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1、课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 题目题目： 二级直尺圆柱齿轮减速器二级直尺圆柱齿轮减速器 二级学院 机械工程学院机械工程学院 年级专业 1212 材料成型及控制工程材料成型及控制工程 学 号 12012400461201240046 学生姓名 指导教师 胡胡 宾宾 伟伟 1 摘摘 要：要： 减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降 低转速和增大转矩。本文按照零件工艺设计的基本流程，经过对比 论证，选择了实用正确的工艺路线。首先，计算额定功率，然后电 动机，根据电动机的参数确定齿轮的传动比，根据齿轮所要传递的 功率跟扭矩计算齿轮的各项参数。然后根据齿轮以及传动功率与扭 矩
2、计算轴的基本参数，然后进行校核。最后确定轴承的选择，再确 定箱体的结构尺寸。 关键词：关键词： 减速器、齿轮、轴、轴承、箱体。 2 目录目录 第第 1 章章 机械设计课程设计的目的机械设计课程设计的目的3 第第 2 章章 设计条件及要求设计条件及要求4 第第 3 章章 确定额定功率确定额定功率 选择电动机选择电动机5 3.1 确定额定功率5 3.2 选择电动机5 第第 4 章章 确定传动装置的传动比确定传动装置的传动比6 4.1 确定传动比6 4.2 计算传动装置的运动和运动参数6 第第 5 章章 齿轮的设计齿轮的设计7 5.1 齿轮 Z1 Z2 的设计7 5.2 齿轮 Z3 Z4的设计11
3、第第 6 章章 轴的设计轴的设计16 6.1 输出轴的尺寸计算16 6.2 输出轴的强度校核19 第第 7 7 章章 键的选择与校核键的选择与校核24 第第 8 8 章章 轴承的选择与校核轴承的选择与校核25 8.1 轴承的选择25 8.2 轴承的校核25 第第 9 章章 总结总结27 第第 10 章章 参考文献参考文献28 3 第第 1 1 章章 机械设计课程设计的目的机械设计课程设计的目的 机械设计课程设计是机械类专业和部分非机械类专业学生第一次较全面的 机械设计训练，是机械设计和机械设计基础课程重要的综合性与实践性教学环 节。其基本目的是： （1）通过机械设计课程设计，综合运用机械设计课
4、程和其他有关选修课程的 理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程问题的能力，并使所学知 识得到进一步巩固，深化和扩展。 （2）学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件，机械传动装置或简单机 械的设计原理和过程。 （3）进行机械设计的基本技能的训练，如计算，绘图，熟悉和运用设计资料 （手册，图册，标准和规范等）以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理 等。 4 第第 2 2 章章 设计条件及要求设计条件及要求 设计条件： 输送带工作拉力：F=3500N； 输送带滚筒转速：n=60r/min； 毂轮直径：；mmD300 参数符号单位数值 滚筒直径Dmm300 滚筒转速nr/min60 运输带
5、工作拉力FN3500 两班制，连续单向运转，工作期限为 10 年，每年工作 300 天，载荷较平稳。 环境最高温度 350C；小批量生产。 传动装置简图: 5 第第 3 3 章章 确定额定功率确定额定功率 选择电动机选择电动机 1、确定额定功率、确定额定功率 V=0.942m/s 卷筒轴的输出功率 kW Fv PW297 . 3 1000 942 . 0 3500 1000 1=0.99 联轴器效率 2=0.98 每对轴承连接效率 3=0.97 闭式圆柱齿轮的传动效率 =0.96 带传动效率4 =1 32 4=0.85 4 2 电动机功率为 Po=P/=3.297/0.85=3.88Kw 额定
6、功率 P额=（11.3）Po 则取 P额=4kW 2、选择电动机、选择电动机 由指导书查表得 闭式圆柱齿轮传动比为 3-6 V 型带传动比为 2-4 由i总=i带i齿 则 18i总 144 由n电=n毂i总则 781.2n电6249.6r/min 初选电动机转速为 1440r/min 查表得 选定 Y112M4 型电动机 其额定功率为 4KW 电机传动功率主轴转速工作情况系数 4kw1440r/min1.2 6 第第 4 章章 确定传动装置的传动比确定传动装置的传动比 1、确定传动比、确定传动比 电机传动功率主轴转速工作情况系数 4kw1440r/min1.2 总传动比i总=n电/n毂=144
7、0/60=24 暂定i带=2.4 减速器齿轮的总传动比 i = i总i带=10 高速级、高速级分 别为 i1 、i2 对于二级圆柱齿轮减速器可取 i1= i5 . 13.1）（ 由此可取得 i1=3.50， i2=2.79 2、计算传动装置的运动和运动参数、计算传动装置的运动和运动参数 （1）计算各轴转速： 轴 n1=n电/i带=1440/2.4=600r/min 轴 n2=n电/i带i齿 1=600/3.5=171.43r/min 轴 n3=n电/i带i齿 1i齿 2=171.43/2.79=60.44r/min （2）计算各轴输入功率： 轴 P1=P电 2=4 0.98 0.96=3.76
8、KW 4 轴 P2=P1 23=3.76 0.98 0.97=3.58KW 轴 P3=P2 23=3.58 0.98 0.97=3.40KW （3）计算各轴扭矩： 轴 T1=9550P1/n1=9550 3.76/600=59.84 N.m 轴 T2=9550P2/n2=9550 3.58/171.43=199.43 N.m 7 轴 T3=9550P3/n3=9550 3.40/60.44=537.22 N. 第第 5 5 章章 齿轮的设计齿轮的设计 1、 齿轮齿轮 Z1 Z2设计设计 （1） 选定齿轮类型。精度等级。材料级齿数 1）根据传动方案。选用直齿圆柱齿轮传动 2）运输机为一般工作机器
