一级直齿圆柱齿轮减速器设计【F=4000，V=2，D=400】
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一级
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一级直齿圆柱齿轮减速器设计【F=4000，V=2，D=400】,一级,圆柱齿轮,减速器,设计
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设计任务书 一、设计题目 ：带式运输机传动系统中的一级 直齿 圆柱齿轮减速器 二、系统简图 ： 作条件 ：输送机连续工作，单向运转，载荷变化不大，空载起动，使用期限 10 年，两班制工作，输送带速度容许误差为 5%。 四、原始数据 已知条件 题 号 朱莉 输送带拉力 F（ N） 4 103 输送带速度 v（ m/s） 2 滚筒直径 D(400 五、设计工作量 ： 1 设计说明书 1份 2 减速器装配图 1张 3 减速器零件图 不少于 4张 (底座、轴、齿轮、机盖 、带轮 ) 指导教师： 开始日期： 年 月 日 完成日期： 年 月 日 1 职 业 学 院 毕 业 论 文 题 目： 带式运输机传动系统中的 一级直齿圆柱齿轮减速器设计说明书 学 校： 班 级： 姓 名： 学 号： 指 导 教 师 ： 2 目 录 一、 设计题目 . 4 1. 题目 . 4 2. 工作条件 . 4 3. 原始数据 . 4 4. 设计工作量 . 4 二、 传动装置总体设计 . 5 三、 电动机选择 . 5 1. 选择电动机类型 . 5 2. 总传动比及其分配 . 7 3. 运动学计算 . 7 四、 . 9 1. 确定计算功率 . 9 2. 选取普通 V 带型号 . 9 3. 确定带轮基准直径 . 9 4. 验算带速 V . 9 5. 确定带的基准长度 实际中心距 A . 9 6. 校验小带轮包角 1 . 10 7. 确定 V 带根数 Z . 10 8. 求初拉力 带轮轴上的压力. 11 9. 带轮的结构设计 . 11 10. 设计结果 . 12 五、 圆柱齿轮传动的设计及热处理方法 . 12 1、选择齿轮的材料及热处理方法 . 12 2、按齿面接触疲劳强度设计 . 12 3、主要尺寸计算 . 13 4、按齿根弯曲疲劳强度校核 . 14 5、验算齿轮的圆周速度 V . 15 6、计算啮合力 . 15 六、 轴的设计 . 15 1. 选取轴的材料，确定许用应力 . 15 3 2. 按扭转强度估算轴径 . 15 3. 联轴器的选择 . 16 4. 轴承的选用 . 16 5. 轴的结构设计 . 16 6. 按弯扭合成强度校核轴径（以 为例） . 18 七、 轴承寿命计算 . 20 1. 求总反支力 R , . 20 2. 计算派生轴向力 F . 20 3. 计算实际轴向力 . 20 4. 取系数 X、 Y 值 . 20 5. 求当量动载荷 P . 21 6. 计算轴承额定寿命. 21 八、 选用键并校核强度 . 21 九、 箱座、箱盖设计 . 22 十、 齿轮和轴承的润滑 . 22 十一、减速器的附件 . 23 设计体会 . 25 参考文献 . 26 4 一级直齿圆柱齿轮减速器设计说明书 内容摘要： 一级圆柱齿轮减速器是现代机械中应用比较广泛的一种传动形式。 它的主要优点： 瞬时传动比恒定、工作稳定、传动精度可靠； 适 用的功率和速度范围广； 传动效率高； 工作可靠，使用寿命长； 外轮廓尺寸小，结构紧凑。 一般减速器由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器，用于原动机和工作机或执行机构之间，起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。尤其近十几年来，由于近代计算机技术与数控技术的发展，使得机械加工精度、加工效率大大提高，比如： 动了机械传动结构的飞速发展。 关键词： 齿轮、带传动、轴承、校核、设 计。 一、 设计题目 一级圆柱齿轮传动减速器设计 输送机连续工作，单向运转，载荷变化不大，空载起动，使用期限 10 年，两班制工作，输送带速度容许误差为 5%。 运输带拉力 104 ,运输带速度 2 ，卷筒直径 D=400筒效率 。 （ 1） 减速器转配图 1张； （ 2） 零件工作图不少于 4张，箱座、箱盖、轴、齿轮、带轮等； （ 3） 设计说明书 1份， 6000字。 5 二、 传动 装置总体设计 传动装置总体设计由指导老师指定为： V 带传动 +一级直齿圆柱齿轮减速器设计。运动简图如下： 图 1：运动简图 三、 电动机选择 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，封闭式结构，电压 380V，（ 1） 选择电动机的容量 由参考资料 2 第 5页式（ 2到电动机所需工作功率的公式为： 式中 工作机所需输入功率（ a 电动机至工作机之间总效率。 