展开式二级减速器课程设计计算说明书课件

1、机械设计课程设计说明书 HPU 10-01 FKY1 设计任务书题目：设计一用于带式运输机传动装置中的展开式二级圆柱齿轮减速器1.1设计数据及要求工作条件及生产条件: 某带式输送机输送物品为粉粒物（如煤、沙等）、单向传动，工作载荷平稳，滚筒效率0.96，使用期限10年，大修期3年，每年工作300天，两班制工作。输送带速度允许误差为5%，在中等规模机械厂小批生产。序号F(N)D(mm)V(m/s)载荷特性最短工作年限传动方案大修间隔112002602.6平稳冲击十年二班如图1-1三年1.2传动装置简图图1-1 传动方案简图1.3设计需完成的工作量（1） 减速器装配图1张(A1)（2） 零件图2张

2、（轴及齿轮）；（3） 设计说明书1份（A4纸）1.4设计内容：1) 电动机的选择与运动参数计算；2) 直齿轮传动设计计算；3) 轴的设计；4) 滚动轴承的选择；5) 键和联轴器的选择与校核；6) 装配图、零件图的绘制；2 传动方案的分析由题目所知传动机构类型为：展开式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。 本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴承受载荷大、刚度差，中间轴承润滑较困难。3 电动机的选择3.1电动机类型和结构型式工业上一般用三相交流电动机，无特殊要求一般选用三相交流异步电动机。最常用的电动机是Y系列笼型三相

3、异步交流电动机。其效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、价格低，适用于不易燃、不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的场合。此处根据用途选用Y系列三相异步电动机3.2选择电动机容量3.2.1工作机所需功率卷筒3轴所需功率： = 卷筒轴转速： 3.2.2电动机的输出功率考虑传动装置的功率耗损，电动机输出功率为传动装置的总效率： 取 所以所以 3.2.3确定电动机额定功率根据计算出的功率可选定电动机的额定功率。应使等于或稍大于。查机械设计课程设计表18-1得3.3选择电动机的转速由机械设计课程设计表2-1 圆柱齿轮传动的单级传动比为，故圆柱齿轮传动的二级传动比为，所以电动机转速可选范围为3.4电动机技术

4、数据由表18-1查出电动机型号为Y132S1-2,其额定功率为5.5kW，满载转速2900r/min,基本符合题目所需的要求。4传动装置运动和动力参数计算4.1传动装置总传动比的计算4.2传动装置各级传动比分配减速器的传动比 为15.2,对于两级卧式展开式圆柱齿轮减速器的，计算得两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比，低速级的传动比。4.3传动装置运动和动力参数计算4.3.1电动机轴运动和动力参数计算4.3.2高速轴运动和动力参数计算4.3.3中间轴运动和动力参数计算4.3.4低速轴运动和动力参数计算5传动件的设计计算5.1高速级齿轮传动设计计算5.1.1选择材料、热处理方式和公差等级1）直齿圆柱齿

5、轮具有不产生轴向力的优点，但传动平稳性较差，在减速器中圆周速度不大的情况下采用直齿轮。2）运输机为一般工作机器，速度不高，可选用8级精度3）选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS4）初选小齿轮齿数为25，则大齿轮齿数。取1115.1.2 按齿面接触强度设计由设计公式进行试算，即 （5-1）(1) 确定公式内的各计算数值1) 试选载荷系数2) 由以上计算得小齿轮的转矩3) 查表及其图选取齿宽系数，材料的弹性影响系数，按齿面硬度的小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。4)计算应力循环次数5) 按接触疲劳寿命系数2 6) 计

6、算接触疲劳许用应力，取失效概率为1，安全系数S=1由 （5-2） 得（2） 计算：1) 求得小齿轮分度圆直径的最小值为2) 圆周速度： 3) 计算齿宽及模数：齿宽： 模数: 齿高: 4) 计算载荷系数：根据, ,8级精度，查得 动载系数 ，,故载荷系数 5) 按实际载荷系数校正分度圆直径：6） 计算模数： 5.1.3按齿根弯曲强度计算弯曲强度设计公式为 （5-3）1)确定公式内的各计算数值2)查图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;3)查图取弯曲疲劳寿命系数4)计算弯曲疲劳许用应力.取弯曲疲劳安全系数S=1.4,得5)计算载荷系数K.6）查取齿形系数.查表得 7） 查取应力校正

7、系数.查表得 8） 计算大、小齿轮的并加以比较.大齿轮的数值大.（2）设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数的大小要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径(即模数与齿数的成积)有关,可取弯曲强度算得的模数1.35mm，并接近圆整为标准值,按接触强度算得的分度圆直径。算出小齿轮齿数，圆整取大齿轮齿数 ，取.这样设计出的齿轮传动,即满足了齿面接触疲劳强度,又满足齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费.5.1.4. 几何尺寸计算（1）计算中心距：（2）齿轮宽度：取 5.2低速级齿轮传动设计计算5.

