单级直齿圆柱齿轮,设计说明书
单级直齿圆柱齿轮,设计说明书
目录
1． 设计任务书--------------------------------1
2． 传动装置的运动和动力参数-----------2
3． 传动零件的设计结算--------------------4
4． 轴及轴系的设计计算及校核-----------10
5． 滚动轴承的寿命计算--------------------12
6． 键联接的校核-----------------------------12
7． 设计小结-----------------------------------13
8． 参考资料-----------------------------------13
2.计算传动装置的运动和动力参数
工作机的效率：
V带传动的效率 =0.96，输送带的效率 =0.97，润滑正常的一对鼓轮轴承效率 =0.97，浮动联轴器（十字沟槽联轴器） =0.97~0.99取 =0.98，齿轮啮合圆柱齿轮传动（8级精度的一般齿轮传动）效率 =0.97，滚动轴承（润滑最佳时）效率 =0.99。
注：《1》书151页表10.7
1选择电机
（1） 选择电动机类型
按已知工作要求和条件可选用Y系列（全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机）一般用途的电动机。
（2） 选择电动机容量
由题可知额定功率
{工作机所需功率 ；电动机的输出功率 }
（3） 确定电动机转速
由题可知满载转速
{滚筒轴工作转速为 }
符合上述参数范围的同步转速有 和 两种，同步转速 的虽电机尺寸较小、较便宜，但较大、减速箱尺寸较大。常选用同步转速为 的Y系列电动机。所以选Y ,其满载转速 ，中心高H=132mm，轴伸尺寸80mm，其他外形尺寸可查Y系列三相异步电动机的外形和安装尺寸表19.2。
注：《1》书331页表19.1、19.2
2计算传动装置的总传动比和分配各级传动比
（1） 传动装置总传动比
由题已知：
（2） 分配各级传动比
由题已知：
故
V带传动比范围 ，单级圆柱齿轮传动比范围 ，
3计算传动装置的运动和动力参数
（1） 各轴转速
电动机：
Ⅰ轴：
Ⅱ轴：
Ⅲ轴（滚筒轴）：
（2） 各轴功率
电动机：
Ⅰ轴：
Ⅱ轴：
Ⅲ轴（滚筒轴）：
（3） 各轴扭矩
电动机：
Ⅰ轴：
Ⅱ轴：
Ⅲ轴（滚筒轴）：
将上述计算结果汇总于下表
项目 参数 电动机 Ⅰ轴 Ⅱ轴 Ⅲ轴（滚筒轴）
转速 n(r/min) 960 218 49.43 49.43
功率 p(kW) 4 3.84 3.71 3.61
扭矩 T(n·m) 39.79 168.22 716.78 697.47
传动比 i 2.38 4.41 1.0
效率 η 0.96 0.965 0.975
3．传动零件的设计计算
—————确定带传动、齿轮传动的主要参数
一、 带传动的设计计算：
1、 确定计算功率：
查《1》书163页表11.5，取工况系数
2、 选择V带型号：
根据 、 可查《1》书162页图11.8。
故 选A型普通V带
3、 确定带轮的基准直径：
由《1》书162页图11.8可知：
查《1》书163页表11.6可知：取
查《2》书163页表11.6可知：取
4、 验算V带速度：
在 之间，合适。
5、 初定中心距 ：
取
6、 确定带的基准长度 ：
由《1》书154页表11.2： 取
7、 计算实际中心距：
8、 验算小带轮包角 ：
因为 ，所以合适。
9、 确定V带的根数 ：
由《1》书161页表11.3查得 ，
由《1》书162页表11.4查得包角修正系数
由《1》书154页表11.2查得带长修正系数
取
10、计算初拉力 ：
由《1》书153页表11.1查得A型带每米带长量
11、计算带作用在轴上的力 ：
设计结果：4根V带，A2000GB/T11544—1997
12、带轮结构设计：
小带轮 ，采用实心式带轮（结构设计略）。
大带轮 ，采用孔板式带轮。按《1》书153表11.1和《1》书156图11.4中公式确定结构尺寸， ，取 ，取轮缘厚度 ，轮缘外径 ，基准宽度 ，槽楔角 ，取基准线至槽底深 ，取轮缘宽度 ，腹板厚度 ，轴孔径 ，轮毂长度 。大带轮的工作图略。
二、 齿轮传动的设计计算：
（1）选择材料和确定许用应力：
①由已知知齿轮的材料为
小齿轮：45调质， ，8级精度（220）。
大齿轮：45正火， ，8级精度（190）。
②根据齿轮硬度的中间值（ ， ）由《1》书221页图13.26查得齿轮的接触疲劳极限为
③对一般装置，由《1》书220页表13.13查得齿面接触疲劳强度的最小安全系数为
④求得两齿轮的许用接触应力为
（2）按接触疲劳强度计算齿轮的主要尺寸：
①计算小齿轮所需传递的转矩
②选定载荷系数
根据原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置，由《机械基础》书218页表13.10取
③已知齿数比
④选择齿宽系数
根据齿轮为软齿面和齿轮在两轴间对称布置由《1》书223页表13.15取
⑤选择材料的弹性系数
