二级圆柱直齿齿轮减速器设计.doc

二级圆柱齿轮减速器的设计班 级： 11机械电子工程姓 名： 张 群学 号： 2011100619指导老师： 沈智 罗沛兰日 期： 2013年12月24日目 录一、 设计任务书3二、 传动方案的分析与拟定4三、 电动机的选择计算5四、 传动装置的运动及动力参数的选择和计算6五、 传动齿轮的设计计算7六、 轴的设计计算七、 滚动轴承的选择和计算八、 键联接选择和计算九 、联轴器的选择十、 减速器箱体的设计十一、 减速器附件的选择与设计十二、减速器的润滑方式和密封类型的选择十三.设计小结十四.参考资料一、设计任务书i、课程设计(论文)题目：带式输送传动装置（二级圆柱齿轮减速器）的设计ii、课程设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：1、 设计题目：要求：拟定传动关系：由电动机、v带、减速器、联轴器、工作机构成。包括：电动机的选择、计算传动装置的运动和动力参数、三角带传动设计、齿轮的设计计算、轴的设计计算、滚动轴承的选择及计算、键联接的选择及校核计算、联轴器的选择、润滑与密封（润滑与密封方式的选择、润滑剂的选择）2、原始数据：1.运输机工作卷矩t= 660 nm 2.运输带工作速度v= 0.85m/s3.卷筒直径d= 330mm3、工作要求：带速均允许误差5%，减速器设计寿命均为6年.每年按300天计算, 单班工作制(每天10小时)，常温下连续工作，工作载荷轻微振动；电压为380/220v的三相电源iii、 工作量1.减速器装配图a0(a1)一张；2.零件图2张（输入轴上较大的齿轮和输出轴上较大的齿轮）；3.设计说明书二、 传动方案的分析与拟定1. 传动装置总体设计方案1）传动装置由三相交流电动机、二级减速器、工作机组成。2）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）电动机转速较高，传动功率大，将带轮设置在高速级。传动装置简图：三、 电动机的选择计算已知：运输机工作卷矩t= 660 nm ,运输带工作速度v= 0.85m/s,卷筒直径d= 330mm.则nw=(60x1000v )/d=(60000x0.85)/(3.14x330)=49.2转/min, pw=(t x nw)/9550w=(660x49.2)/(9550x0.95)=3.58kw效率范围：v=0.96(v带效率) c=0.97(齿轮传动效率按8级精度) z=0.99(滚动轴承效率) l=0.99(弹性联轴器效率) 总 =v(cc)（zzz）l=0.96x0.97x0.97x0.99x0.99x0.99=0.8677电动机功率pd=pw/总=3.58/0.8764=4.12 kw又因为额定转速ped pd=4.08 kw ,取ped=5.5kw传动比范围：iv=2(v带)，ir=840(二级圆柱齿轮减速器传动比)i总=ivir=16160所以电动机转速范围是：n0=i总nw=(16160)x49.2=787.27872转/min根据电动机所需功率和转速查表有3种适用的电动机型号，因此有3种传动比方案如下：型号额定功率 kw满载转速r/min启动转矩最大转矩中心h mmy132s-4y132s1-2y132m2-65.55.55.5144029009602.22.02.02.32.32.2132132132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1种方案比较合适，因此选用电动机型号为y132s-4四、 传动装置的运动及动力参数的选择和计算1. 确定传动装置的总传动比和分配传动比i总=n0/nw=1440/49.2=29.27取iv=3,则ir=9.757,又ir=i1i2,i1=(1.21.3)i2,所以i1=3.56,i2=2.74(i1为高速级传动比，i2 为低速级传动比)2. 计算传动装置的运动和动力参数 1）各轴转速(r/min)n0=1440 r/minn=n0/iv=480n= n/i1= 134.83 r/minn = n/i2= 49.2 r/min2）各轴输入功率（kw）p0=ped= 5.5 kwp=p0v=5.50.96=5.28kwp = pzc=5.280.990.97= 5.07 kwp = p cz = 5.070.970.99= 4.87 kwpw= p lz = 4.870.990.99= 4.77 kw3）各轴输入扭矩（n.m）t0=9550ped/n0=36.476 n.mt=9550p/n=105.05 n.mt =9550p/n=359.1 n.mt =9550p/n=945.3 n.m运动和动力参数结果如下表编号理论转速（r/min）输入功率（kw）输入转矩(nm)传动比效率电机轴014405.536.47630.96高速轴4805.28105.053.560.9603中间轴134.835.07359.12.7140.9603低速轴49.24.87945.3滚筒轴w49.24.776600.9801五、 传动零件的设计计算1. v带设计(1)计算功率 根据公式pc=kapd.ka查课本第218页表13-8，取ka=1.2.