9、，速度不高，故选用 7 级精度 3）材料选择 选择小齿轮材料为 40Cr（调质） ，硬度为 280HBS 大齿轮材料为 45 钢（调质） ，硬度为 240HBS。二者材料硬度相差 40HBS 4）选小齿轮的 Z1=24 大齿轮齿数 Z2=3.5024=84 （2） 按齿面接触强度设计 由设计计算公式进行试算 3 2 3 1 3 1 1 32 . 2 H ZE u u d T td （3）硬性公式内各计算的值 1）试选载荷 kt=1.3 2) 计算小齿轮传递转矩 mmN P T 4 . 59840 600 100095491 1 3）由表 10-7 选取齿宽系数 d=1 4）由表 10-6 查得
10、材料弹性影响系数 ZE=189.8MPa1/2 5）由图 10-21 按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 MPaH6001limMPaH5502lim 6）由应力循环次公式 9 1110728 . 1 103008216006060jlhnN 9 1 21034. 0 50 . 3 N N 8 7）由图 10-19 取接触疲劳寿命 90 . 0 1HNK95 . 0 2HNK 8）计算接触疲劳许用应力，取失效概念 1%，安全系数 S=1 MPa s KHN H540 1 60090 . 0 1lim 1 1 MPa s KHN H 5 . 52255095 . 0
11、 2lim 2 2 （4）计算 1）计算小齿轮分度圆直径 d1t，代入中比较小的值 H mm ZE u uTK d Hd t t594.61 5 . 522 8 . 189 5 . 3 5 . 4 1 10485 . 8 3 . 1 32 . 2 1 32 . 2 3 2 4 3 2 1 1 2）计算圆周速度 V sm nd V t /366 . 1 100060 600594.6114 . 3 100060 11 3）计算齿宽 b mmddbt594.61594.6111 4）计算齿宽与齿高之比 h b 模数 566 . 2 24 594.61 1 1 z d m t t 齿高 mmmht7
12、7 . 5 566 . 2 25 . 2 258 . 2 67.10 77 . 5 594.61 h b 5）计算载荷系数 根据 7 级精度，由图 10-8 查得动载荷系数smV/366 . 1 直齿轮08 . 1 vk1FHkk 由表 10-2 查得实用示数1Ak 由表 10-4 用插值法查 7 级精度小齿轮相对支承非对称布置时 421 . 1 HBk 由， 67.10 h b 421 . 1 HBk 查图 10-13 得35 . 1 FBk 9 载荷系数：535 . 1 421 . 1 108 . 1 1 HBHVAkkkkk 6）按实际的载荷示数校正算得的分度圆直径 097.65 3 .
13、 1 535 . 1 594.61 33 11 kt k ddt 7）计算模数 71 . 2 24 097.65 1 1 z d m （5）按齿根弯曲强度设计 由式 10-5 得弯曲强度的设计公式为 3 1 1 2 2 F SaFaYY dZ kT m 确定公式内各计算数值 1）由图 10-20C 查得小齿轮弯曲疲劳强度极限 大齿轮的弯曲强度极限MPaFE5001MPaFE3802 2）由图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 88 . 0 85 . 0 2 1 FN FN K K 3）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全洗漱 S=1.4 MPa S KFEFN F57.303 11 1 MPa
14、S KFEFN F86.238 22 2 4）计算载荷系数 458 . 1 35 . 1 108 . 1 1FFVAKKKKK 5） 查取齿形系数 由表 10-5 查得 65 . 2 1FaY216 . 2 2FaY 6）查取应力校正系数 由表 10-5 查得 58 . 1 1SaY774 . 1 2SaY 7）计算大、小齿轮的并加以比较 F SaFaYY 01379 . 0 57.303 58 . 1 65 . 2 1 11 F SaFaYY 10 01648 . 0 86.238 776 . 1 216 . 2 2 22 F saFaYY 大齿轮的数值大 （6）设计计算 mmm92 . 1
15、 01648 . 0 241 84850458 . 1 2 3 2 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯 曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度 所决定的承载的能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与 齿轮直径有关，可取弯曲强度算得的模数 1.43，并近圆整为标准值。 m=2.5mm。按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮mmd097.651 齿数 2603.26 5 . 2 097.651 1 m d Z 大齿轮齿数912650 . 3 2Z （7）几何尺寸计算 1）计算分度圆直径 mm655 . 22611mZd mm2275 . 2
16、9122mZd 2）计算中心距 mm146 2 22765 2 21 dd a 3）计算齿轮宽度 mmBBmmdbd70,mm65656511 2 1取 11 2、齿轮、齿轮 Z3 Z4设计设计 材料选择 选择小齿轮材料为 40Cr（调质） ，硬度为 280HBS 大齿轮材料为 45 钢（调质） ，硬度为 240HBS。二者材料硬度相差 40HBS 选小齿轮的 Z,3=28，大齿轮齿数 Z4=2.7928=78.12， z4=78 1. 按齿面接触强度设计 由设计计算公式进行试算 3 2 3 1 3 3 1 32. 2 H ZE u u d T td （1）确定公式内各计算的值 1）试选载荷 kt=1.3 2) 计算小齿轮传递转矩 mmN P T 43.200145 28.171 100095492 2 3）由表 10-7 选取齿宽系数 d=1 4）由表 10-6 查得材料弹性影响系数 ZE=189.8MPa1/2 5）由图 10-21 按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 MPaH6003limMPaH5504lim 6）由应力循环次公式 9 231034