又由参考资料 2第 5页式（ 2得1000w 6 因此 1 0 0 021041 0 0 0 3 由电动机型运输带的传动总效率为 543321 式中：1 带传动效率，取1 2 三对滚子轴承率，取2 3 一对圆柱齿轮效率，取3 4 联轴器效率，取4 5 卷筒效率，取 因此 所以 1000210410003 选用标准功率 1（ 2） 确定电动机转速 卷筒轴工作转度为 100060100060 d 第 7页表 2 24 ，一级圆柱齿轮减树器传动比 28，则总传动比合理范围为32，故电动机转速的可选范围为 m i n )/( 5 7 24(, 符合这一范围的同步常用转速有 1000， 1500和 3000r/据容量和转速，由参考资料 2第 201 页表 9此有三种传动比方案，如下见第一表： 转速越高总传动比越大传动装置的结构会越大，成本越高 ,所以应综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格，可见第二方案比较合适。因此，选用电动机型号为 主要性能如第二表。 7 表一： 方案 额定功率（ 同步转速r/速 r/量 号 1 11 1000 970 147 11 1500 1460 123 11 3000 2930 117 二： 型号 额定功率步转速r/速 r/量 总传动比 11 1500 1460 123 . 总传动比及其分配 （ 1） 总传动比 6 0 2） 分配传动装置传动比0ai 3） 分配减速器的各级传动比 带 分配减速器的各级传动比 ，带 运输链速度的误差为： %5%n 5%内。 3. 运动学计算 （ 1） 各轴转速 8 轴 m 6 001m 轴 m 712 卷筒轴 m （ 2） 各轴输入功率 轴 轴 卷筒轴 （ 3） 轴输入转矩 电动机输出转矩 6 0119 5 5 09 5 5 0 轴 5 09 5 5 0111 轴 5 09 5 5 0222 卷筒轴输入转矩 5 09 5 5 0333 运动和动力参数计算结果整理于下表： 参数 电动机轴 I 轴 滚筒轴 转速 n/(r/1460 率 P/1 矩 T/（ 9 四、 V 带传动的设计 普通 V 带传动，电动机额定功率 P=11速 n=1460r/动轴转速心距为 1500天两班制工作。 1. 确定计算功率 参考资料 1第 132页表 K ，由 参考资料 1第 132页式（ 2. 选取普通 V 带型号 根据 m 4 6 0,，由 参考资料 1第 134 页图 用 A 型普通 V 带 3. 确定带轮基准直径 根据 参考资料 1 第 124 页表 图 取 001 ，且d 1001 5 大带轮基准直径为 6 0112 按 参考资料 1 第 116 页表 取标准值 552 ，则实际传动比 i、从动轮的实际转速分别为 03 5512 i n/从动轮的转速误差率为 %5%17 在 %5 以内，为允许值 4. 验算带速 v d /460100100060 1 带速在 55 范围内 5. 确定带的基准长度 实际中心距 a 10 按结构设计 要求初定中心距 5000 ，由 参考资料 1第 134 页式（ 00355()355100(215002422202122100由 参考资料 1 第 118 页表 取基准长度 550由 参考资料 1 第 135 页式（ 实际中心距 a 为 d 14122 0 中心距 a 的变动范围为 5 83 5 5 00 1 1 20 1 i n 1 83 5 5 1 a x 6. 校验小带轮包角 1 由 参考资料 1 第 135 页式（ 1 21 0 03 5 51 8 0 1217. 确定 V 带根数 Z 由 参考资料 1第 135 页式（ Z 00 根据 m 4 6 0,1 0 01 d ，查 参考资料 1 第 127 页表 内插法得 取 11 由 参考资料 1 第 131 页 式（ 功率增量0P为 110由 参考资料 1 第 132 页表 得 5.3i ，查 参考资料 1第 132 页表 1373.1 8 7 11 4 6 0100 2 7 0 由 参考资料 1 第 119 页表 得带长度修正系数 K ,由 参考 资料 1第 131 页图 得包角系数 K, 得普通 V 带 根 数 Z 根 8. 求初拉力 带轮轴上的压力考资料 1 第 124 页表 得 A 型普通 V 带的每米长质量q=m，根据 参考资料 1第 135 页式（ 单根 V 带的初拉力为 由 参考资料 1 第 135 页式 （ 得作用在轴上的压力 7 82 9s i 122s i 0 9. 带轮的结构设计 （ 1） V 带轮的设计要求 带轮应具有足够的强度和刚度，无过大的铸造内应力；质量小且分布均匀，结构工艺性好，便于制造；带轮工作表面应光滑，以减少带的磨损。当25/5 时，带轮要进行静平衡。 （ 2） 带轮的材料 12 带轮材料常采用铸铁、钢、铝合金或工程塑料等，灰铸铁应用最广，当带速 25 时采用 （ 3） 带轮 的结构 带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。 10. 设计结果 选用 3 根 A 355089V 带，中心距 a=1412轮直径 5 5,1 0 0 21 ，轴上压力 五、 圆柱齿轮传动的设计及热处理方法 已知，传递功率 动机驱动，齿轮转速动比 i=向运转，载荷平稳 ,使用寿命10年，双班制工作。 1、选择齿轮的材料及热处理方法 （ 1） 减速器为一般机器，没有特殊要求，以降低成本，减少结构尺寸和易于取材的原则出发，决定两小齿轮用 45 钢调质，齿面硬度为 217255大齿轮选用 45钢正火，齿面硬度为 169217 （ 2） 选定精度等级 减速器为一般齿轮传动，估计圆周速度不大于 5m/s，根据表 选 8级精度 ,要求齿面粗糙度 2、按齿面接触疲劳强度设计 因两齿轮均为钢质齿轮，可应用 参考资料 1第 194 页式（ 出31定有关参 数与系数： （ 1） 转矩 T 2 3 6 9 8 7 11619 8 4 5 0 2262 （ 2） 载荷系数 K 查 参考资料 1 第 192 页表 K= 3） 齿数 Z 和齿宽系数d 13 选齿轮 1齿数 1Z =20，则 112 =20 882 Z 因直齿圆柱齿轮传动为不对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由参考资料 1第 210 页 表 取d=1 。 （ 4） 许用接触应力 H 由参考资料 1 第 188 页 图 、 3 1=600理齿轮 2、4 2=550参考资料 1 第 190 页 表 1 1 60 610300(8912 查参考资料 1 第 190 页 图 由参考资料 1 第 188 页 式（ 得 M P 901 i M P 041 i 故 23 2111 由 参考资料 1 第 172 页 表 1m 4 3、主要尺寸计算 020411 5 288422 14 080112 510521 16882042121 211 4、按齿根弯曲疲劳强度校核 由 参考资料 1 第 195 页 式（ 出 F ，如 则校 核合格。 确定有关系数与参数： （ 1） 齿形系数 查 参考资料 1 第 195 页 表 Y , （ 2） 应力修正系数考资料 1 第 195 页 表 （ 3） 许用弯曲应力 由 参考资料 1 第 189 页 图 M P 1 03 M P 904 由 参考资料 1 第 190 页 表 S 由 参考资料 1 第 190 页 图 14321 考资料 1 第 189 页 式（ 得 M P 1011l i 4 9 012l i 故 15 M P Y 4 112212 齿根弯曲强度校核合格。 5、验算齿轮的圆周速度 V 100060 11 由参考资料 1 第 211 页 表 知，应选 9 级精度，要求齿面粗糙度。 6、计算啮合力 圆周力 t 9 33 5 29 8 4 5 0 022 2 2 径向力 1 9 320t 轴向力 o s 六、 轴的设计 1. 选取轴的材料，确定许用应力 运输机减速器是一般用途的减速器，对材料无特殊要求，故选用 45 钢并经调质处理。由参考资料 1第 273 页 表 许用弯曲应力 =60 2. 按扭转强度估算轴径 根据参考资料 1 第 271 页 表 118107C 。又由参考资料 1 第 271页 式（ 得， 1 81 0 7 31m i n 16 81 0 7 32m i n 在 虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故将估算直径加大 3%5% 。 由 设 计 手 册 取 标 准 直 径 1d =502d 603d 704d 755d 806d 757d 70 理 : 1d =642d 723d 904d 1085d 1166d 1047d 90. 联轴器的选择 减速器输出轴与卷筒轴采用弹性柱销联轴器，由前计算知 ，由参考资料 2附录表 9号为 主要参数尺寸如下： 许用最大扭矩： 用最大转速： 动端 2D 45 型轴孔 L=84型键槽 从动端 3 型轴孔 L=84型键槽 显然，轴的轴径，工作转矩和转速均在选用范围内。 4. 轴承的选用 I 轴：在 I 轴上，既作用着径向力 作用着轴向力 选用深沟球轴承，型号 6014，其主要尺寸如下： d=70=110=20理，在 号 6218，尺寸： d=90=140=24. 轴的结构设计 （ 1） 确定轴上零件的位置和固定方法 要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式。参考资 17 料 1第 267 页 图 定齿轮从轴的右端装入，齿轮的左端用轴肩（或轴环）定位，右端用套筒固定。