮传动

设计

5.1.1直齿

圆柱齿轮的

选材

5.1.2直齿

圆柱齿轮的

设计计算与

强度校核

μ=

Z2

Z1

=

n0n1=

1440

480

= 3

直齿圆柱齿轮

1选择材料及确定需用应力

小齿轮选用45号钢调质处理HB236

大齿轮选用45号钢正火处理HB190

由《机械零件设计手册》查得 lim1 lim2580 , 370 SHlim 1.0H a H aMP MP   

 25.1,320,450lim2lim1limFaFaFSMPMP

2确定各种参数

由于原动机为电动机工作机为带式输送机载荷平稳

齿轮在两轴承间对成布置一般按照中等冲击载荷计算。

查《机械设计基础》教材中表10—4得

取载荷系数K=1.3

查《机械设计基础》教材中表11—5取

区域系数 ZH=2.5

弹性系数 ZE=189.8

查《机械设计基础》教材中表10—11取齿宽系数?d=

0.8  a

H

H

HMP

S

580

1

580lim

1lim

1





 a

H

H

HMP

S

370

1

370lim

2lim

2





《机械设计

基础》教材

P175图

10.21

《机械设计

基础》教材

P173 表

10-4

《机械设计

基础》教材

P174表10—

5

《机械设计

基础》教材

P188表10—

11

机械设计课程基础设计 一级减速器

7

 a

F

F

FMP

S

360

5.21

450lim

1lim

1





 a

F

F

FMP

S

256

5.21

320lim

2lim

2





3按齿面接触强度设计计算

)(59.78/48095.39550/95501

11

mNnPT

小齿轮分度圆直径为

=

2

×1.3×78.59×1030.8×3+1

32

.5×189.8

37023=

94.35mm

取小齿轮齿数 Z1=

27则大齿轮齿数为Z2=112

模数m =d1Z1=94

.35

27=

3.49mm

齿宽b =?dd1=

0.8× 94.35mm = 75.48mm

由表8-2知标准模数m=4mm

d1=

mZ1= 4 × 27mm = 108mm

d2=

mZ2= 4 ×112mm = 448mm

经圆整后

b1=

?dd1= 0.8× 108mm = 86.4mm

b2=

?dd2= 0.8× 448mm = 358.4mm

中心距a=d1+

d22=108+448

2=

278mm

精密机械设

计P141表

8-2

机械设计课程基础设计 一级减速器

8

4.1.3圆柱

直齿齿轮

的结构设

计数据

4验算齿轮弯曲强度

齿形系数YFa1=2.

65YFa2=2.21

修正系数YSa1=1.63

YSa2=1.76

由公式

δF

1=

2KT1YFa

1YSa1bm2z1=

2 × 1.3× 78.59 × 103×

2.65× 1.63

86.4× 3.492×

27

MPa

= 31.06MPa≤



ζF

1

= 360MPa

δF

2=δF1

YFa

2YSa2YFa1YSa1= 31.06×2.21×1.76

2.65×1.63MPa

= 27.97MPaq≤



ζF

2

= 256MPa弯曲强度校核安全

5计算齿轮圆周转速v并选择齿轮精度

υ=π

d1n160×1000=3.14×94.35×1440

60×1000=

7.11m s





对照表16-4知可选8级精度

齿轮结构设计

齿顶圆直径da

da

1= d1+ 2ha1= d1+ 2ham = 108 + 2× 1× 4 = 116mm

da

2= d2+ 2ha1= d2+ 2ham = 448 + 2× 1 ×4 = 456mm

齿全高hc*=0.25

h =



2ha+

c?



m =



2× 1+ 0.25



×4 = 9mm

齿厚S =P

2=π

m

2=3

.14×4

2=

6.28mm

齿根高hf=



ha+c



m = 5mm

齿根圆直径df

df1= d1?2hf= 108?2 × 2.5 = 103mm

df

2= d2?2hf= 448?2 × 2.5 = 443mm

由于小齿轮d1=108mm

可采用齿轮轴结构大齿轮因为分度圆

半径较大采用锻造毛坯的腹板式结构

精密机

械设计

P173

机械设

计基础

P181

机械零

件手册

P217表

16-4

机械设计课程基础设计 一级减速器

9

大齿轮的有关尺寸计算如下

轴孔直径d=?50mm

轮毂直径D1=

1.6d = 1.6×50 = 80mm

轮毂长度L = B2=

1.5d = 60mm

轮缘厚度δ0=



3?4



m = 12?16mm取δ0= 16mm

轮缘内径D2=

da2?2h?2δ0= 456?2 ×9?2 ×

16 = 406mm

腹板厚度c = 0.3B2=

0.3×60 = 18mm

腹板中心孔直径D0=

0.5



D1+ D2

= 243mm

腹板孔直径d0=

0.25



D2?D1

= 81.5mm 取d0=

82mm

齿轮倒角n=0.5m=2mm

齿轮结构图如下

第六章 轴的设计计算

 轴的设

计计算

与校核

6.1Ⅰ轴的

尺寸设计

6.1.1Ⅰ轴

的材料和

热处理的

选择

6.1.2Ⅰ轴

几何尺寸

的设计计

算

轴的设计计算与校核

不论何种具体条件轴的结构都应满足轴和装在轴上的

零件要有准确的位置轴上零件应便于装拆和调整轴应

具

有良好的制造工艺性等。

按承载性质减速器中的轴属于转轴。因此一般在进行

轴的结构设计前先按纯扭转对轴的直径进行估算然后根据

结构条件定出轴的形状和几何尺寸最后校核轴的强度。这

里因为从动轴为Ⅱ轴故只对Ⅱ轴进行强度的校核对两根

轴进行尺寸的设计计算过程。

具体步骤如下:

1、电动机轴的材料选择、热处理方式许用应力的确定。

选择45钢正火。硬度达到170~217HBS,抗拉强度 b=600MPa

屈服强度e=355MPa。[b1]=55MPa

2、初步计算各轴段直径

1计算d1

按下列公式初步计算出轴的直径输出轴的功

率P和扭矩T

P1=

3.95kw T1=78.59N · m

最小直径计算(查精密机械设计教材表10-2c值107-118)

d≥c



P1n13=



107~118



×



3.95

3203=

24.72~27.27mm

P158

机械设计课程基础设计 一级减速器

10

考虑到键槽则估计值加大3%则d1=24.72~27.27mm选择标准值d1=27mm

2计算d2

d2=d1+2a1=27+2×



0.07~0.1



× 27 = 30.8~32.4mm

取标准值d2=3

2mm

3计算d3

d3=d2+(1~5)mm=33~37mm 且d3必须与轴承的内径一致圆整d3=37mm

初选轴承型号为6208查表的B=18mmD=73mmCr=

29.5kNCa=18kN

4计算d4

机械

设计

基础

P225

表

14-3

机械

设计

课程

设计

P154

表

14-1

机械设计课程基础设计 一级减速器

11

d4=d3+(1~5)mm=38~42mm为装配方便而加大直径圆整后取

d4=4

2mm

(5)计算d5

d5=d4+2a4=4

2+2×



0.07~0.1



× 42 = 47.74~50.2mm

取标准值d5=50

(6)计算d6

d6=d3=37mm同一轴上选择同一型号以便减少轴承孔镗制和减

少轴承类型。

3、计算轴各段长度

1计算L1

L1段部分为插入皮带轮的长度查表7-4

小带轮宽B1=

Z-1e+2f=4-1×15+2× 9 = 63mm

取L1=70

2计算L2

L2=

?1+ e + m

轴承端盖采用凸缘式轴承端盖取

?1=

20mme = 1.2d3= 8.4mm其中d3为螺钉直径M8由

轴承外径D=72mm查表得取d3=7mm

名称 d1

d2 d3 d4 d5 d6

直径

(mm)

