机械设计基础课程设计

名    称：        二级斜齿轮减速器        

学    院：         机械工程学院           

专业班级：           过控071              

学生姓名：                    

学    号：           

指导老师：                                

成    绩：                                

20##年12月27日

目录

机械设计课程设计任务书... 1

1绪论... 2

1.1 选题的目的和意义... 2

2确定传动方案... 3

3机械传动装置的总体设计... 3

3.1 选择电动机... 3

3.1.1 选择电动机类型... 3

3.1.2 电动机容量的选择... 3

3.1.3 电动机转速的选择... 4

3.2 传动比的分配... 5

3.3计算传动装置的运动和动力参数... 5

3.3.1各轴的转速：... 5

3.3.2各轴的输入功率：... 6

3.3.3各轴的输入转矩：... 6

3.3.4整理列表... 6

4 V带传动的设计... 7

4.1 V带的基本参数... 7

4.2 带轮结构的设计... 10

5齿轮的设计... 10

5.1齿轮传动设计（1、2轮的设计）... 10

5.1.1 齿轮的类型... 10

5.1.2尺面接触强度较合... 11

5.1.3按轮齿弯曲强度设计计算... 12

5.1.4 验算齿面接触强度... 14

5.1.5验算齿面弯曲强度... 15

5.2 齿轮传动设计（3、4齿轮的设计）... 15

5.2.1 齿轮的类型... 15

5.2.2按尺面接触强度较合... 16

5.2.3按轮齿弯曲强度设计计算... 17

5.2.4 验算齿面接触强度... 19

5.2.5验算齿面弯曲强度... 20

6轴的设计（中速轴）... 20

6.1求作用在齿轮上的力... 20

6.2选取材料... 21

6.2.1轴最小直径的确定... 21

6.2.2根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度... 21

6.3键的选择... 21

6.4求两轴所受的垂直支反力和水平支反力... 22

6.4.1受力图分析... 22

6.4.2垂直支反力求解... 23

6.4.3水平支反力求解... 23

6.5剪力图和弯矩图... 24

6.5.1垂直方向剪力图... 24

6.5.2垂直方向弯矩图... 24

6.5.3水平方向剪力图... 25

6.5.4水平方向弯矩图... 25

6.6扭矩图... 26

6.7剪力、弯矩总表：... 27

6.8 按弯扭合成应力校核轴的强度... 28

7减速器附件的选择及简要说明... 28

7.1.检查孔与检查孔盖... 28

7.2.通气器... 28

7.3.油塞... 28

7.4.油标... 29

7.5吊环螺钉的选择... 29

7.6定位销... 29

7.7启盖螺钉... 29

8减速器润滑与密封... 29

8.1 润滑方式... 29

8.1.1 齿轮润滑方式... 29

8.1.2 齿轮润滑方式... 29

8.2 润滑方式... 30

8.2.1齿轮润滑油牌号及用量... 30

8.2.2轴承润滑油牌号及用量... 30

8.3密封方式... 30

9机座箱体结构尺寸... 30

9.1箱体的结构设计... 30

10设计总结... 32

11参考文献... 33

机械设计课程设计任务书

一、设计题目：

设计一用于带式输送机传动用的二级斜齿圆柱齿轮展开式减速器

给定数据及要求：

设计一用于带式运输机上的展开式两级圆柱斜齿轮减速器。工作平稳，单向运转，两班制工运输机容许速度误差为5％。减速器小批量生产，使用期限10年。机器每天工作16小时。

 

两级圆柱齿轮减速器简图

1－电动机轴；2—电动机；3—带传动中间轴；4—高速轴；5—高速齿轮传动

6—中间轴；7—低速齿轮传动；8—低速轴；9—工作机；

二、应完成的工作：

1.      减速器装配图1张（A0图纸）；

2.      零件工作图1—2张（从动轴、齿轮等）；

3.      设计说明书1份。

指导教师：                                          20##年  月  日

1绪论

1.1 选题的目的和意义

减速器的类别、品种、型式很多，目前已制定为行（国）标的减速器有40余种。减速器的类别是根据所采用的齿轮齿形、齿廓曲线划分；减速器的品种是根据使用的需要而设计的不同结构的减速器；减速器的型式是在基本结构的基础上根据齿面硬度、传动级数、出轴型式、装配型式、安装型式、联接型式等因素而设计的不同特性的减速器。

与减速器联接的工作机载荷状态比较复杂，对减速器的影响很大，是减速器选用及计算的重要因素，减速器的载荷状态即工作机（从动机）的载荷状态，通常分为三类：

①—均匀载荷;

②—中等冲击载荷;

③—强冲击载荷。减速器是指原动机与工作机之间独立封闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转矩。此外，在某些场合，也有用作增速的装置，并称为增速器。

