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机械设计基础课程设计一级减速器设计说明书
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机械设计基础之一级减速器的设计说明书
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广西工学院鹿山学院机械设计基础课程设计计算说明书模版
一级齿轮减速器设计
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广西工学院鹿山学院机械设计基础课程设计计算说明书模版
一级齿轮减速器设计
字数：7609
一、设计任务书………………………………………………………………………………
1.1 机械课程设计的目的…………………………………………………………………
1.2 设计题目………………………………………………………………………………
1.3 设计要求………………………………………………………………………………
1.4 原始数据………………………………………………………………………………
1.5 设计内容………………………………………………………………………………
二、传动装置的总体设计……………………………………………………………………
2.1 传动方案………………………………………………………………………………
2.2 电动机选择类型、功率与转速………………………………………………………
2.3 确定传动装置总传动比及其分配 …………………………………………………
2.4 计算传动装置各级传动功率、转速与转矩 ………………………………………
三、传动零件的设计计算……………………………………………………………………
3.1 V带传动设计……………………………………………………………………………
3.1.1计算功率……………………………………………………………………………
3.1.2带型选择……………………………………………………………………………
3.1.3带轮设计……………………………………………………………………………
3.1.4验算带速……………………………………………………………………………
3.1.5确定V带的传动中心距和基准长度………………………………………………
3.1.6包角及其验算………………………………………………………………………
3.1.7带根数………………………………………………………………………………
3.1.8预紧力计算…………………………………………………………………………
3.1.9压轴力计算…………………………………………………………………………
3.1.10带轮的结构…………………………………………………………………………
3.2齿轮传动设计……………………………………………………………………………
3.2.1选择齿轮类型、材料、精度及参数………………………………………………
3.2.2按齿面接触疲劳强度或齿根弯曲疲劳强度设计…………………………………
3.2.3按齿根弯曲疲劳强度或齿面接触疲劳强度校核…………………………………
3.2.4齿轮传动的几何尺寸计算…………………………………………………………
四、铸造减速器箱体的主要结构尺寸………………………………………………………
五、轴的设计…………………………………………………………………………………
5.1高速轴设计………………………………………………………………………………
5.1.1选择轴的材料………………………………………………………………………
5.1.2初步估算轴的最小直径……………………………………………………………
5.1.3轴的机构设计，初定轴径及轴向尺寸……………………………………………
5.2低速轴设计………………………………………………………………………………
5.2.1选择轴的材料………………………………………………………………………
5.2.2初步估算轴的最小直径……………………………………………………………
5.2.3轴的机构设计，初定轴径及轴向尺寸……………………………………………
5.3校核轴的强度……………………………………………………………………………
5.3.1求支反力、弯矩、扭矩计算………………………………………………………
5.3.2绘制弯矩、扭矩图…………………………………………………………………
5.3.3按弯扭合成校核高速轴的强度……………………………………………………
5.3.4按弯扭合成校核低速轴的强度……………………………………………………
六、滚动轴承的选择和计算…………………………………………………………………
6.1高速轴上的滚动轴承设计………………………………………………………………
6.1.1轴上径向、轴向载荷分析…………………………………………………………
6.1.2轴承选型与校核……………………………………………………………………
