毕业论文（设计）
题目二级直齿圆柱齿轮减速器
系部名称机电工程系
专业机械制造与自动化
学号10011301015
学生姓名朴熙敏
指导教师彭焕伟
吉林省经济管理干部学院
吉林经济职业技术学院
吉林省经济管理干部学院吉林经济职业技术学院论文题目：
教师评语：
答辩委员会评语：
学生毕业论文（设计）评定表
指导教师签字：
年月日
主任签字：
年月日
吉林省经济管理干部学院毕业设计
摘要
本次论文设计的题目是“二级直齿圆柱齿轮减速器”。进行结构设计，并完成带式输送机传动装置中减速器装配图、零件图设计及主要零件的工艺、工装设计。
本次的设计具体内容主要包括：带式输送机传动总体设计；主要传动机构设计；主要零、部件设计；完成主要零件的工艺设计；设计一套主要件的工艺装备；撰写开题报告；撰写毕业设计说明书；翻译外文资料等。
对于即将毕业的学生来说，本次设计的最大成果就是：综合运用机械设计、机械制图、机械制造基础、金属材料与热处理、公差与技术测量、理论力学、材料力学、机械原理、计算机应用基础以及工艺、夹具等基础理论、工程技术和生产实践知识。掌握机械设计的一般程序、方法、设计规律、技术措施，并与生产实习相结合，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，具备了机械传动装置、简单机械的设计和制造的能力。
关键词：减速器；传动装置；设计；制造
- I -
二级直齿圆柱齿轮减速器
- II -
目 录
摘 要 ........................................................................................................................................ I 绪论 ................................................................................................................................................... Ⅴ 第1章 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器 ................................................................... 1 1.1 要求： .. (1)
1．1．1题 目： ....................................................................................................... 1 1．1．2原始数据： ...................................................................................................... 1 1.2 工作条件： ....................................................................................................................... 1 1.3知条件: ............................................................................................................................... 1 1.4 设计任务： ....................................................................................................................... 1 第2章 传动装置总体设计 ..................................................................................................... 2 2.1 组成 .................................................................................................................................... 2 2.2 特点: ................................................................................................................................... 2 2.3确定传动方案： ................................................................................................................ 2 第3章 选择电机 ...................................................................................................................... 3 3.1计算电机所需功率d P ...................................................................................................... 3 3.2确定电机 . (3)
3.2.1电机转速 ................................................................................................................. 3 3.2.2 选择电机 . (3)
第4章 确定传动装置的总传动比和分配传动比 ............................................................... 4 4.1 总传动比 ........................................................................................................................... 4 4.2分配传动比 ........................................................................................................................ 4 第5章 计算传动装置的运动和动力参数 ............................................................................ 5 5.1各轴转速 ............................................................................................................................ 5 5.2 各轴输入功率： ............................................................................................................... 5 5.3 各轴输入转矩： ............................................................................................................... 5 第6章 设计V 带和带轮 ......................................................................................................... 7 6.1 设计V 带 .. (7)
6.1.1确定V 带型号:....................................................................................................... 7 6.1.2 验算带速 ................................................................................................................ 7 6.2 取V 带基准长度d L 和中心距a . (7)
