《單級圓柱減速器設計說明書》

1、廣東工業(yè)大學華立學院 課 程 設 計（論文）課程名稱 機械設計基礎課程設計 題目名稱 帶式運輸機傳動裝置 學生學部（系） 機電與信息工程學部 專業(yè)班級 12機械1班 學  號 5112030112010138 學生姓名 許建強 指導教師 黃惠麟 2014年12月26日廣東工業(yè)大學華立學院課程設計（論文）任務書題目名稱帶式運輸機單級直齒圓柱齒輪減速器設計學生學部（系）機電與信息工程學部專業(yè)班級12機械1班姓 名許建強學 號38一、課程設計（論文）的內容1、傳動裝置及電動機的選擇2、傳動裝置的總體設計3、傳動件的設計與計算、潤滑和密封二、課程設計（論文）的要求與數(shù)據(jù)1、工作條件

2、：連續(xù)單向運轉，載荷變化不大，空載啟動，工作機效率為0.95；工作時間為10年，每年按300天，兩班制工作（每班8小時）；運輸帶的速度允許誤差為±5%2、原始數(shù)據(jù)：運輸帶工作拉力 F=3800 N；運輸帶速度 v=1.6 m/s；滾筒直徑 320mm三、課程設計（論文）應完成的工作1、設計帶式運輸機的單級圓柱齒輪減速器裝配圖1張。2、繪制輸出軸、大齒輪的零件圖各1張。3、編寫設計說明書1份。四、課程設計（論文）進程安排序號設計（論文）各階段內容地點起止日期1明確任務，分析傳動簡圖1-5012014.11.142014.11.152課程設計原始數(shù)據(jù)的確定圖書館2014.11.17201

3、4.11.183傳動方案的擬定、電動機的選擇圖書館2014.11.192014.11.204傳動系統(tǒng)的總體設計圖書館2014.11.212014.11.235傳動零件的設計計算圖書館2014.11.242014.11.266減速器裝配圖設計圖書館2014.11.272014.11.307零件工作圖設計圖書館2014.12.12014.12.48整理和編寫設計計算說明書圖書館2014.12.62014.12.10五、應收集的資料及主要參考文獻1 .陳立德.機械設計基礎課程設計.高等教育出版社.20042 .孫德志，張偉華.機械設計基礎課程設計.北京：冶金工業(yè)出版社.19973 .胡家秀.機械設計

4、基礎.機械工業(yè)出版社.20074 .楊可楨,程光蘊，李仲生.機械設計基礎. 高等教育出版社.20065 .陳良玉、機械設計基礎.沈陽：東北大學出版社.20006 .常新中.機械設計. 化學工業(yè)出版社.20077 .裘文言,張繼祖.機械制圖. 高等教育出版社.2006發(fā)出任務書日期： 2014 年 11月 14 日 指導教師簽名：計劃完成日期： 2014 年 12月 26 日 教學單位責任人簽章：摘要 此課程設計是設計單級圓柱齒輪減速器，通過對減速器的簡單了解，開始學習設計齒輪減速器，嘗試經過設計減速器增強感性認知能力及對社會的適應能力，及進一步鞏固已學的理論知識，提高發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、把理論

5、和實踐結合在一起的綜合能力。機械課程設計基礎課程設計是機械設計基礎課程的重要實踐性環(huán)節(jié)，是學生在校期間第一次較全面的設計能力訓練，在實踐學生總體培養(yǎng)目標中占有重要地位。減速器作為一種傳動裝置廣泛用于各種機械產品和裝置中，對如今工業(yè)制造業(yè)發(fā)展發(fā)揮不可估量的作用。因此，設計出精良的齒輪減速器對提高生產力、提高經濟效益都是很大幫助的。而目前在單級傳動齒輪減速器的設計方面，還是沒有創(chuàng)造性的突破，所以設計出更精良的減速器，提高其承載能力，延長使用壽命，減小其體積和質量等都是非常有意義的。關鍵詞：傳動裝置、齒輪減速器、效益目錄1.傳動裝置31.1 皮帶運輸機的功用31.2 傳動方案分析比較32.電動機的選