8、2.1选择材料、热处理方式和公差等级1）直齿圆柱齿轮具有不产生轴向力的优点，但传动平稳性较差，在减速器中圆周速度不大的情况下采用直齿轮。2）运输机为一般工作机器，速度不高，可选用8级精度3）选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS4）初选小齿轮齿数为25，则大齿轮齿数。5.2.2 按齿面接触强度设计由设计公式进行试算，即（1）确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数2) 由以上计算得小齿轮的转矩3) 查表及其图选取齿宽系数，材料的弹性影响系数，按齿面硬度的小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。4)计算应力循环次数4) 按接

9、触疲劳寿命系数 5）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（2） 计算：1) 求得小齿轮分度圆直径的最小值为2) 圆周速度： 3) 计算齿宽及模数：齿宽： 模数: 齿高: 4) 计算载荷系数：根据, ,8级精度，查得 动载系数 ，,故载荷系数 6) 按实际载荷系数校正分度圆直径：7） 计算模数： 5.2.3按齿根弯曲强度计算弯曲强度设计公式为(1)确定公式内的各计算数值1)查图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;2)查图取弯曲疲劳寿命系数3)计算弯曲疲劳许用应力.取弯曲疲劳安全系数S=1.4,得4)计算载荷系数K.5）查取齿形系数.查表得 6）查取应力校正系

10、数.查表得 7） 计算大、小齿轮的并加以比较.大齿轮的数值大.（1）设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数的大小要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径(即模数与齿数的成积)有关,可取弯曲强度算得的模数1.62mm，并接近圆整为标准值,按接触强度算得的分度圆直径,算出小齿轮齿数，圆整取大齿轮齿数 ，圆整取这样设计出的齿轮传动,即满足了齿面接触疲劳强度,又满足齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费.5.2.4几何尺寸计算（1）计算中心距：（3）分度圆直径：（4）齿轮宽度：取 6轴的设计计算6.

11、1高速轴的轴系结构设计6.1.1轴的结构尺寸设计1.高速轴的功率，转速，转矩根据结构及使用要求,把该轴设计成阶梯轴且为齿轮轴,共分七段,其中第5段为齿轮,如图6-1所示: 图6-1高速轴由于结构及工作需要将该轴定为齿轮轴,因此其材料须与齿轮材料相同,均为45钢,热处理为调制处理, 材料系数为120。所以,有该轴的最小轴径为: 此处最小直径显然是安装联轴器处的直径，选择半联轴器的孔径，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度。其他各段轴径、长度的设计计算依据和过程见下表:表6-1 高速轴结构尺寸设计阶梯轴段设计计算依据和过程计算结果第1段由半联轴器孔径确定略小于联轴器毂孔长度，毂孔长度取第2段为

12、了满足半联轴器的轴向定位要求，一段右端应制出一轴肩，故取2段的直径为，取端盖右端到联轴器左端距离为,端盖总宽度为，故第3段根据，预选轴承NU1004 ，轴承采用脂润滑，封油盘总长度为7mm，确定轴的直径与长度第4段封油盘与轴采用轴肩定位，因此，取。箱体内壁尺寸定为142mm，封油盘露出箱体内壁1mm，齿轮端面与箱体距离定为13mm，齿轮宽度38mm。 第5段齿顶圆直径齿宽第6段第7段封油盘宽度为7mm，轴承宽度12mm，取6.2中间轴的轴系结构设计轴的结构尺寸设计根据结构及使用要求该轴设计成阶梯轴,共分五段,如图6-2所示:图6-2中间轴材料为45钢,热处理为调制处理,取材料系数 。有该轴的最