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- III -
6.3 求V 带根数Z ................................................................................................................... 8 6.4求作用在带轮轴上的压力Q F ......................................................................................... 9 第7章 齿轮的设计 ............................................................................................................... 10 7.1高速级大小齿轮的设计 . (10)
7.1.1选择材料 ............................................................................................................... 10 7.1.2 许用值 .................................................................................................................. 10 7.1.3齿轮设计 ............................................................................................................... 10 7.1.4 验算轮齿弯曲强度 ............................................................................................. 11 7.1.5 齿轮的圆周速度.................................................................................................. 11 7.2低速级大小齿轮的设计 . (11)
7.2.1选择材料 ............................................................................................................... 11 7.2.2 许用值 .................................................................................................................. 11 7.2.3 齿轮设计 .............................................................................................................. 11 7.2.4 验算轮齿弯曲强度 ............................................................................................. 12 7.2.5 齿轮的圆周速度.................................................................................................. 12 7.3 各齿轮主要参数的计算 ................................................................................................ 12 第8章 减速器机体结构尺寸 ............................................................................................... 13 第9章 轴的设计 .................................................................................................................... 15 9.1高速轴设计 . (15)
9.1.1 尺寸计算 .............................................................................................................. 15 9.1.2 校核该轴和轴承.................................................................................................. 15 9.1.3 轴承寿命校核 ...................................................................................................... 17 9.1.4 弯矩及轴的受力分析图 ..................................................................................... 18 9.1.5 键的设计与校核.................................................................................................. 19 9.2 中间轴的设计 (19)
9.2.1 尺寸计算 .............................................................................................................. 19 9.2.2 校核该轴和轴承.................................................................................................. 19 9.2.3 轴承寿命校核 ...................................................................................................... 21 9.2.4 弯矩及轴的受力分析图 ..................................................................................... 21 9.2.5 键的设计与校核.................................................................................................. 22 9.3 从动轴的设计 (22)
9.3.1 确定各轴段直径 (22)
二级直齿圆柱齿轮减速器
9.3.2 确定各轴段长度 (23)
9.3.3校核该轴和轴承 (23)
9.3.4轴承寿命校核 (24)
9.3.5 弯矩及轴的受力分析图 (25)
9.3.6 键的设计与校核 (25)
第10章其它设计 (27)
10.1高速轴大齿轮的设计 (27)
10.2 电动机带轮的设计 (28)
第11章联轴器的选择及润滑方式 (29)
11.1联轴器的选择 (29)
11.2润滑方式的确定 (29)
致谢 (30)
结论 (31)
参考资料 (32)
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绪论
