减速器的设计说明书

1、目录一、设计任务书1二、传动方案的评述3三、电动机的选择5四、传动比、运动参数的计算9五、传动零件的设计计算12六、轴的设计计算25七、滚动轴承的选择与计算39八、键联接的选择和计算43九、联轴器的选择和验算47十、减速器箱体及其附件的设计48十一、参考资料49一、设计任务书1、设计任务：设计卷扬机的传动装置（传动简图如下）电动机1通过带制动的联轴器2驱动圆锥圆柱齿轮减速器3，再通过开式齿轮传动4驱动滚筒5转动，滚筒5使钢丝绳6运动，从而牵引重物移动。2、设计的原始数据（1）牵引力F=12000N； (2)牵引速度V=0.40m/s； （3）滚筒直径D=700；（4）牵引速度允许偏差：5%；（

2、5）滚筒的传动效率（不包括滚动轴承）：0.96；（6）工作情况:两班制，间歇双向运转，反向空转，断续周期工作制（S3），负荷持续率FC按电动机负载图决定，带负载起动，载荷有冲击；（7）工作环境：室外，环境有灰尘，最高温度40；（8）动力来源：电力，三相交流电，电压380/220V；（9）检修间隔期：2一次大修，二年一次中修，一年一次小修；（10）折旧期：10年；（11）制造条件及生产批量：专门工厂制造，批量生产；（12）减速器类型：图册32页。3、设计主要内容（1）传动方案的评述；（2）选择电动机；（3）设计开式齿轮传动；（4）设计闭式圆锥齿轮和圆柱齿轮传动；（5）设计轴并校核；（6）选择并验

3、算滚动轴承；（7）选择并验算键；（8）选择并验算联轴器；（9）设计减速器箱体及附件；（10）选择各处的配合座；（11）确定齿轮传动和轴承的润滑方式并选择润滑剂；（12）简述减速器的装配过程和调整维修注意事项。4、制图工作量（1）减速器转配图一张；（2）大锥齿轮的零件图一张；（3）轴的零件图一张。二、传动方案的评述由已知条件求得总传动比为，传递功率为，在传递功率均满足的条件下，普通V带传动比为2-4，链传动比为2-6，一级圆柱齿轮传动比为3-8，圆锥齿轮传动比为2-4，均比较小需采用至少二级的传动。现依设计任务初步确定三种传动方案。1、蜗杆减速器传动减速器箱内为单级蜗杆传动，传动范围为，加上一级

4、开式圆柱齿轮传动，其传动范围为，总传动比可满足需要，许用传递功率足够。蜗杆结构紧凑，传动比大，传动平稳，但其传动效率较低，功率损失大，且制造精度要求较高，成本高，不经济。2、二级圆柱齿轮减速器传动二级圆柱齿轮减速器传动比可达到，与蜗杆传动差不多，外加一级开式圆柱齿轮传动仍可满足要求，且其承载能力和速度范围较大，传动效率较高，但其尺寸相对较大，制造安装精度要求高，噪声大，成本高，故其经济性仍不是最佳。3、圆柱圆柱齿轮减速器传动上图为圆锥圆柱齿轮减速器，传动比可达到，与一级开式齿轮传动一起，也可满足传动要求，其承载能力和速度范围较大，传动效率高，寿命长，且圆锥齿轮可改变传动方向，大大减小其外廓宽度

5、尺寸，故与其他传动方案相比较为经济可行。三、电动机的选择计 算 与 说 明结 果1、选择电动机类型负载持续率：因为15%FC60%,所以电动机属于重复短期运行型。 按工作要求和条件选冶金及起重用三相异步电动机，交流380V。2、选择电动机型号联轴器的传动效率，0.99；轴承传动效率，0.99；锥齿轮传动效率，0.96；闭式直齿轮传动效率，0.98；开式直齿轮传动效率，0.95;滚筒的 传动效率，0.96计 算 与 说 明结 果按3的传动比范围：取一级开式传动比=37,圆锥圆柱齿轮减速器传动比=1025；总传动比故电动机转速的可选范围为根据容量和转速由手册查出两种使用的电动机型号，分别为YZR1

6、60M2-6：,，YZR160L-8：，现对两型号电动机进行校核如下: 计 算 与 说 明结 果现校核其启动能力：电动机的平均启动转矩为:起动时的最大负载转矩为:平均启动转矩均大于最大负载启动转矩，可以带动负载起动。而一般电动机转速不低于750r/min，故综合考虑电动机和传动装置等各方面因素，选择YZR160M2-6型号。YZR160M2-6的详细参数如下：（见下页）电动机安装及外形尺寸安装尺寸外形尺寸符号尺寸/mm符号尺寸/mmH160AC325A254AB320B210HD420C108BB290CA330L758K15LC858D48HA25E110E182F14G42.5GD9四、传