6.2低速轴上的滚动轴承设计………………………………………………………………
6.2.1轴上径向、轴向载荷分析…………………………………………………………
6.2.2轴承选型与校核……………………………………………………………………
七、键连接的选择和强度校核………………………………………………………………
7.1联轴器的计算转矩………………………………………………………………………
7.2许用转速…………………………………………………………………………………
7.3配合轴径…………………………………………………………………………………
7.4配合长度…………………………………………………………………………………
八、联轴器的选择和计算………………………………………………………………………
8.1高速轴V带轮用键连接…………………………………………………………………
8.1.1选用键类型…………………………………………………………………………
8.1.2键的强度校核………………………………………………………………………
8.2低速轴与齿轮用键连接…………………………………………………………………
8.2.1选用键类型…………………………………………………………………………
8.2.2键的强度校核………………………………………………………………………
8.3低速轴与联轴器用键连接………………………………………………………………
8.3.1选用键类型…………………………………………………………………………
8.3.2键的强度校核………………………………………………………………………
九、减速器的润滑……………………………………………………………………………
9.1齿轮传动的圆周速度……………………………………………………………………
9.2齿轮的润滑方式与润滑油选择…………………………………………………………
9.3轴承的润滑方式与润滑剂选择…………………………………………………………
十、绘制装配图及零件工作图 ……………………………………………………………
十一、设计小结………………………………………………………………………………
十二、参考文献………………………………………………………………………………
设计任务书
机械课程设计的目的
课程设计是机械设计课程中的最后一个教学环节，也是第一次对学生进行较全面的机械设计训练。其目的是：
通过课程设计，综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论和实际知识，来解决工程实际中的具体设计问题。通过设计实践，掌握机械设计的一般规律，培养分析和解决实际问题的能力。
培养机械设计的能力，通过传动方案的拟定，设计计算，结构设计，查阅有关标准和规范及编写设计计算说明书等各个环节，要求学生掌握一般机械传动装置的设计内容、步骤和方法，并在设计构思设计技能等方面得到相应的锻炼。
　　设计运送原料的带式运输机用的圆柱齿轮一级减速器。
　　根据给定的工况参数，选择适当的电动机、选取联轴器、设计V带传动、设计一级齿轮减速器（所有的轴、齿轮、轴承、减速箱体、箱盖以及其他附件）和与输送带连接的联轴器。滚筒及运输带效率=0.94。工作时，载荷有轻微冲击。室内工作，水分和颗粒为正常状态，产品生产批量为成批生产，允许总速比误差2.0，查表8.6，取=0.17kW
查表8.7，Ka=0.938;
得z=4.92/((1.32+0.17)×0.938×0.99=3.55
3.1.8预紧力计算FQ
　　=500×4.92×（2.5/0.938-1）/(4×7.54+0.11×7.542
　　=142.08N
3.1.9压轴力计算FQ
　　=2×4×142.08sin155.90/2=1111.60N
3.1.10带轮的结构
　　　　　　　　　　　　　　　表5 带轮结构尺寸（mm）
小带轮外径da1 大带轮外径da2 基准宽度bd 基准线槽深hamin 基准线下槽深hamax 槽间距e 槽边距fmin 最小轮缘厚min 带轮宽B 槽型
100+2×2.75 300+2×2.75 11 2.75 8.7 15 9 6
V带轮采用HT200制造，允许最大圆周速度为25m/s。
图2 V带大带轮结构简图
齿轮传动设计
选择齿轮类型、材料、精度及参数
选用斜齿圆柱齿轮传动
材料，小齿轮选用45号钢调质，HBS=230
大齿轮选用ZG310-570正火，HBS=190
选齿轮为8级精度（GB）
选小齿轮齿数z1=19
，大齿：z2=i2z1=3.9×19=74.1
初选螺旋角 β=120
按齿面接触疲劳强度或齿根弯曲疲劳强度设计
T1为小齿轮传递转矩，T1=76.68N．m
为齿宽系数，轻型减速器，取=0.3
K为载荷系数，取K=1.1
为齿轮材料许用接触应力
σHlim 为实验齿轮的接触疲劳极限应力
根据HBS1=230，σHlim1=575N/mm2
(优质碳素钢调质)
根据HBS2=190，σHlim2=525N/mm2
（铸钢正火）
查表7.5得安全系数SH=1，u 为齿数比u=i=3.90
则，=575N.mm2
　　=525N.mm2
