二级圆柱齿轮减速器设计设计计算说明书.doc

学 院：滁州职业技术学院系 别：机电工程系 专 业：09机电一体化 课 题：二级减速器 姓 名：付求张 指导老师：龚厚仙 2011.11.26 目 录第一章 设计任务书 31 设计任务 32 设计要求 3第二章 传动系统方案的总体设计 41 电动机的选择 42 传动比的分配 63 传动系统的运动和动力学参数设计 74 v带和带轮 8第三章 齿轮设计 101 高速级齿轮设计 122 低速级齿轮设计 13第四章 各轴设计方案 141 中间轴的设计 142 高速轴的设计 163 低速轴的设计 174 其它结构的设计 18第五章 设计小结 22第六章 参考资料 23一. 课程设计书设计课题:带式输送机中的二级圆柱齿轮减速器表一: 参 数 题 号12345678910输送带工作拉力f(n)1600180020002200220015002100210019002000输送带工作速度v(m/s)1.01.10.90.91.21.01.51.31.31.2滚筒直径d(mm)300300300300300300400400400450二. 设计要求 1、通过设计使学生综合运用有关课程的知识，巩固、深化、扩展有关机械设计方面的知识，树立正确的设计思想。2、 培养分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握简单机械的一般设计方法和步骤。3、提高学生的有关设计能力，如计算能力、绘图能力等，使学生熟悉设计资料的使用，掌握经验估算等机械设计的基本技能。3、 设计工作量： 1、设计说明书1份 2、减速器装配图1张 3、零件工作图13张 4、答辩三. 设计步骤1. 传动装置总体设计方案2. 电动机的选择3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比4. 计算传动装置的运动和动力参数5. 设计v带和带轮6. 齿轮的设计7. 滚动轴承和传动轴的设计2、工作条件 连续工作，单向运转，载荷平稳，单班制工作，使用期限5年，输送带速度允许误差为5% 图一:(传动装置总体设计图)初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。选择v带传动和二级圆柱斜齿轮减速器（展开式）。传动装置的总效率0.960.9930.9720.970.980.960.80为v带传动的效率, 为齿轮传动的轴承效率，为齿轮的效率，为联轴器的效率，卷筒轴的效率，6卷筒的效率。2.电动机的选择电动机所需工作功率为： pp/2.475kw, 工作主轴的转速为n=57.325r/min，经查表按推荐的传动比合理范围，v带传动的传动比i24，二级圆柱轮减速器传动比i8-40，则总传动比合理范围为i16-160，电动机转速的可选范围为nin（16160）57.325917.29172r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选定型号为y112m4的三相异步电动机，额定功率为4kw满载转速1440r/min，同步转速1500r/min。 方案电动机型号额定功率同步转速r/min额定转速r/min总传动比1y112m-44kw1500144025.122y132m1-64kw100096050.533.确定传动装置的总传动比和分配传动比（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，可得传动装置总传动比为n/n1440/57.32525.12（2） 分配传动装置传动比式中分别为带传动和减速器的传动比。为使v带传动外廓尺寸不致过大，初步取2.8，则减速器传动比为25.12/2.89.0初步选取i0=2.8,3.20，i2=2.813.计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴转速 1440/2.8514.29r/min514.29/3.2160.72r/min/160.72/2.81=57.20 r/min=57.20r/min（2）各轴输入功率2.4750.962.376kw22.26kw242.11kw56=1.99kw（3） 各轴输入转矩 = nm电动机轴的输入转矩=9550 =95502.475/1440=16.42 nm所以: =16.422.80.96=44.14 nm=44.143.200.9920.97=134.28 nm=134.282.810.970.970.99=351.48nm=351.480.980.96=330.67nm运动和动力参数结果如下表轴名功率p kw转矩t nm 转速r/min输入输入电动机轴2.47516.4214401轴2.37644.14514.292轴2.26134.28160.723轴2.11351.4857.204轴1.99330.6757.204.设计带和带轮 1 确定计算功率查课本p122表7-19得：ka=1.1 pca=kap=1.12.475=2.7225kw,式中为工作情况系数， 为传递的额定功率,既电机的额定功率.2 选择带型号根据pca=2.7225，ka=1.1,查课本p123图7-12a选用带型为a型带3 选取带轮基准直径查课本参考图8-12a及表8-7得小带轮基准直径dd1=100mm4 验算带速v 在525m/s范围内，带充分发挥。