1、摘要本次毕业课题设计中的减速机选择的是非标准减速器。一级圆柱齿轮减速机是位于原动机和工作机之间的机械传动装置。机器常由原动机、传动装置和工作机三部分组成。合理的传动方案不仅应满足工作机的性能要求，而且还要工作可靠、结构简单紧凑加工方便、成本低、传动效率高以及使用和维护方便。关键词 ： 传动装置 箱体 齿轮 低速轴Abstract The subject of design graduates choose non-standard gear reducer. A cylindrical gear reducer is located between the prime mover and wo
2、rking machine mechanical transmission device. Machines often the original motivation, transmission and work machine of three parts. Sound transmission programs should not only meet the performance requirements of the work machine, but also reliable operation, simple structure, compact and easy proce
3、ssing, low cost, high transmission efficiency, as well as easy to use and maintain. Key words: low-speed gear box gear shaft第1章、总述一、机械设计基础毕业设计的目的（1）培养我们综合运用所学的机械设计课程的知识去解决机械工程问题的能力，并使所学知识得到巩固和发展。（2）学习机械设计的一般方法和简单机械传动装置的设计步骤。（3）进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图和学习使用设计资料、手册、标准和规范。二、机械设计基础毕业设计的内容（1）拟定和分析传动装置的设计方案。（
4、2）选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数。（3）进行传动件的设计计算，结构设计，校核轴、轴承、连轴器、键等零部件的强度，选择润滑和密封方式。（4）绘制减速器装配图。（5）绘制零件工作图。（6）编写设计计算说明书，准备答辩。 三、机械设计基础毕业设计的要求（1） 理论联系实际，力求设计合理，同时鼓励创新。 （2） 认真阅读教材中与课程有关的内容，认真查阅有关资料。 （3） 正确运用课程设计指导书，按步骤进行设计和计算，不要急于求成；按时完成全部设计任务。第2章、传动装置的总体设计一、减速箱的工作原理一级圆柱齿轮减速器是通过装在箱体内的一对啮合齿轮的转动，动力从一轴传至另一轴，实现减速的，如图
5、2-1齿轮减速器结构图所示。动力由电动机通过皮带轮（图中未画出）传送到齿轮轴，然后通过两啮合齿轮（小齿轮带动大齿轮）传送到轴，从而实现减速之目的。由于传动比i = n 1 / n 2 ，则从动轴的转速n 2 = z 1 / z 2n 1。减速器有两条轴系两条装配线，两轴分别由滚动轴承支承在箱体上，采用过渡配合，有较好的同轴度，从而保证齿轮啮合的稳定性。端盖嵌入箱体内，从而确定了轴和轴上零件的轴向位置。装配时只要修磨调整环的厚度，就可使轴向间隙达到设计要求。1） 运动简图： 1电动机 2带传动 3联轴器 4 皮带式输送机 5 一级圆柱齿轮减速器2） 工作条件：皮带式输送机单向运转，有轻微的震动，
6、两班制工作，使用年限5年，输送机带轮轴转速的允许误差为5%。小批量生产，每年工作300天。3） 要求：每人交上说明书一份，装配图一张，零件图二张输送带（牵引力）F=5KN 滚筒直径D=300mm 输送带带速v=1.1m/s二、电动机的选择1） 选择电动机的类型：按电动机的特性及工作条件选择。若无特殊要求一般选择Y系三相异步电动机，其优点是可直接接在三相交流电路中，结构简单，价格便宜，维护方便。2） 选择电动机的容量： 电动机的容量选择是否合适，对电动机的工作和经济性都有影响。容量选择过大，则电动机的价格高，传动能力又不能充分利用，而且由于电动机经常在轻载下运转，基效率和功率数都较低从而造成能源
7、的浪费。 对于长期运行、载荷比较稳定的机械，通常按照电动机的额定功率选择，而不校核电动机的发热和起动转矩，选择电动机容量时应保证电动机的额定功率Ped应略大于工作机所需的电动机功率Pd即 PedPd3） 电动机输出功率： Pw=Fv/1000=5kn1.1m/s/1000=5.5kw4） 电动机至输送带的总功率： 总=14234 根据表21查得 1=0.99（球轴承） 2=0.99（弹性联轴器） 3=0.97（8级精度的一般齿轮传动）4=0.96（带传动） =0.9940.990.970.96 =0.885） 电动机所需的工作功率：Pd=Pw/总=5.5/0.88=6.25kw6） 电动机额定