计算时，以代入计算，则
　　　取a=142mm
　　　取mn=3.0
　　　修正螺旋角=160
　　　螺旋角在80~200之间，合适
取b2=45mm,
按齿根弯曲疲劳强度或齿面接触疲劳强度校核
由图7.24（c）得，
由表7.5，选SF=1.3，则，
=190/1.3=140MPa
=175/1.3=135MPa
由图7.23得，YF1=2.85
齿轮传动的几何尺寸计算
表6 齿轮几何尺寸
名称 代号 计算公式与结果
法向模数 mn 3
端面模数 mt mt=mn/cosβ=3.12
法向压力角 n 200
端面压力角 t
分度圆直径 d1、d2 d=mz
d1=59.28mm,d2=230.88mm
齿顶高 ha ha =mn =3mm
齿根高 hf hf =1.25mn =3.75mm
全齿高 h h =ha +hf =6.75mm
顶隙 c c =hf -ha =0.75mm
齿顶圆直径 da1、da2 da =d + 2ha
da1 =65.28mm
da2=236.88mm
齿根圆直径 df1、df2 df
df1 51.78mm
df2 =223.38mm
中心距 a a =(d1 +d2)/2=145.08mm
传动比 i i =z2/z1=3.9
压力角 n 200
齿数 z1、z2 19
齿宽 b1、b2 50mm
小齿轮左旋，大齿右旋
铸造减速器箱体的主要结构尺寸
表7铸造减速器箱体主要结构尺寸计算结果
名称 代号 尺寸（mm）
箱盖壁厚 1 8
座上部凸缘厚度 h0 12
底座下部凸缘厚度 h1 12
轴承座连接螺栓凸缘厚度 h2 36
底座加强肋厚度 e 8
箱底加强肋厚度 e1 8
地脚螺栓直径 d 16
地脚螺栓数目 n 6
轴承座连接螺栓直径 d2 12
底座与箱盖连接螺栓直径 d3 12
轴承盖固定螺钉直径 d4 8
视孔盖固定螺钉直径 d5 6
轴承盖螺钉分布直径 D1 100
轴承座凸缘端面直径 D2 120
螺栓孔凸缘的配置尺寸 c1、c2、D0 22
地脚螺栓孔凸缘的配置尺寸 c'1、c'2、D'0 25
箱体内壁与齿顶圆的距离
箱体内壁与齿轮端面的距离 1 12
底座深度 H 145
底座高度 H1 150
箱盖高度 H2 136
外箱壁至轴承座端面距离 l1 476
箱底内壁横向宽度 L1 90
其他圆角 R0、r1、r2 20
高速轴设计
选择轴的材料
选用45号钢调质处理，HBS=230
初步估算轴的最小直径
根据表10.2，取C=110.得
　=110×(3.854/480)1/3=22.03mm
轴的机构设计，初定轴径及轴向尺寸
取带轮处轴径 dmin=30mm，选深沟球轴承
带宽 b 1 65mm 轴承盖高度 l 2 26.25
螺旋头断面至带轮断面距离 l 3 15 轴承宽度 B 23
轴承盖螺栓头的高度 k 5.6 箱体内壁至轴承端面距离 △2 15.75
轴承盖凸缘厚度 t 10 箱体内壁与小齿轮端面的间隙 △1 17.75
小齿轮齿宽 B1 50
轴段 名称 代号 mm
带轮轴段 直径 dmin 30
长度 b 1 65
密封处轴段 轴径 ds
轴长 b 2 53
轴承处轴段 轴承宽 B 23
轴径 db 40
轴长 b 3 35
左轴肩轴段 轴径 dbs 49
轴长 b 4 21.5
齿轮轴段 分度圆直径 d 1 59.28
齿轮宽 b 5 50
右轴肩 轴径 dbs 49
轴长 b 6 21.5
轴承处轴段 轴径 d 6 40
轴长 b 7 35
　　　3）强度校核
绘出轴的计算简图 如图所示
计算作用在轴上的力
小齿轮受力分析
Ft1=2T1/d1=2×=2587.04N
Fr1= Ft1 tanαn/cosβ=2587.04×tan20/cos16=979.55N
Fa1=Ft1tanβ=2587.04×tan16=741.82 N
带传动作用在轴上的压力F=1111.60N
计算支反力
RAH=RBH=Ft1/2=1293.52 N
RAV×140- Fr1×70- Fa1×d1/2-Q(91.25+70)=0
RAV=1927.15 N
RBV= RAV-Q- Fr1=-4N
水平面弯矩
　　　　MCH=-RBH×70=-.5=-90546.4N·mm
垂直面弯矩
MAV=-Q×91.25=-111.60×91.25=-- N·mm
　　　　MCV1=-Q×(91.25+58.5)+ RAV×58.5=-44345 N·mm
　　　　MCV2=- RBV×140/2=-11480 N·mm
MA= /MAV/= N·mm
TI=76680 N·mm
作计算弯矩图
当扭转剪应力为脉动循环变应力时，取系数α=0.6，则
按弯扭合成应力校核轴的强度
　　　轴的材料为45号钢，调质，HBS=230,查附表B.2得拉伸强度极限σB=600MPa
对称循环变应力时的许用应力[σ-1]
　　　由计算弯矩图可见，A剖面的计算弯矩最大，该处的计算应力为
　　　σcaA=M caA/W≈M ca/0.1da3=18.32 MPa＜[σ-1] （安全）
　　　D剖轴径最小，该处的计算应力为
