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专业课程设计说明指导书封面陈伟锋

机械设计基础课程设计说明书

设计题目 带式运输机的二级圆柱直齿减速器

机电学院 院(系) 工业工程 专业

班级 工业11-2 学号 110240902207
设 计 人 陈伟锋

指导教师 莫才颂

完成日期 2014 年 01 月 8 日

广东石油化工学院

1、电动机的选择
1.1. 电动机类型的选择
按已知的工作要求和条件，选用Y型全封闭笼型三相异步电动机。
1.2．电动机功率的选择
工作机所需功率：

由电动机的至减速器之间的总效率为。

、、、、分别为带的传动、轴承、齿轮、联轴器、卷筒的效率，并分别取0.96，0.988,0.975,0.99,0.96
则
原动机功率：
选择电动机的额定功率
查表选取Pm=4kw
1.3．确定电动机的转速
总传动比：
滚筒轴的工作转速为

取V带传动比i带=2～4。 二级圆柱齿轮减速器传动比i齿轮=8～40。则总传动比为
故电动机转速的可选范围

根据机械设计课程设计表14-1可见同步转速、的电动机都符合要求，选择这两种电动机进行比较，见下表：
型号
额定功率
同步转速
满载转速
传动装置总传动比
Y112M-4
4 kw
1500r／min
1440r／min
19.27
Y112M-2
4kw
3000r／min
2890r／min
38.67
通过比较，方案1的总传动比小，因此采用方案1，选定电动机型号为Y132s1-2
2、计算传动装置总传动比和分配各级传动比
2.1. 总传动比

2.2. 分配各级传动比

各级传动尺寸协调，传动比应满足：
且V带传动比i带=2～4，二级圆柱齿轮减速器传动比的范围为=8~40
考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，取高速机齿轮传动比，令带V带传动比，故

因为，满足二级圆柱齿轮减速器传动比的范围，因此该传动比合理。
3、 计算传动装置的传动和动力参数
3.1.电动机各轴转速的计算
I轴：
II轴：
III轴:
滚筒轴：
3.2各轴的输入功率

3.3各轴的输入转矩
计算公式：

将计算结果汇总，见下表：
项目
电动机轴
高速级轴I
中间轴II
低速级轴III
滚筒轴
转速/（r／min）
1440
654.55
187.01
74.72
74.72
功率/（kw）
3.49
3.351
3.23
3.109
3.041
转矩/(N•M)
23.14
48.89
164.946
397.363
388.672
传动比
2.2
3.5
2.5
1
效率
0.96
0.96
0.96
0.978
4. 传动零件V带的设计计算
4.1.确定计算功率有
因为每日是两班制的，即每天工作大于16个小时，根据机械设计基础表13-8选择工作情况系数为1.3

4.2选择V带的型号
由PC=5.2kw和电动机转速n电动机=1440r/min，根据机械设计基础图13-15得到选择A型普通V带。
4.3确定带轮的基准直径d1 d2
由表13-9得出，d1应不小于75mm，现取d1=100mm，考虑v带的滑动率并取其值为0.02，则得到：

根据表13-9得到，d2=212mm。
主动轮的转速误差率在±5％内为允许值
4.4验算V带的速度

带速在5到25m/s范围内，合适。
4.5确定V带的基准长度Ld和实际中心距a
初步选取中心距

取a0=500mm，符合0.7（d1+d2）<a0<2（d1+d2）

查机械设计基础表13-2，对A型带选用LD=1400mm。再计算实际中心距：

4.6校验小带轮包角ɑ1
合适
4.7确定V带根数Z
由机械设计基础的式（13-15）得

今令n电动机=1440r/min，d1=100mm，查机械设计基础表13-3得到

由机械设计基础式（13-9）得传动比
查表13-5得到
由查表13-7得到,查表13-2得到，由此可见

取4根
4.8.求初拉力F0及带轮轴的压力FQ
查表13-1得到q=0.1kg/m，故由式（13-17）得到单根v带的初拉力

作用在轴上的压力

4.9.设计结果
选用4根A－1400GB／T11544－1997的V带，中心距452mm，轴上压力1193.2N 带轮直径100mm和212mm
5. 减速器齿轮传动的设计计算
5.1.高速级圆柱齿轮传动的设计计算
5.1.1.选择齿轮材料及确定许用应力
查表11-1得到，小齿轮选用40 Cr钢调质,硬度为217～286HBS，，。大齿轮选用45号钢调质，硬度为197～286HBS，，。根据表11-5得到，SH=1.1，SF=1.25，

5.1.2.按齿面接触疲劳强度设计
因为是普通减速器 故选用8级精度 ，要求齿面粗糙度Ra≦1.6～3.2µm
T1=48.89N·m=48890N·mm
因为该电动机有中等冲击，查表11-3，取载荷系数K=1.5，查表11-6取齿宽系数，查表11-4，取ZE=188，

