减速器设计说明书

1、青岛理工大学琴岛学院课程设计说明书课题名称：二级减速器学 院：机电工程系专业班级：机械设计制造及其自动化088班学 号：20080201282学 生：王 军指导老师：郇 艳青岛理工大学琴岛学院教务处 2011 年 07 月 01 日机械设计课程设计评阅书题目二级减速器齿轮传动装置设计学生姓名王 军学号20080201282指导教师评语及成绩指导教师签名： 年 月 日答辩评语及成绩答辩教师签名： 年 月 日教研室意见总成绩： 室主任签名： 年 月 日 摘 要本次课程设计是设计一个二级减速器，根据设计要求确定传动方案，通过比较所给的四种方案，选择c方案，做为设计方案。设计过程根据所给输出机的驱动卷

2、筒的圆周力、带速、卷筒直径和传动效率。确定所选电动机的功率，再确定电动机的转速范围，进而选出所需要的最佳电动机。计算总传动比并分配各级传动比，计算各轴的转速、转矩和各轴的输入功率。对传动件的设计，先设计齿轮，从高速机齿轮设计开始，根据功率要求、转速、传动比，及其其他要求，按齿轮的设计步骤设计，最后确定齿轮的齿数，模数，螺旋角等一系列参数。本次课程设计我采用的是斜齿轮，斜齿轮的优点是，能提高齿轮啮合的重合度，使齿轮传动平稳，降低噪音，。提高齿根的弯曲强度，齿面的接触疲劳强度，但是斜齿轮会产生轴向力，可采用推力轴承进行消除。之后设计齿轮的结构，按机械设计所讲的那样设计，按同样的方法对低速级进行设计

3、，接下来对箱体进行大体设计，设计轴的过程中将完成对箱体的总体设计，设计轴主要确定轴的各段轴径及其长度，在此设计过程中完成了对一些附加件的设计包括对轴承的初选，主要是根据轴的轴向及周向定位要求来选定，然后对轴进行强度校核，主要针对危险截面。这个过程包括一般强度校核和精密校核。并对轴承进行寿命计算，对键进行校核。设计过程中主要依据课程设计，对一些标准件和其他的一些部件进行选择查取，依据数学公式和经验进行对数据的具体确定。关键字：减速器 齿轮 轴 轴承 键 箱体目 录摘 要iii1 课程设计任务11.1 课程设计的目的11.2 课程设计要求11.3 课程设计的数据12.传动系统方案的拟定23传动零件

4、的设计计算63.1齿轮传动的主要参数和几何参数计算63.2轴的设计计算（初估轴颈、结构设计和强度校核）143.3滚动轴承选择与寿命校核204 箱体及附件的结构设计和选择234.1窥视孔与视孔盖234.2通气器234.3油塞234.4油面指示器的选择234.5起吊装置的选择234.6定位销234.7启盖螺钉235. 减速器润滑与密封246. 机座箱体结构尺寸25总 结27参考文献281 课程设计任务1.1 课程设计的目的该课程设计是继机械设计课程后的一个重要实践环节，其主要目的是：（1）综合运用机械设计课程和其他先修课程的知识，分析和解决机械设计问题，进一步巩固和拓展所学的知识（2）通过设计实践

5、，逐步树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意识，熟悉掌握机械设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。（3）通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行全面的机械设计基本技能的能力的训练。1.2 课程设计要求1.两级减速器装配图一张（a0）2.零件工作图两张(a3)3.设计说明书一份1.3 课程设计的数据课程设计的题目是：带式输送机减速系统设计工作条件：运输机连续单向运转,有轻微振动,经常满载，空载起动, 两班制工作，使用期限10年，输送带速度容许误差为5%。卷筒直径d=280mm，带速=1.95m/s, 带式输送机驱动卷筒的圆周力（牵引力）f=2.7kn 2.