查表取从动带轮直径dd2=280 mm确定中心距a和带的基准长度由于,所以初步选取中心距a：，初定中心距，所以带长,.查课本表8-3选取基准长度得实际中心距取验算小带轮包角，包角合适。确定v带根数z查课本表7-10和7-20a,并由内插值法得.查课本表7-22得=0.96.查课本表7-21,并由内插值法得=0.96,得故选z=3根带。计算单根v带初拉力预紧力查课本表7-6可得,故:单根普通带张紧后的初拉力为计算作用在轴上的压轴力利用公式8-24可得:第三章 齿轮设计（一）高速级齿轮传动的设计计算 齿轮材料，热处理及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮（1） 齿轮材料及热处理 材料：高速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为小齿轮 280hbs 取小齿齿数=25高速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为大齿轮 240hbs z=iz=80 齿轮精度按gb/t100951998，选择7级， 初步设计齿轮传动的主要尺寸转矩nm按齿面接触强度设计40.5079mmm=d1/z1=40.5079/25=1.74故取标准模数m=2，确定各参数的值:试选=1查课本选取区域系数=1 由课本zn1=1,zn2=1.06,sh=1由课本公式10-13计算应力值环数n=60nj =60514.2915（40525）=n= =1.610/3.2=5 齿轮的疲劳强度极限取失效概率为1%,安全系数s=1,应用得:=560=562 3.设计计算齿轮的分度圆直径dmmd2t=mz2=280=160mm计算齿顶高ha ha=ha*m=11.25=1.25mm计算圆周速度=1.3=1.34计算齿宽b 计算齿宽b b=50mm 经圆整后b2=50mm b1=55mm齿顶圆直径da da1=d1+2ha=54mm da2=d2+2ha=164mm计算中心距 a=（d1+d2）/2=109将中心距圆整为109（二） 低速级齿轮传动的设计计算 材料：低速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为小齿轮 280hbs 取小齿齿数=30速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为大齿轮 240hbs z=2.8130=85圆整取z=85 齿轮精度按gb/t100951998，选择8级 按齿面接触强度设计按齿面接触强度设计=56.5582mmm=d1/z1=56.5582/30=1.89mm 故取标准模数m=2mm确定各参数的值:试选=1.1查课本选取区域系数=1 由课本zn1=1,zn2=1.6,sh=1由课本公式10-13计算应力值环数n=60n2j =60160.7215（52540）=n= =1.7查课本：k=0.93 k=0.96齿轮的疲劳强度极限取失效概率为1%,安全系数s=1,应用得:=661=1.25530/1=663 许用接触应力 查课本 求转矩t3=9.55106=9.55102.26/160.72=1.3n.3.设计计算齿轮的分度圆直径d=60mmd2t=mz2=1.2585=170mm计算圆周速度=0.50=0.51计算齿宽b 计算齿宽b b=60mm b2=60mm b1=b2+5=65mm计算齿顶高ha ha=ha*m=12=2mm 计算齿顶圆直径da da1=d1+2ha=60+4=64mm da2=d2+2ha=170+4=174mm几何尺寸计算计算中心距 a=(d1+d2)/2=115mm将中心距圆整为115mm 第五章 各轴设计方案1. 传动轴承的设计因为减速器为一般机械，无特殊要求，所以选用45号钢，配以调质处理，由设计手册（丁守宝）表13-1和表13-4查得强度极限许用弯曲应力，由表13-2查得=107118 当该轴上有键槽时，d增大3%至5%，轴=17.8719.71mm 因高速轴最小直径处要安装大带轮，设有一个键槽，则：查课本,选取滚动轴承代号6205基本尺寸 d=25 d=52 b=15轴=25.7928.44mm 因中间轴最小直径处要安装滚动轴承查课本,选取滚动轴承代号6208基本尺寸 d=35 d=72 b=17轴35.6239.29mm因轴上要安装连轴器，还有键槽查课本,选取滚动轴承代号6210基本尺寸 d=50 d=90 b=20 2） 轴的结构设计1、中间轴结构设计中间轴轴系的结构如下图：图2 中间轴（1）各轴段直径确定：最小直径，滚动轴承处轴段，=35。:高速级大齿轮轴段，=40mm：轴环，根据齿轮的轴向定位要求，=45mm：低速级小齿轮轴段=40mm：滚动轴承处轴段，=35mm。（2）各轴段长度的确定：由滚动轴承、挡油环及装配关系等确定，=40mm。：由高速级大齿轮毂孔宽度b2=50mm确定，=51mm：轴环宽度，=8mm：由低速级小齿轮的毂孔宽度b1=60mm，=74mm。：由滚动轴承、挡油盘及装配关系等确定，=40mm2、高速轴的结构设计高速轴轴系的结构如下图：图3 高速轴（1）各轴段的直径的确定：最小直径，安装v带轮的外伸轴段，25mm ：密封处轴段，根据联轴器的轴向定位要求，定位高度，以及密封圈的标准（拟采用毡圈密封），=28mm：滚动轴承处轴段，=30mm，：过渡轴段，由于高速齿轮传动的线速度小于2m/s，滚动轴承可采用脂润式润滑。