齿数取Z1=32，则Z2=3.5×32=112，故实际传动比
模数： ， 根据表4-1取m = 1.5
齿宽： 取
实际的
中心距：
5.1.3.验算轮齿弯曲强度
由机械设计基础图11-8得，齿形系数，由图11-9得，，
同理，，

安全
5.1.4.检验齿轮圆周速度

对照表11-2可知选用8级精度是合适的。

5.2.低速级圆柱齿轮传动的设计计算
5.2.1.选择齿轮材料及确定许用应力
查表11-1得到，小齿轮选用40 Cr钢调质,硬度为217～286HBS，，。大齿轮选用45号钢调质，硬度为197～286HBS，，。根据表11-5得到，SH=1.1，SF=1.25，

5.2.2.按齿面接触疲劳强度设计
因为是普通减速器 故选用8级精度 ，要求齿面粗糙度Ra≦1.6～3.2µm
，分配的传动比为2.5
因为该电动机有中等冲击，查表11-3，取载荷系数K=1.5，查表11-6取齿宽系数，查表11-4，取ZE=188，

齿数取Z1=34，则Z2=2.5×34=85，故实际传动比
模数： ， 根据表4-1取m = 2.5
齿宽： 取
实际的
中心距：
5.2.3.验算轮齿弯曲强度
由机械设计基础图11-8得，齿形系数，由图11-9得，，
同理，，

安全
5.2.4.检验齿轮圆周速度

对照表11-2可知选用8级精度是合适的。

设计结果如下
参数
齿轮
齿数
分度圆直径mm
齿顶圆直径mm
齿宽mm
轴径mm
模数
中心距
mm
高速小齿轮
32
48
51
50

1.5

108
高速大齿轮
112
168
171
45
37
低速小齿轮
34
85
89
75
37

2.5

148.8
低速大齿轮
85
212.5
216.5
70
58

6. 轴的设计
6.1.高速轴的设计
6.1.1.选择轴的材料及热处理
由已知条件知减速器传递的功率属于小功率 ，对材料无特殊要求 ，因为高速轴设计为齿轮轴，故选用40Cr钢并经调质处理。
6.1.2.按钮转强度估算直径
根据机械设计基础表14-2得，C=98～107，P1=3.351kw，
由
考虑到轴的最小直径要连接V带,会有键槽存在故将估算直径加大3％～5％。取为17.37～19.32mm，由设计手册知标准直径为20mm。
6.1.3.设计轴的直径及绘制草图
确定轴上零件的位置及固定方式
此轴为齿轮轴，无须对齿轮定位。轴承安装于齿轮两侧的轴段采用轴肩定位，轴向采用过盈配合。
确定各轴段的直径，由整体系统初定各轴直径。
轴颈最小处连接V带d1=20mm，d2=27mm，轴段3处安装轴承d3=30mm，齿轮轴段d4=35mm，d5=d3=30mm。
确定各轴段的宽度
由带轮的宽度确定轴段1的宽度，根据机械设计基础教材的表13-10得：
，，且由前面计算得到：
，根据标准，取b1 = 75 mm，轴段2安装轴承端盖，b2取45mm，轴段3、轴段5安装轴承，选6206标准轴承，宽度为16mm，，齿轮轴段由整体系统决定，初定此段的宽度为b4=175mm。
按设计结果画出草图：

6.2.中间轴的设计
6.2.1.选择轴的材料及热处理
由已知条件知减速器传递的功率属于小功率 ，对材料无特殊要求 ，故
选用45号钢并经调质处理。
6.2.2.按钮转强度估算直径
根据机械设计基础表14-2得，C=107～118，P2=3.23kw，
由
考虑到轴的最小直径要连接V带,会有键槽存在故将估算直径加大3％～5％。取为28.44～31.96mm，由设计手册知标准直径为32mm。
6.2.3.设计轴的直径及绘制草图
确定轴上零件的位置及固定方式
此轴安装2个齿轮，从两边安装齿轮，两边用套筒进行轴向定位，轴向定位采用平键连接，轴承安装于齿轮两侧，轴向采用套筒定位，轴向采用过盈配合固定。
确定各轴段的直径，由整体系统初定各轴直径。轴段1、5安装轴承，d1=32mm，轴段2、4安装齿轮，d2=37mm，轴段3对两齿轮轴向定位，d3=44mm，d4=37mm，d5=d1=32mm。
确定各轴段的宽度
由轴承确定轴段1的宽度，根据标准，选62/32标准轴承，宽度为17mm，所以b1= b5=15+17+2=34mm；轴段2安装的齿轮轮毂的宽为40mm，b2取38mm，轴段4安装的齿轮轮毂的宽为75mm，b4=73mm。
按设计结果画出草图：