6、擇42.1 選擇電動機的類型42.2 選擇電動機功率42.3 電動機轉速的確定43.傳動比的計算及分配53.1 總傳動比53.2 分配傳動比53.3 傳動裝置運動及動力參數(shù)的計算54.傳動件的設計與計算64.1 減速器外傳動件的設計64.2.減速器內傳動的設計計算84.3齒輪上作用力的計算115.軸的設計與計算125.1.高速軸的設計與計算125.2低速軸的設計與計算176.潤滑和密封216.1潤滑方式216.2潤滑油選用及用量216.3密封形式217.參考文獻22傳動裝置 機器通常由原動機（電動機、內燃機等）、傳動裝置和工作機三部分組成。 根據(jù)工作機的要求，傳動裝置將原動機的動力和運動傳遞給

7、工作機。實踐表明，傳動裝置設計得是否合理，對整部機器的性能、成本以及整體尺寸都有很大影響。因此，合理地設計傳動裝置是整部機器設計工作中的重要一環(huán)，而合理地擬定傳動方案又是保證傳動裝置設計質量的基礎。1.1 皮帶運輸機的功用皮帶運輸機是工作機的一種，通過皮帶的轉動將皮帶上的貨物傳送到指定的方位。達到將原動機的動力轉化為工作所需的效果。1.2 傳動方案分析比較 圖1單級圓柱減速器裝置簡圖 1-電動機 2-帶傳動 3-減速器 4-聯(lián)軸器 5-輸送帶 6-帶輪2.電動機的選擇2.1 選擇電動機的類型 根據(jù)用途選用Y系列三相異步電動機。2.2 選擇電動機功率2.2.1 輸送帶所需功率的計算2.2.2 電

8、動機的額定功率由書減速器設計實例精簡表2-1查得V帶傳動效率，一對軸承的傳動效率,直齒圓柱齒輪傳動效率,聯(lián)軸器效率則總效率： 電動機所需工作功率：由減速器設計實例精簡表8-2可取電動機的額定功率。2.3 電動機轉速的確定2.3.1 輸送帶帶輪的工作轉速2.3.2 電動機的轉速范圍由書減速器設計實例精簡表2-2查得V帶傳動傳動比，單級圓柱齒輪減速器，則那么電動機轉速范圍為：由書減速器設計實例精簡表8-2查得符合這一要求的電動機同步轉速有1500r/min和1000r/min等多種。從成本及結構尺寸考慮，選用同步轉速為1000r/min的電動機進行計算，其滿載為,型號為Y160M-6。3.傳動比的

9、計算及分配3.1 總傳動比3.2 分配傳動比 根據(jù)傳動比范圍，取V帶傳動的傳動比，則減速器傳動比3.3傳動裝置運動及動力參數(shù)的計算3.3.1各條軸的轉速；3.3.2各軸功率；3.3.4各軸的轉矩；4.傳動件的設計與計算4.1 減速器外傳動件的設計4.1.1確定設計功率由減速器設計實例精簡表8-6查得工作情況系統(tǒng),則4.1.2選擇帶型根據(jù)，；查減速器設計實例精簡圖8-2，選擇B型V帶。4.1.3確定帶的基準直徑查減速器設計實例精簡圖8-2得小帶輪直徑，因傳動比不大，可取大值而不會使過大，現(xiàn)取，則大帶輪直徑4.1.4驗算帶的速度,帶速在范圍內，帶速符合要求。4.1.5確定中心距和V帶長度根據(jù)，初步

