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1、机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明书设计题目： 单级圆柱直齿轮减速箱 学 院： 专业年级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2015 年 7 月 1 日1目 录一、传动方案拟定2二、电动机的选择3三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比4四、传动装置的运动和动力设计5五、普通 V 带的设计6六、齿轮传动的设计8七、传动轴的设计11八、箱体的设计19九、键连接的设计21十、滚动轴承的设计22十一、润滑和密封的设计24十二、联轴器的设计24十三、设计小结252计算过程及计算说明1、传动方案拟定设计单级圆柱齿轮减速箱和一级带传动、工作条件：使用年限 10 年，工作为一班工作制，载荷平
2、稳，环境清洁。、原始数据：滚筒圆周力 F=2700N；带速 V=1m/s；滚筒直径 D=240mm；方案拟定：采用带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。1.电动机 2.V 带传动 3.圆柱齿轮减速箱4.联轴器 5.滚筒 6.运输带3二、电动机选择1、电动机类型和结构的选择：选择 Y 系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。 2、电动机容量选择：电动机所需工作功率为：式（1）
3、：da (kw) 由式(2)：*V/1000 (KW)因此 Pd=FV/1000a (KW)由电动机至运输带的传动总效率为： 总 = 式中： 1、2、 3、 4分别为带传动、减速箱、联轴器和卷筒的传动效率。取 =0.96， 2=0.97， . 0.99， 0.96则： 总 =0.960.970.990.96=0.89所以：电机所需的工作功率：Pd= FV/1000 总=(2.71)/0.89=3.03 (kw)43、确定电动机转速卷筒工作转速为：n 卷筒601000V/（D）=(6010001)/（240）=79.58 r/min根据容量和转速，由相关手册查出电动机类型取1500r/min电动
4、机型号：（如下表）电动机转速(r/min)电动机型号 额定功率（kw） 同步转速 满载转速Y112M4-4 4 1500 1440三、确定传动装置的总传动比和分配级传动比：由选定的电动机满载转速 nm和工作机主动轴转速 n1、可得传动装置总传动比为：i=nm/nw=1440/79.58=18.09总传动比等于各传动比的乘积分配传动装置传动比i=i1i2 （式中 i0、i 分别为带传动和减速箱的传动比）52、分配各级传动装置传动比： 取 i1=3.6（普通 V 带 i=24） I 2=5（减速箱）所以： i=i 1i2 =3.65=18四、传动装置的运动和动力设计：1、运动参数及动力参数的计算（
5、1）计算各轴的转数：高速轴：n=nm/ i 1=1440/3.6=400（r/min）低速轴：n= n/ i 2=400/4.445=80r/min（2）计算各轴的功率：高速轴： P1=Pd1 =40.96=3.84（KW）低速轴： P2= P123=3.840.980.97=3.65（KW）（3）计算各轴的输入转矩：电动机轴输出转矩为：T=9550Pd/nm=95504/1440i1 为带传动传动比i2 为减速器传动比6=26.53 Nm高速轴： T1=9550Pd/n1=91.68 Nm 低速轴： T2=9550Pd/n2=435.72 Nm综合以上数据，得表如下：功率 P （KW）转矩
6、T （Nm）轴名输入 输出 输入 输出转速 nr/min传动比 i电动机轴 4 26.53 1440 3.6高速轴 3.84 91.68 400低速轴 3.65 435.72 8057取 d2=375mm (虽使 n2 略有增加，但其误差小于5%，故允许) （4）确定带长和中心距 a：0.7（d1+d2）a02（d1+d2）0.7（100+375）a02（100+375）332.5 a0950 初定中心距 a0=500 ，则带长为L0=2a0+（d1+d2）/2+（d2-d1） 2/(4a0)=2500+（100+375）/2+（375-100）2/(4500)五. V 带的设计（1）选择普通
7、 V 带型号由 PC=KAP=1.14=4.4（ KW）根据课本表 13-11 得知其交点在 A 型交界线处，故A 型方案（2）确定带轮的基准直径，并验算带速：则取小带轮 d1=100mm带速验算： V=n1d1/（100060）=7.54 m/s介于 525m/s 范围内，故合适 （3）大带轮直径d2=n1d1/n2=i1d1=360mmKA=1.1 推荐的 A 型小带轮基准直径为75mm125mm8=1783.94mm由表 9-3 选用 Ld=1800 mm 的实际中心距a=a0+(Ld-L0)/2=500+(1800-1783.94)/2=508.03mm（5）验算小带轮上的包角 11=