这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定。齿轮的周向固定采用平键连接。轴承对称安装于齿轮的两侧，其 轴向用轴肩固定，周向采用过盈配合固定。 （ 2） 确定各轴段的长度（以 由前面计算可知，小齿轮宽度 2b 80了保证齿轮固定可靠，轴段 的长度应略短于小齿轮宽度；为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁间应留有一定的间距，取该间距为 15保证轴承安装在箱体轴承座孔中（轴承宽度为 24并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为 5以轴段 的长度取为 80承支点距离 l 70据箱体结构及联轴器距轴承盖要有一定距离的要求，取 1l =120 1062 l 703 l , 804 l 205 l 156 l 327 l m。 按设 计结果画出轴的结构图（图 2所示） 图 2：输出轴结构草图 18 6. 按弯扭合成强度校核轴径 （ 1） 水平面内的 支点反力为 54 5 1821 9 6 7 1 9 6 H I 2） 垂直面内的 支点反力为 Nl 6 1) 4 7( 1 3 3 2 04 7612 I 9 2 7 0 6 19 （ 3） 合成弯矩 22 7 5 1 8 5 2 96)4 3 2 0 40( 2222 左左 5 8 592 5 4 5 5 2 96 2222 右右 8 5 2 7 02 2222 （ 4） 求当量弯矩 因减速器单向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数 为 2222 右 I 2222 （ 5） 确定危险截面及校核强度 截面 弯矩M ,且轴上还有键槽，故截面 由于轴径23 ，故也应对截面 行校核。 M P 0 1 0 1 09333 M P e I I 6 4 6 4 30332 查参考资料 1 第 272 页 表 601，满足 的条件，故设计的轴有足够强度，并有一定裕量。 7. 修改轴的结构 20 因所设计轴的强度裕度不大，此轴不必再作修改。 七、 轴承寿命计算 018的一对深沟球轴承正装，其有关数据如下：额定动载荷 8 ,额定静载荷 温度系数 1 1. 求总反支力 R , 510)222 317)222 R , 即为轴承径向力 F , 3 1 7,5 5 1 0 2. 计算派生轴向力 F 5102 1 8 3 1 72 3. 计算实际轴向力 396 181 4. 取系数 X、 径向载荷系数 要根据轴承的径向额定静载荷，由上面可知 据参考资料 1第 295 页 表 26.0e 第 295 页 表 a=a=21 b=b=. 求当量动载荷 P 根据参考资料 1第 294 页 式（ 查参考资料 1 第 295 页 表 .1 9 0 12 3 9 1 0 4 9 03 1 8 1 6. 计算轴承额定寿命b以按 h，由参考资料 1第 296页 式（ 得 1621060 转换为 b 5325 由题给工作条件，该运输机两班制工作，使用寿命 10 年（每年按照300天计算），则轴承的预期寿命为： 8 0 0 03 0 01016 因 L ，所以轴承合乎要求。 八、 选用键并校核强度 上 安 装 联 轴 器 处 选 用 键 的 类 型 ： 键 d=632=b=8mm,h=7 型键 ,键槽深 t=9=1890 ,取 L=100 由参考资料 1 第 279 页 式（ 396763 444 33 22 由参考资料 1 第 280 页 表 得，键连接的许用挤压应力 M P 5 01 2 5 。因 ，键连接强度足够，能够满足要求，安全。 九、 箱座、箱盖设计 箱体的主要作用是支撑和固定轴系零部 件，保证在外荷作用下传动件运动准确可靠。并具有良好的润滑和密封条件。箱体常采用铸铁铸造。箱体结构有剖分式和整体式两种结构形式，对齿轮减速器，在没有特殊要求时，都采用剖分面沿齿轮轴线水平面的剖分式结构。剖分式结构由于其安装维护方便，因此得到了广泛的应用。 设计箱体结构，要保证箱体有足够的刚度、可靠的密封和良好的工艺性。 箱座、箱盖的材料均用 结构尺寸如下： 名称 公式 结果 箱座壁厚 a 10 箱盖壁厚 8) 8 箱座凸缘厚度 5.1b 15 箱盖凸缘厚度 11 b 12 箱座底凸缘厚度 b 25 地脚螺栓直径 承旁连接螺栓直径 12 箱盖与箱座连接螺栓直径 10 轴承端盖螺钉直径 8 箱盖肋厚 11 m 座肋厚 85.0m 、 齿轮和轴承的润滑 润滑剂的选择与传动类型、载荷性质、工作条件、转动速度等多种因素有关。减速器中齿轮、蜗杆、蜗轮和轴承大都依靠箱体中的油进行润滑，这时润滑油的 23 选择主要考虑箱内传动零件的工作条件，适当考虑轴承的工作情况。 由于齿轮圆周速度 12 ,因而采用浸油润滑。 浸油齿轮的圆周速度 2时，油飞溅不起来，此时可采用刮板润滑。 