1、 湖南工業(yè)大學(xué)課 程 設(shè) 計資 料 袋 冶金工程 學(xué)院（系、部） 2012 2013 學(xué)年第 1 學(xué)期 課程名稱 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計 指導(dǎo)教師 胡東 職稱 講師 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 學(xué)號 題 目 單級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計 成 績 起止日期 2012 年 12 月 24 日 2012 年 1 月 4 日目 錄 清 單序號材 料 名 稱資料數(shù)量備 注1課程設(shè)計任務(wù)書12課程設(shè)計說明書13課程設(shè)計圖紙13張456 湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書2012 2013 學(xué)年第 1 學(xué)期 冶金工程 學(xué)院（系、部） 冶金工程 專業(yè) 102 班級課程名稱： 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計 設(shè)計題目： 單級直齒圓柱齒輪減速

2、器設(shè)計 完成期限：自 2012 年 12 月 24 日至 2012 年 1 月 4 日共 2 周內(nèi)容及任務(wù)一、設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù)二、設(shè)計任務(wù)設(shè)計用于帶式運輸機的單級圓柱齒輪減速器，設(shè)計的主要內(nèi)容一般包括以下幾方面：傳動方案的分析與擬定、原動機的選擇、傳動比及分配、傳動裝置的運動及動力參數(shù)計算、V帶傳動設(shè)計、齒輪傳動設(shè)計、軸的設(shè)計、軸承的選擇和校核、鍵連接的選擇和校核、聯(lián)軸器的選擇、箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計、減速器附件的選擇、潤滑和密封、等；繪制減速器裝配圖；編寫設(shè)計計算說明書。三、設(shè)計工作量 繪制減速器裝配圖1張（A1或A0）；繪制零件圖2張；設(shè)計計算說明書一份，約10000字左右。進度安排起止日期工作

3、內(nèi)容2012年12月24日傳動方案的設(shè)計，畫出草圖2012年12月26日傳動方案的計算2012年12月30日裝配圖，零件圖的繪制2012年1月課程設(shè)計答辯主要參考資料機械設(shè)計課程設(shè)計手冊清華大學(xué) 吳宗澤，北京科技大學(xué) 羅圣國主編。機械設(shè)計課程設(shè)計（北京交通大學(xué)）銀金光 劉揚編。機械課程設(shè)計（重慶大學(xué)出版社）周元康 等主編。機械設(shè)計基礎(chǔ)（清華大學(xué)，北京交通大學(xué)）課本劉揚 王洪 主編指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日系（教研室）主任（簽字）： 年 月 日湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）機械設(shè)計基礎(chǔ)設(shè)計說明書（題目）單級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計起止日期： 2012 年 12 月 24 日 至 2013 年

4、 1 月 4 日學(xué)生姓名班級 學(xué)號成績指導(dǎo)教師(簽字) 冶金工程學(xué)院（部）2013年 1月 4日目 錄第1章 擬定傳動方案 1.1設(shè)計題目名稱6 1.2運動簡圖6 1.3工作條件6 1.4原始數(shù)據(jù)6第2章 電動機的選擇 2.1選擇電動機的類型6 2.2計算電機的容量7 2.3計算總傳動比7第3章 運動參數(shù)及動力參數(shù)計算 7第4章 帶傳動設(shè)計 4.1確定計算功率8 4.2選擇V帶帶型8 4.3確定帶輪的基準直徑并驗算帶速8 4.4確定V帶的中心距和基準長度8 4.5驗算小帶輪上的包角9 4.6計算帶的根數(shù)9 4.7計算單根V帶的初拉力最小值9 4.8計算壓軸力9第5章 齒輪設(shè)計 5.1選選齒輪的