27 32 37 42 50 37

精密机械

设计P118

m=L-▽3-

B轴承=δ+c1+c2+3~8-▽3-B轴承 式中δ为箱体壁厚取δ=8mm取轴旁连接螺栓直径为10mm

查得c1=16mm

c2=14mm

由于轴承的轴颈直径与转速的乘积1.5~2×105故轴承采用脂润滑取▽3=9mm



所以m=8+16+14+8-9-27=10mm

所以

L2=

?1+ e + m = 20 + 8.4+ 10 = 38.4mm

取 L2=

39mm

3计算L3

L3=

B轴承+?2+?3+ 2 = 17 +12.5+ 9 + 2 = 40.5mm

式中?2为大齿轮端面至箱体内壁距离应考虑两齿轮的宽

度差两齿轮的宽度为5mm取小齿轮至箱体内壁距离为10mm

则

?2=

?2小+

B小轮?

B大轮2

= 10 + 2.5 = 12.5

取L3=

41mm

机械设计课程基础设计 一级减速器

12

6.2Ⅱ轴的

尺寸设计

和强度校

核

6.2.1Ⅱ轴

的材料和

热处理选

择

4计算L4

L4=

b大齿轮?2 = 86.4?2 = 84.2mm

取L4=85mm

5计算L5 L5=b=1.4a4=1.4(0.07~0.1)d4=

3.92~5.6mm

取L5=6mm

6计算L6

L6=

B轴承+?2+?3?L5= 27 + 12.5+ 10?6 =

43.5mm 取 L6=4

4mm

1轴图

尺寸设计部分具体步骤如下

1、电动机轴的材料选择、热处理方式许用应力的确定。

选择45刚正火。硬度达到170~217HBS抗拉强度 b=600MPa

屈服强度e=355MPa。[b1]=55MPa

名称 L1 L2 L3 L4 L5 L6

长度

/mm

70 39 41 85 6 44

机械设计课程基础设计 一级减速器

13

6

.2.1Ⅱ

轴几何

尺寸的

设计计

算

2、初步计算各轴段直径

1计算d1按下列公式初步计算出轴的直径输出轴的功率P和

扭矩T

P2=

3.79kw T2=314.46N ·m

最小直径计算(查精密机械设计教材表10-2c值107-118)

d≥c



P1n13=



107~118



×



3.79

115.103=

34.29~37.82mm

考虑到键槽则估计值加大3%则d1=

35.31~38.95mm 取d1=39mm

2计算d2

d2=d1+2a1=39+2×



0.07~0.1



× 39 = 44.46~46.8mm

取标准值d2=

47mm

机械设计课程基础设计 一级减速器

14

3计算d3

d3=d2+(1~5)mm=48~52mm 且d3必须与轴承的内径一

致圆整d3=

50mm初选轴承型号为6210查表的

B=20mmD=90mmCr=

35kNCa=23.2kN 4计算d4 d4=d3+(1~5)mm=51~55mm为装配方便而加大直径圆

整后取d4=5

5mm

(5)计算d5

d5=d4+2a4=5

5+2 ×



0.07~0.1



× 55 = 62.7~66mm

取标准值d5=6

5

(6)计算d6

d6=d3=50mm同一轴上选择同一型号以便减少轴承孔

镗制和减少轴承类型。 名称

d1 d2 d3 d4 d5 d6

直径

/mm

39 47 50 55 65 50

机械设计课

程设计P154

表14-1

机械设计课程基础设计 一级减速器

15

3、计算轴各段的长度

1计算L1

半联轴器的长度L=52mm为保证轴端挡圈只压在半联轴

器上而不是在轴的端面上故第一段的长度应比L略

短一些 取L1=50mm

2计算L2

L2=

?1+?+

轴承端盖采用凸缘式轴承端盖取

?1=

20mm ?= 1.23= 8.4mm其中d3为螺钉直径

M8由轴承外径D=90mm查表取d3=

7mm

= L

? ?3?

B轴承=δ+??1+??2+



3~8



? ?3?B轴承

式中δ为箱体厚度取δ= 8mm取轴旁连接螺栓的

直径为10mm查得

??1=

16mm ??2= 14mm

由于轴承的轴颈直径和转速的乘积

9mm

所以 m=8+16+14+8-9-27=10mm

所以 L2=

?1+?+= 20 + 8.4+ 10 = 38.4mm

取L2=

39mm

机械设计课程基础设计 一级减速器

16

3计算L3

L3=

B轴承+?2+?3+ 2 = 27 + 12.5+ 9 +2 = 50.5mm

式中?2为大齿轮端面至箱体内壁距离应考虑两齿轮的宽

度差两齿轮的宽度为5mm取小齿轮至箱体内壁距离为

10mm则

?2=

?2小+

B小轮?

B大轮2

= 10 + 2.5 = 12.5mm

取L3=

50mm

4计算L4

L4=

b大齿轮?2 = 86.4?2 = 84.4mm

取L4=

85mm

5计算L5=1.4a4=1.4

×(0.07~0.1)L4=8.33~11.9mm 取

L5=10mm

6计算L6

L6=

B轴承+?2+?3?L5= 27 + 12.5+ 9?10 = 38.5mm

取L6=

40mm

各段轴长列表如下 名称

L1 L2 L3 L4 L5 L6

长度

/mm

50 39 50 85 10 40

机械设计课程基础设计 一级减速器

17

强度校核具体步骤如下

1输出轴的功率P和T

P2=

3.79kw T2=314.46N ·m

2最小直径计算(查精密机械设计教材表10-2c值

107-118)