则pc=1.25.5=6.6kw(2)选v带型号选取普通v带，由课本图13-15可知，选用a型计算（3）大、小带轮基准直径d1,d2按表13-9取d175，取d1=100mmd2=i0(1-)=3x0.992x100=294mm(4)验算带速v=d1n1/60000=x100x1440/60000=7.356m/s,又5m/sv25m/s,故带速合适（5）v带基准长度ld和中心距a此时实际传动比io实=d2/d1=294/100=2.94ao=1.5(d1+d2)=1.5x394=591mm,取ao=600mm,符合0.7（d1+d2）ao2(d1+d2)带长lo=2ao+/2(d1+d2)+(d2-d1)(d2-d1)/4ao=1834.3mm查表13-2，对a型带选用ld=2000mm(6)验算小带轮包角11=180-（d2-d1）57.3/a =163.7120满足要求(7)v带根数zn1=1440转/min,d1=100mm,查表13-13,得po=1.32kw,传动比i=d2/d1/(1-)=3查表13-15,得po=0.17kw有1=163.7，查表13-7,得k=0.96查表13-7,得kl=1.03, 根据公式z=pc/(po+po)/ kkl=4.48,取z=5根2高速级齿轮的设计输入功率p=5.28 kw，小齿轮转速n=480r/min 齿数比u=3.56，寿命均为6年.每年按300天计算, 单班工作制(每天10小时)a.选定高速级齿轮的类型，精度等级，材料(1)选用直齿圆柱齿轮；(2)由于工作平稳，速度不高，选用8级精度；(3)材料选择：选择小齿轮材料为45（调质），硬度为240hbs，大齿轮材料为45钢（正火）硬度为200hbs，二者材料硬度差为40hbs；(4)选小齿轮齿数为z1=24，大齿轮齿数为z2=3.56*24=85.44取z2=86；b.按齿面接触强度设计由计算公式（10-21）进行计算，即d1确定公式内的各计算数值：（1） 试选kt=1.5（2） 选取区域系数zh =2.5（3） 查的a1= 0.312, a2=0.682, a=a1+a2=1.0（4）计算小齿轮传递的转矩 t1=9550000p1/n1=105050 n.mm(5)选取齿宽系数d=0.8(6)查表13-7,得ze=188(7)具表11-5，取sh=1.0,sf=1.25.具表11-1，取h1=hlim1sh=580/1.0580mpah2=hlim2sh=380/1.0=380mpaf1=fe1sf=450/1.25360mpaf2=fe2sf=310/1.25=248 mpah= h2=380mpa计算出d1=91.695mm,则模数m=d1/z1=91.7/24=3.82mm,具表4-1，取m=4mm.实际的d1=z1m=24x4=96mm,d2=z2m=86x4=344mm齿宽b=dd1=0.8x91.7=73.36,取b2=75mm,b1=80mm.中心距a=（d1+d2）/2=（96+344）/2=220mmc.验算轮齿弯曲强度yfa1=2.76,ysa1=1.48yfa2=2.23,ysa2=1.78f1=2kt1yfa1ysa1/(b2xmxmxz1)=2x1.5x105050x2.76x1.48/(75x4x4x24)=44.7mpaf1=360mpaf2=f1x yfa2x ysa2/ (yfa1x ysa2)=46 mpaf2=248mpa检验安全。d.齿轮的圆周速度v=d1n1/60000=x96x480/60000=2.41m/s对照表11-2可知选用8级精度是合宜的3低速级齿轮的设计输入功率p=5.07 kw，小齿轮转速n=134.83r/min 齿数比u=2.714，寿命均为6年.每年按300天计算, 单班工作制(每天10小时)a.选定高速级齿轮的类型，精度等级，材料(1)选用直齿圆柱齿轮；(2)由于工作平稳，速度不高，选用8级精度；(3)材料选择：选择小齿轮材料为45（调质），硬度为235hbs，大齿轮材料为45钢（正火）硬度为190hbs，二者材料硬度差为45hbs；(4)选小齿轮齿数为z1=24，大齿轮齿数为z2=2.714*24=65.136取z2=66；b.按齿面接触强度设计由计算公式（10-21）进行计算，即d1确定公式内的各计算数值：(1)试选kt=1.5(2)选取区域系数zh =2.5(3)查的a1= 0.456, a2=0.544, a=a1+a2=1.0(4)计算小齿轮传递的转矩 t1=9550000p2/n2=359107.77 n.mm(5)选取齿宽系数d=0.8(6)查表13-7,得ze=188(7)具表11-5，取sh=1.0,sf=1.25.具表11-1，取h1=hlim1sh=580/1.0580mpah2=hlim2sh=380/1.0=380mpaf1=fe1sf=450/1.25360mpaf2=fe2sf=310/1.25=248 mpah= h2=380mpa计算出d1=141.1mm,则模数m=d1/z1=141.1/24=5.88mm,具表4-1，取m=6mm.