6、传动系统方案的拟定1传动系统方案 驱动卷筒的转速 , = 一般常选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机为原动机，因此传动装置总的传动比为7.21或10.82。根据总传动比数值，可初步拟定以二级传动为主的传动方案，如图2-1所示： 图2-1传动装置运动简图 2电动机选择 选择电动机类型和结构型式电动机是标准部件。其工作环境清洁，运动载荷平稳，按照工作条件和要求 一般选择y系列一般用途的三相异步电动机。 电动机容量的选择 卷筒轴的输出功率其中 f=2700n, v=1.95m/s， 得pw=5.265 kw电动机的输出功率为电动机至滚筒轴的传动装置总效率。取弹性联轴器传动效率

7、，滚动轴承的传动效率，圆柱齿轮的效率，卷筒轴滚动轴承的传动效率，从电动机到工作机输送带间的总效率为：电动机所需功率为： 电动机额定功率只需略大于即可查选取电动机额定功率为。电动机的转速 为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。查取单机圆柱齿轮传动比范围,则电动机转速可选范围为,可见同步电动机转速为1500r/min和 3000r/min的电动机均符合。将两种电动机进行比较，如表2-1所示 表2-1 y系列三相异步电动机技术数据方案电动机型号额定功率电动机转速电动机质量传动质量的传动比同步满载总传动比高速减速器低速减速器1y132s-47.5150014408110.823.453.

8、142y132s-27.5300029007021.795.53.96对于高级卧式圆柱齿轮减速器，为使两级的大齿轮有相近的浸油深度高速级传动比和低速级传动比分配为=，单级圆柱齿轮传动比范围为,所以方案1、2均可行，但方案1的传动比较小传动装置结构尺寸较小，所以，采用方案1，选定电动机的型号为y132m-4。 电动机的技术数据和外形、安装尺寸查表的y132s-4型电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸，并列表2-2记录 表2-2 y132s-4型电动机的主要技术数据电动机型号额定功率满载转速质量y132m-47.514402.22.381 3. 计算传动装置总的传动比和分配各级传动比 传动装置总的

9、传动比 分配各级传动比 取高速级传动比 和低速级传动比为,则,取4. 计算传动装置的运动和动力参数 各轴转速 各轴输入功率 按电动机额定功率计算各轴的输入功率即1轴 ； 2轴 ； 3轴 ； 各轴转矩 电机轴 ； 1轴 2轴 ；3轴 ；整理结果列于表2-3 表2-3各轴的技术参数项目电动机轴高速轴中间轴低速轴转4133.08功率7.57.4257.136.85转矩49.7349.24163.14491.86传动比13.453.14效率0.990.970.973传动零件的设计计算3.1齿轮传动的主要参数和几何参数计算 高速级减速齿轮设计 1.选择齿轮的材料，精度和齿数选择

10、。 选用斜齿圆柱齿轮传动。因传递功率不大，转速不高，故选用7级精度。 材料选择，小齿轮材料为40cr,并经调质及表面淬火，齿轮硬度为280hbs。大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240hbs,二者材料硬度差为40hbs 对于高速级齿轮传动，小齿轮级齿数=24，大齿轮级齿数=243.45=82.8 取=83。 选取螺旋角。初选螺旋角=14。2. 按齿面接触疲劳强度设计 确定公式内的各个计算数值1) 试选，选取区域数系=2.433，弹性影响系数=189.8,2) =23,=95,查表得，得3) 查得小齿轮的接触疲劳强度=600mpa，大齿轮的接触疲劳强度=550mpa4) 计算小齿轮传递的轮距：

11、=4.9245) 计算应力循环次数 =6014401（2830010）=，6) 查取接触疲劳寿命系数=0.90 =0.957) 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%。安全系数s=1,由= 得=540mpa，=522.5mpa8) 选取齿宽系数=1 （2）计算1） 试算小齿轮分度圆直径 =45.57mm2） 计算圆周速度v 3） 计算齿宽b及模数 h=2.25=4.14mm4） 计算纵向重合度 5） 计算载荷系数k 使用系数=1.25，根据=3.1m/s，7级精度，查图得动载系数=1.12， ， 故载荷系数：6） 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 7） 计算模数 按齿根弯曲强度设计 （1