十一、 减速器的附件 为了使减速器具备较完善的性能，如注油、排油、通气、吊运、检查油面高度、检查传动件啮合情况、保证加工精度和装拆方便等，在减速器箱体上常需设备某些装置或零件，将这些装置和零件及箱体上相应的局部结构统称为减速器附属装置或简称为附件。它们包括视孔与视孔盖、通气器、油标、放油螺塞、定位销、启盖螺钉、吊运装置、油杯等。 1. 视孔和视孔盖 视孔和视孔盖用于检查传动件的啮合情况，如检查接触斑点和齿侧间隙，并可通过视孔向箱体内注入润滑油。视孔平时用视孔盖封住，盖板底部 垫有纸质封油垫片以防止漏油。 2. 通气器 通气器用于沟通箱体内、外的气流，使箱体内、外气压平衡，避免在运转过程中，由于箱体内油温升高使内压增大，造成减速器密封处润滑油渗漏。 3. 油标 油标用于检查油面高度，以保证有正常的油量。油尺在减速器上安装，可采用螺纹连接，也可采用 H9/ 4. 放油孔及螺塞 为了换油及清洗箱体时排出污油，在箱座底部设置放油孔。平时放油孔用螺塞堵住，并配有封油垫圈。螺塞及封油垫片的结构尺寸如下： 符号 d l a D s 数值 0 28 15 4 2 22 2 5. 启盖螺钉 在箱盖与箱座结合面涂有密封胶或水玻璃时，结合面牢固地“粘接”在一起而不容易分开。为此在箱盖凸缘上装有 12 个启盖螺钉，以便于启盖。启盖螺钉 24 的直径一般等于凸缘连接螺栓直径，螺纹有效长度要大于凸缘厚度。 6. 定位销 为了保证箱体轴承座孔的镗孔精度和装配精度，需在箱体凸缘上安装两个圆锥定位销。定位销孔是在上下箱体结合面经加工并用连接螺栓紧固连接后，在轴承座孔之前加工的。一般取定位销直径 2) ， 箱盖箱座连接凸缘螺栓直径。其长度应大于上 下箱连接凸缘的总厚度，并且装配成上、下两头均有一定长度的外伸量，以便装拆。 7. 起吊装置 起吊装置用于吊运箱盖、箱座或整个减速器，包括吊环螺钉、吊耳、吊钩等。 吊环螺钉为标准件，一般按减速器质量选取。规格为 20料为 20钢，热处理为整体铸造、正火处理，螺纹公差为 8g，不经表面处理的 A 型吊环螺钉：螺钉 82520。 符号 d1 1 公称 d2 l 公称 考） h 数值 0 5 72 36 8. 油杯 油杯用来给轴承加润滑脂。此减速器采 用直通式压注油杯，连接螺纹通式压注油杯的标记：油杯 符号 d H h h1 s 数值 8 10 7 11 25 设计体会 在这次设计过程中，由于时间紧张，但我还是系统的将相关书籍做了一次全面的回顾，并认真复习了相关知识。 在为期两个月的时间里，我翻阅了机械设计、机械设计课程设计等书，反复计算，设计方案，绘制草图，当然，在这期间还是得到我们 师和周围同学的细心提点与耐心指导，才使得我能够完成设计。 完成这次设计虽然不容 易，然而，我却从这段时间内学到了许多以前都没来得及好好学的重要内容，让我更深刻的理解了那些知识。 很高兴自己能够完成这次比较全面的机械设计，从这次设计中学到了很多很容易被忽视的问题、知识点，甚至还培养了自己的耐心、细心、用心的性格。同时也认识到了团结是如此的重要。 最后衷心的感谢辅导老师对我的耐心指导。 26 参考文献 机械设计基础（第二版），高等教育出版社， 2004年 7月第 2版 机械设计基础课程设计，科学出版社， 2007年 8月第一版 画法几何及机械制图，机械工 业出版社， 2005年 9月第 1版 机械制造基础，电子工业出版社， 2006 年 8月第 2版 计算机绘图，江苏科学技术出版社， 2003 年 12 月第 1版 互换性与测量技术，机械工业出版社， 2007年 2月第 1版 圣国机械设计课程设计手册 高等教育出版社 ,1999 1 职 业 学 院 毕 业 论 文 题 目： 学 校： 点 班 级： ） 姓 名： 学 号： 指 导 教 师 ： 2 目 录 一、 设计题目 . 4 1. 题目 . 4 2. 工作条件 . 4 3. 原始数据 . 4 4. 设计工作量 . 4 二、 传动装置总体设计 . 5 三、 电动机选择 . 5 1. 选择电动机类型 . 5 2. 总传动比及其分配 . 7 3. 运动学计算 . 7 四、 . 8 1. 确定计算功率 . 8 2. 选取普通 V 带型号 . 9 3. 确定带轮基准直径 . 9 4. 验算带速 V . 9 5. 确定带的基准长度 实际中心距 A . 9 6. 校验小带轮包角 1 . 10 7. 确定 V 带根数 Z . 10 8. 求初拉力 带轮轴上的压力. 11 9. 带轮的结构设计 . 11 10. 设计结果 . 12 五、 圆柱齿轮传动的设计及热处理方法 . 12 1、选择齿轮的材料及热处理方法 . 12 2、按齿面接触疲劳强度设计 . 12 3、主要尺寸计算 . 14 4、按齿根弯曲疲劳强度校核 . 14 5、验算齿轮的圆周 速度 V . 15 6、计算啮合力 . 16 六、 轴的设计 . 16 1. 选取轴的材料，确定许用应力 . 