5、材料和熱處理方法，并確定材料的許用應(yīng)力 5.2確定材料的許用接觸應(yīng)力9 5.3確定小齒輪的分度 圓直徑 9 5.4幾何尺寸計算10 5.5校核齒根彎曲疲勞強度10 5.6齒輪其他尺寸計算11 5.7選擇齒輪精度等級11 第6章 軸的設(shè)計計算 6.1主動軸的設(shè)計 12確定軸的零件的布局方案和固定方法確定軸的各段直徑 12確定軸的各段長度確定軸的各段長度主動軸的受力分析 12按扭矩和彎曲組合變形強度條件進行校核計算 13校核軸的強度。 13 6.2從動軸的設(shè)計 14確定軸的零件的布局方案和固定方法 14確定軸的各段直徑 15確定軸的各段長度確定軸的各段長度 15從動軸的受力分析15按扭矩和彎曲組合

6、變形強度條件進行校核計算 15校核軸的強度。 15第7章 滾動軸承的選擇及校核計算 7.1低速軸軸承的校核 17 7.2高速軸軸承的校核 17第8章 鍵聯(lián)接的選擇及計算 18 8.1聯(lián)軸器的選擇及校核19 8.2鍵的選擇及校核減速器的潤滑與密封19第9章 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計及箱體附件設(shè)計20第10章 減速器的潤滑與密封 21結(jié)論23參考文獻 23致謝23 第1章 擬定傳動方案1設(shè)計題目名稱 單級直齒圓柱齒輪減速器。 2運動簡圖3.工作條件 運輸機單班制工作，灰塵極少，有輕微沖擊，單件生產(chǎn)，工作年限15年。4.原始數(shù)據(jù) 1滾筒圓周力 F=1500N 2滾筒帶速 V=1.6m/s 3滾筒直徑 D=30

7、0mm 第2章 電動機的選擇1.選擇電動機的類型： 按工作要求和工況條件，選用三相鼠籠式異步電動機，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓為380V，Y型。2.計算電機的容量： 工作機所需的有效功率為：Pw=FV/1000W=1500×1.6/1000=2.4kW設(shè)：聯(lián)軸器的效率為0.99 閉式齒輪的效率為0.97 一對滾動軸承的效率為0.99 輸送機滾筒0.96則傳動系數(shù)的總效率為=0.95×0.99×0.99×0.99×0.99×0.97×0.99×0.96=0.8413所以：電動機所需功率為2.25/0.8413=2.853kW

8、根據(jù)動力源和工作條件，常用轉(zhuǎn)速為900r/min 1200r/min，以便比較。由Pe>Pd ，Pe=4kW查表可確定Y132S-6兩種型號的電動機。將兩種型號的電動機有關(guān)參數(shù)及算的傳動比列于下表：方案電動機型號同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動比DEIIY132S-61000r/min960r/min53.3638803.計算總傳動比：傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比 1.傳動裝置總傳動比 I= 2.分配到各級傳動比 因為I=已知帶傳動比的合理范圍為24。故取V帶的傳動比=3則齒輪的傳動比=3.14。第3章 運動參數(shù)及動力參數(shù)計算1.將傳動裝置各軸由高速到低速依次定為1軸、2軸、3軸、4軸。1軸電

9、動機軸：轉(zhuǎn)速：n=960輸入功率：P=P=2.853KW輸出轉(zhuǎn)矩：T=9.55 =28.38 N·m 2軸（高速軸）轉(zhuǎn)速：n=·m輸入功率：P=2.853×0.95×0.99=2.6832 輸入轉(zhuǎn)矩T=80.07N·m 3軸（低速軸）轉(zhuǎn)速：n=輸入功率：P=·12=2.5509KW輸入轉(zhuǎn)矩：T=239.05N·m 4軸（卷筒軸）輸入功率：PPKW 輸入轉(zhuǎn)矩： TN第4章 帶傳動設(shè)計1.確定計算功率P 據(jù)查表得工作情況系數(shù)K=1.2。故有： P=KP2.選擇V帶帶型 據(jù)P和n選用A帶。3.確定帶輪的基準直徑d并驗算帶速 （1）

