【专家解说】：单级斜齿圆柱减速器设计说明书
院(系) 机械与汽车工程学院
专 业
班 级
学 号
姓 名
专业教研室、研究所负责人
指导教师
年 月 日
XXXXXXX 大 学
课 程 设 计 ( 论 文 ) 任 务 书
兹发给 车辆工程 班学生 课程设计(论文)任务书，内容如下:
1. 设计题目:V带--单级斜齿圆柱减速器
2. 应完成的项目:
(1) 减速器的总装配图一张(A1)
(2) 齿轮零件图 一张(A3)
(3) 轴零件图一张(A3)
(4) 设计说明书一份
3. 本设计(论文)任务书于2008 年 月 日发出，应于2008 年 月 日前完成，然后进行答辩。
专业教研室、研究所负责人 审核 年 月 日
指导教师 签发 年 月 日
程设计(论文)评语:课程设计(论文)总评成绩:
课程设计(论文)答辩负责人签字:
年 月 日
目 录
一. 传动方案的确定―――――――――――――――5
二. 原始数据――――――――――――――――――5
三. 确定电动机的型号――――――――――――――5
四. 确定传动装置的总传动比及分配――――――――6
五. 传动零件的设计计算―――――――――――――7
六. 减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计――――――13
七. 轴的设计――――――――――――――――――14
八. 滚动轴承的选择和计算――――――――――――19
九. 键联接的选择和强度校核―――――――――――22
十. 联轴器的选择和计算―――――――――――――22
十一. 减速器的润滑―――――――――――――――22
十二. 参考文献―――――――――――――――――2计算过程及计算说明
一、传动方案拟定二、原始数据:
带拉力:F=5700N, 带速度:v=2.28m/s, 滚筒直径:D=455mm
运输带的效率: 工作时载荷有轻微冲击;室内工作，水份和灰份为正常状态，产品生产批量为成批生产，允许总速比误差 4%，要求齿轮使用寿命为10年，二班工作制;轴承使用寿命不小于15000小时。
三、电动机选择
(1) 选择电动机类型: 选用Y系列三相异步电动机
(2) 选择电动机功率::
运输机主轴上所需要的功率:
传动装置的总效率:
， ， ， ， 分别是:V带传动，齿轮传动(闭式，精度等级为8)，圆锥滚子轴承(滚子轴承一对)，联轴器(刚性联轴器)，运输带的效率。查《课程设计》表2-3，
取:
所以:
电动机所需功率: ，
查《课程设计》表16-1 取电动机Y200L1-6的额定功率
(3)选择电动机的转速
取V带传动比范围(表2-2) ≤2~4;单级齿轮减速器传动比 =3~6
滚筒的转速:
电动机的合理同步转速:
查表16-1得电动机得型号和主要数据如下(同步转速符合)
电动机型号 额定功率(kW) 同步转速(r/min) 满载转速nm
(r/min) 堵载转矩
额定转矩 最大转矩
额定转矩
Y200L1-6 18.5 1000 970 1.8 2.0
查表16-2得电动机得安装及有关尺寸
中心高
H 外形尺寸
底脚安装尺寸
地脚螺栓孔直径
轴伸尺寸
键公称尺寸
200 775×(0.5×400+310) ×310 318×305 19 55×110 16×
五、计算总传动比及分配各级的传动比
传动装置得总传动比 :
取V带传动比: ;单级圆柱齿轮减速器传动比:
(1) 计算各轴得输入功率
电动机轴:
轴Ⅰ(减速器高速轴):
轴Ⅱ(减速器低速轴):
(2) 计算各轴得转速
电动机轴:
轴Ⅰ :
轴Ⅱ :
(3)计算各轴得转矩
电动机轴
轴Ⅰ :
轴Ⅱ :
上述数据制表如下:
参数
轴名 输入功率
( )
转速
( )
输入转矩
( )
传动比
效率
电动机轴 15.136 970 182.14 1.6893 0.95
轴Ⅰ(减速器高速轴) 14.379 574.20 239.15 6 0.97
轴Ⅱ(减速器低速轴) 13.669 95.70 1364.07
五、传动零件的设计计算
1. 普通V带传动得设计计算
① 确定计算功率
则: ，式中，工作情况系数取 =1.3
② 根据计算功率 与小带轮的转速 ，查《机械设计基础》图10-10，选择SPA型窄V带。
③ 确定带轮的基准直径
取小带轮直径: ，
大带轮直径 :
根据国标:GB/T 13575.1-1992 取大带轮的直径
④ 验证带速:
在 之间。故带的速度合适。
⑤确定V带的基准直径和传动中心距
初选传动中心距范围为: ，初定
V带的基准长度:
查《机械设计》表2.3，选取带的基准直径长度
实际中心距:
⑥ 验算主动轮的最小包角
故主动轮上的包角合适。
⑦ 计算V带的根数z
,由 ， ，
查《机械设计》表2.5a，得 ，由 ，查表2.5c，得额定功率的增量: ,查表2.8，得 ，查表2.9，得
， 取 根。
⑧ 计算V带的合适初拉力
查《机械设计》表2.2，取
得
⑨ 计算作用在轴上的载荷 :
⑩ 带轮的结构设计 (单位)mm
带轮
尺寸
小带轮
槽型 C
基准宽度
11
基准线上槽深
2.75
基准线下槽深
11.0
槽间距
15.0 0.3
槽边距
9
轮缘厚
10
外径
内径
40
带轮宽度
带轮结构 腹板式
V带轮采用铸铁HT150或HT200制造，其允许的最大圆周速度为25m/s.