13、小轴径为: 各段轴径、长度的设计计算依据和过程见下表:表6-2中间轴结构尺寸设计阶梯轴段设计计算依据和过程计算结果第1段由轴承尺寸确定(轴承预选Nu304E )第二齿轮采用轴套固定。箱体内壁间距142mm，二齿轮端面距内壁15.5mm,取轴套长度为21.5mm，为了固定，齿轮超出轴肩2mm。取长度为39.5mm第2段固定大齿轮，取轴肩高度为3mm，取略小于齿轮宽度，取第3段需用轴肩定位齿轮，取轴肩高度为2mm，所以确定第三段轴长度 ：内壁间距离142mm，大齿轮宽度为33mm，距内壁距离15.5mm。小齿轮宽度57，距内壁间距13mm第4段轴肩高度取2mm为了定位，齿轮超出轴肩2mm，小齿轮宽

14、度57mm。第5段 小齿轮采用轴套固定，轴套长度19mm，齿轮端面超出轴肩2mm，轴承宽度15mm，取6.3低速轴的轴系结构设计6.3.1轴的结构尺寸设计根据结构几使用要求该轴设计成阶梯轴,共分七段,如图6-3所示:图6-3低速轴考虑到低速轴的载荷较大，材料选用45钢,热处理调质处理,取材料系数 所以,有该轴的最小轴径为: 显然此段轴是安装联轴器的，选择GY5型联轴器，取半联轴器孔径为，故此段轴径为，半联轴器与轴配合的毂孔长度为,第一段的长度应比联轴器的毂孔长度略短，故取其他各段轴径、长度的设计计算依据和过程见下表: 表6-3低速轴结构尺寸设计阶梯轴段设计计算依据和过程计算结果第1段 (由联轴

15、器宽度尺寸确定)第2段为了满足半联轴器的轴向定位要求，一段右端应制出一轴肩，故取2段的直径为， 由端盖等因素确定，取第3段根据，预选轴承NU1008，由轴承尺寸确定, 轴承采用脂润滑，封油盘总长度为8mm，确定轴的直径与长度取长度为25mm 第4段箱体内壁间距142mm，齿轮端面距内壁15.5mm,齿轮宽度52mm,取轴环宽度8mm,轴套超出内壁1mm。 第5段轴环宽度第6段取安装齿轮处的轴直径，此段的长度略小于齿轮宽度，取第7段齿轮采用轴套固定，取轴套长度为22.5mm，为了固定，齿轮超出轴肩2mm，轴承宽度15mm.取为41mm6.3.2高速轴的受力分析及计算轴的受力分析及载荷分析如图6-

16、4所示BC长度125.5mm，CD长度48.5mm。 扭矩：图6-4高速轴的受力分析及扭矩图从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面，根据教材式15-5及上表中数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力（公式中） 由表15-1查得45钢的许用弯曲应力符合要求6.3.3减速轴的校核轴的受力分析及载荷分析如图6-4所示 。AB段长度55mm.BC段长度68.5mm.CD段长度45.5mm作用在2、3齿轮上的圆周力： 径向力：求垂直面的支反力： 解得： 计算垂直弯矩：N.mmN.mm求水平面的支承力： 解得：N N计算、绘制水平面弯矩图：N.mmN.mm求合

17、成弯矩图，按最不利情况考虑：N.mmN.mm求危险截面当量弯矩： 图6-5减速轴的受力分析及扭矩图根据教材式15-5及上表中数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力（公式中）由计算结果可见C截面安全。6.3.4低速轴的受力分析及计算AB段长度56mm,BC段长度115mm。作用在齿轮上的力：按弯扭合成应力校核轴的强度：总弯矩：扭矩：减速轴的受力分析及扭矩图如下根据教材式15-5及上表中数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力（公式中） 由表15-1查得45钢的许用弯曲应力符合要求6.4滚动轴承的选择及计算：I高速轴：轴承NU1004的校核，即

18、轴承寿命校核：轴承寿命可由式进行校核，轴承只承受径向载荷的作用，由于工作温度不高且冲击不大，取取基本额定动负荷为则， 该轴承的寿命满足使用3年要求。II中间轴：轴承NU104E的校核，即轴承寿命校核：轴承寿命可由式进行校核，轴承只承受径向载荷的作用，由于工作温度不高且冲击不大，取取基本额定动负荷为则. 该轴承的寿命满足使用3年要求。III低速轴：轴承NU1008的校核，即轴承寿命校核：轴承寿命可由式进行校核，轴承只承受径向载荷的作用，由于工作温度不高且冲击不大，取取基本额定动负荷为则。 该轴承的寿命满足使用3年要求。7 各轴键、键槽的选择及其校核因减速器中的键联结均为静联结,因此只需进行挤压应

