机械设计基础课程设计——单级斜齿轮圆柱齿轮减速器学校：海洋大学专业：轮机工程学号：1703130103姓名：***指导教师：丽娟10年，单班制工作，输送带允许误差为5%。

设计工作量：1.设计计算说明书1份（A4纸20页以上，约6000-8000字）；2.主传动系统减速器装配图（主要视图）1（A2图纸）；3.零件图（轴或齿轮轴、齿轮）2（A3图纸）。

专业科：斌教研室：郭新民指导教师：锋开始日期 20**年5月 5日完成日期20**年 6月 30 日第一节设计任务设计任务：设计一带式输送机用单级圆柱齿轮减速器。

已知输送拉力F=1200N，带速V=1.7m/s，传动卷筒直径D=270mm。

由电动机驱动，工作寿命八年（每年工作300天），两班制，带式输送机工作平稳，转向不变。

设计工作量：1、减速器装配图1（A0图纸）2、零件图2（输出轴及输出轴上的大齿轮A1图纸）（按1：1比例绘制）3、设计说明书1份（25业）第二节 、传动方案的拟定及说明传动方案如第一节设计任务书（a ）图所示，1为电动机，2为V 带，3为机箱，4为联轴器，5为带，6为卷筒。

由《机械设计基础课程设计》表2—1可知，V 带传动的传动比为2~4，斜齿轮的传动比为3~6，而且考虑到传动功率为 KW ，属于小功率，转速较低，总传动比小，所以选择结构简单、制造方便的单级圆柱斜齿轮传动方式。

第三节 、电动机的选择1.传动系统参数计算 (1) 选择电动机类型.选用三相异步电动机,它们的性能较好,价廉,易买到,同步转有3000,1500,1000,750r/m 四种,转速低者尺寸大;为了估计动装置的总传动比围，以便选择合适的传动机构和拟定传动方案，可先由已知条件计算起驱动卷筒的转速n w经过分析，任务书上的传动方案为结构较为简单、制造成本也比较低的方案。

（2）选择电动机1）卷筒轴的输出功率Pw2）电动机的输出功率PdP ＝P /η传动装置的总效率η＝滑联齿轮滚带ηηηηη⋅⋅⋅⋅2＝0.96×0.98×0.98×0.99×0.96＝0.86故P＝P /η=2.125/0.86=2.4KW单级圆柱斜齿轮传动P=2.4KW12000.75 2.12510001000FV Pw kw⨯===w 601000601000 1.7n 120.3/min3.14270v r D ⨯⨯⨯===⨯πw n 120.3/min r = 2.125Pw kw =4）电动机的转速为了便于选择电动机的转速，先推算电动机转速的可选择围。

根据《机械设计基础课程设计》表2-1查得V 带传动的传动比i ＝2～4，单级圆柱斜齿轮传动比i ＝3～6，则电动机可选围为n ＝n w ×i ×i ＝721～2406r/min 故选择1500r/min 转速的电动机。

根据《机械设计基础课程设计》表20-1选定电动机Y100l-2-4 5）电动机的技术数据和外形、安装尺寸 由《机械设计基础课程设计》表20-1、表20-2可查出Y100l-2-4型电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸 满载转速1430r/min第四节 、计算传动装置的运动和动力参数（一）计算传动装置的总传动比和传动比分配（1） 总传动比由选定的电动机满载转速n 和工作机主动轴转速n w ，可得传动装置 总传动比为i＝n /n w ＝1430/120＝11.91（2） 传动装置传动比分配i ＝i ×i式中i，i分别为带传动和单级圆柱减速器的传动比。