考虑到用轴肩定位轴承，所以=34mm齿轮处轴段：由于小齿轮的直径较小，采用齿轮轴结构。所以轴和齿轮的材料和热处理方式需一样，均为45钢渗碳淬火：滚动轴承处轴段，30mm （2）各轴段长度的确定：由v带轮的轮孔,确定=50：由箱体结构、轴承挡圈、装配关系等确定，=55mm：由滚动轴承、挡油盘及装配关系决定，=35mm：由装配关系、箱体结构等确定，=45mm：由高速级小齿轮宽度=50mm确定，=53mm：由滚动轴承、挡油盘及装配关系等确定35mm3、 低速轴的结构设计4、 低速轴轴系的结构如下图：图4 低速轴（1）各轴段直 径的确定：动轴承处轴段，=45mm。：低速级大齿轮轴段，=48mm：轴环，根据齿轮的轴向地位要求，=54mm：过渡轴段，考虑挡油盘的轴向定位，=48mm：滚动轴承处轴段，=45mm：密封处轴段，根据联轴器的轴向定位要求，以及密封圈的标准（拟采用毡圈密封），=40mm：最小直径，安装联轴器的外伸轴段，=35 （2）各轴段长度的确定：由滚动轴承、挡油环以及外伸轴段等确定，=45mm：由低速大齿轮的毂孔宽度65，确定=79mm：轴环宽度，=8mm：由装配关系、箱体结构等确定，=46mm：由滚动轴承、挡油盘及装配关系等确定，=45mm：由箱体结构、轴承端盖、装配关系等确定，=55mm：由连轴器的轴孔宽度,确定中一）中间轴上键的选择与校核由中间轴的细部结构设计，选定：高速级大齿轮处的键为1键：bh-l=14mm9mm-36mm（轴深t=5.5mm,毂深t1=3.8；半径r=0.250.40mm）；标记：键 1436 gb/t1096-1979圆头普通平键（a型）；低速级小齿轮处取2键：bh-l=14mm9mm-78mm（轴深t=5.5mm,毂深t1=3.8；半径r=0.250.40mm）；标记：键1278gb/t1096-1979圆头普通平键（a型）；由于是同一轴的键，传递的扭矩相同，所以只需要校核短的键即可。齿轮轴段d=40mm,键的工作长度为l=l-b=36-12=28mm键的接触高度 k=0.5h=0.59=4.5mm;传递的转矩为：t2=134.28n/m;由书本表10-10 查得键静连接时的挤压许用应力 （45钢调质）键联接强度足够。二） 高速轴上键的选择与校核由高速轴的细部结构设计，选定：v带轮连接处取键为3键：bh-l=8mm7mm-38mm（t=4mm，r=0.250.4mm）；标记：键 888gb/t1096-1979圆头普通平键（a型）；由于是同一轴的键，传递的扭矩相同，所以只需要校核短的键即可。键的接触高度 k=0.5h=0.57=3.5mm;传递的转矩为：t1=44.14n/m; 由书本表10-10 查得键静连接时的挤压许用应力 （45钢调质），=（2134.281000）/（3.52538）=80.77键联接强度足够。三）低速轴上键的选择与校核由低速轴的细部结构设计，选定：与联轴器联接处的键为5键：bh-l=16mm10mm-76mm (t=6，r=0.2560.40)标记：键1676 gb/t1096-1979圆头普通平键（c型）；低速齿轮处的键为6键：bh-l=18mm11mm-66m（t=7.0mm,r=0.250.40mm）；标记：键 1866 gb/t1096-1979圆头普通平键（a型）；传递的转矩为：t3=351.48nm; 由书本表10-10 查得键静连接时的挤压许用应力 （45钢调质）由于是同一轴的键，传递的扭矩相同，所以只需要校核短的键即可。因为d=68mm l=l-b=66-18=48mm;键的接触高度 k=0.5h=0.511=5.5mm;=(2351.481000)/(5.56845)=41.77mpa1.215齿轮端面与内机壁距离10机盖，机座肋厚9 6轴承端盖外径+（55.5）107 125165轴承旁联结螺栓距离120 1251502. 润滑密封设计对于二级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，传速较低，所以采用脂润滑，箱体内选用sh0357-92中的50号润滑，装至规定高度.油的深度为h+其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗度应为 密封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大，过150mm。并匀均布置，保证部分面处的密封性。3.联轴器设计1.类型选择.为了隔离振动和冲击，选用弹性套柱销联轴器. 五 设计小结这次关于带式运输机上的二级展开式圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过一个多月的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础.1. 机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、公差与配合、cad实用软件、机械工程材料、机械设计手册等于一体。2. 这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。3. 在这次的课程设计过程中,综合运用先修课程中所学的有关知识与