2. 齿轮传动设计计算
(1)择齿轮类型，材料，精度，及参数
① 选用斜齿圆柱齿轮传动(外啮合);
② 选择齿轮材料:由课本附表1.1选大、小齿轮的材料均为45钢，并经调质后表面淬火，齿面硬度为HRC1=HRC2=45;
③ 选取齿轮为7级的精度(GB 10095-88);
④ 初选螺旋角
⑤ 选 小齿轮的齿数 ;大齿轮的齿数
(2)按齿面接触疲劳强度设计
由设计计算公式进行试算，即
A. 确定公式内各个计算数值
① 试选载荷系数Kt=1.5
② 小齿轮传递的转矩:
③ 由《机械设计》表12.5得齿宽系数 (对硬齿面齿轮， 取值偏下极限)
④ 由《机械设计》表12.4弹性影响系数
⑤ 节点区域系数
所以，得到 =2.4758
⑥ 端面重合度
=
=
代入上式可得:
⑦ 接触疲劳强度极限σHlim1=σHlim2=1000Mpa (图12.6)
⑧ 应力循环次数
N1=60 nⅠjLh=60x574.20x1x(2x8x300x10)=16.5x108
N2= N1/i2=16.5x108/6=2.75x108
⑨ 接触疲劳寿命系数 根据图12.4
⑩ 接触疲劳许用应力 取
=0.91 1000/1.2Mpa=758.33 MPa
=0.96 1000/1.2Mpa=800 Mpa
因为 =779.165MPa<1.23 =984MPa, 故取 =779.165 Mpa
B. 计算
① 试算小齿轮分度圆
② 计算圆周速度: =
③ 计算齿宽: = 1 57.24 = 57.24 mm
④ 齿宽与齿高之比:
/(2.25 )
⑤ 计算载荷系数K
根据v=2.28m/s，7级精度，由附图12.1查得动载系数 =1.07
由附表12.2查得 ; 由附表12.1查得 .25
参考课本附表12.3中6级精度公式，估计 <1.34,对称
1.313取 =1.313
由附图12.2查得径向载荷分布系数 =1.26
载荷系数
⑥ 按实际的载荷系数修正分度圆直径
=
⑦ 计算模数
3、按齿根弯曲疲劳强度设计
A. 确定公式中的各参数
① 载荷系数K:
则
② 齿形系数 和应力校正系数
当量齿数 = =21.6252，
= =112.2453
③ 螺旋角影响系数
轴面重合度 = =0.9385
取 =1得 =0.9374
④ 许用弯曲应力
查课本附图6.5得 ，取 =1.4，则
=0.86 500/1.4Mpa=307 Mpa
=0.88 500/1.4Mpa=314 Mpa
⑤ 确定
=2.73 1.57/307=0.01396
=2.17 1.80/314=0.01244
以 代入公式计算
B. 计算模数mn
比较两种强度计算结果，确定
4、几何尺寸的计算
① 中心距 =3 (21+126)/ (2cos80)=223mm
取中心距
② 修正螺旋角:
③ 分度圆直径:
④ 齿宽 ，取B2=65 mm，B1=70 mm
⑤ 齿轮传动的几何尺寸，制表如下:(详细见零件图)
名称 代号 计算公式 结果
小齿轮 大齿轮
中心距
223 mm
传动比
6
法面模数
设计和校核得出 3
端面模数
3.034
法面压力角
螺旋角
一般为
齿顶高
3mm
齿根高
3.75mm
全齿高
6.75mm
顶隙 c
0.75mm
齿数 Z
21 126
分度圆直径
64.188mm 382.262 mm
齿顶圆直径
70.188 mm 388.262mm
齿根圆直径
57.188 mm 375.262 mm
齿轮宽 b
70mm 65mm
螺旋角方向
左旋 右旋
六、减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计
查《设计基础》表3-1经验公式，及结果列于下表。
名称 代号 尺寸计算 结果(mm)
底座壁厚
8
箱盖壁厚
8
底座上部凸圆厚度
12
箱盖凸圆厚度
12
底座下部凸圆厚度
20
底座加强筋厚度 e
8
底盖加强筋厚度
7
地脚螺栓直径 d 或表3.4
16