为使V 带传动外廓尺寸不致过大，初步取i ＝2.3，则单级圆柱减速器传动比为i＝i / i＝11.91/2.3＝5.18。

（二）运动参数及动力参数的计算（1） 各轴转速n 0＝n ＝1430r/minn 1＝n 0/ i 1＝1430/2.3＝622 r/min n 2＝n 0/ （i ×i ）＝120 r/min （2） 各轴输入功率 P 0＝P ＝2.4kW P 1＝P 0×带 ＝2.4×0.96＝2.31 kWP 2＝P 1×η滚×η齿＝2.3×0.98×0.98＝2.21kW （3） 各轴输入转矩0 轴 T 0＝9550 P 0/ n 0=9550×2.4/1430=16.03 N·m Ⅰ 轴 T 1＝9550 P 1/ n 1=9550×2.31/622=35.47 N·m Ⅱ轴 T 2＝9550 P 2/ n 2=9550×2.21/120=175.88 N·m1500r/min转速的电动机。

第五节、传动零件的设计计算1.Ｖ带传动的设计⑴ 确定计算功率 工作情况系数查《机械设计基础》表11-9=1.0 （单班制、每天工作8小时）PK P A c ⋅==1.0×2.4=2.4KW⑵ 选择带型号根据P c =2.4，n ＝1430r/min ，查图初步选用 普通A 型带． ⑶ 选取带轮基准直径查《机械设计基础》表11-12选取小带轮基准直径=90mm ，则大带轮基准直径1430÷622×90（1-0.02）=202.9mm 式中ξ为带的滑动率，通常取（1%～2%），查表后取=200mm⑷ 验算带速v901430601000⨯⨯⨯π=6.74m/s在5～２０m/s 围，Ｖ带充分发挥。

（5）V 带基准长度Ld 和中心距aa 0 =1.5（90+200）=435mm 取a 0 =435，符合0.7（ +）< a 0<2（ +）由式（13-2）带长21221004)()(22a d d d d a L d d d d -+++≈'π=1332.3mm按表13-2定相近的基准长度L d =1400mm ，再由式（13-16）计算实际中心距20L L a a d -+≈=435+（1400-1332）/2=469mm（6）验算包角1α，由式（13-1）得︒⨯--︒≈3.57180121add d d α=165.5︒>︒120，合适（7）求确定v 带根数z 因=90mm ，n ＝1430r/min ，带速v=6.74m/s ，得实际传动比)1(1221ε-==d d d d n n i =2.28 Po=1.07kw查表得单根v 带功率增量0P ∆=0.17KW ，包角修正系数αK =0.96，带长修正系数L K =0.96，则由公式得P c =2.4KW 普通A 型带=90mm=200mmV=6.74m/sL d =1400mm a=469mm故选2根带。

（8）确定带的初拉力F0（单根带）查表13-1得q=0.10kg/m ，故可由式（13-17）得单根V 带的初拉力 =146.157N 作用在轴上的压力 =2×5×146.157×sin ︒164/2=1447N（9）带轮的结构设计查《机械设计基础课程设计》GB-10412-89得带轮缘宽度B=80mm2、齿轮传动的设计（1）选择材料与热处理根据工作要求,采用齿面硬度<=350HBS ，查《机械设计基础》表11-1得 小齿轮选用40Cr,调质,硬度为250HBS 大齿轮选用ZG35SiMn,调质,硬度为220HBS由《机械设计基础》图11-7C 得＝680 MPa ，＝510MPa ，由《机械设计基础》表11-4得S H =1.1，所以[]＝＝680/1.1MPa ＝618MPa []＝＝510/1.1MPa ＝539MPa由《机械设计基础》图11-10C 得＝240 Mpa ，＝160Mpa 。

由《机械设计基础》表11-4得S F =1.4，所以[]＝240/1.4MPa ＝171MPa []＝160/1.4MPa ＝114.3MPa（2）按齿面接触强度计算设齿轮按8级精度制造。