10、初選小帶輪的基準直徑d有2表8-6和8-8，取小帶輪直徑d=125mm。 （2）驗算帶速v，有： =6.28 因為6.35m/s在5m/s30m/s之間，故帶速合適。 （3）計算大帶輪基準直徑d 4.確定V帶的中心距a和基準長度L (1)據(jù)公式得350a01000初定中心距a=700mm(2)計算帶所需的基準長度 =2011.04mm由2表8-2選帶的基準長度L=2000mm （3）計算實際中心距 中心局變動范圍： 5.驗算小帶輪上的包角6.計算帶的根數(shù)z（1）計算單根V帶的額定功率P由和r/min查表10-4得 P=1.38KW據(jù)n=960，i=3和A型帶，查10-5得 P=0.109KW查

11、表10-6得K=0.939，K=1.03，于是： P=(P+P)KK =（1.39+0.11）0.961.03 =1.48KW（2）計算V帶根數(shù)z 故取3根。7.計算單根V帶的初拉力最小值（F）由2表8-3得A型帶的單位長質(zhì)量q=0.1。所以 =162.8N應(yīng)使實際拉力F大于（F）8.計算壓軸力F壓軸力的最小值為： （F）=2（F）sin=23162.80.99 =955.98N第5章 齒輪設(shè)計1.選選齒輪的材料和熱處理方法，并確定材料的許用應(yīng)力根據(jù)工作條件，一般用途的減速器可采用閉視軟齒面?zhèn)鲃?。查?2-1小齒輪 45鋼 調(diào)質(zhì)處理 齒面硬度取大齒輪 45鋼 正火處理 齒面硬度取兩齒輪齒面硬度

12、差為40HBS，符合軟齒面?zhèn)鲃拥脑O(shè)計要求2.確定材料的許用接觸應(yīng)力查表126得，兩試驗齒輪材料接觸疲勞極限應(yīng)力分別為 由表12-6按一般重要性考慮，取接觸疲勞強度的最小安全系數(shù)兩齒輪材料的需用接觸應(yīng)力分別為：=3.根據(jù)設(shè)計準則，按齒面接觸疲勞強度計算公式(12-14)初步確定小齒輪的分度 圓直徑 小齒輪上的轉(zhuǎn)矩為 原動機為電動機，載荷有中等沖擊，由表12-3查得載荷系數(shù)為K=1.3 查表12-4，帶入故 直齒輪減速器屬閉式軟齒面?zhèn)鲃?，且布置對稱，故取取其中較小值為4.幾何尺寸計算 齒數(shù)：由于采取閉式軟齒面?zhèn)鲃?，小齒輪的推薦值是2040取中心距齒寬5.校核齒根彎曲疲勞強度 由校核公式： 由表12

13、-5查表12-6，兩試驗的齒輪彎曲疲勞強度極限應(yīng)力分別為查表12-7 兩齒輪材料的許用彎曲應(yīng)力分別為疲勞應(yīng)力分別為所以兩齒輪的齒根彎曲疲勞強度均足夠6.齒輪其他尺寸計算 分度圓直徑：齒頂圓直徑：齒根圓直徑：7.選擇齒輪精度等級 齒輪的圓周速度：故選9級制造精度是合宜的。（5）設(shè)計小結(jié)：名稱符號小齒輪大齒輪中心距a125 mm傳動比i3.14模數(shù)m2 mm齒數(shù)z3095分度圓直徑60 mm190 mm材料及齒面硬度45鋼 45鋼第6章 軸的設(shè)計計算1.主動軸的設(shè)計 1.確定軸的零件的布局方案和固定方法 參考一般的減速器結(jié)構(gòu)，將齒輪布置在軸的中部，對稱于兩端的軸承；齒輪用軸環(huán)和軸套做軸的軸向定位，