8、功率： Ped为7.5kw 7） 确定电动机转速：电动机输出轴转速：nw=601000V/D=6010001.1/3.14300=70r/min表22查得 带传动的传动范围i1=24闭式直齿圆柱齿轮传动的传动范围i2=34总传动比范围为i =（24）（34）=616故电动机转速的可选范围为nd =inw =（616）70 r/min =（4201120） r/min 所以nd=970 r/min（满载时转数）8） 确定电动机型号：查附表3，选定电动机型号为Y160M6三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i总=nd/nw=970/70=13.852、分配各级传动比：（1） 据指导书，
9、取齿轮i齿轮=5（单级减速器i=36之间取3.15、3.55、4、4.5、5、5.6合理，为减少系统误差，取整数为宜）（2）i总=i齿轮i带i带=i总/i齿轮=13.85/5=2.77四、运动参数及动力参数计算1） 计算各轴转速（r/min）nI=n电动/ i带=970/2.77=350r/minnII=nI/ i齿轮=350/5=70r/minnIII=nII =70r/min2） 计算各轴的功率（KW）PI=Pd带=6.250.96=6KWPII=PI齿轮轴承齿轮=60.97=5.76KWPIII=PII联轴器=5.760.99 =5.64KW3、计算各轴扭矩（Nmm）Td = 9550P
10、d / n电动= 95506.25/970 =61 Nmm TI=9550PI/nI=95506/350=163.71NmmTII=9550PII/nII=95505.76/70=785.82mmTIII=9550PIII/nIII=95505.64/70=769.45Nmm第3章、传动零件的设计计算一、带轮传动的设计计算 解：确定计算功率PC，选择V型带。由于载荷平稳，工作时间两班制。 所以由书表117查得k=1.3，故计算功率为 PC=kP=1.33=3.9kw由于PC=3.9kw，n1=970 r/min。由书表118得，确定带的型号为A型号。确定带轮的基准直径d1和d2 由书表118，
11、根据d1dmin的要求，取d1=100mm。 d2= d1 n1/ n2=100970/369.23=262mm1） 验算带速 V=d1n1/601000=3.14 100970/601000=5.076 m/s 带速V在525 m/s范围内，故合适。2） 计算中心距a，带长Ld 初定中心距为 0.7（d1+d2）a02（d1+d2）得 0.7（100+262）a02（100+262） 254mma0722mm 取a0=500mm 初定带长为L0=2a0+（d1+d2）/2+（d2-d1） 2/4a0 =2500+3.14（100+262）/2（262-100）2/4500=1569mm 由书
12、表111取Ld=1600mm 中心距aa0+（Ld-L）/2 =500+（1600-1569）/2 =515mm 中心距变化范围为amin=a-0.015Ld=515-0.0151600 =491mm amax=a+0.03Ld=515+0.03 =563mm3） 验算小带轮包角 小带轮包角可按下列公式得 1=1800-（d2-d1）/a57.30=1800-（260-100）/515 =162.10 1=162.101200 小带轮包角1合适。4） 确定V带的根数Z根据书表114查得，单根普通V带所能传递的功率P0=0.96kw根据书表115查得，单根普通V带功率增量为P0=0.11kw根据
13、书表116查得，包角修正系数为Ka=0.95根据书表111查得，带长修正系数为KL=0.99Z=PC/（P0+P0）KKL =3.9/（0.96+0.11） 0.950.99 =3.88 取Z=45） 计算初压力F0由书表112查得q=0.1kg/m，单根V带的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/K-1）+qV2=5003.9/45.024（2.5/0.96-1）+0.15.0242 =160.65N6） 计算轴上的力FyFy=2ZF0sin1/2=24160.65sin167.6/2=1233.792N7） 带轮的材料选用 小带轮的材料为铸铁（AT150）因为直径采用实心式带轮。大带轮的