16 3 2. 按扭转强度估算轴径 . 16 3. 联轴器的选择 . 17 4. 轴承的选用 . 17 5. 轴的结构设计 . 17 6. 按弯扭合成强度校核轴径（以 为例） . 20 七、 轴承寿命计算 . 21 1. 求总 反支力 R , . 21 2. 计算派生轴向力 F . 22 3. 计算实际轴向力 . 22 4. 取系数 X、 Y 值 . 22 5. 求当量动载荷 P . 22 6. 计算轴承额定寿命. 23 八、 选用键并校核强度 . 23 九、 箱座、箱盖设计 . 24 十、 齿轮和轴承的润滑 . 24 十一、 减速器的附件 . 25 设计体会 . 27 参考文献 . 28 4 二级圆柱齿轮传动减速器设计说明书 内容摘要： 二级圆柱齿轮传动减速器是现代机械中应用比较广泛的一种传动形式。 它的主要优点： 瞬时传动比恒定、工作稳定、传动精度可靠； 适用的功率和速度范围广； 传动效率高： ； 工作可靠，使用寿命长； 外轮廓尺寸小，结构紧凑。 一般减速器由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器，用于原动机和工作机或执行机构之间，起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。尤其近十几年来，由于近代计算机技术与数控技术的发展，使得机械加工精度、加工效率大大提高，比如： 动了 机械传动结构的飞速发展。 关键词： 齿轮、带传动、轴承、校核、设计。 一、 设计题目 1. 题目 二级圆柱齿轮传动减速器 2. 工作条件 连续单向运转，载荷平稳，空载起动，使用寿命 6年（每年按照 300 天计算），小批量生产，两班制工作，运输带速度允许误差为 5%。 3. 原始数据 运输带拉力 ,运输带速度 1 ，卷筒直径 D=350筒效率 。 4. 设计工作量 （ 1） 减速器转配图 1张； （ 2） 零件工作图 5张，箱座、箱盖、 轴、齿轮 、带轮 ； （ 3） 设计说明书 1份， 6000字。 5 二、 传动装置总体设计 传动装置总体设计由指导老师指定为： V 带传动 +二级直齿圆柱齿轮传动 运动简图如下： 三、 电动机选择 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，封闭式结构，电压 380V，（ 1） 选择电动机的容量 由参考资料 2 第 5页式（ 2到电动机所需工作功率的公式为： 式中 工作机所需输入功率（ a 电动机至工作机之间总效率。 又由参考资料 2第 5页式（ 2得1000w 此1000w 电动机型运输带的传动总效率为 421 2 3 4 5a 6 式中：1 带传动效率，取1 2 三对滚子轴承率，取2 3 两对圆柱齿轮效率，取3 4 齿轮联轴器效率，取4 5 卷筒效率 ，取 因此 4 所以 （ 2） 确定电动机转速 卷筒轴工作转度为 100060 第 7页表 2 24 ，二级圆柱齿轮减树器传动比 840 ，则总传动比合理范围为660，故电动机转速的可选范围为 m i n )/(87366016(, 符合这一范围的同步车转速 有 1000， 1500 和 3000r/据容量和转速，由参考资料 2第 201 页表 9此有三种传动比方案，如下见第一表： 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比可见第二方案比较合适。因此，选用电动机型号为 主要性能如第二表。 表一： 方案 额定功率（ 同步转速r/速r/量 传动比 型号 1 000 960 85 132 3 1500 1430 35 100 000 2900 72 1327 表二： 型号 额定功率（ 同步转速 r/速r/量 传动比 1500 1430 35 . 总传动比及其分配 （ 1） 总传动比 3 0 2） 分配传动装置传动比0ai 3） 分配减速器的各级传动比 带 按展开式布置，考虑润滑条件， 为使两级发齿轮直径相近，可由图 12 展开曲线查得 31i ,则 运动学计算 （ 1） 各轴转速 轴 m 3 001m 轴 m 8112 轴 m 6223 卷筒轴 （ 2） 各轴输入功率 轴 轴 轴 8 卷筒轴 （ 3） 轴输入转矩 电动机输出转矩 3 029 5 5 09 5 5 0 轴 5 09 5 5 0111 轴 5 09 5 5 0222 轴 5 09 5 5 0333 卷筒轴输入转矩 5 09 5 5 0444 运动和动力参数计算结果 整理于下表： 参数 轴 名 电动机轴 滚筒轴 转速n/(r/1430 率P/ 矩 T/（ 动比 i 效率 、 V 带传动的设计 普通 V 带传动，电动机额定 功率 P=3速 n=1430r/动轴转速心距为 1500天工作 16h。 1. 确定计算功率 参考资料 1第 132页表 K ，由 参考资料 1第 132页式（ 9 得 2. 