《单级圆柱减速器设计说明书》.doc

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1、广东工业大学华立学院 课 程 设 计（论文）课程名称 机械设计基础课程设计 题目名称 带式运输机传动装置 学生学部（系） 机电与信息工程学部 专业班级 12机械1班 学号 10138 学生姓名 许建强 指导教师 黄惠麟 2014年12月26日广东工业大学华立学院课程设计（论文）任务书题目名称带式运输机单级直齿圆柱齿轮减速器设计学生学部（系）机电与信息工程学部专业班级12机械1班姓 名许建强学 号38一、课程设计（论文）的内容1、传动装置及电动机的选择2、传动装置的总体设计3、传动件的设计与计算、润滑和密封二、课程设计（论文）的要求与数据1、工作条件：连续单向运转，载荷变化不大，空载启动，工作机

2、效率为0.95；工作时间为10年，每年按300天，两班制工作（每班8小时）；运输带的速度允许误差为5%2、原始数据：运输带工作拉力 F=3800 N；运输带速度 v=1.6 m/s；滚筒直径 320mm三、课程设计（论文）应完成的工作1、设计带式运输机的单级圆柱齿轮减速器装配图1张。2、绘制输出轴、大齿轮的零件图各1张。3、编写设计说明书1份。四、课程设计（论文）进程安排序号设计（论文）各阶段内容地点起止日期1明确任务，分析传动简图1-5012014.11.142014.11.152课程设计原始数据的确定图书馆2014.11.172014.11.183传动方案的拟定、电动机的选择图书馆2014

3、.11.192014.11.204传动系统的总体设计图书馆2014.11.212014.11.235传动零件的设计计算图书馆2014.11.242014.11.266减速器装配图设计图书馆2014.11.272014.11.307零件工作图设计图书馆2014.12.12014.12.48整理和编写设计计算说明书图书馆2014.12.62014.12.10五、应收集的资料及主要参考文献1 .陈立德.机械设计基础课程设计.高等教育出版社.20042 .孙德志，张伟华.机械设计基础课程设计.北京：冶金工业出版社.19973 .胡家秀.机械设计基础.机械工业出版社.20074 .杨可桢,程光蕴，李仲生

4、.机械设计基础. 高等教育出版社.20065 .陈良玉、机械设计基础.沈阳：东北大学出版社.20006 .常新中.机械设计. 化学工业出版社.20077 .裘文言,张继祖.机械制图. 高等教育出版社.2006发出任务书日期： 2014 年 11月 14 日 指导教师签名：计划完成日期： 2014 年 12月 26 日 教学单位责任人签章：摘要 此课程设计是设计单级圆柱齿轮减速器，通过对减速器的简单了解，开始学习设计齿轮减速器，尝试经过设计减速器增强感性认知能力及对社会的适应能力，及进一步巩固已学的理论知识，提高发现问题、解决问题、把理论和实践结合在一起的综合能力。机械课程设计基础课程设计是机械

5、设计基础课程的重要实践性环节，是学生在校期间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。减速器作为一种传动装置广泛用于各种机械产品和装置中，对如今工业制造业发展发挥不可估量的作用。因此，设计出精良的齿轮减速器对提高生产力、提高经济效益都是很大帮助的。而目前在单级传动齿轮减速器的设计方面，还是没有创造性的突破，所以设计出更精良的减速器，提高其承载能力，延长使用寿命，减小其体积和质量等都是非常有意义的。关键词：传动装置、齿轮减速器、效益目录1.传动装置31.1 皮带运输机的功用31.2 传动方案分析比较32.电动机的选择42.1 选择电动机的类型42.2 选择电动机功率42.