取载荷系数K=1.2（表11-3），齿换系数a ϕ=0.4。

小齿轮上的扭距 T 1＝9550 P 1/ n 1=9550×6.38/626=35.47 N·m 按式（11-5）计算中心距[]312305)1(u KT u a aH ϕσ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛±≥=327.54.0100009.772.1463305)17.5(⨯⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛±=109mm2sin 210αzF F Q =00 1.53()c LP Z P P K K α==+∆取a=110mm齿数 取z ＝36，z ＝5.18×36＝186.5，则取z=186，实际传动比i=5.16mn=2a·cos β /(Z1+Z2)=2×190×cos ︒15/（36+205）=1.25mm 按表4-1，取mn=1.5，去定螺旋角ββ = arccos [mn · (Z1+Z2) / 2a]= ︒9519.17 齿宽b=a ϕa=0.4×190=76mm ，取b2=76mm ，b1=84mm （3）验算弯曲强度当量齿数:Zv1=Z1/cos3 β=41.8 ，Zv2=Z2/cos3 β=238.1 查图11-9得YF1=2.44 , YF2=2.13，所以[]MpaMpa m bz Y KT F n F F 1714.705.13676cos 44.210733.92.16.1cos 6.11242111=≤=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==σββσσF2= σF1 ·YF2/ YF1 = 61.5Mpa< [σF2] =114.3Mpa （4）求圆周速度VV=πd1n1/(60×1000)=1.86m/S对照表11-2可知选8级精度是合宜的。

（5）齿轮结构参数 分度圆直径mm Zm d d mm Z m d d n n 23.323cos 76.56cos 222111=='==='=ββ齿顶圆直径mmh d d mm h d d a a a 73.3242,26.58222211=+==+=齿根圆直径()()mmc hd d mm c h d d m m na f n a f 355.321,885.54**22**11=+-==+-=中心距a=190mm大齿轮齿宽b2=76mm 小齿轮齿宽b1=84mm通过对减速器结构的分析，可知小齿轮左旋，大齿轮右旋比较合适。

第六节、轴的设计计算1、 初步确定轴的最小直径1轴的材料选择，45钢，调质处理，由表14-2查得C=110，p 1=6.38KW ，n 1＝626 r/min 初步确定1轴的最小直径d1≥ 311npC ＝ 23.8㎜由于轴端开键槽，会削弱轴的强度，故需增大轴径5%~7%取d1dim =25mm2轴的材料也选45钢，调质处理，由表14-2查得C=110，p2=6.13KW ，n 2＝111 r/min 初步确定2轴的最小直径3222np d C ⨯===41.9mm,由于轴端开键槽，会削弱轴的强度，故需增大轴径5%~7%，取d2dim =45㎜2．由齿轮的旋向分析2轴受力情况（1）由以上计算分析可知道，大齿轮右旋，径向力、圆周力、轴向力大小如下：32601023.3234.527223222=⨯⨯==-dT F t N N tg tg nt r FF12479519.17cos 203260cos 22=⨯==οοβα Ntg tg F F t a 105632609519.1722=⨯==οβ（2）2轴受力情况如（3-1）图所示（3）求垂直面的支承反力5701432/23.32310562/14312472222-=⨯-⨯=•-•=L Ld F F Fa r vNN F F Fv r v181711=-=（4）求水平面的支承反力N FF Ft H H16302/32602221====（5）绘制垂直面的弯距图（3-2）22LF Mv av•==1817×0.142/2=129.9Nm 21'LF Mv av•==-570×0.143/2=-40.8（6）绘制水平面的弯距图（3-2）m N LFMHaH•=⨯==5.1162/143.0163021 （7）求合成弯距（8）危险截面的当量弯距由图（3-4）可见，截面a-a 最危险，其转距T2=527.4Nm当量弯距 如认为轴的扭切应力是脉动循环变力，取折合系数α=0.6，代入上式（9）校核直径轴的材料为45钢，调质处理，由表14-1查得b σ=650 MPa ，由表14-3查得[]b 1-σ=60MPam N M M M aH aV a⋅=+'='4.12322mN M M M aH aV a •=+=+=5.1745.1169.129222222)(T M M a e α+=mN T M M a ae •=⨯+=+=4.361)4.5276.0(5.174)(2222α考虑到键槽对轴的削弱，将d 值加大4%，故d=1.04×39.2=40.76㎜故轴符合强度要求第七节、滚动轴承的选择及计算1、轴承的安装方案轴1和轴2的轴承均采用正装（面对面） ，其原因在于正装轴承（面对面）适合于传动零件位于两支承之间，轴承反装（背靠背）适合于传动零件处于外伸端，而且支承跨距不大，故采用两端固定式。