选取普通 V 带型号 根据 m 4 3 0,9.3 ，由 参考资料 1第 134 页图 用 A 型普通 V 带 3. 确定带轮基准直径 根据 参考资料 1 第 124 页 表 图 取 001 ，且d 1001 5 大带轮基准直径为 91 0 81 4 3 0112 按 参考资料 1 第 116 页表 取标准值 552 ，则实际传动比 i、从动轮的实际转速分别为 i n/从动轮的转速误差率为 %在 %5 以内，为允许值 4. 验算带速 v d /430100100060 1 带速在 55 范围内 5. 确定带的基准长度 实际中心距 a 按结构设计要求初定中心距 5000 ，由 参考资料 1第 134 页式（ 10 00355()355100(215002422202122100由 参考资料 1 第 118 页表 取基准长度 550由 参考资料 1 第 135 页式（ 实际中心距 a 为 d 14122 0 中心距 a 的变动范围为 5 83 5 5 00 1 1 20 1 i n 1 83 5 5 1 a x 6. 校验小带轮包角 1 由 参考资料 1 第 135 页式（ 1 21 0 03 5 51 8 0 1217. 确定 V 带根数 Z 由 参考资料 1第 135 页式（ Z 00 根据 m 4 3 0,1 0 01 d ，查 参考资料 1 第 127 页表 内插法得 取 由 参考资料 1 第 131 页式（ 功率增量0P为 110由 参考 资料 1 第 132 页表 得 1 根据传动比 55.3i ，查 参考资料 1第 132 页表 1373.1 7 11 4 3 0100 2 7 0 由 参考资料 1 第 119 页表 得带长度修正系数 K ,由 参考资料 1第 131 页图 得包角系数 K, 得普通 V 带 根 数 Z 根 8. 求初拉力 带轮轴上的压力考资料 1 第 124 页表 得 A 型普通 V 带的每米长质量q=m，根据 参考资料 1第 135 页式（ 单根 V 带的初拉力为 由 参考资料 1 第 135 页式（ 得作用在轴上的压力 52 9s i 822s i 0 9. 带轮的结 构设计 （ 1） V 带轮的设计要求 带轮应具有足够的强度和刚度，无过大的铸造内应力；质量小且分布均匀，结构工艺性好，便于制造；带轮工作表面应光滑，以减少带的磨损。当25/5 时，带轮要进行静平衡。 （ 2） 带轮的材料 带轮材料常采用铸铁、钢、铝合金或工程塑料等，灰铸铁应用最广，当带速 25 时采用 （ 3） 带轮的结构 带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。 12 10. 设计结果 选用 3 根 A 355089V 带，中心距 a=1412轮 直径 5 5,1 0 0 21 ，轴上压力 五、 圆柱齿轮传动的设计及热处理方法 已知，传递功率 电 动 机 驱 动 ， 齿 轮 转 速动比 ， 向运转，载荷平稳 ,使用寿命 6年，双班制工作。 1、选择齿轮的材料及热处理方法 （ 1） 减速器为一般机器，没有特殊要求，以降低成本，减少结构尺寸和易于取材的原则出发，决定两小齿轮用 45 钢调质，齿面硬度为 217255大齿轮选用 45钢正火，齿面硬度为 169217 （ 2） 选定精度等级 减速器为一般齿轮传动，估计圆周速度不大于 5m/s，根据表 选 8级精度 ,要求齿面粗糙度 2、按齿面接触疲劳强度设计 因两齿轮均为钢质齿轮，可应用 参考资料 1第 194 页式（ 出31定有关参数与系数： （ 1） 转矩 T 461161 6 62263 （ 2） 载荷系数 K 查 参 考资料 1 第 192 页表 K= 3） 齿数 Z 和齿宽系数d选齿轮 1齿数 1Z =20，则 112 =20 3=60 选齿轮 3齿数3Z=24，则234 =24 4Z =60 13 因二级齿轮传动为不对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由参考资料 1 第210 页 表 1 。 （ 4） 许用接触应力 H 由参考资料 1 第 188 页 图 、 3 1=600理齿轮 2、4 2=550参考资料 1 第 190 页 表 1 1 60 663 0 0( 860 88112 733 77234 查参考资料 1 第 190 页 图 由参考资料 1 第 188 页 式（ 得 M P 901 i M P 041 i 故 243 2111 253 2233 14 由 参考资料 1 第 172 页 表 1m 2m = 3、主要尺寸计算 5 050112 060134 010521 010543 111 332 4、按齿根弯曲疲劳强度校核 由 参考资料 1 第 195 页 式（ 出 F ，如 则校核合格。 