d≥c



P1n13=



107~118



×



3.95

115.103=

34.77~38.35mm

考虑到键槽则估计值加大3%则d1=

35.81~39.50mm 取d1=40mm

3计算齿轮受力大齿轮采用锻造毛坯的腹板式

圆周力Ft=2

T2d2=2×314460

392=

1601.4N

径向力Fr=

Fttanα= 1601.4× tan20°= 582N

轴向力Fa=

0N

4按许用应力校核轴的弯曲强度

1轴的受力简图图A

2求支持反力

水平支持反力RHA=

RHB= 0.5Ft= 800.7N

垂直支持反力RVA=

RVB= 0.5Fr= 291N

3作弯矩图

水平弯矩图B

MHC=

0.5× LRHA= 0.5× 129 × 800.7 = 51645.15N?mm

机械设计课程基础设计 一级减速器

18

MVC=

0.5×LRVA= 0.5×129 ×291 = 18769.5N?mm

Mc=



MHC

2+

MVC

2=

54950N?mm

Meac=



αT2+ Mc

2=

59264.2N?mm

dminC≥



Meac0

.1×



ζ?1b3= 21.46mm

垂直弯矩图C

4合成弯矩做合成弯矩图图E

5作弯矩图图D

C点左T=0N.mm

C点右T=Ft×d22=

37623.5N?mm

6作危险截面当量弯矩图图E

该轴单项工作转矩产生的弯曲应力按动循环应力考虑取

α= 0.59

7校核危险截面轴径

因为45号优质碳素钢调制处理查表得 650bMp  360sMp  280eMp   1

60bMPa

C剖面的轴径d3=

50mm>21.46mm故强度足够

机械设计课程

基础设计 一级减速器

19

第七章 轴承、键和联轴器的选择

滚动轴承

的选择与

校核

轴承的选

择及校核

一从动轴承

因为齿轮是直齿圆柱齿轮考虑承受载荷和只承受径

向力主从动轮均选用深沟球轴承

从动轴承根据《机械设计课程设计》P154表可选

择6210GB/T276-1994型深沟球轴承2个

寿命计划

要求轴承寿命8年两班制工作按每年工作300天

每班工作8小时

L = 8 × 300 × 8 = 19200h

计算选用轴承寿命 查表得

基本额定动负荷Cr=35kN

Ca=23.2kN

动载荷系数X=1Y=0

当量载荷P = XFr+

YFa= 600N

温度系数ft=1

载荷系数fp=1

轴承寿命系数ε= 3

轴承代号 尺寸

d D B

6210 50 90 20

机械设计课程基础设计 一级减速器

20

Lh=

10660

n1

ftCrfpp

ε=

10660

×320

×

1× 35000

1 ×600

3>

??

轴承寿命合格

二主动轴承

主动轴承根据轴径查选择6207GB/T276-1994型深沟球

轴承2个

各部分尺寸如下

寿命计划

要求轴承寿命8年两班制工作按每年工作300天每班

工作8小时

L = 8 × 300 × 8 = 19200h

计算选用轴承寿命 查表得

基本额定动负荷Cr=

25.5kNCa=15.2kN

动载荷系数X=1Y=0

当量载荷P = XFr+

YFa= 623.6N

温度系数ft=1

载荷系数fp=1

轴承寿命系数ε= 3

轴承代号 尺寸/mm

d D B

6207 35 72 17

机械设计课程基础设计 一级减速器

21

键的选

择与校

核

Lh=

10660

× 960



ftCrfpp

ε=

10660

×960

×

1× 25500

1 ×623.6

3>

??

轴承寿命合格

材料选择及其许用挤压应力

选择45号优质碳素钢查《机械零件设计手

册》P458表3·2-3

其许用挤压应力100jyMPa 



 

1 主动轴外伸端

d=25mm

考虑到键在轴中部

安装选择平键就可以了且联轴器轴长度

L1=70mm故选择普通平键。

8

b mm 50l mm 7h mm

静 连 接 工 作 面 的 挤 压 应 力 

ζjy=2

T

0.5hd?

2×92520

0.5×7×25×50=

42.29MPa

够 合适

(2)主动轮与齿轮连接处d=40mm L=85mm选择键

B=12mm ?= 50mm h=8mm

静连接工作面的挤压力

ζjy=

2T

0.5hd?

2 ×92520

0.5×8 × 40 ×50

= 46.26MPa

3从动轮与联轴器连接处d=40mm L=50mm

机械制图

P440

机械设计课程基础设计 一级减速器

22

联轴器的选

择

选择键b=12mm ?= 40mm h=8mm

静连接工作面的挤压力

ζjy=

2T

0.

5hd?

=

2 × 323100

0.5× 8× 40 ×50

= 80.78MPa

4从动轮与齿轮连接处 d=53mm L=85mm

选择键b=16mm ?= 60mm h=10mm

静连接工作面的挤压力

ζjy=

2T

0.5hd?

=

2× 323100

0.5× 10 × 53× 60

= 40.64MPa

由于减速器载荷平稳速度不高无特殊要求考虑装

拆方便及经济问题选用弹性套柱销联轴器取工作情况

系数 1.3

k

选用TL7 根据从动轴连处d=50mm

各种参数如下

联轴器承受转矩

Tc=

9550 ×KP2n2= 9550 ×1.3×2.98

88.08=

420N?m

500?? ?  故合格

型号 公称

转矩

T

许用

转数

n

轴孔

直径

d

轴孔

长度

L

外径

D

材料 轴孔

类型

TL7 500 3600 40 112 190 HT200 Y型

机械设计

课程设计

P165 第八章 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构

尺寸的计算及装配图

设计计算内容 计算及说明 结果及依据

 润滑方式、

密封方式

简要说明

8.1润滑方式

及牌号

8.2密封方式

1 齿轮v=1.884m/s (5~10)m/s

,

查《机械零件设计手册》P981表3·14-26选用浸油润滑方式

并根据表3·14-27选用150号机械油

2 轴承采用润油脂润滑并根据表3·14-23选用ZL-3型润油

脂

《机械零件

设计手册》

P981

表3·14-26

表3·14-27

P978

表3·14-21

1 轴承内部与机体内部处用挡油环加以密封防止润滑油进入

轴承内部

2 轴承外部与端用半粗羊毛毡圈加以密封 机械设计课程基础设计 一级减速器

23



3 箱座与箱盖凸缘结合面与观察孔、油孔之间都采用静密封方

式

8.3箱体主要

结构尺寸的计

算

名称 计算公式 尺寸计算

《机械零件

设计手册》

P1044

表4·1-9

表4·1-12

箱座厚度 0.025a + 1≥8

8

箱盖厚度1

0.85δ≥8

8

箱盖凸缘厚度

1=

1.5

12

箱座凸缘厚度

b = 1.51

12

箱座底凸缘厚

度

2=

2.5

20

地脚螺钉直径

=

0.04+ 8

M16

地脚螺钉数目 4

轴承旁联结螺栓直

径

1=

0.75

M12

盖与座联结螺栓直

径

2=

(0.5~0.6)

M8

螺栓的间距

200~300

轴承端盖螺钉直径

3

轴承外圈直径 90/100

直径 M8

螺钉数目 6

视孔盖螺钉直

径

单级减速器 M6

定位销直径 d=0.7-0.82

6



12至外箱壁

的距离

??1=

1.51

18

??2

16

0

28



2至凸缘边缘距

离

0

8

r

5

轴承座外径

2=

+ (5~5.5)3

144

轴承旁连接螺栓距

离

S一般取

S=2

144

轴承旁凸台半

径

1

16

轴承旁凸台高度 h 待定

箱盖、箱座厚

1>

0.851,

≥0.85

1=

7mm,m=7mm 机械设计课程基础设计 一级减速器

24

大齿轮顶圆与箱内

壁间距离

?1≥

1.2δ

10

齿轮端面与箱内壁

距离

?2≥

??