地脚螺栓数目 n 表3--4 6
轴承座联接螺栓直径
0.75d 12
箱座与箱盖联接螺栓直径
(0.5-0.6)d 8
轴承盖固定螺钉直径
(0.4-0.5)d 8
视孔盖固定螺钉直径
(0.3-0.4)d 5
轴承盖螺钉分布圆直径
155/140
轴承座凸缘端面直径
185/170
螺栓孔凸缘的配置尺寸
表3--2 22，18，30
地脚螺栓孔凸缘配置尺寸
表3--3 25，23，45
箱体内壁与齿轮距离
12
箱体内壁与齿轮端面距离
10
底座深度 H
244
外箱壁至轴承端面距离
45
七、轴的设计计算
1. 高速轴的设计
① 选择轴的材料:选取45号钢，调质，HBS=230
② 初步估算轴的最小直径
根据教材公式，取 =110，则: =32.182mm
因为与V带联接处有一键槽,所以直径应增大5%
③ 轴的结构设计:
考虑带轮的机构要求和轴的刚度，取装带轮处轴径 ，根据密封件的尺寸，选取装轴承处的轴径为:
两轴承支点间的距离: ，
式中: ―――――小齿轮齿宽，
―――――― 箱体内壁与小齿轮端面的间隙，
――――――― 箱体内壁与轴承端面的距离，
――――― 轴承宽度，选取30310圆锥滚子轴承，查表13-1，得到
得到:
带轮对称线到轴承支点的距离
式中: ------------轴承盖高度，
t ――――轴承盖的凸缘厚度， ,故，
―――――螺栓头端面至带轮端面的距离，
―――――轴承盖M8螺栓头的高度，查表可得 mm
――――带轮宽度，
得到:
2.按弯扭合成应力校核轴的强度。
①计算作用在轴上的力
小齿轮受力分析
圆周力:
径向力:
轴向力:
②计算支反力
水平面:
垂直面:
所以:
③ 作弯矩图
水平面弯矩:
垂直面弯矩:
合成弯矩:
④ 作转矩图 (见P22页) T1=239.15Nm
当扭转剪力为脉动循环应变力时，取系数 ，
则:
⑤ 按弯扭合成应力校核轴的强度
轴的材料是45号钢，调质处理，其拉伸强度极限 ，对称循环变应力时的许用应力 。
由弯矩图可以知道，A剖面的计算弯矩最大 ，该处的计算应力为:
D 剖面的轴径最小，该处的计算应力为:
(安全)
⑥ 轴的结构图见零件图所示
2.低速轴的设计
(1).选择轴的材料:选择45号钢,调质,HBS=230
(2). 初步估算轴的最小直径:取A=110,
两个键，所以 mm
考虑联轴器的机构要求和轴的刚度，取装联轴器处轴径 ，根据密封件的尺寸，选取装轴承处的轴径为: 选30214 轴承 T=26.25
(3).轴的结构设计,初定轴径及轴向尺寸:考虑
---螺栓头端面至带轮端面的距离,
k ----轴承盖M12螺栓头的高度,查表可得k=7.5mm ，选用6个
L---轴联轴器长度,L=125mm
得到:
(4).按弯曲合成应力校核轴的强度
①计算作用的轴上的力
齿轮受力分析:圆周力: N
径向力:
轴向力:
③ 计算支反力:
水平面:
垂直面: ，
，
③ 作弯矩图
水平面弯矩:
垂直面弯矩:
合成弯矩:
④ 作转矩图 T2=1364.07Nm
当扭转剪力为脉动循环应变力时，取系数 , 则:
⑤ 按弯扭合成应力校核轴的强度
轴的材料是45号钢，调质处理，其拉伸强度极限 ，对称循环变应力时的许用应力 。
由弯矩图可以知道，C剖面的计算弯矩最大 ，该处的计算应力为:
D 剖面的轴径最小，该处的计算应力为:
(安全)
(5)轴的结构图见零件图所示:
八、滚动轴承的选择和计算
1.高速轴滚动轴承的选择和寿命计算
① 选取的轴承:型号为30310圆锥滚子轴承(每根轴上安装一对)
②轴承A的径向载荷
轴承B的径向载荷:
对于30310型圆锥滚子轴承，其内部派生轴向力
所以轴承A被“放松”，而轴承B被“压紧”，则
计算当量动载荷
对于轴承1
对于轴承2 (根据《机械设计》表9.1)
轴向载荷:
因为 ,按照轴承 A验算寿命
(由表13-1可查C=122kN)
故满足寿命要求
2. 低速轴滚动轴承的选择和寿命计算
①选取的轴承:型号为30214圆锥滚子轴承