6、3 电动机转速的确定43.传动比的计算及分配53.1 总传动比53.2 分配传动比53.3 传动装置运动及动力参数的计算54.传动件的设计与计算64.1 减速器外传动件的设计64.2.减速器内传动的设计计算84.3齿轮上作用力的计算115.轴的设计与计算125.1.高速轴的设计与计算125.2低速轴的设计与计算176.润滑和密封216.1润滑方式216.2润滑油选用及用量216.3密封形式217.参考文献22传动装置 机器通常由原动机（电动机、内燃机等）、传动装置和工作机三部分组成。 根据工作机的要求，传动装置将原动机的动力和运动传递给工作机。实践表明，传动装置设计得是否合理，对整部机器的性能

7、、成本以及整体尺寸都有很大影响。因此，合理地设计传动装置是整部机器设计工作中的重要一环，而合理地拟定传动方案又是保证传动装置设计质量的基础。1.1 皮带运输机的功用皮带运输机是工作机的一种，通过皮带的转动将皮带上的货物传送到指定的方位。达到将原动机的动力转化为工作所需的效果。1.2 传动方案分析比较 图1单级圆柱减速器装置简图 1-电动机 2-带传动 3-减速器 4-联轴器 5-输送带 6-带轮2.电动机的选择2.1 选择电动机的类型 根据用途选用Y系列三相异步电动机。2.2 选择电动机功率2.2.1 输送带所需功率的计算2.2.2 电动机的额定功率由书减速器设计实例精简表2-1查得V带传动效

8、率，一对轴承的传动效率,直齿圆柱齿轮传动效率,联轴器效率则总效率： 电动机所需工作功率：由减速器设计实例精简表8-2可取电动机的额定功率。2.3 电动机转速的确定2.3.1 输送带带轮的工作转速2.3.2 电动机的转速范围由书减速器设计实例精简表2-2查得V带传动传动比，单级圆柱齿轮减速器，则那么电动机转速范围为：由书减速器设计实例精简表8-2查得符合这一要求的电动机同步转速有1500r/min和1000r/min等多种。从成本及结构尺寸考虑，选用同步转速为1000r/min的电动机进行计算，其满载为,型号为Y160M-6。3.传动比的计算及分配3.1 总传动比3.2 分配传动比 根据传动比范

9、围，取V带传动的传动比，则减速器传动比3.3传动装置运动及动力参数的计算3.3.1各条轴的转速；3.3.2各轴功率；3.3.4各轴的转矩；4.传动件的设计与计算4.1 减速器外传动件的设计4.1.1确定设计功率由减速器设计实例精简表8-6查得工作情况系统,则4.1.2选择带型根据，；查减速器设计实例精简图8-2，选择B型V带。4.1.3确定带的基准直径查减速器设计实例精简图8-2得小带轮直径，因传动比不大，可取大值而不会使过大，现取，则大带轮直径4.1.4验算带的速度,带速在范围内，带速符合要求。4.1.5确定中心距和V带长度根据，初步确定中心距，即，为使结构紧凑，取， V带的计算基础长度为

10、查减速器设计实例精简P60表8-8得B型V带选用，则中心距为4.1.6计算小轮包角 ，合适(式中为将弧度转化为角度的常数)4.1.7确定V带根数 V带的根数可用右式计算 查减速器设计实例精简表8-9得单根V带所能传递的功率，得查表8-10得Kb=1.987510-3,由表8-11查得, 则有，机械设计基础表13-6得；由，查减速器设计实例精简表8-8与8-12分别得与，则带的根数为 ，取6根。4.1.8计算初拉力查减速器设计实例精简表8-13得B型V带m=0.17kg/m则初拉力4.1.9计算作用在轴上的压力4.1.10带轮结构设计小带轮结构： 小带轮采用实心式，查减速器实例精简表8-14得电