9 附件选择及简

要说明表

名称 功用 数量 材料 规格

螺栓 安装端盖 12 Q235 M6×16 GB 5782-1986

螺栓 安装端盖 24 Q235 M8×25 GB 5782-1986

销 定位 2 35 A6×40 GB 117 - 1986

弹性垫圈 调整安装 2 65Mn

毡封圈 调整安装 2

半粗

羊毛

挡油环 挡油 4 橡胶

螺母 安装 3 Q235

螺钉 安装 3 Q235

油标尺

测量油高

度

1

组合

件

M32×1.5

通气孔 透气 1 A3

机械设计课程基础设计 一级减速器

25

 总结

通过为期将近一周的没日没夜的课程设计过程反复的修改设计终于完成了一

级闭式圆柱齿轮减速器的设计过程现在写起心得总结的时候真的是颇有感慨啊在

李雪梅老师刚开始在课堂上和我们说我们要做课程设计的时候觉得课程设计是怎么

一回事都不知道似乎离我好遥远我不认识它它更不认识我一样似乎感觉这么

庞大的工程我是不可能做得出来的但是迫于考试等等原因我们当然很清楚这是我

们必须要经历的一个过程。所以刚开始时候真的可以用举步维艰来形容了。

设计计算手稿部分大坐标纸草图对最后画大图纸很重要

和上个学期画的一张大图不一样的明显感觉就是任务量超级多了。刚开始就是需

要手稿的一份设计计算说明书部分其中对电动机、齿轮、还有轴和轴承的设计不用

说了翻看了好多教材终于稍微明白了点事怎么设计出来的设计计算说明部分真的

是很重要的一个环节在现在画好了大图纸之后越发觉得那份手稿的计算说明书部分

是多么的重要在画大图纸的俯视图的过程中我就是因为当时的轴设计出现了一点

小问题第四阶的轴端设计的长度偏小了点导致大齿轮卡在键槽里面的长度不够

不得以又重新擦掉刚画好的轴并且重新对轴进行设计计算。坐标纸草图的重要性也

不亚于计算手稿部分刚开始接到图纸的时候都是大吃一惊啊这么庞大的工作量

两张大的两张小的外加一份6000~8000字的设计说明书天啊疯了~~~但是现在

回头想想如果没有画好草图很多尺寸都是定不下来的就比如说最基本的箱体整

体的结构设计通过查表根据两根轴之间的中心距来确定下来了大概范围在坐标纸

上简要画出来就为画那张最后的大图纸节省下来很多时

间在这次课程设计的几天时

间里也常问问老师出现的问题好进一步改进。在画草图的时候老师还和我们特别

强调了轴系结构的画法还有齿轮啮合时候什么时候才能选齿轮轴都是有条件限制

的不是想当然就画出来得有理有据才行。

对工具书的使用和查阅在设计过程中我们用到了大量的经验公式以及大量取

范围值的数据需要我们翻阅大量的工具书来进行自己设计计算这让我们这些一直

在给定精确公式及数值下学习的我们顿时感到非常的艰辛取值时往往犹豫不决瞻

前顾后大大减慢了我们的设计速度。与此同时我们也发觉到对工具书使用的不

重视是一个非常严重的错误这也是对我们今后工作中自我学习的一次良好警告。其

实画好的减速器装置上的每一个零部件都是有表可查的。哪怕是一个小小的螺钉。

细节决定成败这是在设计的后期过程中体会到的在设计基本完成后的检查过

程中发现有的细节甚至有致命的错误会将自己在整个设计中的认真全部否决就是

老师反复强调了多次的端盖和轴承的那个部分画图时候要特别注意不要卡到的地方结

果还是没有注意都已经全部加粗和标注好了之后同学发现了此处错误不得已又

全改过一次觉得浪费了很多时间。各种细节的完善都是对自己在本次设计过程中所

付出的努力的一种肯定这是对我今后的学习工作的一次实战训练。

通过本次设计我对减速器的工作原理以及各种工作机构有了很全面的认识更

对机械传动中的电动机、齿轮、轴、轴承、联轴器、键、箱体等都很做了认真的分析

计算和选取是对一个机械学习者的初次挑战整个设计过程中每个人都是很辛苦的

但它是对今后学习生活的一次适应性训练从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力

而且在做完此次课设之后第一次觉得在大学期间这么有成就感对自己整体的观念的

培养和各种工具书的使用等都有所突破我想这都是这次设计过程收获最大的地方。 机械设计课程基础设计 一级减速器

26

机电学院

测控二班彭鹏

090030203

 参考文献

1 《精密机械设计基础》教材第五版 —— 高等教育出版社

2 《机械制图》教材第五版 —— 高等教育出版社

3 《机械零件设计手册》修订版 —— 1995年国防工业出版社

4 《机械

设计基础大型作业与课程设计》 —— 中国标准出版社

5 《机械设计课程设计手册》 —— 高等教育出版社

6 《机械设计》 —— 清华大学出版社

机械设计课程基础设计 一级减速器

1

第一章 绪论

本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算在设计计算中运用到

了《机械设计基础》、《机械制图》、《工程力学》、《公差与互换性》等多门课程

知识并运用《AUTOCAD》软件进行绘图因此是一个非常重要的综合实践环节,

也是一次全面的、 规范的实践训练。通过这次训练使我们在众多方面得到了

锻炼和培养。主要体现在如下几个方面

1培养了我们理论联系实际的设计思想训练了综合运用机械设计课程和

其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力

巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。

2通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计使我们掌握了

一般机械设计的程序和方法树立正确的工程设计思想培养独立、全面、科

学的工程设计能力和创新能力。

3另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的

能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。

4加强了我们对Office软件中Word功能的认识和运用。

机械设计课程基础设计 一级减速器

2

第二章 课题题目及主要参数说明

2.1 课题题目单级圆柱齿轮减速器

2.2 传动方案分析及原始数据

设计要求

带式运输机连续单向运转载荷较平稳空载启动两班制工作每班

工作8小时室内环境。减速器设计寿命为8年大修期为3年小批量

生产生产条件为中等规模机械厂可加工7-8级精度的齿轮动力来源为

三相交流电源的电压为380/220V运输带速允许误差为+5%。

 原始数据A11

运输带工作拉力FN2300

运输带卷筒工作转速n (r/min)115

卷筒直径D (mm)300

 设计任务

1) 减速器装配图1张A0或A1图纸

2) 零件工作图23张传动零件、轴、箱体等A3图纸

3) 设计计算说明书1份60008000字。说明书内容应包括拟定机械

系统方案进行机构运动和动力分析选择电动机进行传动装置运

动动力学参数计算传动零件设计轴承寿命计算、轴许用应力法

和安全系数法、键的强度校核联轴器的选择、设计总结、参考文献、

设计小结等内容。

 结构设计简图

图1 带式输送机传动系统简图 机械设计课程基础设计 一级减速器

3

第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算

 减速器的结构与

性能介绍

3.1结

构形式

按照设计任务要求本减速器采用水平剖分、封闭结构

(1)运输带工作拉力

F=2300N

(2)从电动机到卷筒间各个运动副的总机械效率η总

η总=

η1η2η3η4η5

2

η1=0.96—V带传动效率 η2=0.97—齿轮传动效率 η3=0.99—联轴器效率

η4=0.96—

卷筒传动效率

η5=0.99—

轴承传动效率 所以η总=η1η2η3η4η5

2

=0.96X0.97X0.99X0.96X0.99

2

=0.867

(3)电动机所需的功率 P

w

=Fv/1000kw; v=πnD/60 m/s;

P

d

=Pw/η总

=4.11kw 查《机械零件设计手册》附录表

F1-7 Y系列电动机的技术数据

取P电动机

=4kw

《

机

械

零

件

设

计

手

册

》

P

1

3

7

8

表

4

.