机械设计课程设计，是学生首次进行较为全面的机械设计训练，其性质、内容及培养学生设计能力的过程能不能与专业课程设计或实际工作中的产品设计等同。这里一般选择由机械设计课程所学过的常用机构进行选型，结合所学专业课程，机械制图、公差配合与测量技术、工程力学、数车工艺、数铣工艺、金属材料与热处理等所学专业基础课程，选择大部分零件所组图、部分机械装配图或结构较为简单的机械作为设计题目。对三年所学习知识进行一次全面的综合应用，从而进一步巩固和加深学生所学理论知识。通过本环节把机械设计及其他有关先修课程中所获得的理论知识在设计实践中加以综合运用，使理论知识和生产实践密切地结合起来。机械设计课程是高校工科相关专业学生进行完整的综合机械设计。通过设计实践，树立正确的设计思想，初步培养学生对机械工程设计的独立工作能力，使学生具有初步的机构选型与组合和确定传动方案的能力；使学生借助计算机掌握机械运动、动力分析和设计的基本方法和步骤；培养团结合作相互配合的工作作风，为今后的设计工作达下良好的基础。
通过设计实践，提高学生的计算、制图能力，使学生能熟练地应用有关参考资料。计算图表手册、图集规范、熟悉有关国家的标准和行业标准，以完成一个工程技术人员在机械设计方面所必须具备的基本技能训练。
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第1章设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
1.1 要求：
1．1．1题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
1．1．2原始数据：
使用期限：五年
生产批量： 1000台
生产条件：中等规模机械厂，可加工7-6级精度齿轮和蜗轮
动力电源：三相交流电（220v/380v）
轴的备品率：1%-2%
废品率：0.5%-1%
1.2 工作条件：
一班制8小时，每年工作300天，连续单向运转，载荷平稳，室内工作。
1.3知条件:
电动机功率： 5kw
机电同步转速： 1440rpm
传动比： 8
1.4 设计任务：
毕业设计任务书，设计说明书一份，减速器装配图一份（A1），
零件图一张（输出轴A2）
- 1 -
二级直齿圆柱齿轮减速器
第2章传动装置总体设计
2.1 组成
传动装置由电机、减速器、工作机组成。
2.2 特点:
齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。
- 2 -
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- 3 -
第3章 选择电机
3.1计算电机所需功率d
P
电动机功率： 5kw
3.2确定电机
3.2.1电机转速
机电同步转速： 1440rpm 3.2.2 选择电机
根据电动机所需功率和转速查[6]第155页表12-1有4种适用的电动机型号，因此有4种传动比方案如下：
表3-1
方案
电动机型号
额定 功率 同步 转速 r/min 额定转速 r/min 重量
总传动比
1 Y112M-
2 5KW 3000 2890 45Kg 160.56 2 Y112M-4 5KW 1500 1440 43Kg 79.4
3 Y132M1-6 5KW 1000 960 73Kg 53.33 4
Y160M1-8
5KW
750
720
118Kg
40
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比，可见第2种方案比较合适，因此选用电动机型号为Y132M1-6，其主要参数如下：
- 4 -
第4章 确定传动装置的总传动比和分配传动比
4.1 总传动比：96053.3318
n i n =
==总
卷筒 4.2分配传动比：取 3.05i =带
则1
2
53.33/3.0517.49i i ?==
()121.3 1.5i i =~取1
2
1.3i i =经计算2
3.67i =，1
4.77i =
注：i 带为带轮传动比，1i 为高速级传动比，2i 为低速级传动比。
额定功率KW
满载功率
同步转速
质 量
A
D
E
F
G
H
L
AB
1 5
960
1440
73
216
38
80
10
33
132
515
280
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第5章 计算传动装置的运动和动力参数
将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴
01122334,,,ηηηη——依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的
传动效率。
5.1各轴转速：1960314.75/min 3.05
m n n r i =
==带 121196065.99/min 3.05 4.77
m n n n r i i i =
===??带 2321296017.98/min 3.05 4.77 3.67
m n n n r i i i i =
===????带 5.2 各轴输入功率：101 3.40.96 3.26d p p kW η=?=?=
21120112 3.40.960.990.96 3.10d p p p kW ηηη=?=??=???=
3223011223 3.40.960.990.960.990.96 2.948d p p p kW ηηηη=?=???=?????=
433401122334
3.40.960.990.960.990.960.990.99 2.89d p p p kW
ηηηηη=?=????=???????=
5.3 各轴输入转矩： 3.49550
955033.82.960
d d w p T N m n ==?= 10133.82 3.050.9699.03.d T T i N m η=??=??=带
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211121011233.82 3.05 4.770.960.990.96448.95.d T T i T i i N m
ηηη=??=????=?????=带
433401*********
33.82 3.05 4.77 3.670.960.990.960.990.960.990.991534.66.d T T T i i i N m
ηηηηη=?=???????=??????????=
运动和动力参数结果如下表：
表5-1
轴 名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min 输入
输出 输入 输出
电动机轴
3.4
33.82 960 1轴 3.26 99.03 314.75 2轴 3.10 448.95 65.99 3轴 2.948 1565.91 17.98 4轴
2.89
1534.66
17.98
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第6章 设计V 带和带轮
6.1 设计V 带
6.1.1确定V 带型号:
查[3]表13-6得：2.1=A K 则 1.2 3.67 4.4c A d P K P kW =?=?=
根据c P =4.4, 0n =960r/min,由[3]图13-5，选择A 型V 带，取1125d =。
()1
212
1 3.051250.98373.63n d d n ε=
??-=??=查[3]第206页表13-7取2375d =。 ε为带传动的滑动率0.010.02ε= 。
6.1.2 验算带速：11125960
6.28/601000
601000
d n V m s ππ??==
=?? 带速在525/m s 范围
内，合适。
6.2 取V 带基准长度d L 和中心距a
初步选取中心距a ：()()0121.5 1.5125375750a d d =+=+=，取0750a =。 由[3]第195页式（13-2）得：()
()000
2
211222305.82
4d d L a d d a π
-=+
++
=查[3]第202
页表13-2取2500d L =。由[3]第206页式13-6计算实际中心距：
0847.12
d L L a a -≈+=。
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4)验算小带轮包角α：由课本第195页式13-1得：21
18057.3163120d d a
α????-=-?=>。
6.3 求V 带根数Z
由[3]第204页式13-15得：()
00L c
P Z P P K K α=
+?
查[3]第203页表13-3由内插值法得0 1.38P =00.108P ?=。
表6-1
EF AF
BC AC
= EF=0.1
0P =1.37+0.1=1.38
表6-2
EF AF
BC AC
=
EF=0.08 00.100.108P ?=+
查[3]第202页表13-2得 1.09L K =。 查[3]第204页表13-5由内插值法得
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0.959K α=。1α=163.0
EF AF
BC AC
= EF=0.009 K ?