11、动机的轴径=42mm,y由表8-15得； ，取。 轮毂宽：，取 轮缘宽：大带轮结构： 大带轮采用孔板式结构，轮缘宽可与小带相同，轮毂宽可与高速轴的结构设计同步设计进行。4.2.减速器内传动的设计计算4.2.1选择材料、热处理方式与公差等级 考虑到带式运输机为一般机械，故大、小齿轮均选用45钢。为制造方便采用软齿面，小齿轮调至处理，大齿轮正货处理，两个都选用8级精度。查减速器设计实例精简表8-17得小齿轮齿面硬度为,取硬度值为250HBW进行计算，大齿轮齿面硬度为,取硬度值为200HBW。4.2.2初步计算传动的主要尺寸因为是软吃面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行设计，则有小齿轮传递转矩 ：

12、载荷系数： 查机械设计基础表11-3得载荷系数齿宽系数： 查减速器设计实例精简表8-18得齿宽系数弹性系数： 查减速器设计实例精简表8-19得弹性系数节点区域系数： 对于标准直齿轮，节点区域系数齿数比： 确定齿轮齿数: 初选小齿轮的齿数,则，取重合度：端面重合度用以下公式计算轴向重合度用以下公式计算 ，查减速器设计实例精简图8-3得重合度系数许用接触应力：公式为。查减速器设计实例精简图8-4的e、a得接触疲劳极限应力、。小齿轮与大齿轮的应力循环次数分别用以下公式计算:，查减速器设计实例精简图8-5得寿命系数,；查表8-20取安全系数 ，则，则取小齿轮的分度圆直径用以下公式初算:4.2.3确定传

13、动尺寸计算载荷系数 查减速器设计实例精简表8-21得使用系数 因，查减速器设计实例精简图8-6得动载荷系数，查图8-7得齿向载荷分配系数，查表8-22的齿间载荷分配系数,则载荷系数对进行修正 因K与有较大的差异，故需要对计算出进行修正，即确定模数m，查减速器设计实例精简表8-23取计算传动尺寸 中心距为 小齿轮的分度圆直径： 大齿轮的分度圆直径： 大齿轮的宽度：，取 小齿轮的宽度：，取4.2.4校核齿根弯曲疲劳强度 公式为 K、m和同前面一样；齿宽 齿形系数与应力修正系数 查减速器设计实例精简图8-8与图8-9得,；, 重合度系数 查减速器设计实例精简图8-10得重合度系数 许用弯曲应力公式为

14、 查减速器设计实例精简图8-4的f和b得弯曲疲劳极限应力为，查减速器设计实例精简图8-11得寿命系数，查表8-20得安全系数满足齿根弯曲疲劳强度。4.2.5 计算齿轮传动其他几何尺寸齿顶高：齿根高：全齿高：顶隙：齿顶圆直径： 齿根圆直径： 4.3齿轮上作用力的计算4.3.1已知条件高速轴传递的转矩为，转矩为，小齿轮分度圆直径4.3.2小齿轮的作用力圆周力：，其方向与力作用点圆周速度方向相反。径向力：，其方向由力的作用点指向小齿轮的转动中心。4.3.3大齿轮的作用力从动大齿轮各个力与主动小齿轮上相应的力大小相等，作用反向相反。5.轴的设计与计算5.1.高速轴的设计与计算5.1.1已知条件高速轴传

15、递的功率，转速，小齿轮分度圆直径，小齿轮的宽度，转矩。5.1.2选择高速轴的材料因传递的功率不大，并对重量及其尺寸无特殊要求，故查减速器设计实例精简表8-26选用常用的材料为45钢，调至处理。5.1.3初算轴径因为高速轴外伸段上安装带轮，所以轴径可按下式求得，通常取，查减速器设计实例精简表9-8取，则考虑到轴上有键槽，轴径应增大，则 ，取5.1.4高速轴结构设计轴的初步设计构想如图5-1所示，该减速器发热小，轴不长，故轴承采用两端固定方式。按轴上零件安装顺势，从最小处轴端1开始设计。图2高速轴构想图轴断1的设计轴断1上安装带轮，此步设计应于带轮设计同步进行。由最小直径可初定轴断1的轴径,带轮轮