14、材料为HT150，因为直径d2=262mm。采用腹板式带轮。普通V带轮的轮槽尺寸 V带为A型号，查书表113查得 bd=11mm hamin=2.75mm e=150.3mm fmin=9mm hfmin=8.7mm min=6mm =34 根据机械设计手册 235页 查得轮宽 B=（Z-1）e+2f=（4-1）15+29 =63mm二、带轮的安装与维护 安装时，两轮的轴线应平行，否则带间磨损严重，一般应使小轮包角1120。要先将中心距缩小，带套在带轮上再慢慢拉紧，不要硬撬，带装好后，带的张紧程度是大拇指能按下12mm为宜，在使用过程中对带传递应进行定期检查，发现有疲劳破坏现象时，应及时将V带
15、更换，用安全防护罩将带传动罩起来，即保证人身安全，又防止酸碱等腐蚀腰带，而发生意外。第4章、轴的设计计算一、从动轴的设计计算 已知：P4=2.6kw，从动齿轮转速70 r/min。分度圆直径d2=222.5mm，单向传动，载荷平稳，工作时间两班制。1） 选择轴的材料，确定许用应力 查书表162得选用45钢，正火处理，硬度在170217HBW，抗拉强度b=600Mpa 查书表164得许用弯曲应力-1bb=55Mpa2） 按扭转强度计算最小直径dC（P/n）1/3 由书表163，C=118107取C=115 d234.49mm考虑到轴颈上有一键槽，应将轴径增大3%，但因为从动轴传递的功率较小，故不
16、用将轴径增大。根据弹性套柱销连轴器TL6内孔直径取d2=35mm，查附表210。选弹性套柱销联轴器（GB43241984）3） 轴的结构设计A. 确定轴上零件布置在箱中央，轴承对称地布置在两侧，轴在外轴端安装联轴器，齿轮以轴环和套筒实现轴向定位和固定，以平键联接和过盈配合H7/r6实现周向固定。查53表，为便于装拆和调整等要求，通常将轴设计成阶梯轴。B. 确定轴各段直径和长度根据轴各段直径确定的原则，采用阶梯轴尺寸按由小至大，由两端到中央的顺序确定。而装有密封件和滚动轴承处的直径，则应与密封件和轴承的内径一致。轴上两个支点的轴承，应尽量采用相同的型号，便于轴承座孔的加工。 查表51 外伸轴直径
17、d1=35mm 联轴器定位肩高度a=3mm，圆角半径R=2，直径d2=41mm 为安装轴承便于安装，两滚动轴承处的轴径直径d3d2。且查表51查得，轴颈的直径d3=47mm。因为两相邻轴段直径的变化仅是轴上的拆装方便或区分表面，所以两直径略有差值。即轴颈直径d3=45mm。因直齿圆柱齿轮减速器的轴有存在径向载荷，所以选深沟球轴承来承受径向载荷。选择轴承型号60209宽度系列代号为窄，直径系列代号为轻，内径代号09。安装齿轮，采用标准系列值，取d4=55mm。轴环处考虑齿轮定位和固定直径。查机械设计手册 771页8355 查 得，a=（0.070.1）d4，a=5.5 d5= d4+2a=66m
18、m轴上两轴承的轴径的直径应一致d6=45mm。C. 确定各段轴的长度 因为选用弹性套柱销联轴器（GB43231984）。主动端 Z型轴孔，C型键槽dz=35mm，L=60mm，A=45mm。TL6型号。对于安装联轴器的轴段，应使轴段的长度略短于相配轮毂的宽度。 l1=58mm为保证齿轮固定可靠，而且齿轮端面与箱体之间不相碰及轴承拆卸方便，齿轮端面与箱体壁间应留有一定间隙，为使轴承含在箱体内取两者之间间距为15.79mm。选择凸缘式轴承盖，密封圈B=（614）mm，取B=6mm。根据机械设计手册表692 1493页。轴承盖b1=12mm，L=16mm。l2=43.79mm查机械设计手册 986页
19、 轴承宽度b=19mm，r=2，套筒设定为8mm。l3=41mm安装齿轮的轴段，应使轴段的长度略短于相配轮毂的宽度，因为轮毂宽度L=66mm，所以跟齿轮联接的轴段l4=64mm。轴环宽度l5=b=1.4a=7.7mm根据机械设计手册 表8355查得 轴径l6=21mm为防止传动件润滑油飞溅到轴承内，轴承面向箱体内壁侧应加挡油环l=（1015）mm， 设定挡油环长度为12mm。二、从动轴校核轴受力图圆周力：Ft=2T/ d2=339.33N径向力：Fr= Fttan=760.1N作用在右端带轮上的力F=2500N，方向向下。 K=136mm L=56.2mm1） 画出轴的空间受力图2） 根据水平
20、受力图求水平面支反力，并画出水平弯矩图。F1H=F2H=Ft/2=1169.67N 截面a处弯距为MaH=F1HL/2=32.87Nm 3） 根据垂直面受力图求垂直面支反力，并画出垂直 面弯距图。 F1V=Fr L/2L=380.05 Nm F2V= Fr- F1V=380.05 Nm F1V= F2V 垂直面弯距 Mav=F2VL/2=10.68Nm4） 求F力在支点所产生的反力，并画出其弯距图F1F=Fr K/L=6049.82Nm F2F= F- F1F=8549.82Nm F力产生的弯距 MaF=FK=340Nm 在轴的aa截面，F力产生的弯距为MaF=F 1FL/2=170Nm5）