我们通过对减速器的研究与设计，我们能在另一个角度了解减速器的结构、功能、用途和使用原理等，同时，我们也能将我们所学的知识应用于实践中。

在设计的过程中，我们能正确的理解所学的知识，而我们选择减速器，也是因为对我们过控专业的学生来说，这是一个很典型的例子，能从中学到很多知识。

2确定传动方案

①根据工作要求和工作环境，选择展开式二级圆柱斜齿轮减速器传动方案。此方案工作可靠、传递效率高、使用维护方便、环境适用性好，但齿轮相对轴承的位置不对称，因此轴应具有较大刚度。此外，总体宽度较大。

②为了保护电动机，其输出端选用带式传动，这样一旦减速器出现故障停机，皮带可以打滑，保证电动机的安全。

3机械传动装置的总体设计

3.1 选择电动机

3.1.1 选择电动机类型

电动机是标准部件。因为工作环境清洁，运动载荷平稳，所以选择Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。

3.1.2 电动机容量的选择

1、工作机所需要的功率为：

其中：，，

得

2、电动机的输出功率为

——电动机至滚筒轴的传动装置总效率。

取V带传动效率，齿轮传动效率，效率从电动机到工作机输送带间的总效率为：

3、电动机所需功率为：

因载荷平稳 ，电动机额定功率只需略大于即可，，查《机械设计实践与创新》表19-1选取电动机额定功率为。

3.1.3 电动机转速的选择

滚筒轴工作转速：

展开式减速器的传动比为：

V带的传动比为：

得总推荐传动比为：

所以电动机实际转速的推荐值为：

符合这一范围的同步转速为750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min。

综合考虑为使传动装置机构紧凑，选用同步转速1500r/min的电机。

型号为Y132S-4，满载转速，功率5.5。

3.2 传动比的分配

1、总传动比为

2、分配传动比

为使传动装置尺寸协调、结构匀称、不发生干涉现象，现选V带传动比：；

则减速器的传动比为：；

考虑两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应该有相近的浸油深度。则两级齿轮的高速级与低速级传动比的值取为1.4，取