2

3.2

电动

机的

选择

可见有三种Y系列三相异步电动机可用分别为Y112S1-2、Y132M2-6、Y132S-4、

Y160M2-8四3者参数比较如下

型号 额定功率

kw

同步转速

r/min

满载转速

r/min

堵转转

矩

额定功

率

最大转

矩

额定转

矩

质

量

Y112S1-2

5.5kw

3000 2900 2.0 2.3 64

Y132M2-6 1000 960 2.0 2.0 84

Y132S-4 1500 1440 2.2 2.3 68

Y160M2-8 3000 2890 2.2 2.2 119

综合考虑总传动比及尺寸大小选取Y132S-4型 机械设计课程基础设计 一级减速器

4

3.3

传动

比分

配

运输带卷筒的转速为

n=115r/min

所以传动装置总传动比

??总=

满

=

1440

115

= 12.52

取带传动比 1=

3 则减速器的总传动比

2=

总1= 4.17



3.4

动力

运动

参数

计算

1转速

电动机的转速n=1440r/min

减速器高速轴Ⅰn1=

n/01=1440/3=480r/min 减速器Ⅱn2=n1/12=480/4.17=115.10r/min

(2)功率:

电动机所需功率Pd=

4.11kw

减速器高速轴ⅠP1=

Pd×η带= 4.11× 0.96 = 3.95kw

减速器低速轴Ⅱ

P2=

P1×η齿轮×η轴= 3.95×0.97×0.99 = 3.79kw

3转矩

电动机的转矩T0=

9550 ×Pdn= 9550 ×4.11

1440=

27.25N· m

Ⅰ轴的转矩:

T1=

9550 ×P1n1= 9550 ×3.95

480=

78.59N· m

Ⅱ轴的转矩T2=

9550 ×P2n2= 9550 ×3.79

115.10=

314.46N· m

设计计算内容 计算及说明 结果及

依据

轴号

功率

P/kW

n/(r/min) T(N.m) i η

0 4.11 1440 27.25 3

4.17

0.96

Ⅰ 3.95 480 78.59

Ⅱ 3.79 115.10 314.46 0.99

机械设计课程基础设计 一级减速器

5

第四章皮带传动的设计计算

皮带传动

的设计计

算

1、确定计算功率Pc

查表

7-5得工作情况系数KA=1

Pc=Pd=

4.11kw

2、选择V带的型号

根

据计算功率Pc=4.11kw主动轮n=1440r/min由图7-17选择A型

V带

3、确定带轮直径dd1、

dd2

由表7-6知dmin=75mm

取dd1=100mm

则dd2=dd1×带= 100 ×3 = 300mm 则实际传动比为=300

100=

3

从动轮实际转速为n2=n1=1440

3=

480r min



4、验算V带速度V

V =

πdd

1n160 × 1000

=

π×100 ×1440

60 × 1000

= 7.024m s



带速在5~25m/s范围内 设计合格

5、确定带的基准长度Ld和实际中心距

a

由 0.7



dd

1+ dd2

2



dd1+ dd2

得 280mm

800???? 取a0=600mm

由 L0=

2a0+π

2

dd

1+ dd2

+

dd2?dd124a0得

Ld=1844.67mm

精密机

械设计

P122表

7-5

精密机

械设计

P122

图7-17

机械设计课程基础设计 一级减速器

6

第五章 齿轮的设计计算

 齿轮的

设计计

算及结

构说明

5.1直齿圆

柱齿轮传动

设计

5.1.1直齿

圆柱齿轮的

选材

5.1.2直齿

圆柱齿轮的

设计计算与

强度校核

μ=

Z2

Z1

=

n0n1=

1440

480

= 3

直齿圆柱齿轮

1选择材料及确定需用应力

小齿轮选用45号钢调质处理HB236

大齿轮选用45号钢正火处理HB190

由《机械零件设计手册》查得 lim1 lim2580 , 370 SHlim 1.0H a H aMP MP   

 25.1,320,450lim2lim1limFaFaFSMPMP

2确定各种参数

由于原动机为电动机工作机为带式输送机载荷平稳

齿轮在两轴承间对成布置一般按照中等冲击载荷计算。

查《机械设计基础》教材中表10—4得

取载荷系数K=1.3

查《机械设计基础》教材中表11—5取

区域系数 ZH=2.5

弹性系数 ZE=189.8

查《机械设计基础》教材中表10—11取齿宽系数?d=

0.8  a

H

H

HMP

S

580

1

580lim

1lim

1





 a

H

H

HMP

S

370

1

370lim

2lim

2





《机械设计

基础》教材

P175图

10.21

《机械设计

基础》教材

P173 表

10-4

《机械设计

基础》教材

P174表10—

5

《机械设计

基础》教材

P188表10—

11

机械设计课程基础设计 一级减速器

7

 a

F

F

FMP

S

360

5.21

450lim

1lim

1





 a

F

F

FMP

S

256

5.21

320lim

2lim

2





3按齿面接触强度设计计算

)(59.78/48095.39550/95501

11

mNnPT

小齿轮分度圆直径为

=

2

×1.3×78.59×1030.8×3+1

32

.5×189.8

37023=

94.35mm

取小齿轮齿数 Z1=

27则大齿轮齿数为Z2=112

模数m =d1Z1=94

.35

27=

3.49mm

齿宽b =?dd1=

0.8× 94.35mm = 75.48mm

由表8-2知标准模数m=4mm

d1=

mZ1= 4 × 27mm = 108mm

d2=

mZ2= 4 ×112mm = 448mm

经圆整后

b1=

?dd1= 0.8× 108mm = 86.4mm

b2=

?dd2= 0.8× 448mm = 358.4mm

中心距a=d1+

d22=108+448

2=

278mm

精密机械设

计P141表

8-2

机械设计课程基础设计 一级减速器

8

4.1.3圆柱

直齿齿轮

的结构设

计数据

4验算齿轮弯曲强度

齿形系数YFa1=2.

65YFa2=2.21

修正系数YSa1=1.63

YSa2=1.76

由公式

δF

1=

2KT1YFa

1YSa1bm2z1=

2 × 1.3× 78.59 × 103×

2.65× 1.63

86.4× 3.492×

27

MPa

= 31.06MPa≤



ζF

1

= 360MPa

δF

2=δF1

YFa

2YSa2YFa1YSa1= 31.06×2.21×1.76

2.65×1.63MPa

= 27.97MPaq≤



ζF

2

= 256MPa弯曲强度校核安全

5计算齿轮圆周转速v并选择齿轮精度

υ=π

d1n160×1000=3.14×94.35×1440

60×1000=

7.11m s





对照表16-4知可选8级精度

齿轮结构设计

齿顶圆直径da

da

1= d1+ 2ha1= d1+ 2ham = 108 + 2× 1× 4 = 116mm

da

2= d2+ 2ha1= d2+ 2ham = 448 + 2× 1 ×4 = 456mm

齿全高hc*=0.25

h =



2ha+

c?