　　　σcaD=M caD/W≈M caD/0.1dD3=17.04MPa＜[σ-1] （安全）
低速轴设计
选择轴的材料
选取45号钢调质处理，HBS=230
初步估算轴的最小直径
=110（3.7/123.08）1/3=34.20mm
轴的机构设计，初定轴径及轴向尺寸
考虑联轴器的结构要求及轴的刚度，
取装联轴器处轴径dmin=40mm
取轴承处轴径
安装齿轮处轴径
轴肩轴径 d=64mm
密封处轴径
两轴承支点间的距离为
L1=B2+2△1+2△2+B
式中，B2为小齿轮的齿宽，B2=45mm
△1为箱体内壁与大齿轮端面的间隙，△1=10mm
△2为箱体内壁至轴承端面的距离，取△2=12.5mm
B为轴承宽度，初选6310型深沟球，查表H.2,得B=27mm
取轴肩宽Bj=5mm,代入，齿轮处轴承B2=1.2×56mm=67.2,取68mm
L1=140mm,联轴器先选B4=80mm
带轮对称线至轴承支点的距离为
L2=B/2+l2+k+l3+B4/2=98.5mm
绘出轴的计算简图 如图所示
计算作用在轴上的力
小齿轮受力分析
带传动作用在轴上的压力Q=FQ=1049.2N
计算支反力
　　　　　　
水平面弯矩
　　　　　　
垂直面弯矩
作计算弯矩图
当扭转剪应力为脉动循环变应力时，取系数α=0.6，则
按弯扭合成应力校核轴的强度
　　　轴的材料为45号钢，调质，查表得拉伸强度极限σB=600MPa;对称循环变应力时的许用应力[σ-1] b =60MPa
　　　由计算弯矩图可见，C剖面的计算弯矩最大，该处的计算应力为
　　　σcaC1=M caC1/W≈M caC1/0.1dc3=/0.1×503=11.26＜[σ-1] b （安全）
　　　D剖轴径最小，该处的计算应力为
　　　σcaD=M caD/W≈M caD/0.1dD3=.1×403=26.91MPa＜[σ-1] b （安全）
滚动轴承的选择和计算
高速轴上的滚动轴承设计
Fa1=741.82N
选择6308深沟球轴承
Cr=24000N,
Fa/Fr1=741.82/.32>e
则,P1=0.56Fr+YFa=0.56×.99×741.82=2043.49N
同理，算得P2=
　　　3） 轴承寿命校核
代入得，Lh=h>15000h,安全
低速轴上的滚动轴承设计
1）径向载荷
Fa1=-713.09N
选择6310深沟球轴承
Cr=61800N,
Fa/Fr2=713.09/.51>e
则,P1=0.56Fr+YFa=0.56×.30×713.09=2416.54N
同理，算得P215000h,安全
表8 滚动轴承参数
参数 轴承型号 基本额定动载荷（N）
高速轴轴承 6308 Cr=40800;Cor=24000
低速轴轴承 6310 Cr=61800;Cor=38000
联轴器的选择和计算
联轴器的计算转矩
查表16.1，根据工作情况系数Ka=1.5
　　　选用十字滑块联轴器，查附表J.4
　　　[n]=250r/min
表9 联轴器参数
联轴器型号 许用转矩 许用转速 配合轴径 配合长度
十字滑块联轴器 500N.m 250r/min 40mm 160mm
键连接的选择和强度校核
高速轴V带轮用键连接
选用键类型
选用单圆头普通平键（C型）
轴径 d =30 轮毂长B3=65mm,查表14.1，选用C8×63（GB/T ）
键的强度校核
查表14.2得轻微冲击下键连接的铸铁材料的挤压应力=50~60MPa
按键的工作长度l=L-b/2=63-8/2=59mm
k=h/2=3.5mm
低速轴齿轮用键连接
选用键类型
选用圆头普通平键（A型）
轴径 d =56 轮毂长B3=68mm,查表14.1，选用16×56（GB/T ）
键的强度校核
键材料选用45号钢，齿轮材料为铸钢，查表14.2=100~200MPa
按键的工作长度l=L-b=56-16=40mm
低速轴联轴器用键连接
选用键类型
选用圆头普通平键（A型）
轴径 d =40 配合长度B3=160mm,查表14.1，选用12×100（GB/T ）
键的强度校核
按键的工作长度l=L-b=100-12=88mm
表10 各键参数
参数 型号 键长（mm） 键高(mm)
高速轴带轮键 C8×63 63 7
低速轴齿轮键 16×36 36 10
低速轴联轴器键 12×100 100 8
减速器的润滑
齿轮传动的圆周速度
齿轮的润滑方式与润滑油选择
因为v<12m/s, 所以采用浸油润滑，由附表I.1选用L-AN68全损耗系统用油（GB443-1989）,大齿轮浸入油中的深度1-2个齿高，但不应少于10mm.
轴承的润滑方式与润滑剂选择
　　　因v<2m/s，采用脂润滑，由附表I.2选用钙基润滑脂L-XAAMHA2(GB491-1989),只需填充轴承空间的1/3~1/2,并在轴承内侧设挡油环，使油不能进入轴承以致稀释润滑油。扫扫二维码，随身浏览文档
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一级直齿圆柱齿轮减速器及带传动课程设计
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