10、確定中心距，即，為使結構緊湊，取， V帶的計算基礎長度為 查減速器設計實例精簡P60表8-8得B型V帶選用，則中心距為4.1.6計算小輪包角 ，合適(式中為將弧度轉化為角度的常數(shù))4.1.7確定V帶根數(shù) V帶的根數(shù)可用右式計算 查減速器設計實例精簡表8-9得單根V帶所能傳遞的功率，得查表8-10得Kb=1.9875×10-3,由表8-11查得, 則有，機械設計基礎表13-6得；由，查減速器設計實例精簡表8-8與8-12分別得與，則帶的根數(shù)為 ，取6根。4.1.8計算初拉力查減速器設計實例精簡表8-13得B型V帶m=0.17kg/m則初拉力4.1.9計算作用在軸上的壓力4.1.10帶輪

11、結構設計小帶輪結構： 小帶輪采用實心式，查減速器實例精簡表8-14得電動機的軸徑=42mm,y由表8-15得； ，取。 輪轂寬：，取 輪緣寬：大帶輪結構： 大帶輪采用孔板式結構，輪緣寬可與小帶相同，輪轂寬可與高速軸的結構設計同步設計進行。4.2.減速器內傳動的設計計算4.2.1選擇材料、熱處理方式與公差等級 考慮到帶式運輸機為一般機械，故大、小齒輪均選用45鋼。為制造方便采用軟齒面，小齒輪調至處理，大齒輪正貨處理，兩個都選用8級精度。查減速器設計實例精簡表8-17得小齒輪齒面硬度為,取硬度值為250HBW進行計算，大齒輪齒面硬度為,取硬度值為200HBW。4.2.2初步計算傳動的主要尺寸因為是

12、軟吃面閉式傳動，故按齒面接觸疲勞強度進行設計，則有小齒輪傳遞轉矩 ： 載荷系數(shù)： 查機械設計基礎表11-3得載荷系數(shù)齒寬系數(shù)： 查減速器設計實例精簡表8-18得齒寬系數(shù)彈性系數(shù)： 查減速器設計實例精簡表8-19得彈性系數(shù)節(jié)點區(qū)域系數(shù)： 對于標準直齒輪，節(jié)點區(qū)域系數(shù)齒數(shù)比： 確定齒輪齒數(shù): 初選小齒輪的齒數(shù),則，取重合度：端面重合度用以下公式計算軸向重合度用以下公式計算 ，查減速器設計實例精簡圖8-3得重合度系數(shù)許用接觸應力：公式為。查減速器設計實例精簡圖8-4的e、a得接觸疲勞極限應力、。小齒輪與大齒輪的應力循環(huán)次數(shù)分別用以下公式計算:，查減速器設計實例精簡圖8-5得壽命系數(shù),；查表8-20取

13、安全系數(shù) ，則，則取小齒輪的分度圓直徑用以下公式初算:4.2.3確定傳動尺寸計算載荷系數(shù) 查減速器設計實例精簡表8-21得使用系數(shù) 因，查減速器設計實例精簡圖8-6得動載荷系數(shù)，查圖8-7得齒向載荷分配系數(shù)，查表8-22的齒間載荷分配系數(shù),則載荷系數(shù)對進行修正 因K與有較大的差異，故需要對計算出進行修正，即確定模數(shù)m，查減速器設計實例精簡表8-23取計算傳動尺寸 中心距為 小齒輪的分度圓直徑： 大齒輪的分度圓直徑： 大齒輪的寬度：，取 小齒輪的寬度：，取4.2.4校核齒根彎曲疲勞強度 公式為 K、m和同前面一樣；齒寬 齒形系數(shù)與應力修正系數(shù) 查減速器設計實例精簡圖8-8與圖8-9得,；, 重合

14、度系數(shù) 查減速器設計實例精簡圖8-10得重合度系數(shù) 許用彎曲應力公式為 查減速器設計實例精簡圖8-4的f和b得彎曲疲勞極限應力為，查減速器設計實例精簡圖8-11得壽命系數(shù)，查表8-20得安全系數(shù)滿足齒根彎曲疲勞強度。4.2.5 計算齒輪傳動其他幾何尺寸齒頂高：齒根高：全齒高：頂隙：齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 4.3齒輪上作用力的計算4.3.1已知條件高速軸傳遞的轉矩為，轉矩為，小齒輪分度圓直徑4.3.2小齒輪的作用力圓周力：，其方向與力作用點圓周速度方向相反。徑向力：，其方向由力的作用點指向小齒輪的轉動中心。4.3.3大齒輪的作用力從動大齒輪各個力與主動小齒輪上相應的力大小相等，作用反向相反。