14、用平鍵和過盈配合（H7/r6）作周向固定。右端軸承用軸肩和過渡配合（H7/k6）固定內(nèi)圈套；左端軸承用軸套和過渡配合（H7/k6）固定內(nèi)圈套。軸的定位則由兩端的軸承端蓋軸向固定軸承的外圈套實現(xiàn)。輸出端的聯(lián)軸器用軸肩和擋板軸向固定，用平鍵作周向定位。直齒輪在工作中不會產(chǎn)生軸向力，故兩端采用深溝球軸承， 承采用脂潤滑，齒輪采用油浴潤滑。 2.確定軸的各段直徑 外伸端直徑 ，按工藝和強度 要求把軸制成階梯型 ，由于該處安裝墊圈，故 取標準直 徑?？紤]到軸承的內(nèi)孔標準，去（兩軸承類型相同）初選深溝球軸承型號為7207c 直徑為的軸段為軸頭，取 軸環(huán)直徑 根據(jù)軸承安裝直徑，查手冊得3.確定軸的各段長度確

15、定軸的各段長度（輪轂寬度為，根據(jù)減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，初步確定2=10-15mm， =2+-=7mm2+（1-3）mm=37mm（根據(jù)減速器箱體結(jié)構(gòu)等尺寸初步確定為55-65mm）兩軸承之間的跨距L=+22+2+=103mm（近似認為支點在兩軸承寬度的中點）4.主動軸的受力分析 求分度圓直徑：已知求轉(zhuǎn)矩：已知求圓周力：求徑向力Fr 5.按扭矩和彎曲組合變形強度條件進行校核計算繪制軸受力簡圖（如圖a）將齒輪所受力分解成水平面H和鉛垂面V內(nèi)的力（見下圖）求水平面H和鉛垂面V的支座反力 水平面H內(nèi)的支座反力： 繪制水平面彎矩圖水平面H的彎矩圖（見圖16-17）繪制扭矩圖 繪制當(dāng)量彎矩圖單項轉(zhuǎn)動，故切

16、應(yīng)力為脈動循環(huán)，取，b截面當(dāng)量彎矩為 6. 校核軸的強度。 根據(jù)總合成彎矩圖、扭矩圖和軸的結(jié)構(gòu)草圖的判斷，a，b截面為危險截面。下面分別進行校核 校核a截面?？紤]鍵槽后。由于，故截面a安全校核b截面考慮鍵槽后。由于，故截面b安全 因為危險面均安全，所以該軸的強度是足夠的，無需修改原結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。2、從動軸的設(shè)計 1.確定軸的零件的布局方案和固定方法 在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪依次從右面裝入。聯(lián)軸器的選擇齒輪軸的

17、結(jié)構(gòu)設(shè)計直齒輪在工作中不會產(chǎn)生軸向力且載荷平穩(wěn)，可采用深溝球軸承，軸承采用脂潤滑，齒輪采用油浴潤滑4確定軸的各段直徑1）選取軸的材料和熱處理方法，并確定軸的許用應(yīng)力根據(jù)上述計算，普通用途，中小功率，選用45號鋼正火處理，查表16-1， ， 2.確定軸的各段直徑 查表16-2取A=110，根據(jù)公式16-1，考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d=32.16×(1+5%)mm=33.77mm由圖16-15可知，該軸外端安裝聯(lián)軸器，補償軸的偏差，選用彈性柱銷聯(lián)軸器。查手冊選用彈性柱銷聯(lián)軸器，其型號為HL3，選外伸端直徑，按工藝和強度要求把軸制成階梯型，取穿過軸承蓋軸段的直徑為，由于該處安裝墊圈，