根据大、小齿轮的材料都是优质碳素钢，查《1》书218页表13.11，取
⑥计算齿轮的主要尺寸
由题已知： ， ， ， ٫ ， 。
齿数比
齿轮分度圆直径
齿顶圆直径
齿根圆直径
齿轮宽度
。
⑦计算齿轮的圆周速度 并选择齿轮精度
按《1》书208表13.5，选取齿轮精度等级为8级精度。齿厚上偏差,下偏差由经验法确定,取上偏差代号为K,下偏差代号为M。
齿轮精度标注：8KMGB10095—88
（3）校核两齿轮的弯曲强度：
说明：由理论分析和实践证明，对闭式齿轮传动，当一对齿轮或其中一个为软齿面时，通常软齿的齿面接触疲劳强度较低，故应先按齿面接触疲劳强度进行设计，然后再校核该软齿的弯曲疲劳强度。
①确定两齿轮的许用应力
由《1》书222页图13.27查得两齿轮的弯曲疲劳极限为
由《1》书220页表13.13查得弯曲强度的最小安全系数为
由《1》书220页表13.14查得两齿轮的相对应力集中系数为
计算两齿轮的许用弯曲应力
②计算两轮齿根的弯曲应力
由《1》书219页表13.12查得两齿轮的齿形系数为
比较 值
计算小齿轮齿根的弯曲应力为
（4）计算齿轮的全部几何尺寸
（4） 齿轮的工作见图纸
4． 轴及轴系的设计计算及核算
轴的结构设计：
轴的结构设计主要有三项内容：①各轴短径向尺寸的确定；②各轴段轴向长度的确定；③其余尺寸（如键槽 圆角 倒角 退刀槽等）的确定。
① 径向尺寸的确定。从轴段 开始，逐段选取相邻轴段的直径：如《1》书305页图16.48所示， 其定位固定作用，定位轴肩高度 可在（0.07~0.1）d范围内经验选取，故，故 ，该直径处将安装密封毡圈，标准直径应取 ； 与轴承内径相配合，为便于轴承安装，故取 ，选定轴承型号为6211C； 与齿轮孔径相配合，为了便于装配，按标准尺寸，取 ； 起定位作用，由 取 与轴承配合，取 。
② 轴向尺寸的确定。与传动零件（如齿轮 带轮 联轴器等）相配合的轴段长度，一般略小于传动零件的轮觳宽度。题中锻造齿轮轮觳宽度 取轴段 ；联轴器LH3的J型轴孔 ，取轴段长 。取挡油板宽 查轴承宽度 ，与轴承相配合的轴段长度 。
③ 其它轴段的长度与箱体等设计有关，可由齿轮开始向两侧逐步确定。一般情况，齿轮断面与箱壁的距离 ；轴承端面与箱体内壁的距离 与轴承的润滑有关，油润滑时 ，脂润滑时 ，本题取 ；分箱面宽度与分箱面的连接螺栓的装拆空间有关，对于常用的M16普通螺栓，分箱面宽 。由图可见 。轴环宽度 。两轴承中心间的跨距 。
轴的强度校核：
1、 计算齿轮受力
分度圆直径：
d=mz=4*75=300mm
转矩T=9550p/n=(9550*3.71)/91.36=387130Nmm
齿轮切向力 =2T/d=(2*387130)/300=2580.9N
齿轮径向力 = tan =2580.9tan =939.4
2、 绘制轴的受力简图a
3、 计算支承反力图b
/2=1373.3N
4、 绘制弯矩图
水平平面弯矩图c
b截面
5、 绘制转矩图d
转矩T=387130Nmm
6、 绘制当量弯矩图e
单位运转，转矩为脉动循环 =0。6
T=(0.6*387130)=232278Nmm
截面b
Meb=
a截面和I截面
Nmm
7、 分别校核a和b截面
= =
考虑键槽，da=103%*34.82=35.56mm,db=105%*35.72=37.506mm.实际直径分别为40mm和60mm强度足够，如选定轴承和键连接等经计算后确认寿命和强度均能满足，则该轴结构设计无须修改。
5．、滚动轴承寿命计算
L>16*5*365=29200所以符合寿命
6．、键联接的校核
（1） 选择键联接的类型
为保证齿轮传动啮合良好，要求轴毂对中性好，故选用A型普通平键联接
（2） 选择键的主要尺寸
按轴径d=60mm，得键宽b=18mm，键高h=11mm，键长l=70-18=52mm ，L=70mm,标记为：18*120GB1096-79
(3) 校核键联接强度
钢材料 =100~120MPq
计算键联接的挤压强度
所选键联接强度足够
7．设计小结
机械设计实践教学环节对培养学生实际工程设计能力具有重要意义。它是学生毕业设计前所进行的重要的实践训练环节。通过课程设计，把先修课程（如机械制图，理论力学，材料力学，金属工艺学，机械工程材料，互换性与测量技术，机械原理，机械设计等）中所获得的理论知识在实际的设计工作中综合地加以运用，使这些知识得到巩固发展，并使理论知识在实际的设计工作中综合的结合起来。设计实践是高等工科院校相关专业的学生第一次进行的比较完整的实践训练。通过这个环节，可以初步培养学生机械工程设计的独立工作打下良好的工作能力；树立正确的设计思想。
通过10天的辛苦奋斗终于把此次的机械课程设计完成了。在这短短的10天时间里从白纸到完成减速器的设计可以说学到了许多原本不懂的知识。了解了一些设计的原理和过程，虽然在这次设计的过程中遇到了许许多多的问题和麻烦但通过老师的耐心教导和帮助克服了这些困难。
此外这次设计过程中还有许多不如意的地方和不完善的地方，通过这次的经验希望以后越做越好！
8．参考文献
1． 李梅 南景富主编 机械基础 哈尔滨工业大学出版社
2． 王世刚 机械设计实践 哈尔滨工业大学出版社