15、5.軸的設計與計算5.1.高速軸的設計與計算5.1.1已知條件高速軸傳遞的功率，轉速，小齒輪分度圓直徑，小齒輪的寬度，轉矩。5.1.2選擇高速軸的材料因傳遞的功率不大，并對重量及其尺寸無特殊要求，故查減速器設計實例精簡表8-26選用常用的材料為45鋼，調至處理。5.1.3初算軸徑因為高速軸外伸段上安裝帶輪，所以軸徑可按下式求得，通常取，查減速器設計實例精簡表9-8取，則考慮到軸上有鍵槽，軸徑應增大，則 ，取5.1.4高速軸結構設計軸的初步設計構想如圖5-1所示，該減速器發(fā)熱小，軸不長，故軸承采用兩端固定方式。按軸上零件安裝順勢，從最小處軸端1開始設計。圖2高速軸構想圖軸斷1的設計軸斷1上安裝帶

16、輪，此步設計應于帶輪設計同步進行。由最小直徑可初定軸斷1的軸徑,帶輪輪轂寬度為,取為60mm，則軸斷1的長度略小于轂孔寬度，取。軸斷2的軸徑設計考慮帶輪的軸向固定及密封圈的尺寸，帶輪用軸肩定位，軸肩高度軸段2的軸徑，該處軸的圓周速度,查機械課程設計設計手冊P60表7-12可用氈圈油封，選氈圈30JB/ZQ 4606-1997,則，由于軸段的長度涉及因素太多，稍后再確定。軸段1和7的設計軸段1和7安裝軸承，考慮齒輪只受徑向力和圓周力，所以選用球軸承即可，其直徑應既便于軸承安裝，又應符合軸承內徑系列。先暫取軸承為6308，由減速器設計實例精解表8-28查得，軸承內徑，外徑，寬度，內圈定位軸肩直徑，

17、外圈，故，該減速器齒輪的圓周速度小于2m/s,故軸承采用脂潤滑，需要擋油環(huán)，取擋油環(huán)端面到內壁距離,為補償箱體的鑄造誤差和安裝擋油環(huán)，靠近箱體內壁的軸承端面至箱體內壁的距離，則。通常一根軸上的兩個軸承取相同型號，則。軸段2的長度設計軸段2的長度除與軸上零件有關外，還與軸承座寬及軸承端蓋等零件有關。由減速器設計實例精解表4-1知下箱座壁厚由公式計算。則，取，上箱座壁后由公式，則，??；由于中心距，可確定軸承旁連接螺銓直徑M12，相應的，箱體凸緣連接螺栓直徑M10，地腳螺栓直徑M16，軸承端蓋連接螺銓直徑M8。查減速器設計實例精解表8-29，取螺銓GB/T 5781-2000M8×25。由

18、減速器設計實例精解表8-30可計算軸承端蓋厚，取，故軸承座寬度為.取。取端蓋與軸承座間的調整墊片厚度為；為了在不拆卸帶輪的條件下，方便裝拆軸承端蓋連接螺銓，去帶輪凸緣端面至軸承端面的距離K=28mm，帶輪采用腹板式，螺銓的拆裝空間足夠，則有軸段4和軸斷6的設計 該軸段間接為軸承定位，可取，齒輪兩端面與箱體內壁距離為，則軸段4和6的長度為軸段5的設計 軸段5上安裝齒輪，設計為齒輪軸，所以，又有，定位軸肩的高度，所以 所以，取軸斷5為齒輪軸，所以 箱體內壁之間的距離 力作用點間的距離 軸承力作用點距外圈距離則，5.1.5鍵連接聯(lián)軸器與軸段間采用A型普通平鍵連接，由減速器設計實例精解表8-31可查得