18、故取標準直徑?？紤]到軸承的內(nèi)孔標準，?。▋奢S承類型相同）初選深溝球軸承型號為7209c直徑為的軸段為軸頭，取軸環(huán)直徑根據(jù)軸承安裝直徑，查手冊得 3.確定軸的各段長度（輪轂寬度為，根據(jù)減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，初步確定2=10-15mm， =2+-=13mm+2+（1-3）mm=37mm（根據(jù)減速器箱體結(jié)構(gòu)等尺寸初步確定為55-65mm）兩軸承之間的跨距L=+22+2+=100mm（近似認為支點在兩軸承寬度的中點）4.按主動齒輪的受力計算求分度圓直徑：已知求轉(zhuǎn)矩：已知求圓周力：求徑向力Fr 5.按扭矩和彎曲組合變形強度條件進行校核計算繪制軸受力簡圖（如圖a）將齒輪所受力分解成水平面H和鉛垂面V內(nèi)的力

19、（見下圖）求水平面H和鉛垂面V的支座反力 水平面H內(nèi)的支座反力： 繪制水平面彎矩圖水平面H的彎矩圖（見圖16-17）繪制扭矩圖 繪制當(dāng)量彎矩圖單項轉(zhuǎn)動，故切應(yīng)力為脈動循環(huán)，取，b截面當(dāng)量彎矩為 6.校核軸的強度。（6） 根據(jù)總合成彎矩圖、扭矩圖和軸的結(jié)構(gòu)草圖的判斷，a，b截面為危險截面。下面分別進行校核 校核a截面?？紤]鍵槽后。由于，故截面a安全校核b截面考慮鍵槽后。由于，故截面b安全 因為危險面均安全，所以該軸的強度是足夠的，無需修改原結(jié)構(gòu)設(shè)計第7章 滾動軸承的選擇及校核計算軸承的預(yù)期壽命為在軸的設(shè)計計算中已選用如下表所示的深溝球軸承 表7-1軸號裝軸承處的軸徑（mm） 軸承型號 35滾動軸

20、承 6213 GB/T 276-1994 45滾動軸承 6208 GB/T 276-19941. 低速軸軸承的校核 1.軸承載荷的計算 2.計算當(dāng)量動載荷Pr 軸承不受軸向力，查表14-5得 X=1，Y=0 3.驗算軸承的壽命球軸承的壽命指數(shù) 查表14-7得溫度系數(shù) 查表14-8得載荷系數(shù) 查手冊8-32得軸承的基本額定負荷 代入公式（14-6b）得 所以滿足要求，選深溝球軸承62082.高速軸軸承的校核 1.軸承載荷的計算 2.計算當(dāng)量動載荷Pr 軸承不受軸向力，查表14-5得 X=1，Y=0 3.驗算軸承的壽命球軸承的壽命指數(shù) 查表14-7得溫度系數(shù) 查表14-8得載荷系數(shù) 查手冊8-32

21、得軸承的基本額定負荷 代入公式（14-6b）得 所以滿足要求，選深溝球軸承6213第8章 鍵聯(lián)接的選擇及計算1.聯(lián)軸器的選擇及校核在軸的設(shè)計中，根據(jù)載荷的大小，軸轉(zhuǎn)速的高低，被連接件的安裝精度等，參考各類聯(lián)軸器的特性，已初步選擇聯(lián)軸器型號。 1.選擇聯(lián)軸器的類型為了隔離振動與沖擊，選用彈性柱銷聯(lián)軸器。與軸連接的聯(lián)軸器選用L×3聯(lián)軸器GB/T 5014-2003；與軸連接的聯(lián)軸器選用L×5 聯(lián)軸器GB/T 5014-2003 2.聯(lián)軸器的校核.理論轉(zhuǎn)矩 軸 由表17-1查得 K=1.5由公式（17-1）的計算轉(zhuǎn)矩軸 .軸徑 軸的最小軸徑 符合L×5的內(nèi)孔直徑。.轉(zhuǎn)速