8、180-(d2-d1)57.3/a =148.98120 合适（6） 确定带的根数Z=PC/（(P0+P0)KLK）=4.4/（1.32+0.17）1.010.92）= 3.178故要取 4 根 A 型 V 带P0=1.32P0=0.17K=0.92KL=1.019六、齿轮传动的设计：(1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。小齿轮选硬齿面，大齿轮选软齿面，小齿轮的材料为 45 号钢调质，齿面硬度为 250HBS，大齿轮选用 45 号钢正火，齿面硬度为 200HBS。齿轮精度初选 8 级(2)、初选主要参数Z1=25 ，u=5， Z2=Z1u=255=125（3）按齿面接触疲劳强度
9、计算计算小齿轮分度圆直径d1 2123 HEZudkT确定各参数值载荷系数 查课本表 6-6 取 K=1.2 1小齿轮名义转矩 2T1=9.55106P/n1=9.551063.84/400 =94680 Nm材料弹性影响系数 3由课本表 6-7 ZE=189.8 MPa区域系数 ZH=2.5 4许用应力 查课本 6PaH10lim PaH5602lim 10查表 6-8 按一般可靠要求取 SH=1则 MPaSH610lim1 52li2 取两式计算中的较小值，即H=560Mpa于是 d1 2123 HEZudkT=2560.899680. =57.45mm(4)确定模数m=d1/Z157.4
10、5/2.5=2.298取标准模数值 m=2.5(5) 按齿根弯曲疲劳强度校核计算校核 FFSFYmbdKT12式中 小轮分度圆直径 d1=mZ=2.525=62.5mm 1齿轮啮合宽度 b=dd1 =162.5=62.5mm 2b2=65mm b1=b2+(510)mm=70mm复合齿轮系数 YFS1=2.85 YFS2=2.18 3YSa1=1.54 YSa2=1.79许用应力 查图 6-22（a）Flim1=245MPa，Flim2=220Mpa，SF=1.2511则 aFMPS19625.41lim1 aF7.0li2 计算大小齿轮的 并进行比较FSY0145.968.21 FSY 01
11、239.768.2 FS1 FS2 SY取较大值代入公式进行计算 则有 54.182.56.29021 YmbdKTFSF=98.89F2故满足齿根弯曲疲劳强度要求（6） 几何尺寸计算d1=mZ=2.525=62.5mm d2=mZ1=2.5125=312.5 mma=m（Z1+Z2）/2=2.5（25+125）/2=187.5 mm取小齿轮宽度 d1=62.5 mm，d2=312.5mm（7）验算初选精度等级是否合适齿轮圆周速度 v=d1n1/（601000）=60400/（601000）=1.31m/s对照表 6-5 可知选择 8 级精度合适。12七 轴的设计1.齿轮轴的设计(1)按扭转强
12、度估算轴的直径选用 45#调质，硬度 217255HBS轴的输入功率为 P=3.84 KW转速为 n1=400r/min ,c=11d mnPC378.240.133(2)确定轴各段直径和长度从大带轮开始右起第一段，由于带轮与轴通过 1键联接，则轴应该增加 5%，取 D1=25mm，又带轮的宽度 B=（Z-1）e+2f=（4-1）15+29=63 mm 则第一段长度 L1=60mm右起第二段直径取 D2=30mm 2根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，则取第二段的长度 L2=60mm右起第三段，该段装有滚动轴承，选用滚子轴 3承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用 N20
13、8 型轴承，其尺寸为 dDB=408018，那么该段的直径为 D3=40mm，长度为 L3=18mm右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应 4小于轴承的内圈外径，取 D4=48mm，长度取 L4= 11mm右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿 5P的值为前面第 10页中给出在前面带轮的计算中已经得到 Z=4D1=25mmL1=60mmD2=30mmL2=60mmD3=40mmL3=18mmD4=48mmL4=11mm13顶圆直径为 67.5mm，分度圆直径为 62.5mm，齿轮的宽度为 62.5mm，则，此段的直径为 D5=67.5mm，长度为 L5=62.5mm右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应 6小于滚动轴承的内圈外径，取 D6=48mm,长度取 L6= 11mm右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴 7径为 D7=40mm，长度 L7=18mm(4)求齿轮上作用力的大小、方向 小齿轮分度圆直径：d1=62.5mm 1作用在齿轮上的转矩为：T1 =91680 Nm 2求圆周力：Ft 3Ft=2T2/d2=29168