m =



2× 1+ 0.25



×4 = 9mm

齿厚S =P

2=π

m

2=3

.14×4

2=

6.28mm

齿根高hf=



ha+c



m = 5mm

齿根圆直径df

df1= d1?2hf= 108?2 × 2.5 = 103mm

df

2= d2?2hf= 448?2 × 2.5 = 443mm

由于小齿轮d1=108mm

可采用齿轮轴结构大齿轮因为分度圆

半径较大采用锻造毛坯的腹板式结构

精密机

械设计

P173

机械设

计基础

P181

机械零

件手册

P217表

16-4

机械设计课程基础设计 一级减速器

9

大齿轮的有关尺寸计算如下

轴孔直径d=?50mm

轮毂直径D1=

1.6d = 1.6×50 = 80mm

轮毂长度L = B2=

1.5d = 60mm

轮缘厚度δ0=



3?4



m = 12?16mm取δ0= 16mm

轮缘内径D2=

da2?2h?2δ0= 456?2 ×9?2 ×

16 = 406mm

腹板厚度c = 0.3B2=

0.3×60 = 18mm

腹板中心孔直径D0=

0.5



D1+ D2

= 243mm

腹板孔直径d0=

0.25



D2?D1

= 81.5mm 取d0=

82mm

齿轮倒角n=0.5m=2mm

齿轮结构图如下

第六章 轴的设计计算

 轴的设

计计算

与校核

6.1Ⅰ轴的

尺寸设计

6.1.1Ⅰ轴

的材料和

热处理的

选择

6.1.2Ⅰ轴

几何尺寸

的设计计

算

轴的设计计算与校核

不论何种具体条件轴的结构都应满足轴和装在轴上的

零件要有准确的位置轴上零件应便于装拆和调整轴应

具

有良好的制造工艺性等。

按承载性质减速器中的轴属于转轴。因此一般在进行

轴的结构设计前先按纯扭转对轴的直径进行估算然后根据

结构条件定出轴的形状和几何尺寸最后校核轴的强度。这

里因为从动轴为Ⅱ轴故只对Ⅱ轴进行强度的校核对两根

轴进行尺寸的设计计算过程。

具体步骤如下:

1、电动机轴的材料选择、热处理方式许用应力的确定。

选择45钢正火。硬度达到170~217HBS,抗拉强度 b=600MPa

屈服强度e=355MPa。[b1]=55MPa

2、初步计算各轴段直径

1计算d1

按下列公式初步计算出轴的直径输出轴的功

率P和扭矩T

P1=

3.95kw T1=78.59N · m

最小直径计算(查精密机械设计教材表10-2c值107-118)

d≥c



P1n13=



107~118



×



3.95

3203=

24.72~27.27mm

P158

机械设计课程基础设计 一级减速器

10

考虑到键槽则估计值加大3%则d1=24.72~27.27mm选择标准值d1=27mm

2计算d2

d2=d1+2a1=27+2×



0.07~0.1



× 27 = 30.8~32.4mm

取标准值d2=3

2mm

3计算d3

d3=d2+(1~5)mm=33~37mm 且d3必须与轴承的内径一致圆整d3=37mm

初选轴承型号为6208查表的B=18mmD=73mmCr=

29.5kNCa=18kN

4计算d4

机械

设计

基础

P225

表

14-3

机械

设计

课程

设计

P154

表

14-1

机械设计课程基础设计 一级减速器

11

d4=d3+(1~5)mm=38~42mm为装配方便而加大直径圆整后取

d4=4

2mm

(5)计算d5

d5=d4+2a4=4

2+2×



0.07~0.1



× 42 = 47.74~50.2mm

取标准值d5=50

(6)计算d6

d6=d3=37mm同一轴上选择同一型号以便减少轴承孔镗制和减

少轴承类型。

3、计算轴各段长度

1计算L1

L1段部分为插入皮带轮的长度查表7-4

小带轮宽B1=

Z-1e+2f=4-1×15+2× 9 = 63mm

取L1=70

2计算L2

L2=

?1+ e + m

轴承端盖采用凸缘式轴承端盖取

?1=

20mme = 1.2d3= 8.4mm其中d3为螺钉直径M8由

轴承外径D=72mm查表得取d3=7mm

名称 d1

d2 d3 d4 d5 d6

直径

(mm)

27 32 37 42 50 37

精密机械

设计P118

m=L-▽3-

B轴承=δ+c1+c2+3~8-▽3-B轴承 式中δ为箱体壁厚取δ=8mm取轴旁连接螺栓直径为10mm

查得c1=16mm

c2=14mm

由于轴承的轴颈直径与转速的乘积1.5~2×105故轴承采用脂润滑取▽3=9mm



所以m=8+16+14+8-9-27=10mm

所以

L2=

?1+ e + m = 20 + 8.4+ 10 = 38.4mm

取 L2=

39mm

3计算L3

L3=

B轴承+?2+?3+ 2 = 17 +12.5+ 9 + 2 = 40.5mm

式中?2为大齿轮端面至箱体内壁距离应考虑两齿轮的宽

度差两齿轮的宽度为5mm取小齿轮至箱体内壁距离为10mm

则

?2=

?2小+

B小轮?

B大轮2

= 10 + 2.5 = 12.5

取L3=

41mm

机械设计课程基础设计 一级减速器

12

6.2Ⅱ轴的

尺寸设计

和强度校

核

6.2.1Ⅱ轴

的材料和

热处理选

择

4计算L4

L4=

b大齿轮?2 = 86.4?2 = 84.2mm

取L4=85mm

5计算L5 L5=b=1.4a4=1.4(0.07~0.1)d4=

3.92~5.6mm

取L5=6mm

6计算L6

L6=

B轴承+?2+?3?L5= 27 + 12.5+ 10?6 =

43.5mm 取 L6=4

4mm

1轴图

尺寸设计部分具体步骤如下

1、电动机轴的材料选择、热处理方式许用应力的确定。

选择45刚正火。硬度达到170~217HBS抗拉强度 b=600MPa

屈服强度e=355MPa。[b1]=55MPa

名称 L1 L2 L3 L4 L5 L6

长度

/mm

70 39 41 85 6 44

机械设计课程基础设计 一级减速器

13

6

.2.1Ⅱ

轴几何

尺寸的

设计计

算

2、初步计算各轴段直径

1计算d1按下列公式初步计算出轴的直径输出轴的功率P和

扭矩T

P2=

3.79kw T2=314.46N ·m

最小直径计算(查精密机械设计教材表10-2c值107-118)

d≥c



P1n13=



107~118



×



3.79

115.103=

34.29~37.82mm

考虑到键槽则估计值加大3%则d1=

35.31~38.95mm 取d1=39mm

2计算d2

d2=d1+2a1=39+2×



0.07~0.1



× 39 = 44.46~46.8mm

取标准值d2=

47mm

机械设计课程基础设计 一级减速器

14

3计算d3

d3=d2+(1~5)mm=48~52mm 且d3必须与轴承的内径一

致圆整d3=

50mm初选轴承型号为6210查表的

B=20mmD=90mmCr=

35kNCa=23.2kN 4计算d4 d4=d3+(1~5)mm=51~55mm为装配方便而加大直径圆

整后取d4=5

5mm

(5)计算d5

d5=d4+2a4=5

5+2 ×



0.07~0.1



× 55 = 62.7~66mm

取标准值d5=6

5

(6)计算d6

d6=d3=50mm同一轴上选择同一型号以便减少轴承孔

镗制和减少轴承类型。 名称

d1 d2 d3 d4 d5 d6

直径

/mm

39 47 50 55 65 50

机械设计课

程设计P154

表14-1

机械设计课程基础设计 一级减速器

15

3、计算轴各段的长度

1计算L1

半联轴器的长度L=52mm为保证轴端挡圈只压在半联轴

器上而不是在轴的端面上故第一段的长度应比L略

短一些 取L1=50mm

2计算L2

L2=

?1+?+

轴承端盖采用凸缘式轴承端盖取

?1=

20mm ?= 1.23= 8.4mm其中d3为螺钉直径

M8由轴承外径D=90mm查表取d3=

7mm

= L

? ?3?