实际的d1=z1m=24x6=144mm,d2=z2m=66x6=396mm齿宽b=dd1=0.8x144.1=112.88,取b2=155mm,b1=120mm.中心距a=（d1+d2）/2=（144+396）/2=270mmc.验算轮齿弯曲强度yfa1=2.76,ysa1=1.48yfa2=2.3,ysa2=1.73f1=2kt1yfa1ysa1/(b2xmxmxz1)=44.29mpaf1=360mpaf2=f1x yfa2x ysa2/ (yfa1x ysa2)=45.47 mpafd1所以被“压紧”的轴承1 fa1= fae+ fd2=2672.44n被“放松”的轴承2 fa2=fd2=787.44n 2) 当量动载荷p1和p2低速轴轴承选用7213ac， 由于有轻微震动，取,fa1/fr1=0.84e,查表13-5 取x=0.41,y=0.87p1=fp(xfr1+yfa1)=3985.19nfa2/fr2=e,取x=1,y=0p2=fp(xfr2+yfa2)= 1158.0n取pmax=3985.19n3）验算轴承寿命因为，所以按轴承1的受力大小验算llh所选轴承可满足寿命要求.八、 键联接选择和计算1高速轴带轮的键联接根据d =26 mm，查机械课程设计手册，选用a型，bh=87，l=32 mm2中间轴齿轮的键联接根据d小=40 mm，查机械课程设计手册，选用a型，bh=128，l=25mm根据d大=44 mm，查机械课程设计手册，选用a型，bh=149，l=50mm3低速轴齿轮的键联接（1） 选择类型及尺寸根据d =62 mm，查机械课程设计手册，选用a型，bh=2012，l= 80mm（2）键的强度校核a. 键的工作长度l及键与轮毂键槽的接触高度kl = l -b= 80-20=60 mmk = 0.5h =6 mmb.强度校核此处，键、轴和轮毂的材料都是钢，查表6-2，有轻微震动，取p=110mpat=945.3n.mp =101.6 p键安全合格4.低速轴联轴器的键联接1 选择类型及尺寸根据d =56mm，查机械课程设计手册，选用c型，bh=1610 , l=70mm2 键的强度校核(1) 键的工作长度l及键与轮毂键槽的接触高度kl = lb/2=66 mmk = 0.5*h =5 mm(2) 强度校核此处，键、轴和轮毂的材料都是钢，查表6-2，有轻微震动，取p=110mpat=945.3 n.mp =102.3取15mm轴承端盖外径+（55.5）*120（1轴）140（2轴）176（3轴）轴承旁联结螺栓距离120（1轴）140（2轴）176（3轴）十一、 减速器附件的选择与设计a）窥视孔和视孔盖窥视孔应设在箱盖顶部能够看到齿轮啮合区的位置，其大小以手能伸进箱体进行检查操作为宜;窥视孔处应设计凸台以便于加工。视孔盖可用螺钉紧固在凸台上，并应考虑密封。b)通气器通气器设置在箱盖顶部或视孔盖上。较完善的通气器内部制成一定曲路，并设置金属网。考虑到环境因素选用了防尘性能好的二次过滤通气器。通气器选m22.油面指示器用油标尺，其结构简单、在低速轴中常用。油标尺上有表示最高及最低油面的刻线。油标尺的安装位置不能太低，以避免有溢出油标尺座孔。油标尺选用m22 c)放油孔和油塞放油孔应设置在油池的最低处，平时用螺塞堵住。采用圆柱螺塞时，箱座上装螺塞处应设有凸台，并加封油垫片。放油孔不能高于油池底面，以免排油不净。选m22 d)起吊装置减速器箱体沉重，采用起吊装置起吊，在箱盖上铸有箱盖吊耳，为搬运整个减速箱，在箱座两端凸缘处铸有箱座吊耳。结构简单，加工方便。示意图: e)定位销常采用圆锥销做定位销。两定位销间的距离越远越可靠，因此，通常将其设置在箱体联接凸缘的对角处，并做非对称布置。取位销直径d8mmf)起盖螺钉起盖螺钉螺纹有效长度应大于箱盖凸缘厚度。起盖螺钉直径可与凸缘联接螺钉直径相同。十二、 减速器的润滑方式和密封类型的选择1.齿轮传动的润滑各级齿轮的圆周速度相对都较小，所以采用油脂润滑。另外，传动件齿轮浸入油中的深度要求适当，既要避免搅油，又要充分的润滑。油池应保持一定的深度和储油量。两级大齿轮直径应尽量相近，以便浸油深度相近。1）润滑油牌号选择查机械课程设计手册，选用工业闭式齿轮油，代号l-ckc220，润滑油运动粘度为198-242mm2/s。油量计算以每传递1kw功率所需油量为350-700，各级减速器需油量按级数成比例。该设计为双级减速器，每传递1kw功率所需油量为700-1400实际储油量：由高速级大齿轮浸油深度约1个齿高，但不小于10mm；低速大齿轮浸油深度在齿轮半径；大齿轮齿顶距箱底距离大于3050mm的要求得：（设计值为50）最低油深：最高油深：又箱体内壁总长：l=566mm箱体内壁总宽：b=208mm所以箱体有足够的储油量。2轴承的润滑与密封由于dn2高速级齿轮的圆周速度接近2m/s，所以轴承采用脂润滑。由于减速器工作场合的需要，选用抗水性较好，耐热性较差的钙基润滑脂（gb491-87）。轴承内密封：由于齿轮用油润滑，为了防止齿轮捏啮合时飞溅出的热油冲向轴承内部，增加轴承的阻力，需在轴承内侧设置挡油环。轴承外密封：在减速器的输入轴和输出轴的外伸段，为防止灰尘