19、鍵的型號為鍵10×50GB/T1096-19905.1.6軸的受力分析軸的受力簡圖，如圖3（f）所示支承反力 在水平面上為（式中負號表示與圖中所示力的方向相反，以下同為此）在垂直平面上為 軸承A的總支承反力為 軸承B的總支承反力為 彎矩的計算在垂直平面上為 合成彎矩，有 畫出彎矩圖 彎矩圖如圖3（b）、（c）、（d）所示轉矩 轉矩圖如圖3（a）所示。5.1.7校核軸的強度齒輪軸的A處彎矩較大，且軸頸較小，故改點剖面為危險剖面。其抗彎截面系數(shù)為 抗拉截面系數(shù)為 最大彎曲應力 扭剪應力為 按彎扭合成強度進行校核計算，對于單向轉動的轉軸，轉矩脈動循環(huán)處理，故取折合系數(shù)則當量應力為由減速器設

20、計實例精解表8-26查得45號鋼調質處理抗拉強度極限,由表8-32用插值法查得軸的許用彎曲應力,所以軸的強度滿足要求。5.1.8校核鍵的連接強度帶輪處鍵連接的擠壓應力為取鍵、軸、帶輪的材料都為鋼，查減速器設計實例精解表8-33得,強度足夠。5.1.9校核軸壽命當量動載荷由減速器設計實例精解P82查表8-28可知6308軸承得軸承受力不受軸向力，軸承A、B當量動載荷為軸承壽命因為，故只需校核軸承A， 。軸承在100度一下工作，由減速器設計實例精解P89表8-34查得。對于減速器，由表8-35查得載荷系數(shù)減速器壽命為,故軸壽命足夠。圖3高速軸受力分析圖5.2低速軸的設計與計算5.2.1已知條件低速

21、軸的傳遞的功率,轉速.傳遞轉矩，齒輪2分度圓直徑，齒輪寬度。5.2.2材料選擇 因傳遞的功率不大，并對重量及結構尺寸無特殊要求，故選常用的材料45號鋼，調質處理。5.2.3初算軸徑取，低速軸外伸段的直徑可按下式求得軸與連軸器連接，有一個鍵槽，應增大，既，圓整，取。5.2.4軸承部件的結構設計軸承部件的結構設計軸的初步設計構想如圖4所示，該減速器發(fā)熱小，軸不長，故軸承采用兩端固定方式。按軸上零件安裝順勢，從最小處開始設計。圖4 低速軸構想圖軸段1的設計 軸段1上安裝連軸器，此段設計應與聯(lián)軸器的設計同步進行。為補償聯(lián)軸器所連接兩軸的安裝誤差、隔離震動，選用彈性柱銷聯(lián)軸器。由減速器設計實例精解表8-

22、37，取，則計算轉矩。由減速器設計實例精解表8-38查得LX4型聯(lián)軸器符合要求；公稱轉矩為,許用轉速，軸孔范圍為，結合伸出段直徑，取聯(lián)軸器 孔直徑為52mm，軸孔長度84mm，J型軸孔，A型鍵，聯(lián)軸器主動端代號為LX4 55×84GB/5014-2003，相應的軸段1的直徑,其長度略小于轂孔寬度，取。軸段2軸徑設計在確定軸段的軸徑時，應考慮聯(lián)軸器的軸向固定及密封圈的尺寸兩方面問題。連軸器用軸肩定位，軸肩高度,軸段2的軸徑,最終由密封圈確定。該處軸的周圍速度小于3m/s，可選用氈圈油封，查減速器設計實例精解表8-27，選用65JB/2Q4606-1997，則。軸段3和軸段6軸徑設計軸段