19、力的校核.7.1高速级键的选择及校核（1）：选择键连接的类型和尺寸一般7级以上精度的齿轮有定心精度要求，应选用平键连接。由于齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（A）型。根据d=16mm从表6-1中查的键的截面尺寸为：宽度b=5mm，高度=5mm，由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=22mm（比轮毂宽度小些).（2）：校核键连接的强度键、轴和轮毂的材料都是钢，由表6-2查得许用挤压用力，取中间值，=110MPa 。键的工作长度l=L-b=22-5=17mm，键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.5 。由式（6-1）可得： =37.35 =110MPa所选的键满足强度要求。7.2中间级处键选择

20、及校核1. 对连接小齿轮与轴的键的计算（1）：选择键连接的类型和尺寸一般7级以上精度的齿轮有定心精度要求，应选用平键连接。由于齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（A）型。根据d=26mm从表6-1中查的键的截面尺寸为：宽度b=8mm，高度h=7mm，由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=50mm（比轮毂宽度小些）（2）：校核键连接的强度键、轴和轮毂的材料都是钢，由表6-2查得许用挤压用力，取中间值，=110MPa 。键的工作长度l=L-b=50-8=42（mm），键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.5 。由式（6-1）可得： =28.2 =110MPa所选的键满足强度要求。2. 对连接大齿

21、轮与轴的键的计算（1）：选择键连接的类型和尺寸一般7级以上精度的齿轮有定心精度要求，应选用平键连接。由于齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（A）型。根据d=26mm从表6-1中查的键的截面尺寸为：宽度b=8mm，高度=7mm，由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=28mm（比轮毂宽度小些）（2）：校核键连接的强度键、轴和轮毂的材料都是钢，由表6-2查得许用挤压用力，取中间值，=110MPa 。键的工作长度l=L-b=28-8=20（mm），键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.5 。由式（6-1）可得： =59.1 =110MPa所选的键满足强度要求。7.3低速级处键的选择及校核1. 对连接

22、齿轮与轴的键的计算（1）：选择键连接的类型和尺寸一般7级以上精度的齿轮有定心精度要求，应选用平键连接。由于齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（A）型。根据d=45mm从表6-1中查的键的截面尺寸为：宽度b=14mm，高度=9mm，由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=mm（比轮毂宽度小些）（2）：校核键连接的强度键、轴和轮毂的材料都是钢，由表6-2查得许用挤压用力，取中间值，=110MPa 。键的工作长度l=L-b=45-14=31（mm），键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.5。由式（6-1）可得： =47.6=110MPa所选的键满足强度要求。 2. 对联轴器及其键的计算bh=87 d

23、1=30 L=50所以l=L-b=50-8=42 k=0.5h=3.5=50.29110 MPa所选的键满足强度要求。8联轴器的选择计算8.1输出轴的联轴器选择计算8.1.1类型选择选用凸缘套柱销联轴器8.1.2载荷计算转矩，查得，故计算转矩为8.1.3型号选择GY5型弹性套柱销联轴器的许用转矩为400，许用最大转速为8000，轴径为，故合用。8.2输入轴的联轴器选择计算由于输入轴最小直径与电动机输出轴直径相差过大，故选用配做法。大端直径38mm，小端直径16mm。9减速器箱体及其附件的设计9.1减速器附件的选择1. 通气器减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大，为使箱内热胀空气能自

24、由排出，以保持箱内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件等其他缝隙渗漏，通常在箱体顶部装设通气器。为使防尘性能好，选通气器（两次过滤），采用M121.252.油面指示器 选用游标尺M163.起吊装置 为了便于搬运，在箱体设置起吊装置，采用箱盖吊耳、箱座吊耳.4. 放油螺塞换油时，排放污油和清洗剂，应在箱座底部，油池的最低位置处开设放油孔，平时用螺塞将放油孔堵住，油塞和箱体接合面间应加防漏用的垫圈选用外六角油塞及垫片M121.59.2选择适当型号起盖螺钉型号：GB70-85 M1020,材料Q235轴轴承盖上的螺钉：GB70-85 M8X32,材料Q235箱盖、箱座连接螺栓直径：GB578286 M128，材料Q235箱体的主要尺寸：(1)箱座壁厚 取z=8 (2)箱盖壁厚z1=0.02a+1=0.02116+1= 3.32 取z1=8(3)箱盖凸缘厚度b1=8(4)箱座凸缘厚度b=8(5)箱座底凸缘厚度b2=15(6) 地脚螺钉数目n=4 (因为a2 ,齿轮采