21、求合成弯距，并画出合成弯距图 按F力作用的最不利的情况考虑，把MaF与（Mav2+ MaH2）1/2直接相加，得 Ma=（Mav2+ MaH2）1/2+MaF=204.56 Nm 画出转距图 T=260.25 Nm 由图可见，aa截面最危险，求当量弯距。 Me=Ma2+ （2T）21/2 由于轴的转距变化规律不清楚，所以按脉动变化转距计算。 =-1bb / 0bb 根据机械设计手册表8346 762页 -1bb=60Mpa 0bb=100Mpa =-1bb / 0bb=0.6 Me=Ma2+（T）21/2=257.35 Nm6） 计算危险截面的直径轴的材料选用45钢调质处理，已查得-1bb=6
22、0Mpad（Me/0.1-1bb）1/3=35mm说明：因截面a处有一键槽，应将直径增大3%，但因为轴传递的功率小。所以不增加。结构设计图中此处直径为55mm，故强度足够。图如下:第5章、滚动轴承的选择及校核计算一、从动轴滚动轴承的设计a） 选择轴承类型：由于单向传动主要受径向载荷，同时也承受轴向载荷，选择深沟球轴承。 D=85mmb） 选择轴承型号，根据轴径d=45mm，选择轴承型号60209型滚动轴承。c） 验算 T=9550p/n=260.25 Nm Ft=2T/d2=2339.33 Nm Fr=Fttan=760.1N轴承的使用期限（5年），每年工作300天（两班制）。 Lh=1944
23、0h 直齿圆柱齿轮不承受轴向力 当量动载荷P=x Fr根据书表 188查得 x=1 P=760.1N根据机械设计手册 986页 Cr=2560KN C0=1810KN根据书表185查得 当轴承的工作温度100C ft=1根据书表186查得 载荷性质：为冲击，平稳 fp=1.2轴承为深沟球轴承轴承的寿命指数=3Cr= fpp/ ft（60n/106Lh）1/ =4387.3N4.3873KNCr轴承型号60209型滚动轴承满足要求。二、主动轴滚动轴承的设计 D=72mmb） 选择轴承型号，根据轴径d=35mm，选择轴承型号60207型滚动轴承。c） 验算 T=9550p/n=70.09 Nm F
24、t=2T/d2=2437.91 Nm Fr=Fttan=792.12N 根据书表 188查得x=1 P=792.12N 根据机械设计手册 986页 Cr=2010KN C0=1390KN 根据书表185查得 当轴承的工作温度100根据书表186查得 载荷性质：为冲击，平稳。 fp=1.2Cr= fpp/ ft（60n/106Lh）1/=7176.6N7.1766KNCr轴承型号60207型滚动轴承满足要求。第6章、键联接的选择及校核计算 一、从动轴与齿轮配合处的键 分已知：d=55mm n=70r/min 载荷平稳，单向传动。a. 齿轮传动要求轴与齿轮对中要好，以防止啮合不良。故联接选用平键。
25、根据轴径d=55mm由机械设计手册表499 4100849页查得 b. 选用A型平键，尺寸为b=16mm查机械设计手册可得键的长度应比轴段短510mm 故取L=56mm h=10mm1） 验算键联接挤压强度A型键 工作长度l=L-b=40m查书表153查得许用应力挤压应力F=125150MpaP=4000T/hld=47.32MpaF合格2） 相配键槽设计由机械设计手册表499查得槽深t=6 毂槽深t1=4.4 尺寸偏差宽度 轴 N9 -0.04 毂 JS0.02 深度 轴t0 0 毂 t1 0键槽应靠近轮毂装入侧的轴段端短510取轮毂装入侧的轴段端5mm从动轴联轴器相配键槽的设计已知：d2=
26、35mm n=70 r/min 载荷平稳，单向传动。a 齿轮传动要求轴与齿轮对中要好，以防止啮合不良。根据轴径d=35mm由机械设计手册表499 849页查得 选用A型平键，尺寸为b=10mm h=8mm 说明：查机械设计手册可得键的长度应比轴段短510mm故取L=50mm 槽深t=5 偏差 宽度 N9 -0.04 深度 t0 0键槽应靠近轮毂装入侧的轴段端短510mm 取轮毂装入侧的轴段端3mm。二、主动轴与齿轮配合处的键已知：d=40mm n=350r/min 载荷平稳，单向传动。齿轮传动要求轴与齿轮对中要好，以防止啮合不良。根据轴径d=40mm由机械设计手册表499 4100 849页查
27、得 选用A型平键，尺寸为b=12mm 说明：查机械设计手册可得键的长度应比轴段短510mm 故取L=56mm h=8mm1） 验算键联接挤压强度A型键 工作长度l=L-b=44mm查书表153查得许用应力挤压应力F=125150MpaP=4000T/hld=19.91MpaF2） 相配键槽设计由机械设计手册表499查得槽深t=5 毂槽深t1=3.3 尺寸偏差 宽度 轴 N9 -0.04 毂 JS0.02 深度 轴 t0 0 毂 t1 03） 主动轴联轴器相配键槽的设计d1=24mm n=369.23r/min 载荷平稳，单向传动。根据轴径d=24mm由机械设计手册表499 849页查得 选用A型平键，尺寸为b=8mm h=7mm 说明：查机械设计手册