则：；

；

3.3计算传动装置的运动和动力参数

3.3.1各轴的转速：

1轴  ；

2轴  ；

3轴  ；

滚筒轴

3.3.2各轴的输入功率：

1轴  ；

2轴  ；

3轴  ；

卷筒轴  

3.3.3各轴的输入转矩：

电机轴  ；

1轴     ；

2轴     ；

3轴     ；

滚筒轴  

3.3.4整理列表

4 V带传动的设计

4.1 V带的基本参数

1、确定计算功率：

已知：；；

查《机械设计基础》表13-8得工况系数：；

则：

2、选取V带型号：

根据、查《机械设计基础》图13-15选用A型V带

3、确定大、小带轮的基准直径

（1）初选小带轮的基准直径：

；

（2）计算大带轮基准直径：

；

圆整取，误差小于5%，是允许的。

4、验算带速：

带的速度合适。

5、确定V带的基准长度和传动中心距：

中心距：

初选中心距

取中心距 。

（2）基准长度：

对于A型带选用

（3）实际中心距：

6、验算主动轮上的包角：

由

得

主动轮上的包角合适。

7、计算V带的根数：

，查《机械设计基础》表13-3 得：

；

（2），查表得：；

（3）由查表得，包角修正系数

（4）由，与V带型号A型查表得：

综上数据，得

取合适。

8、计算预紧力（初拉力）：

根据带型A型查《机械设计基础》表13-1得：

9、计算作用在轴上的压轴力：

其中为小带轮的包角。

10、V带传动的主要参数整理并列表：

4.2 带轮结构的设计

1、带轮的材料：

采用铸铁带轮（常用材料HT200）

2、带轮的结构形式：

V带轮的结构形式与V带的基准直径有关。小带轮接电动机，较小，所以采用实心式结构带轮。

5齿轮的设计

5.1齿轮传动设计（1、2轮的设计）

5.1.1 齿轮的类型

1、依照传动方案，本设计选用二级展开式斜齿圆柱齿轮传动。

2、运输机为一般工作机器，运转速度不高，查《机械设计基础》表11-2，选用8级精度。

3、材料选择：小齿轮材料为40Cr渗碳淬火，齿面硬度为 55HRC，接触疲劳强度极限 ，

弯曲疲劳强度极限；大齿轮材料为45钢

表面淬火，齿面硬度为55HRC,接触疲劳强度极限,

弯曲疲劳强度极限。

查《机械设计基础》表11-5，取，。查表11-4，取区域系数，弹性系数（锻钢-锻钢）。

有===1200MPa

  ===1140MPa

  ===576MPa

  ===560MPa

4、螺旋角：8°＜β＜20°,初选β=15°

5、齿数：初选小齿轮齿数：；

         大齿轮齿数：，取。

故实际传动比，则：

5%

5.1.2尺面接触强度较合

1、

（1）取载荷

（2）

（3）， ，

2、计算模数

       ，查表取

3、,取整b=27mm

4、计算齿轮圆周速度

5.1.3按轮齿弯曲强度设计计算

因为所选材料硬大度于350HBS,所以为硬齿面。

1、法向模数

2、查《机械设计基础》表11-3，得载荷系数k=1.3

3、查《机械设计基础》表11-6，得齿宽系数

4、小齿轮上的转矩

5、齿形系数

查《机械设计基础》图11-8得：， 

查《机械设计基础》图11-9得：， 

因为和比较

所以对小齿轮进行弯曲强度计算。

6、法向模数

 

取

7、中心距

圆整为126mm。

8、确定螺旋角：

9、确定齿轮的分度圆直径：

10、齿轮宽度：

圆整为36 mm

圆整后取；。

11、重合度确定

，查表得

所以

=

12、齿轮尺寸表：

将几何尺寸汇于表：

5.1.4 验算齿面接触强度

可知是安全的

较合安全。

5.1.5验算齿面弯曲强度

 

较合安全

5.2 齿轮传动设计（3、4齿轮的设计）

5.2.1 齿轮的类型

1、材料选择：小齿轮材料为40Cr渗碳淬火，齿面硬度为 55HRC， 接触疲劳强度极限，

弯曲疲劳强度极限；大齿轮材料为45钢

表面淬火，齿面硬度为55HRC,接触疲劳强度极限,

弯曲疲劳强度极限。

查《机械设计基础》表11-5，取，。查表11-4，取区域系数，弹性系数（锻钢-锻钢）。

有===1200MPa

  ===1140MPa

  ===576MPa

  ===560MPa

2、螺旋角：8°＜β＜20°,初选β=15°

3、齿数：初选小齿轮齿数：；

   大齿轮齿数：，取。

   故实际传动比：A，则

5%

5.2.2按尺面接触强度较合

1、

（1）、取载荷

（2）、

（3）、， ，

2、计算模数

，

3、计算齿轮圆周速度

5.2.3按轮齿弯曲强度设计计算

因为所选材料硬大度于350HBS,所以为硬齿面。

1、法向模数

2、查《机械设计基础》表11-3，得载荷系数k=1.3

3、查《机械设计基础》表11-6，得齿宽系数

4、小齿轮上的转矩

5、齿形系数

            

  查《机械设计基础》图11-8得：，

  查《机械设计基础》图11-9得：，

         因为和

             比较

     所以对小齿轮进行弯曲强度计算。

6、法向模数

 

取

7、中心距

圆整为120mm。

8、确定螺旋角：

9、确定齿轮的分度圆直径：

10、齿轮宽度：

圆整为45mm

圆整后取；。

11、重合度确定

    ，查表得

所以

=

12、齿轮尺寸表格：
将几何尺寸汇于表：

5.2.4 验算齿面接触强度

 

可知是安全的

 

较合安全

5.2.5验算齿面弯曲强度

查《机械设计基础》图11-8得：，

查《机械设计基础》图11-9得：，

    

6轴的设计（中速轴）

6.1求作用在齿轮上的力

因为高速轴的小齿轮与中速轴的大齿轮相啮合，故两齿轮所受的、、都是作用力与反作用力的关系，则大齿轮上所受的力为

轮圆周力：

齿轮劲向力：

齿轮轴向力：

同理中速轴小齿轮上的三个力分别为：

6.2选取材料

可选轴的材料为45钢，调质处理。查表

6.2.1轴最小直径的确定

根据表，取得

考虑到轴上有两个键所直径增加4%~5%,故取最小直径35mm

且出现在轴承处。

6.2.2根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度

初选圆锥滚子轴承30207型号,GB/T 297—1994：

6.3键的选择

（1）采用圆头普通平键A型（GB/T 1096—1979）连接，大齿轮处键的尺寸，小齿轮处键的尺寸为 ，。齿轮与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为。

（2）键的较合

6.4求两轴所受的垂直支反力和水平支反力

6.4.1受力图分析

将轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系。

总受力图：

铅垂方向受力图:

水平方向受力图:

6.4.2垂直支反力求解

对左端点O点取矩

依铅垂方向受力图可知

6.4.3水平支反力求解

同理6.4.2解得

    