12、）确定计算参数。1） 计算载荷系数。2） 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ，大齿轮的弯曲疲劳强度极限。弯曲疲劳寿命系数及安全系数，弯曲疲劳安全系数s=1.43）计算弯曲疲劳许用应力： 4） 根据纵向重合度,查得螺旋角影响系数5） 计算当量齿数。 查取齿形系数,查得 ,6） 查取应力校正系数,查得 1.596 ,7） 计算大小齿轮的并加以比较。 大齿轮数值较大1) 设计计算=1.56mm 对比计算结果，由齿轮接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取标准值=2mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得分度圆直径来计算应有的齿数，于是由取=27,

13、则=3.4527=93.15取=93 4. 几何尺寸计算（1）计算中心距 将中心距圆整为124mm。（2） 按圆整后的中心距修正螺旋角 因值改变不多，故参数等不必修正。（3） 计算大小齿轮的分度圆直径 （4） 计算齿轮宽度b 圆整后取 ，。 低速级减速齿轮设计对于低速级齿轮传动选小齿轮齿数=21，=66，其余的条件与高速齿轮传动一样。 1. 按齿面接触强度设计确定公式内的各个计算数值1） 试选kt=1.6，选取区域系数=2.433 ， 弹性影响系数=189.8 =24,=85,查表得，得，查的=600mpa，=550mpa2） 计算小齿轮传递的转矩=1631403） 选取齿宽系数=14） 计算

14、应力循环次数，= 5） 查取接触疲劳寿命系数=0.95，=1.05计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1，安全系数s=1，得 （2）计算1） 试算小齿轮分度圆直径 =65.32mm2） 计算圆周速度v =1.43m/s3） 计算齿宽b及模数 h=2.25=6.795mm=9.614） 计算纵向重合度 5） 计算载荷系数k使用系数=1.25，根据=1.43m/s，7级精度，查得动载系数=1.06，,，故载荷系数： 6） 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆7） 计算模数 按齿根弯曲强度设计： （1）确定计算参数1） 计算载荷系数。 2） 查取小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ，大齿轮的弯曲疲劳强度极限，弯曲

15、疲劳寿命系数及安全系数=0.88，=0.92，弯曲疲劳安全系数s=1.43）计算弯曲疲劳许用应力： 4） 根据纵向重合度,查得螺旋角影响系数=0.885） 计算当量齿数。 查取齿形系数 =2.69，=2.2666） 查取应力校正系数。查得 =1.575，=1.7667） 计算大小齿轮的并加以比较。 大齿轮数值较大（2） 设计计算=2.48mm对比计算结果，由齿轮接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取=2.5mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得分度圆直径来计算应有的齿数，于是由取=30,则,取94。 4.几何尺寸计算（1）计算中心距

16、将中心距圆整为160mm（2） 按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数等不必修正。（3）计算大小齿轮的分度圆直径 计算齿轮宽度b 圆整后取 ，3.2轴的设计计算（初估轴颈、结构设计和强度校核） 低速轴的设计计算 1.齿轮机构的参数见表3-1表3-1 齿轮机构的参数级别z1z2n na*齿宽/mm高速级27932143533201b2=56mmb1=61mm低速级30942.5142141201b4=78mmb3=83mm已知输出轴上的功率=6.85kw,转速=133r/min,转矩=491.86 1.求作用在齿轮上的力 圆周力，径向力及轴向力的方向如图3-1所示 图3-1低速级大齿轮受

