二级展开式圆柱齿轮减速器机械设计课程设计说明书

1、课程设计报告 二级展开式圆柱齿轮减速器姓 名：杨艺斌学 院：物理与机电工程学院系 别：机电工程系专 业：机械设计制造及其自动化年 级：2003学 号：03150117指导教师：*2006年6月29日一.设计题目设计一用于卷扬机传动装置中的两级圆柱齿轮减速器。轻微震动，单向运转，在室内常温下长期连续工作。卷筒直径d=500mm,运输带的有效拉力f=10000n, 卷筒效率=0.96,运输带速度,电源380v,三相交流.二.传动装置总体设计：1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。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。3. 确定传动方案：考虑到电

2、机转速高，传动功率大，将v带设置在高速级。 其传动方案如下：三选择电动机1.选择电动机类型： 按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭型结果，电压380v，y型。2.选择电动机的容量 电动机所需的功率为： kw kw所以 kw由电动机到运输带的传动总功率为 带传动效率：0.96每对轴承的传动效率：0.99圆柱齿轮的传动效率：0.96联轴器的传动效率：0.99卷筒的传动效率：0.96则：所以 kw3.确定电动机转速卷筒的工作转速为 r/min查指导书第7页表1：取v带传动的传动比；二级圆柱齿轮减速器传动比，所以总传动比合理范围为，故电动机转速的可选范围是： r/min符合这一范围的同步转速

3、有750、1000和1500r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号，因此有四种传动比方案如下：方案电动机型号额定功率kw同步转速r/min额定转速r/min重量n总传动比1y112m-2 415001440470125.652y132m1-6 4100096073083.773y160m1-8 4750720118062.83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，可见第二方案比较适合。因此选定电动机型号为y132m1-6，其主要参数可略。四.确定传动装置的总传动比和分配传动比： 总传动比：分配传动比：取，则，取，经计算=4.47注：为带传动比，

4、为高速级传动比，为低速级传动比。五.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；，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。1.各轴转速：r/min r/min r/min = r/min2.各轴输入功率：kw kw kw kw 3.各轴输入转矩：1-3轴的输出功率、输出转矩分别为各轴的输入功率、输入转矩乘轴承传动效率0.99。运动和动力参数结果如下表：轴名功率p kw转钜t n.m转速r/min输入输出输入输出电动机轴3.837.809601轴3.653.58101.6199.58342.862轴3.473.40671.3

5、0657.8749.333轴3.303.232750.372695.3611.454轴3.203.142668.412615.0411.45六.设计v带和带轮：1.设计v带（带的型号，长度和根数，带的直径，材料及结构尺寸，传动中心距）确定v带型号查机械设计基础课本表 13-6得：=1.3，则 kw，又=960r/min,由图13-15确定选取a型普通v带，取=125，取=0.02，标准化得=375（要符合带轮基准直径的标准数值，参见机械设计教材第八章相应表格）验算带速：m/s确定带的基准长度： 取=1.2（+）=1.2（125+375）=600mm,由表13-2选取=2000确定实际中心距am

6、m验算小带轮包角计算v带的根数z：由表13-3查得kw，由表13-5查得=0.95，由表13-2查得=1.03由表13-4查得=0.11kw，则v带的根数因此取z=3计算作用在带轮轴上的载荷由表13-1查得a型v带单位长度质量q=0.1kg/m,所以单根v带张紧力故作用在轴上载荷 （ 也即带轮在轴上的压轴力）七.齿轮的设计（具体设计计算过程和查表参见机械设计教材第十章，以教材作为主要参考）（1.齿轮材料及热处理方法的选择，毛坯的制造方法；2.齿轮传动的几何参数和尺寸分别进行标准化、圆整化或计算其精确值）1.高速级大小齿轮的设计1）选择齿轮精度等级：根据其用途，参照相应表格选择精度。2）选择齿轮