B轴承=δ+??1+??2+



3~8



? ?3?B轴承

式中δ为箱体厚度取δ= 8mm取轴旁连接螺栓的

直径为10mm查得

??1=

16mm ??2= 14mm

由于轴承的轴颈直径和转速的乘积

9mm

所以 m=8+16+14+8-9-27=10mm

所以 L2=

?1+?+= 20 + 8.4+ 10 = 38.4mm

取L2=

39mm

机械设计课程基础设计 一级减速器

16

3计算L3

L3=

B轴承+?2+?3+ 2 = 27 + 12.5+ 9 +2 = 50.5mm

式中?2为大齿轮端面至箱体内壁距离应考虑两齿轮的宽

度差两齿轮的宽度为5mm取小齿轮至箱体内壁距离为

10mm则

?2=

?2小+

B小轮?

B大轮2

= 10 + 2.5 = 12.5mm

取L3=

50mm

4计算L4

L4=

b大齿轮?2 = 86.4?2 = 84.4mm

取L4=

85mm

5计算L5=1.4a4=1.4

×(0.07~0.1)L4=8.33~11.9mm 取

L5=10mm

6计算L6

L6=

B轴承+?2+?3?L5= 27 + 12.5+ 9?10 = 38.5mm

取L6=

40mm

各段轴长列表如下 名称

L1 L2 L3 L4 L5 L6

长度

/mm

50 39 50 85 10 40

机械设计课程基础设计 一级减速器

17

强度校核具体步骤如下

1输出轴的功率P和T

P2=

3.79kw T2=314.46N ·m

2最小直径计算(查精密机械设计教材表10-2c值

107-118)

d≥c



P1n13=



107~118



×



3.95

115.103=

34.77~38.35mm

考虑到键槽则估计值加大3%则d1=

35.81~39.50mm 取d1=40mm

3计算齿轮受力大齿轮采用锻造毛坯的腹板式

圆周力Ft=2

T2d2=2×314460

392=

1601.4N

径向力Fr=

Fttanα= 1601.4× tan20°= 582N

轴向力Fa=

0N

4按许用应力校核轴的弯曲强度

1轴的受力简图图A

2求支持反力

水平支持反力RHA=

RHB= 0.5Ft= 800.7N

垂直支持反力RVA=

RVB= 0.5Fr= 291N

3作弯矩图

水平弯矩图B

MHC=

0.5× LRHA= 0.5× 129 × 800.7 = 51645.15N?mm

机械设计课程基础设计 一级减速器

18

MVC=

0.5×LRVA= 0.5×129 ×291 = 18769.5N?mm

Mc=



MHC

2+

MVC

2=

54950N?mm

Meac=



αT2+ Mc

2=

59264.2N?mm

dminC≥



Meac0

.1×



ζ?1b3= 21.46mm

垂直弯矩图C

4合成弯矩做合成弯矩图图E

5作弯矩图图D

C点左T=0N.mm

C点右T=Ft×d22=

37623.5N?mm

6作危险截面当量弯矩图图E

该轴单项工作转矩产生的弯曲应力按动循环应力考虑取

α= 0.59

7校核危险截面轴径

因为45号优质碳素钢调制处理查表得 650bMp  360sMp  280eMp   1

60bMPa

C剖面的轴径d3=

50mm>21.46mm故强度足够

机械设计课程

基础设计 一级减速器

19

第七章 轴承、键和联轴器的选择

滚动轴承

的选择与

校核

轴承的选

择及校核

一从动轴承

因为齿轮是直齿圆柱齿轮考虑承受载荷和只承受径

向力主从动轮均选用深沟球轴承

从动轴承根据《机械设计课程设计》P154表可选

择6210GB/T276-1994型深沟球轴承2个

寿命计划

要求轴承寿命8年两班制工作按每年工作300天

每班工作8小时

L = 8 × 300 × 8 = 19200h

计算选用轴承寿命 查表得

基本额定动负荷Cr=35kN

Ca=23.2kN

动载荷系数X=1Y=0

当量载荷P = XFr+

YFa= 600N

温度系数ft=1

载荷系数fp=1

轴承寿命系数ε= 3

轴承代号 尺寸

d D B

6210 50 90 20

机械设计课程基础设计 一级减速器

20

Lh=

10660

n1

ftCrfpp

ε=

10660

×320

×

1× 35000

1 ×600

3>

??

轴承寿命合格

二主动轴承

主动轴承根据轴径查选择6207GB/T276-1994型深沟球

轴承2个

各部分尺寸如下

寿命计划

要求轴承寿命8年两班制工作按每年工作300天每班

工作8小时

L = 8 × 300 × 8 = 19200h

计算选用轴承寿命 查表得

基本额定动负荷Cr=

25.5kNCa=15.2kN

动载荷系数X=1Y=0

当量载荷P = XFr+

YFa= 623.6N

温度系数ft=1

载荷系数fp=1

轴承寿命系数ε= 3

轴承代号 尺寸/mm

d D B

6207 35 72 17

机械设计课程基础设计 一级减速器

21

键的选

择与校

核

Lh=

10660

× 960



ftCrfpp

ε=

10660

×960

×

1× 25500

1 ×623.6

3>

??

轴承寿命合格

材料选择及其许用挤压应力

选择45号优质碳素钢查《机械零件设计手

册》P458表3·2-3

其许用挤压应力100jyMPa 



 

1 主动轴外伸端

d=25mm

考虑到键在轴中部

安装选择平键就可以了且联轴器轴长度

L1=70mm故选择普通平键。

8

b mm 50l mm 7h mm

静 连 接 工 作 面 的 挤 压 应 力 

ζjy=2

T

0.5hd?

2×92520

0.5×7×25×50=

42.29MPa

够 合适

(2)主动轮与齿轮连接处d=40mm L=85mm选择键

B=12mm ?= 50mm h=8mm

静连接工作面的挤压力

ζjy=

2T

0.5hd?

2 ×92520

0.5×8 × 40 ×50

= 46.26MPa

3从动轮与联轴器连接处d=40mm L=50mm

机械制图

P440

机械设计课程基础设计 一级减速器

22

联轴器的选

择

选择键b=12mm ?= 40mm h=8mm

静连接工作面的挤压力

ζjy=

2T

0.

5hd?

=

2 × 323100

0.5× 8× 40 ×50

= 80.78MPa

4从动轮与齿轮连接处 d=53mm L=85mm

选择键b=16mm ?= 60mm h=10mm

静连接工作面的挤压力

ζjy=

2T

0.5hd?