23、3和軸段6上安裝軸承，考慮到齒輪沒有軸向力存在，因此選用深溝球軸承。軸段和軸段直徑應既便于軸承的安裝，又符合軸承內徑系列。先暫取軸承為6014，由減速器設計實例精解P82表8-28查得，軸承內徑，外徑，寬度，內圈定位軸肩直徑。外圈定位凸肩內徑，故選。通常一根軸上的兩個軸承取相同的型號，則。軸段4的設計軸段4上安裝齒輪，為便于齒輪的安裝，必須大于，可初選，齒輪2輪轂的寬度范圍為，取其輪轂寬度等于齒輪寬度，其左端采用軸肩定位，右端采用套筒固定。為使套筒端面能夠頂?shù)烬X輪端面，軸段4長度應比輪轂略短，由于,故取。軸段2的長度設計軸段的長度除與軸上的零件有關外，還與軸承座寬度及軸承端蓋等零件有關。軸承座

24、寬度、，軸承蓋厚e、軸承端蓋連接螺栓、軸承靠近箱體內壁的端面距箱體內壁距離、端蓋與軸承座間的調整片厚度均同高速軸，為避免聯(lián)軸器輪轂外徑與端蓋螺栓的拆裝發(fā)生干涉，取聯(lián)軸器輪轂端面與端蓋外端面的距離取，則有軸段5的設計定位軸肩的高度 所以，取齒輪端面距箱體內壁距離為取擋油環(huán)面到內壁距離為，則軸斷5的長度為 軸段3和軸段6的長度設計軸段6的長度為，取軸段3的長度為，取。軸上作用點的距離軸承反力的作用點距軸承外圈大端面，則由低速軸結構圖可求得軸的支點及受力點間的距離為 ，5.2.5鍵的選擇 聯(lián)軸器與軸段間和軸段采用A型普通平鍵連接，根據(jù)減速器設計實例精解表8-31可得型號分別為鍵16×100

25、 GB/T1096-1990和鍵22×80 GB/T1096-1990。5.2.6受力分析軸的受力簡圖 軸的受力簡圖如圖4（f）所示支承反力 在水平面上為 在垂直平面上為 軸承A、B的總支承反力為 彎矩的計算 在水平面上，齒輪所在軸截面為 在垂直平面上 ，合成彎矩，齒輪所在軸截面為 畫出彎矩圖 彎矩圖如圖4（b）、（c）、（d）所示轉矩 ，轉矩圖如圖4（）所示5.2.7校核軸強度因齒輪所在軸截面彎矩大，同時截面還作用有轉矩，因此此截面為危險截面。其抗彎截面系數(shù)為 抗拉截面系數(shù)為 最大彎曲應力 扭剪應力為 按彎扭合成強度進行校核計算，對于單向轉動的轉軸，轉矩脈動循環(huán)處理，故取折合系數(shù)則

26、當量應力為，由減速器設計實例精解表8-26查得45號鋼調質處理抗拉強度極限，由表8-32用插值法查得軸的許用彎曲應力,所以軸的強度滿足要求。5.2.8校核鍵的連接強度 帶輪處鍵連接的擠壓應力為 取鍵、軸、帶輪的材料都為鋼，查減速器設計實例精解表8-33得,強度足夠。聯(lián)軸器處鍵的擠壓應力為 故其強度也足夠。5.2.9校核軸壽命當量動載荷由減速器設計實例精解P82查表8-28可知6014軸承 ,，軸承受力不受軸向力, 軸承壽命軸承在100度一下工作，查減速器設計實例精解P89表8-34查得、查表8-35得載荷系數(shù)，則 ，故軸承壽命足夠。圖4低速軸受力分析圖6潤滑和密封6.1潤滑方式 齒輪采用浸油潤滑 軸承采用脂潤滑6.2潤滑油選用及用量齒輪潤滑選用150機械油（GB 443-1989),最低最高油面距（大齒輪）1020mm。軸承潤滑采用2L-3型潤滑脂（GB 7324-1987),用量為軸承的1/32/3為宜。6.3密封形式箱座與箱蓋凸緣接合面的密封采用在接合面涂密封漆的方法。觀察孔和油孔等處接合面的密封，在與機體間加石棉橡膠紙、