7、材料：大小齿轮都选用45钢，小齿轮调质处理，硬度230 hbs，大齿轮正火处理，硬度210 hbs。 2）确定许用应力：a.许用接触应力：查精密机械设计课本表11-7得=570，。故应按接触极限应力较低的计算，即只需求出。对于调质处理的齿轮，=1.1b.许用弯曲应力：由表11-10知=190取=1.4， 所以3）根据接触强度设计：9级精度制造，载荷系数k=1.2，取齿宽系数，测中心距选定=30,b=119.5mm4）验算弯曲应力由图8-44查得,x=0 =30，=2.60 =209，=2.14,故应计算大齿轮的弯曲应力，弯曲强度足够。2.低速级大小齿轮的设计：齿轮材料的选择：小齿轮选用35mn

8、b调质，硬度260hbs，大齿轮选用simn调质，硬度225hbs。确定许用应力：a.许用接触应力：查表8-10得=700故应按接触极限应力较低的计算，即只需求出。对于调质处理的齿轮，=1.1b.许用弯曲应力：由表8-11知=240取=1.3所以根据接触强度设计：取k=1.2，齿宽取=,，故实际传动比i=模数 =298mmb=mm 取验算弯曲应力：由图8-44查得,x=0=2.63=2.16弯曲强度足够。 八减速器机体结构尺寸如下（以课程设计教材为主要参考）名称符号计算公式结果机座厚度9机盖厚度8机盖凸缘厚度12机座凸缘厚度14机座底凸缘厚度23地脚螺钉直径m24地脚螺钉数目6轴承旁联结螺栓直

9、径m12盖与座联结螺栓直径=（0.5 0.6）m10轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）10视孔盖螺钉直径=（0.30.4）8定位销直径=（0.70.8）8，至外箱壁的距离查手册表112342218，至凸缘边缘距离查手册表1122816外箱壁至轴承端面距离=+（510）50大齿轮顶圆与内箱壁距离>1.215齿轮端面与内箱壁距离>10箱盖，箱座肋厚89轴承端盖外径轴承孔直径+（55.5）120（i 轴）125（ii 轴）150（iii轴）轴承旁联结螺栓距离120（i 轴）125（ii 轴）150（iii轴）九轴的设计（参见机械设计教材第15章 ）1高速轴的设计：材料：选用45号钢调质处

10、理，查表10-2取=35，c=100各轴段直径的确定： 由，p=3.65,则，因为装小带轮的电动机轴径，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且，查手册表7-7，取=36,=60mm,因为大带轮靠轴肩定位，所以取=40,=58，段装配轴承，取=45，选用6309轴承，=28，段是定位轴承，取=50，根据箱体内壁线确定后再确定。段装配齿轮直径：判断是否做成齿轮轴查手册得=3.3，得e=2.2<,因此做成齿轮轴. 此时齿宽为30。 装配轴承所以=45，=282.校核该轴和轴承：=75，=215，=100作用在斜齿轮上的圆周力为：径向力为轴向力fa= ?（斜齿轮轮齿受力一定有三个分力ft、fr和f

11、a，参照书上公式计算，确保计算准确。）带轮作用在轴1上的压轴力： （参见前面带传动设计结果）（参见教材15章例题及受力分析，轴上受力要考虑全面，结合工程力学知识，分水平面和铅垂面分别计算未知力，最终计算扭矩和弯矩，按照弯扭组合校核轴的强度。）以下计算步骤仅作参考，大家根据自己的计算数值具体对待，以教材为主要参考。求垂直面的支承反力：求水平面的支承反力：由得nn求f在支点产生的反力：绘制垂直面弯矩图绘制水平面弯矩图绘制f力产生的弯矩图求合成弯矩图：考虑最不利的情况，把与直接相加求危险截面当量弯矩：从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）计算危险截面处轴的直径因为材料选择调质，查