17、力分析 3. 初步确定低速轴轴的最小直径 先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调制处理。取=112。于是得 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径（图3-2）。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需要同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩=, 考虑到转矩变化很小，故取则; 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查标准gb/t5014-2003或手册，选用hl4型弹性柱联轴器，其公称转矩1250000。半联轴器的孔径=42mm。故取=42mm，半联轴器长度l=112mm，半联轴器与轴配合的孔长度=84mm 。 4.轴的结构设计 1）拟定轴上零件的装配方案2) 图3-2低速轴

18、的装配方案3)本题的装配方案已在前面分析比较，现选用图15-22a所示的装配方案（见机械设计书）。4)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度5)为了满足半联轴器的轴向定位要求，i - ii轴段右端需制出一轴肩，故取ii - iii段的直径左端用轴挡圈定为，按轴直径取挡圈直径d=46mm。半联轴器与轴配合的孔长度为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故i - ii段的长度应比略短一些，现取=82mm。6）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30310，其

19、尺寸为，故；而。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册上查得到30310型轴承的定位轴肩高度h5mm，因此，取。7)取安装齿轮处的轴端段iv-v的直径；齿轮的左端与左轴承之间采用轴套定位。已知齿轮轮毂的宽度为78mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴承应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度h0.07d，故取h=4mm，则轴环处的直径。轴环宽度b1.4h，取。8） 轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取。9） 取齿轮距箱体内壁之间的距离a=16m

20、m，i级圆柱斜齿轮与ii级圆柱斜齿轮之间的距离c=20mm。参考到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应箱体内壁一段距离s，取s=8mm，已知滚动轴承宽度t=31.5mm，i级圆柱斜齿大齿轮轮毂长l=50mm，则 至此，已初步确定轴的各段直径和长度。10）轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按由表6-1差得平键截面bh=16mm10mm，键槽用键槽铣刀加工，长为63mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与州的配合为同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为12mm8mm70mm，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处

21、选轴的直径尺寸公差为 m6。11)确定轴上圆角和倒角尺寸参考表15-2取左轴端倒角为，右端倒角为2各轴肩处的半径见图3-2 5.求轴上载荷首先根据轴的结构图（1-1）做出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，应从手册中查取a值（参看机械设计书的图15-23）。对于30311型圆锥滚子轴承，由手册中查的a=26mm。因此，作为简支梁的轴的支撑跨距根据轴的计算简图做出轴弯矩图和扭矩图（图1-3）。从轴的结构图及其弯矩和扭矩图中可以看出截面c是轴的危险截面。现将计算出的截面c处的、及的值列于下表表3-2 截面c处的、及载荷水平面h垂直面v支反力f，弯矩m，总弯矩 扭矩t 6.按弯扭合成应力校核轴的强度

22、 进行校核时,通常只校核轴的上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面c)的强度.根据公式及上表中的数据,以及轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取计算轴的应力前已选定轴的材料为45钢,调质处理,查表得=60mpa。因此，故安全。 中间轴的设计计算1. 已知输出轴的功率=7.13kw,=417.39r/min，=1631402. 初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调制处理。取=112。于是得 3. 输出轴的最小直径显然是安装轴承处及轴的两端处的直径（图3-3）。图3-3中间轴的结构设计图 4.轴的结构设计 1）拟定轴上零件的装配方案 2) 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向

23、力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取0 基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306，其尺寸为，故；而。右端滚动轴承采用轴套进行轴向定位。3)取安装齿轮处的轴端段iv-v的直径；齿轮的左端用轴肩定位。已知齿轮轮毂的宽度为56mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴承应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度h0.07d，故取h=3.5mm，则轴环处的直径。4)取安装齿轮处的轴端段-的直径；齿轮的左端用套筒定位，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴承应略短于轮毂宽度，故取，取。 高速轴的设计计算1. 已知高速轴的功率=7.425kw,=