22、 軸的轉(zhuǎn)速 均符合要求。2.鍵的選擇及校核本設(shè)計中各處的鍵均采用有輕度沖擊的普通平鍵的連接方式，查表13-11可得鍵連接的許用應(yīng)力 100120MPa1.主動軸與聯(lián)軸器相配合的鍵的選擇及校核（1）鍵的類型及尺寸的選擇 選用普通平鍵C型 根據(jù)軸的直徑d1=35.5mm,長度L1=58mm,由表13-10查得 b=10mm,h=8mm,標記為：鍵C10×58 GB/T 1096-2003（2）強度計算。鍵的工作長度 則 故此平鍵聯(lián)接滿足強度要求。2.主動軸上鍵的選擇及校核（1）鍵的類型與尺寸選擇。齒輪傳動要求齒輪與軸對中性好，以避免嚙合不良，該聯(lián)接屬靜聯(lián)接，故選用普通平鍵A型。根據(jù)軸的直

23、徑d4=45mm,L4=90mm,查表13-10得鍵14×90GB/T 1096-2003 （2）強度計算鍵的工作長度故此平鍵聯(lián)接滿足強度要求。3.從動軸與聯(lián)軸器相配合的鍵的選擇及校核（1）鍵的類型及尺寸的選擇 選用普通平鍵C型 根據(jù)軸的直徑d1=50mm,長度L1=103mm,由表13-10查得 b=18mm,h=11mm,標記為：鍵C18×105 GB/T 1096-2003（2）強度計算。鍵的工作長度 則 故此平鍵聯(lián)接滿足強度要求。4. 從動軸上鍵的選擇及校核（1）鍵的類型及尺寸的選擇 齒輪傳動要求齒輪與軸對中性好，以避免嚙合不良，該聯(lián)接屬靜聯(lián)接，故選用普通平鍵A型。

24、 根據(jù)軸的直徑d4=80mm,長度L4=80mm,由表13-10查得 b=22mm,h=14mm,標記為：鍵22×80 GB/T 1096-2003（2）強度計算。鍵的工作長度 則 故此平鍵聯(lián)接滿足強度要求。第9章 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計及箱體附件設(shè)計1.減速器箱體支承和固定軸系的零件，保證了傳動零件的正確嚙合及箱體內(nèi)零件的良好的潤滑和可靠的密封。設(shè)計鑄造箱體結(jié)構(gòu)是應(yīng)考慮箱體的剛度、結(jié)構(gòu)工藝性等幾個方面的要求。箱體尺寸主要 按照經(jīng)驗確定，減速器的主要尺寸如下： 箱座高度：H /2(30-50)mm+(3-5)mm=210.5mm，取H=220mm箱體壁厚： 箱蓋壁厚： 箱座的凸緣厚度： 箱蓋

25、的凸緣厚度：箱座底的凸緣厚度：地腳螺栓直徑： 地腳螺栓個數(shù)軸承旁聯(lián)接螺栓直徑：箱蓋、箱座聯(lián)接螺栓直徑：軸承端蓋螺釘直徑：檢查孔蓋螺釘直徑：箱蓋的肋板厚度為： 箱蓋的肋板厚度為：大齒輪頂圓與箱體內(nèi)壁間的距離：齒輪端面與箱體內(nèi)壁間的距離：2.箱體附件的設(shè)計為了檢查傳動件嚙合情況、注油、排氣、指示油面、通氣、加工及裝配時的定位、拆卸和吊運，需要在減速器上安裝以下附件。窺視孔和窺視孔蓋窺視孔是為了觀察運動件的嚙合情況、潤滑狀態(tài)，潤滑油也可以由此注入。為了便于觀察和注油，一般將窺視孔開在嚙合區(qū)的箱蓋頂部。窺視孔平時用蓋板蓋住，稱為窺視孔蓋。窺視孔蓋底部墊有耐油橡膠板，防止漏油。通氣器由于傳動件工作時產(chǎn)生熱量，使箱體內(nèi)溫度升高、壓力增大，所以必須