16、毂宽度为,取为60mm，则轴断1的长度略小于毂孔宽度，取。轴断2的轴径设计考虑带轮的轴向固定及密封圈的尺寸，带轮用轴肩定位，轴肩高度轴段2的轴径，该处轴的圆周速度,查机械课程设计设计手册P60表7-12可用毡圈油封，选毡圈30JB/ZQ 4606-1997,则，由于轴段的长度涉及因素太多，稍后再确定。轴段1和7的设计轴段1和7安装轴承，考虑齿轮只受径向力和圆周力，所以选用球轴承即可，其直径应既便于轴承安装，又应符合轴承内径系列。先暂取轴承为6308，由减速器设计实例精解表8-28查得，轴承内径，外径，宽度，内圈定位轴肩直径，外圈，故，该减速器齿轮的圆周速度小于2m/s,故轴承采用脂润滑，需要挡

17、油环，取挡油环端面到内壁距离,为补偿箱体的铸造误差和安装挡油环，靠近箱体内壁的轴承端面至箱体内壁的距离，则。通常一根轴上的两个轴承取相同型号，则。轴段2的长度设计轴段2的长度除与轴上零件有关外，还与轴承座宽及轴承端盖等零件有关。由减速器设计实例精解表4-1知下箱座壁厚由公式计算。则，取，上箱座壁后由公式，则，取；由于中心距，可确定轴承旁连接螺铨直径M12，相应的，箱体凸缘连接螺栓直径M10，地脚螺栓直径M16，轴承端盖连接螺铨直径M8。查减速器设计实例精解表8-29，取螺铨GB/T 5781-2000M825。由减速器设计实例精解表8-30可计算轴承端盖厚，取，故轴承座宽度为.取。取端盖与轴承

18、座间的调整垫片厚度为；为了在不拆卸带轮的条件下，方便装拆轴承端盖连接螺铨，去带轮凸缘端面至轴承端面的距离K=28mm，带轮采用腹板式，螺铨的拆装空间足够，则有轴段4和轴断6的设计 该轴段间接为轴承定位，可取，齿轮两端面与箱体内壁距离为，则轴段4和6的长度为轴段5的设计 轴段5上安装齿轮，设计为齿轮轴，所以，又有，定位轴肩的高度，所以 所以，取轴断5为齿轮轴，所以 箱体内壁之间的距离 力作用点间的距离 轴承力作用点距外圈距离则，5.1.5键连接联轴器与轴段间采用A型普通平键连接，由减速器设计实例精解表8-31可查得键的型号为键1050GB/T1096-19905.1.6轴的受力分析轴的受力简图，

19、如图3（f）所示支承反力 在水平面上为（式中负号表示与图中所示力的方向相反，以下同为此）在垂直平面上为 轴承A的总支承反力为 轴承B的总支承反力为 弯矩的计算在垂直平面上为 合成弯矩，有 画出弯矩图 弯矩图如图3（b）、（c）、（d）所示转矩 转矩图如图3（a）所示。5.1.7校核轴的强度齿轮轴的A处弯矩较大，且轴颈较小，故改点剖面为危险剖面。其抗弯截面系数为 抗拉截面系数为 最大弯曲应力 扭剪应力为 按弯扭合成强度进行校核计算，对于单向转动的转轴，转矩脉动循环处理，故取折合系数则当量应力为由减速器设计实例精解表8-26查得45号钢调质处理抗拉强度极限,由表8-32用插值法查得轴的许用弯曲应力

20、,所以轴的强度满足要求。5.1.8校核键的连接强度带轮处键连接的挤压应力为取键、轴、带轮的材料都为钢，查减速器设计实例精解表8-33得,强度足够。5.1.9校核轴寿命当量动载荷由减速器设计实例精解P82查表8-28可知6308轴承得轴承受力不受轴向力，轴承A、B当量动载荷为轴承寿命因为，故只需校核轴承A， 。轴承在100度一下工作，由减速器设计实例精解P89表8-34查得。对于减速器，由表8-35查得载荷系数减速器寿命为,故轴寿命足够。图3高速轴受力分析图5.2低速轴的设计与计算5.2.1已知条件低速轴的传递的功率,转速.传递转矩，齿轮2分度圆直径，齿轮宽度。5.2.2材料选择 因传递的功率不