6.4求作用在带轮轴上的压力Q F
查[3]201页表13-1得q=0.10kg/m ，故由[3]第197页式13-7得单根V 带的初拉力：
220500 2.5500 4.4 2.5
(1)(1)0.10 6.28190.93 6.280.959c P F qv N zv K α?=
-+=-+?=? 作用在轴上压力：
0163
2sin
23190.9sin
1132.82
2
c F ZF N α
==???=
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第7章 齿轮的设计
7.1高速级大小齿轮的设计
7.1.1选择材料 查[4]表6-5知：材料：高速级小齿轮选用45#钢调质，查[8]表6-3齿面硬度为250HBS 。高速级大齿轮选用45#钢正火，齿面硬度为220HBS 。
7.1.2 许用值 查[3]第166页表11-7得：l im 1550H Mpa σ= l im 2540H Mpa σ=。 查[3]第165页表11-4得： 1.1H S = 1.3F S =。 故[]lim 1
15505001.1H H H
Mpa Mpa S σ
σ=
=
= []lim 225404901.1
H H H Mpa
Mpa S σσ===。 查课本第168页表11-10C 图得：l im 1200F Mpa σ= lim 2150F Mpa σ=。 故[]lim 1
12001541.3F F F
Mpa Mpa S σ
σ=
=
= []lim 221501151.3
F F F Mpa
Mpa S σσ===。 7.1.3齿轮设计 按齿面接触强度设计：9级精度制造，查[4]表14-43得：载荷系数
1.2K =，取齿宽系数0.4a ?= 计算中心距：由[3]第165页式11-5得：
(
(110
1 4.77177.5a u mm ≥+=+=
考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取210a mm = 2.5m = 则122168a
Z Z m
+=
=取129Z = 2139Z = 实际传动比：
139
4.7929
= 传动比误差： 4.79 4.77
100%0.45%5%4.77
-?=<。
齿宽：0.421084a b a ?==?=取284b =190b = 高速级大齿轮：284b = 2139Z =
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高速级小齿轮：190b = 129Z = 7.1.4 验算轮齿弯曲强度
查[4]图6-21得：
1 4.2F Y =
2 3.95F Y = 按最小齿宽284b =计算：[]1111122
22 1.299030 4.2
65.5684 2.529
F F F KT Y Mpa bm Z σσ???===
2
121
144.83F F F F F Y Mpa Y σσσ=
?=< 所以安全。 7.1.5 齿轮的圆周速度 1
1
29 2.5314.8
1.19/601000
601000
d n
V m s ππ???=
=
=??
查[4]表6-7根据一般通用机械等级范围为6-9知应选用9级的的精度是合适的。
7.2低速级大小齿轮的设计
7.2.1选择材料：查[4]表6-5知低速级小齿轮选用45#钢调质，查[8]表6-3齿面硬度为250HBS 。低速级大齿轮选用45#钢正火，齿面硬度为220HBS 。
7.2.2 许用值 查课本第166页表11-7得：l i m 3550H Mpa σ= l im 4540H Mpa σ=。 查课本第165页表11-4得： 1.1H S = 1.3F S =。 故[]lim 3
35505001.1H H H
Mpa Mpa S σ
σ=
=
= []lim 445404901.1H H H Mpa
Mpa S σσ===。 查课本第168页表11-10C 图得：l im 3200F Mpa σ= lim 4150F Mpa σ=。 故[]lim 3
32001541.3F F F
Mpa Mpa S σ
σ=
=
= []lim 441501151.3
F F F Mpa
Mpa S σσ===。 7.2.3 齿轮设计 按齿面接触强度设计：9级精度制造，查[4]P987表14-43得：载荷系数 1.2K =，取齿宽系数0.5?= 计算中心距： 由[3]第165页式11-5得：
(
(21 3.671249.47a u mm ≥+=+= 取250a mm = 4m = 则 342125a
Z Z m
+=
=取327Z =498Z = 计算传动比误差：98
3.6727100% 1.1%5%3.67
-?=<合适
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齿宽：0.5250125b a ?==?=则取4125b = ()34510130b b =+= 低速级大齿轮：4125b = 498Z = 低速级小齿轮：3130b = 327Z =
7.2.4 验算轮齿弯曲强度 查[3]第167页表11-9得：3 2.65F Y =4 2.25F Y =
按最小齿宽4125b =计算：[]333333
2222 1.21565.91 2.651046.9125427
F F F KT Y Mpa bm Z σσ????=
==
2
343
39.82F F F F F Y Mpa Y σσσ=
?=<安全。 7.2.5 齿轮的圆周速度 3
2
27465.99
0.37/601000
601000
d n
V m s ππ???=
=
=??
查[4]表6-7根据一般通用机械等级范围为6-9知知选用9级的的精度是合适的。
7.3 各齿轮主要参数的计算
a.分度圆直径d ()mm
1172.5d mz == 22347.5d mz == 33108d mz == 44392d mz ==
b.齿顶圆直径a d ()mm
()11277.5a d m z =+= ()222352.5a d m z =+= ()332116a d m z =+= ()442400a d m z =+= c.齿根圆直径f d ()mm
()11 2.566.25f d m z =-= ()22 2.5341.25f d m z =-=
()33 2.598f d m z =-= ()44 2.5382f d m z =-=