=

2× 323100

0.5× 10 × 53× 60

= 40.64MPa

由于减速器载荷平稳速度不高无特殊要求考虑装

拆方便及经济问题选用弹性套柱销联轴器取工作情况

系数 1.3

k

选用TL7 根据从动轴连处d=50mm

各种参数如下

联轴器承受转矩

Tc=

9550 ×KP2n2= 9550 ×1.3×2.98

88.08=

420N?m

500?? ?  故合格

型号 公称

转矩

T

许用

转数

n

轴孔

直径

d

轴孔

长度

L

外径

D

材料 轴孔

类型

TL7 500 3600 40 112 190 HT200 Y型

机械设计

课程设计

P165 第八章 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构

尺寸的计算及装配图

设计计算内容 计算及说明 结果及依据

 润滑方式、

密封方式

简要说明

8.1润滑方式

及牌号

8.2密封方式

1 齿轮v=1.884m/s (5~10)m/s

,

查《机械零件设计手册》P981表3·14-26选用浸油润滑方式

并根据表3·14-27选用150号机械油

2 轴承采用润油脂润滑并根据表3·14-23选用ZL-3型润油

脂

《机械零件

设计手册》

P981

表3·14-26

表3·14-27

P978

表3·14-21

1 轴承内部与机体内部处用挡油环加以密封防止润滑油进入

轴承内部

2 轴承外部与端用半粗羊毛毡圈加以密封 机械设计课程基础设计 一级减速器

23



3 箱座与箱盖凸缘结合面与观察孔、油孔之间都采用静密封方

式

8.3箱体主要

结构尺寸的计

算

名称 计算公式 尺寸计算

《机械零件

设计手册》

P1044

表4·1-9

表4·1-12

箱座厚度 0.025a + 1≥8

8

箱盖厚度1

0.85δ≥8

8

箱盖凸缘厚度

1=

1.5

12

箱座凸缘厚度

b = 1.51

12

箱座底凸缘厚

度

2=

2.5

20

地脚螺钉直径

=

0.04+ 8

M16

地脚螺钉数目 4

轴承旁联结螺栓直

径

1=

0.75

M12

盖与座联结螺栓直

径

2=

(0.5~0.6)

M8

螺栓的间距

200~300

轴承端盖螺钉直径

3

轴承外圈直径 90/100

直径 M8

螺钉数目 6

视孔盖螺钉直

径

单级减速器 M6

定位销直径 d=0.7-0.82

6



12至外箱壁

的距离

??1=

1.51

18

??2

16

0

28



2至凸缘边缘距

离

0

8

r

5

轴承座外径

2=

+ (5~5.5)3

144

轴承旁连接螺栓距

离

S一般取

S=2

144

轴承旁凸台半

径

1

16

轴承旁凸台高度 h 待定

箱盖、箱座厚

1>

0.851,

≥0.85

1=

7mm,m=7mm 机械设计课程基础设计 一级减速器

24

大齿轮顶圆与箱内

壁间距离

?1≥

1.2δ

10

齿轮端面与箱内壁

距离

?2≥

??

9 附件选择及简

要说明表

名称 功用 数量 材料 规格

螺栓 安装端盖 12 Q235 M6×16 GB 5782-1986

螺栓 安装端盖 24 Q235 M8×25 GB 5782-1986

销 定位 2 35 A6×40 GB 117 - 1986

弹性垫圈 调整安装 2 65Mn

毡封圈 调整安装 2

半粗

羊毛

挡油环 挡油 4 橡胶

螺母 安装 3 Q235

螺钉 安装 3 Q235

油标尺

测量油高

度

1

组合

件

M32×1.5

通气孔 透气 1 A3

机械设计课程基础设计 一级减速器

25

 总结

通过为期将近一周的没日没夜的课程设计过程反复的修改设计终于完成了一

级闭式圆柱齿轮减速器的设计过程现在写起心得总结的时候真的是颇有感慨啊在

李雪梅老师刚开始在课堂上和我们说我们要做课程设计的时候觉得课程设计是怎么

一回事都不知道似乎离我好遥远我不认识它它更不认识我一样似乎感觉这么

庞大的工程我是不可能做得出来的但是迫于考试等等原因我们当然很清楚这是我

们必须要经历的一个过程。所以刚开始时候真的可以用举步维艰来形容了。

设计计算手稿部分大坐标纸草图对最后画大图纸很重要

和上个学期画的一张大图不一样的明显感觉就是任务量超级多了。刚开始就是需

要手稿的一份设计计算说明书部分其中对电动机、齿轮、还有轴和轴承的设计不用

说了翻看了好多教材终于稍微明白了点事怎么设计出来的设计计算说明部分真的

是很重要的一个环节在现在画好了大图纸之后越发觉得那份手稿的计算说明书部分

是多么的重要在画大图纸的俯视图的过程中我就是因为当时的轴设计出现了一点

小问题第四阶的轴端设计的长度偏小了点导致大齿轮卡在键槽里面的长度不够

不得以又重新擦掉刚画好的轴并且重新对轴进行设计计算。坐标纸草图的重要性也

不亚于计算手稿部分刚开始接到图纸的时候都是大吃一惊啊这么庞大的工作量

两张大的两张小的外加一份6000~8000字的设计说明书天啊疯了~~~但是现在

回头想想如果没有画好草图很多尺寸都是定不下来的就比如说最基本的箱体整

体的结构设计通过查表根据两根轴之间的中心距来确定下来了大概范围在坐标纸

上简要画出来就为画那张最后的大图纸节省下来很多时

间在这次课程设计的几天时

间里也常问问老师出现的问题好进一步改进。在画草图的时候老师还和我们特别

强调了轴系结构的画法还有齿轮啮合时候什么时候才能选齿轮轴都是有条件限制

的不是想当然就画出来得有理有据才行。

对工具书的使用和查阅在设计过程中我们用到了大量的经验公式以及大量取

范围值的数据需要我们翻阅大量的工具书来进行自己设计计算这让我们这些一直

在给定精确公式及数值下学习的我们顿时感到非常的艰辛取值时往往犹豫不决瞻

前顾后大大减慢了我们的设计速度。与此同时我们也发觉到对工具书使用的不

重视是一个非常严重的错误这也是对我们今后工作中自我学习的一次良好警告。其

实画好的减速器装置上的每一个零部件都是有表可查的。哪怕是一个小小的螺钉。

细节决定成败这是在设计的后期过程中体会到的在设计基本完成后的检查过

程中发现有的细节甚至有致命的错误会将自己在整个设计中的认真全部否决就是

老师反复强调了多次的端盖和轴承的那个部分画图时候要特别注意不要卡到的地方结

果还是没有注意都已经全部加粗和标注好了之后同学发现了此处错误不得已又

全改过一次觉得浪费了很多时间。各种细节的完善都是对自己在本次设计过程中所

付出的努力的一种肯定这是对我今后的学习工作的一次实战训练。

通过本次设计我对减速器的工作原理以及各种工作机构有了很全面的认识更

对机械传动中的电动机、齿轮、轴、轴承、联轴器、键、箱体等都很做了认真的分析

计算和选取是对一个机械学习者的初次挑战整个设计过程中每个人都是很辛苦的

但它是对今后学习生活的一次适应性训练从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力

而且在做完此次课设之后第一次觉得在大学期间这么有成就感对自己整体的观念的

培养和各种工具书的使用等都有所突破我想这都是这次设计过程收获最大的地方。 机械设计课程基础设计 一级减速器

26

机电学院

测控二班彭鹏

090030203

 参考文献

1 《精密机械设计基础》教材第五版 —— 高等教育出版社

2 《机械制图》教材第五版 —— 高等教育出版社

3 《机械零件设计手册》修订版 —— 1995年国防工业出版社

4 《机械

设计基础大型作业与课程设计》 —— 中国标准出版社

5 《机械设计课程设计手册》 —— 高等教育出版社

6 《机械设计》 —— 清华大学出版社