21、大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选常用的材料45号钢，调质处理。5.2.3初算轴径取，低速轴外伸段的直径可按下式求得轴与连轴器连接，有一个键槽，应增大，既，圆整，取。5.2.4轴承部件的结构设计轴承部件的结构设计轴的初步设计构想如图4所示，该减速器发热小，轴不长，故轴承采用两端固定方式。按轴上零件安装顺势，从最小处开始设计。图4 低速轴构想图轴段1的设计 轴段1上安装连轴器，此段设计应与联轴器的设计同步进行。为补偿联轴器所连接两轴的安装误差、隔离震动，选用弹性柱销联轴器。由减速器设计实例精解表8-37，取，则计算转矩。由减速器设计实例精解表8-38查得LX4型联轴器符合要求；公称转矩为,许

22、用转速，轴孔范围为，结合伸出段直径，取联轴器 孔直径为52mm，轴孔长度84mm，J型轴孔，A型键，联轴器主动端代号为LX4 5584GB/5014-2003，相应的轴段1的直径,其长度略小于毂孔宽度，取。轴段2轴径设计在确定轴段的轴径时，应考虑联轴器的轴向固定及密封圈的尺寸两方面问题。连轴器用轴肩定位，轴肩高度,轴段2的轴径,最终由密封圈确定。该处轴的周围速度小于3m/s，可选用毡圈油封，查减速器设计实例精解表8-27，选用65JB/2Q4606-1997，则。轴段3和轴段6轴径设计轴段3和轴段6上安装轴承，考虑到齿轮没有轴向力存在，因此选用深沟球轴承。轴段和轴段直径应既便于轴承的安装，又符

23、合轴承内径系列。先暂取轴承为6014，由减速器设计实例精解P82表8-28查得，轴承内径，外径，宽度，内圈定位轴肩直径。外圈定位凸肩内径，故选。通常一根轴上的两个轴承取相同的型号，则。轴段4的设计轴段4上安装齿轮，为便于齿轮的安装，必须大于，可初选，齿轮2轮毂的宽度范围为，取其轮毂宽度等于齿轮宽度，其左端采用轴肩定位，右端采用套筒固定。为使套筒端面能够顶到齿轮端面，轴段4长度应比轮毂略短，由于,故取。轴段2的长度设计轴段的长度除与轴上的零件有关外，还与轴承座宽度及轴承端盖等零件有关。轴承座宽度、，轴承盖厚e、轴承端盖连接螺栓、轴承靠近箱体内壁的端面距箱体内壁距离、端盖与轴承座间的调整片厚度均同

24、高速轴，为避免联轴器轮毂外径与端盖螺栓的拆装发生干涉，取联轴器轮毂端面与端盖外端面的距离取，则有轴段5的设计定位轴肩的高度 所以，取齿轮端面距箱体内壁距离为取挡油环面到内壁距离为，则轴断5的长度为 轴段3和轴段6的长度设计轴段6的长度为，取轴段3的长度为，取。轴上作用点的距离轴承反力的作用点距轴承外圈大端面，则由低速轴结构图可求得轴的支点及受力点间的距离为 ，5.2.5键的选择 联轴器与轴段间和轴段采用A型普通平键连接，根据减速器设计实例精解表8-31可得型号分别为键16100 GB/T1096-1990和键2280 GB/T1096-1990。5.2.6受力分析轴的受力简图 轴的受力简图如图