确定有关系数与参数： （ 1） 齿形系数 查 参考资料 1 第 195 页 表 Y , （ 2） 应力修正系数考资料 1 第 195 页 表 （ 3） 许用弯曲应力 由 参考资料 1 第 189 页 图 M P 1 03 M P 904 15 由 参考资料 1 第 190 页 表 S 由 参考资料 1 第 190 页 图 14321 考资料 1 第 189 页 式（ 得 M P 1011l i 4 9 012l i 故 M P Y 4 112212 M P M P Y 334434 齿根弯曲强度校核合格。 5、验算齿轮的圆周速度 V 0 060 0 060 111 0 060 0 060 333 由参考资料 1 第 211 页 表 知，应选 9 级精度，要求齿面粗糙度。 16 6、计算啮合力 圆周力 111 20 333 径向力 9 620t 5 1 0 020t 轴向力 o s 11 o s 33 六、 轴的设计 1. 选取轴的材料，确定许用应力 运输机减速器是一般用途的减速器，对材料无特殊要求，故选用 45 钢并经调质处理。由参考资料 1第 273 页 表 许用弯曲应力 =60 2. 按扭转强度估算轴径 根据参考资料 1 第 271 页 表 118107C 。又由参考资料 1 第 271页 式（ 得， 81 0 7 31m i n 81 0 7 32m i n 07 33m i n 卷筒轴： 07 34m i n 在 虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故将估算 17 直径加大 3%5%，取为 设计手册取标准直径 012d 353d 404d 505d 26 在 理 0252 , 03 , 04 , 5 0302 , 53 , 54 , 475 . 联轴器的选择 减速器输出轴与卷筒轴采用弹性柱销联轴器，由前计算知 ，由参考资料 2 附录表 9用弹性柱销联 轴器，型号为 轴器 45 主要参数尺寸如下： 许用最大扭矩： 用最大转速： 动端 2D 45 型轴孔 L=84型键槽 从动端 3 型轴孔 L=84型键槽 显然，轴的轴径，工作转矩和转速均在选用范围内。 4. 轴承的选用 I 轴：在 I 轴上，既作用着径向力 作用着轴向力 选用深沟球轴承，型号 6204，其主要尺寸如下： d=20=47=14理，在 号 6206，尺寸： d=30=62=16理，在 207，尺寸： d=35=72=17. 轴的结构设计 （ 1） 确定轴上零件的位置和固定方法 要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式。参考资料 1第 267 页 图 定齿轮从轴的右端装入，齿轮的左端用轴肩（或轴环） 18 定位，右端用套筒固定。这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定。齿轮的周向固定采用平键连接。轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用轴肩固定，周向采用过盈配合固定。 （ 2） 确定各轴段的长度（以 由前面计算可知，小齿轮宽度 3了保证齿轮固定可 靠，轴段 的长度应略短于小齿轮宽度，取为 68保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁间应留有一定的间距，取该间距为 15保证轴承安装在箱体轴承座孔中（轴承宽度为 17并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为 5以轴段 的长度取为 20承支点距离 l 127据箱体结构及联轴器距轴承盖要有一定距离的要求，取 l 72l 60 按设计结果画出轴的结构草图（图（ 1） 19 20 6. 按弯扭合成强度校核轴径（以 为例） （ 1） 水平面内的 支点反力为 100242002 3 3335021272100 2100 2） 垂直面内的 支点反力为 Nl 33 1 1) 9(1 5 1 23 5 0 I 1 6 2 1 （ 3） 合成弯矩 22 52222 左左 21 27 52222 右右 222 （ 4） 求当量弯矩 因减速器单向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数 为 2525232 右 I 0 3 9 5252232 （ 5） 确定危险截面及校核强度 截面 弯矩M ,且轴上还有键槽，故截面 由于轴径23 ，故也应对截面 行校核。 M P 35 M P e I I 25 查参考资料 1 第 272 页 表 01 ，满足 的条件，故设计的轴有足够强度，并有一定裕量。 7. 修改轴的结构 因所设计轴的强度裕度不大，此轴不必再作修改。 七、 轴承寿命计算 轴承已初选型号为 6207
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