12、课本226页表14-1得，查课本231页表14-3得许用弯曲应力，则：因为，所以该轴是安全的。3弯矩及轴的受力分析图如下：（用铅笔画清晰）4键的设计与校核 （参见教材第6章）根据，确定v带轮选铸铁ht200，参考教材表10-9,由于在范围内，故轴段上采用键：, 采用a型普通键:键校核：为=60mm综合考虑取=50mm。查课本155页表10-10，中间轴的设计：材料：选用45号钢调质处理，查表14-2取=35，c=100各轴段直径的确定：由, p=3.47,则,段要装配轴承，查课本11-15取=40，选用6309轴承，=40，装配低速级小齿轮，且取=45，=128，段主要是定位高速级大齿轮，取=

13、60，=10，装配高速级大齿轮，取=45，=82段要装配轴承，取=40，=43 .校核该轴和轴承：=75，=115，=95作用在2、3齿轮上的圆周力： n 径向力：求垂直面的支反力计算垂直弯矩：求水平面的支承力： 计算、绘制水平面弯矩图：求危险截面当量弯矩：从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）计算危险截面处轴的直径： n-n截面: m-m截面: 由于，所以该轴是安全的。弯矩及轴的受力分析图如下键的设计与校核已知参考教材表10-11，由于所以取查课本155页表10-10得取键长为120.取键长为80，根据挤压强度条件，键的校核为：所以所选键为: 从动轴的设计：材料：

14、选用45号钢调质处理，查表10-2取=34，c=112确定各轴段直径考虑到该轴段上开有键槽，因此取，=150。装配轴承，选用6212轴承,取=80,查手册第85表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准。靠轴定位,取=85,=45取=90,=90取=110,=13装配轴承, 选用60114轴承,取=90,=125向心滚子轴承, 取=85,=46校核该轴和轴承:=98,=210,=115作用在齿轮上的圆周力： 径向力：求垂直面的支反力：计算垂直弯矩：.m求水平面的支承力。计算、绘制水平面弯矩图。求f在支点产生的反力求f力产生的弯矩图。f在a处产生的弯矩：求合成弯矩图。考虑最不利的情况，把与直接相加。

15、求危险截面当量弯矩。从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）计算危险截面处轴的直径。因为材料选择调质，查课本226页表14-1得，查课本231页表14-3得许用弯曲应力，则：=75>d,所以该轴是安全的。弯矩及轴的受力分析图如下：键的设计与校核：因为d1=75,查课本153页表10-9选键为查课本155页表10-10得初选键长为130,校核所以所选键为: 装联轴器的轴直径为70, 查课本153页表10-9选键为查课本155页表10-10得初选键长为100,校核所以所选键为:十.输出轴联轴器的选择：计算联轴器所需的转矩： 查课本269表17-1取 ,查手册1011页,选用

16、安全销弹性块联轴器kla4.十一. 减速器的各部位附属零件的设计(1)窥视孔盖与窥视孔：在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔, 大小只要够手伸进操作可。以便检查齿面接触斑点和齿侧间隙,了解啮合情况.润滑油也由此注入机体内.(2)放油螺塞放油孔的位置设在油池最低处，并安排在不与其它部件靠近的一侧，以便于放油，放油孔用螺塞堵住并加封油圈以加强密封。(3)油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量.因此要安装于便于观察油面及油面稳定之处即低速级传动件附近；用带有螺纹部分的油尺，油尺上的油面刻度线应按传动件浸入深度确定。(4)通气器 减速器运转时，由于摩擦发热,机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏,所以在机盖顶部或窥视孔上装通气器，使机体内热空气自由逸处，保证机体内外压力均衡，提高机体有缝隙处的密封性，通气器用带空螺钉制成.(5)启盖螺钉为了便于启盖，在机盖侧边的边缘上装一至二个启盖螺钉。在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖；螺钉上的长度要大于凸缘厚度，钉杆端部要做成圆柱形伙半圆形，以免顶坏螺纹；螺钉直径与凸缘连接螺栓相同。在轴承端盖上也可以安装取盖螺钉,便于拆卸端盖.对于需作轴向调整的套环,装上二个螺钉,便于调整.6）定位销为了保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在