25、4（f）所示支承反力 在水平面上为 在垂直平面上为 轴承A、B的总支承反力为 弯矩的计算 在水平面上，齿轮所在轴截面为 在垂直平面上 ，合成弯矩，齿轮所在轴截面为 画出弯矩图 弯矩图如图4（b）、（c）、（d）所示转矩 ，转矩图如图4（）所示5.2.7校核轴强度因齿轮所在轴截面弯矩大，同时截面还作用有转矩，因此此截面为危险截面。其抗弯截面系数为 抗拉截面系数为 最大弯曲应力 扭剪应力为 按弯扭合成强度进行校核计算，对于单向转动的转轴，转矩脉动循环处理，故取折合系数则当量应力为，由减速器设计实例精解表8-26查得45号钢调质处理抗拉强度极限，由表8-32用插值法查得轴的许用弯曲应力,所以轴的强度

26、满足要求。5.2.8校核键的连接强度 带轮处键连接的挤压应力为 取键、轴、带轮的材料都为钢，查减速器设计实例精解表8-33得,强度足够。联轴器处键的挤压应力为 故其强度也足够。5.2.9校核轴寿命当量动载荷由减速器设计实例精解P82查表8-28可知6014轴承 ,，轴承受力不受轴向力, 轴承寿命轴承在100度一下工作，查减速器设计实例精解P89表8-34查得、查表8-35得载荷系数，则 ，故轴承寿命足够。图4低速轴受力分析图6润滑和密封6.1润滑方式 齿轮采用浸油润滑 轴承采用脂润滑6.2润滑油选用及用量齿轮润滑选用150机械油（GB 443-1989),最低最高油面距（大齿轮）1020mm。

27、轴承润滑采用2L-3型润滑脂（GB 7324-1987),用量为轴承的1/32/3为宜。6.3密封形式箱座与箱盖凸缘接合面的密封采用在接合面涂密封漆的方法。观察孔和油孔等处接合面的密封，在与机体间加石棉橡胶纸、垫片进行密封。轴承孔的密封，轴的外伸端与透盖间的间隙采用毛毡加以密封。轴承靠近机体内壁处用挡油环嘉怡密封。7参考文献1 .张春宜，郝广平，刘敏.减速器设计实例精解.机械工业出版社.2009.72 .王大康，卢颂峰.机械设计课程设计.北京工业大学出版社.20003 .任济生，唐道武，马克斯.机械设计课程设计.中国矿业大学出版社.20074 .杨可桢,程光蕴，李仲生.机械设计基础. 高等教育

28、出版社.20085 .裘文言,张继祖.机械制图. 高等教育出版社.2006心得体会本次课程设计由于理论知识的不足、没有设计经验，一开始时根本不何从何下手，然后在同学的帮助和查阅各种参考书资料之下，终于一步一步地开始着手设计。我认为完成一份课程设计对现在的我来说还是很有难度，所以设计中难免会有遗漏和错误的地方，望老师指点更正。在设计的过程中我真是学到了很多东西，对机械设计有了更多更深的了解和认识，培养了我理论联系实际的设计思想。经过这次课程设计，我才真的认识到做一份设计其实没那么简单，甚至是极其困难的，每一个数据的取舍都是有根据的可以查阅的，容不得胡乱填写，每一条公式都要认真仔细计算，数据不能填

29、错，在输入文档的时候就发现自己的数据有错，于是又要从新算很多步的结果。减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于培养我们理论联系实际的设计思想，训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识，提高我们机械设计的综合素质等方面都有重要的作用和帮助。 通过两个星期的设计实践，使我们对机械设计有了更多的了解和认识。为我们以后的工作打下了坚实的基础。在此次设计过程中，不但使我们树立起了正确的设计思想，而且，也使我们学到了很多机械设计的一般方法，基本掌握了一般机械设计的过程，还培养了我们的基本设计技能，所以这次课程设计我们的收获是非常巨大的。 学生签名：许建强 20 14 年 11 月 26 日教师评语 20 年 月 日成绩及签名 指导教师签名： 20 年 月 日