6.3.低速轴的设计
6.3.1.选择轴的材料及热处理
由已知条件知减速器传递的功率属于小功率，对材料无特殊要求，故选用45号钢并经调质处理。
6.3.2.按钮转强度估算直径
根据机械设计基础表14-2得，C=107～118，P3=3.109kw，
由
考虑到轴的最小直径要连接V带,会有键槽存在故将估算直径加大3％～5％。取为38.18～42.93mm，由设计手册知标准直径为45mm。
6.3.3.设计轴的直径及绘制草图
确定轴上零件的位置及固定方式
齿轮的左右两边分别用轴肩和套筒对其轴向固定，齿轮的轴向固定采用平键连接，轴承安装于轴段2和轴段6 处，分别用轴肩和套筒对其轴向固定，周向采用过盈配合固定。
确定各轴段的直径，由整体系统初定各轴直径。
轴颈最小处连接轴承d1=45mm，轴段2轴段6处安装轴承d2=d6=50mm， d3=58mm，轴段4对齿轮进行轴向定位，d4=65mm，轴段5安装大齿轮，d5= 58mm。
确定各轴段的宽度
由联轴器的宽度确定轴段1的宽度，选用HL型弹性柱销联轴器，经查表得选HL3型号，所以b1取120mm；轴段2安装轴承端盖和轴承，经查表得选6210标准轴承，b=20,宽度为b2取80.5mm，由整体系统确定轴段3取51mm，b4=15mm，轴段5安装的齿轮轮毂的宽为70mm，b5=68mm，轴段6安装轴承和套筒，b6=36.5mm。
按设计结果画出草图：

7.滚动轴承的选择
轴
型号
d（mm）
D（mm）
B（mm）
高速轴
6206
30
62
16
中间轴
62/32
32
65
17
低速轴
6210
50
90
20

8. 键的选择
选用A型普通平键
轴
轴径（mm）
键宽（mm）
键高（mm）
键长（mm）
高速
20
6
6
60
中间
大齿轮
37
12
8
30
小齿轮
37
12
8
60
低速
联轴器
45
14
9
100
大齿轮
58
16
10
55

9. 联轴器的选择
低速轴和滚筒轴用联轴器连接，由题意选LT型弹性柱销联轴器，选用HL3联轴器
型号
公称扭矩（N·m）
许用转速（r／min）
轴径（mm）
轴孔长度
（mm）
D（mm）
HL3
630
5000
45
112
162

10. 齿轮的润滑
采用浸油润滑，由于低速级周向速度低，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为40mm。
11. 滚动轴承的润滑
如果减速器用的是滚动轴承，则轴承的润滑方法可以根据齿轮或蜗杆的圆周速度来选择：
圆周速度在2m／s～3m／s以上时，可以采用飞溅润滑。把飞溅到箱盖上的油，汇集到箱体剖分面上的油沟中，然后流进轴承进行润滑。飞溅润滑最简单，在减速器中应用最广。这时，箱内的润滑油粘度完全由齿轮传动决定。
圆周速度在2m/s～3m/s以下时，由于飞溅的油量不能满足轴承的需要，所以最好采用刮油润滑，或根据轴承转动座圈速度的大小选用脂润滑或滴油润滑。利用刮板刮下齿轮或蜗轮端面的油，并导入油沟和流入轴承进行润滑的方法称为刮油润滑。

12、润滑油的选择
采用脂润滑时，应在轴承内侧设置挡油环或其他内部密封装置，以免油池中的油进入轴承稀释润滑脂。滴油润滑有间歇滴油润滑和连续滴油润滑两种方式。为保证机器起动时轴承能得到一定量的润滑油，最好在轴承内侧设置一圆缺形挡板，以便轴承能积存少量的油。挡板高度不超过最低滚珠(柱)的中心。经常运转的减速器可以不设这种挡板。
转速很高的轴承需要采用压力喷油润滑。
如果减速器用的是滑动轴承，由于传动用油的粘度太高不能在轴承中使用，所以轴承润滑就需要采用独自的润滑系统。这时应根据轴承的受载情况和滑动速度等工作条件选择合适的润滑方法和油的粘度。
齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。

13、密封方法的选取
选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。
密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-45-8-ACM，（F）B45-70-10-ACM。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。
结 论
本次课程设计针对“二级圆柱齿轮减速器设计”的要求，在满足各种参数要求的前提下，拿出一个具体实际可行的方案，因此我们从实际出发，认真的思考与筛选，经过努力终于有了现在的收获。在制作的过程中，遇到了很多的困难。
由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的作用,在现代机械中应用极为广泛。本次设计的是带式运输机用的二级圆柱齿轮减速器。通过本次课程设计，树立正确的设计思想，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与生产实际知识来分析和解决机械设计问题的能力及学习机械设计的一般方法和步骤。掌握机械设计的一般规律，进行机械设计基本技能的训练：例如计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范，进行计算机辅助设计和绘图的训练。
通过这次课程的学习和研究，我们开拓了视野，掌握了设计的一般步骤和方法，同时这三年来所学的各种专业知识又得到了巩固，同时，这次课程设计又涉及到计算、绘图等，让我们又学到很多新的知识。但毕竟我们所学的知识有限。本设计的好多地方还等待更改和完善。

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