6.5剪力图和弯矩图

6.5.1垂直方向剪力图

6.5.2垂直方向弯矩图

段弯矩：

段弯矩：

段弯矩：

可作弯矩图：

6.5.3水平方向剪力图

6.5.4水平方向弯矩图

段弯矩：

段弯矩：

段弯矩：

6.6扭矩图

在段上：

在段上：

在段上

6.7剪力、弯矩总表：

6.8 按弯扭合成应力校核轴的强度

由图分析可矢小轮面为危险面，对小轮面较合进行校核时，根据计算式及上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力

    前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表可得，，故安全

7减速器附件的选择及简要说明

7.1.检查孔与检查孔盖

二级减速器总的中心距，则检查孔宽,长，检查孔盖宽,长．螺栓孔定位尺寸：宽，，圆角,孔径,孔数，孔盖厚度为,材料为Q235．

7.2.通气器

可选为．

7.3.油塞

为了换油及清洗箱体时排出油污，在箱体底部最低位置设置一个排油孔，排油孔用油塞及封油圈堵住．在本次设计中，可选为，封油圈材料为耐油橡胶，油塞材料为Q235

7.4.油标

选用带螺纹的游标尺，可选为．

7.5吊环螺钉的选择

可选单螺钉起吊，其螺纹规格为．

7.6定位销

为保证箱体轴承座孔的镗制和装配精度，在箱体分箱面凸缘长度方向两侧各安装一个圆锥定位销，其直径可取：,长度应大于分箱面凸缘的总长度．

7.7启盖螺钉

启盖螺钉上的螺纹段要高出凸缘厚度，螺纹段端部做成圆柱形．

8减速器润滑与密封

8.1 润滑方式

8.1.1 齿轮润滑方式

齿轮，应采用喷油润滑，但考虑成本及需要选用浸油润滑。

8.1.2 齿轮润滑方式

轴承采用润滑脂润滑

8.2 润滑方式

8.2.1齿轮润滑油牌号及用量

齿轮润滑选用150号机械油（GB 443－1989），最低－最高油面距(大齿轮)10～20mm，需油量为1.5L左右

8.2.2轴承润滑油牌号及用量

轴承润滑选用ZL－3型润滑脂（GB 7324－1987）用油量为轴承间隙的1/3～1/2为宜

8.3密封方式

1.箱座与箱盖凸缘接合面的密封

选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法。

2.观察孔和油孔等出接合面的密封

在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封

3.轴承孔的密封

闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部

轴的外延端与透端盖的间隙，由于，故选用半粗羊毛毡加以密封。

4.轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部。

9机座箱体结构尺寸

9.1箱体的结构设计

在本次设计中箱体材料选择铸铁HT200即可满足设计要求

10设计总结

本设计是根据设计任务的要求，设计一个展开式二级圆柱减速器。首先确定了工作方案，并对带传动、齿轮传动﹑轴﹑箱体等主要零件进行了设计。零件的每一个尺寸都是按照设计的要求严格设计的，并采用了合理的布局，使结构更加紧凑。

通过减速器的设计，使我对机械设计的方法、步骤有了较深的认识。熟悉了齿轮、带轮、轴等多种常用零件的设计、校核方法；掌握了如何选用标准件，如何查阅和使用手册，如何绘制零件图、装配图；以及设计非标准零部件的要点、方法。进一步巩固了以前所学的专业知识，真正做到了学有所用﹑学以致用，将理论与实际结合起来，也是对所学知识的一次大检验，使我真正明白了，搞设计不是凭空想象，而是很具体的。每一个环节都需要严密的分析和强大的理论做基础。另外，设计不是单方面的，而是各方面知识综合的结果。

从整个设计的过程来看，存在着一定的不足。像轴的强度校核应更具体全面些，尽管如此收获还是很大。相信这次设计对我以后从事类似的工作有很大的帮助，同时也为毕业设计打下了良好的基础。诸多不足之处，恳请老师批评指正。

11参考文献

[1] 徐灏主编.机械设计手册.第2版. 北京：机械工业出版社，2001

[2] 杨可珍, 程光蕴, 李仲生主编. 机械设计基础第五版.高等教育出版社（第五版）,2005

[3] 刘鸿文 主编.材料力学.第3版. 北京：机械工业出版社,1992

[4] 机械设计手册编委会 主编.机械设计手册.新版.北京：机械工业出版社，2004

[5] 殷玉枫 主编. 机械设计课程设计. 机械工业出版社

[6] 濮良贵，纪名刚 主编. 机械设计.第八版.北京.高等教育出版社.2006.5 [5] 陆玉,何在洲,佟延伟 主编.机械设计课程设计.第3版. 北京：机械工业出版社，2000

[7] 孙桓，陈作模 主编.机械原理.第6版. 北京：高等教育出版社，2001

[8] 林景凡，王世刚，李世恒 主编.互换性与质量控制基础. 北京：中国科学技术出版社，1999