24、1440r/min，=49.24 2. 初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调制处理。取=112。于是得 3. 输出轴的最小直径显然是安装轴承处-处的直径（图3-4）为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需要同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩=, 考虑到转矩变化很小，故取则; 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查标准gb/t5014-2003或手册，选用tl5型弹性柱联轴器，其公称转矩125000。半联轴器的孔径=25mm。故取=25mm，半联轴器长度l=62mm，半联轴器与轴配合的孔长度=44mm 。 4.轴的结构设计 1）如图1-3所示 图3-4 高速轴的结构设计图 2

25、）考虑到轴间定位故轴的-的直径为=30mm。 3）初步选择段的滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取0 基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306，其尺寸为，故；而，右端滚动轴承用端盖定位，左端用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为61mm，故=57mm。=30mm，=100mm。 3.3滚动轴承选择与寿命校核已知轴上齿轮受切向力，径向力，轴向力，齿轮分度圆直径=242.58mm,n=133r/min,运转中有中等冲击载荷，轴承预期寿命=14400h，选用两个轴承型号30310，其基本额定动载荷c=130kn，基本额

26、定静载荷=158kn。 1. 求两轴承受到的径向载荷和把轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面（b）和水平面（c),两个平面力系。 图3-5轴系部件受力分析图其中图c的为通过另加转矩而平衡到指向轴线，图a的亦通过另加弯矩而平移到作用于轴线上（上述转化在途中均未画出）。分析力可得=1524n,=4055n,=1038n；=-160n,=1684n；=2780.6n,=1274.6n。 2. 求两轴承的计算轴向力 对于圆柱滚子轴承 ，查得e=0.35,y=1.7,y0=1 3. 求当量动载荷和所以 所以 取 4. 验证轴承寿命因为，所以按轴承2的受力大小验算，已知 所以轴承合格。4 箱体及附件的结构设

27、计和选择4.1窥视孔与视孔盖 为检查传动件的啮合情况，接触斑点，侧隙和向箱体内倾住润滑油，在传动啮合区上方的箱盖上开设检查孔。 4.2通气器减速工作时，箱体温度升高，气体膨胀，压力增大，对减速器各接缝面的密封很不利，故常在箱盖顶或检查盖上装有通气器。4.3油塞为了换油及清洗箱体时排出油污，在箱体底部最低位置设置一个排油孔，排油孔用油塞及封油圈堵住在本次设计中，可选为，封油圈材料为耐油橡胶，油塞材料为q235 4.4油面指示器的选择选用带螺纹的油标尺，可选为 4.5起吊装置的选择选用吊耳起吊。 4.6定位销为保证箱体轴承座孔的镗制和装配精度，在箱体分箱面凸缘长度方向两侧各安装一个圆锥定位销，其直

28、径可取：,长度应大于分箱面凸缘的总长度 4.7启盖螺钉启盖螺钉上的螺纹段要高出凸缘厚度，螺纹段端部做成圆柱形5. 减速器润滑与密封1 .齿轮的润滑方式 齿轮，故采用浸油润滑。2. 轴承的润滑方式 轴承采用润滑脂润滑3.齿轮润滑油牌号及用量齿轮润滑选用l-an32号机械油（gb44389），最低最高油面距(大齿轮)1020mm。4.轴承润滑油牌号及用量轴承润滑选用3号润滑脂（gb732487）用油量为轴承间隙的1/31/2为宜。5.密封方式 箱座与箱盖凸缘接合面的密封选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法。 观察孔和油孔等出接合面的密封在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封。 轴承孔的密封闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部。轴的外延端与透端盖的间隙，由于，故选用半粗羊毛毡加以密封。 轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部。6. 机座箱体结构尺寸在本次设计中箱体材料选择铸铁ht200即可满足设计要求。主要参数见表6-1表6-1铸铁减速器箱体结构尺寸代号名称设计计算结果箱座壁厚箱盖壁厚箱座加强肋厚箱盖加强肋厚箱座分箱面凸缘厚箱盖分箱面凸缘厚箱座底凸缘厚地脚螺栓=轴承旁螺栓联结分箱面的螺栓轴承盖螺钉检查孔螺钉定