7、动比、运动参数的计算计 算 与 说 明结 果1、总传动比计算 2、传动比分配开式齿轮传动比，圆锥圆柱齿轮，圆锥齿轮，直齿圆柱齿轮，故取开式齿轮传动比为=6.5，锥齿轮传动比为=3.3，闭式直齿圆柱齿轮传动比为=4。3、工作机参数计算（1）各轴转速计算 轴： 轴： 轴：滚筒轴：（2）各轴输入功率 轴： 轴：轴：滚筒轴：（3）各轴输出功率计 算 与 说 明结 果轴：轴： 轴：滚筒轴：（4）各轴输入转矩轴：轴：轴：滚筒轴：（5）各轴的输出转矩轴：轴：轴：滚筒轴：运动和运动参数计算结果整理于下表：（见下页）运动和运动参数计算结果轴名功率P （kw）转矩T (Nmm)转速n (r/min)传动比i效率输

8、入输出输入输出电动机轴5.889401.000.99轴5.825.769403.30.95轴5.535.47284.854.00.97轴5.375.3271.216.50.99卷筒轴5.055.0010.91五、传动零件的设计计算计 算 与 说 明结 果（一）开式圆柱齿轮传动的校验计算1、输入功率 ： 2、主动轮转速：3、主动轮所受转矩：4、齿轮选材及热处理 大、小齿轮均选用40Cr，调质后表面淬火，硬度为4855HRC.5、齿宽系数：查1P222表12.3选（硬齿面，悬臂布置）6、齿轮精度：查1 P207表12.6选8级精度（硬齿面磨齿）7.选齿轮齿数：=20（硬齿面，齿数硬少些） 8、按齿

9、根弯曲疲劳强度设计（开式硬齿面传动）式中：，（查1P232表12.17）齿形系数：，（1P229图12.21）应力修正系数：，（1P230图12.22）查附表12-10得弯曲疲劳极限：齿轮计算公式和有关数据皆引自1第206-251页计 算 与 说 明结 果弯曲许用应力：应对齿轮5进行弯曲疲劳强度校核查1P206表12.3选9、齿轮的主要参数和几何尺寸分度圆直径： ，中心距：齿宽：，取 ，圆周线速度：使用情况系数：动载系数： 齿向载荷分配系数：，计 算 与 说 明结 果圆周力：取（1 P225表12.14，一般可靠） ，查附表得 弯曲寿命系数： ，尺寸系数：故满足弯曲疲劳强度要求校核齿面的接触疲

10、劳强度重合度系数：安全计 算 与 说 明结 果弹性影响系数；节点区域系数：接触最小安全系数：（1 P225表12.14，一般可靠）接触寿命系数 : ，（1 P224图12.18）接触疲劳极限：许用接触应力: 故齿面满足接触疲劳强度要求。开式圆柱直齿轮传动参数见下页表(二)减速器内圆锥齿轮传动设计验算1、输入功率 ： 2、主动轮转速：3、主动轮所受转矩：4、齿轮选材及热处理直齿锥齿轮加工多为刨齿，不宜采用硬齿面，查1 ，小齿轮选用40Cr，经调质处理，硬度为241HB-286HB，平均硬安全计 算 与 说 明结 果度为260HB；大齿轮用45钢经调质处理，硬度为217HB-255HB，平均硬度为

11、230HB。5、齿数选择：取 ，取79。开式圆柱直齿轮传动参数表名称代号单位小齿轮大齿轮中心距450传动比6.5模数6端面压力角20啮合角20变位系数0齿顶高6齿根高7.5齿全高13.5齿数20130分度圆直径120780齿顶圆直径132792齿根圆直径105765材料及齿面硬度40Cr48HRC-55HRC40Cr48HRC-55HRC(二)减速器内圆锥齿轮传动设计验算1、输入功率 ： 计 算 与 说 明结 果2、主动轮转速：3、主动轮所受转矩：4、齿轮选材及热处理 直齿锥齿轮加工多为刨齿，不宜采用硬齿面，查1 P221，小齿轮选用40Cr，经调质处理，硬度为241HB-286HB，平均硬度

12、为260HB；大齿轮用45钢经调质处理，硬度为217HB-255HB，平均硬度为230HB。5、齿数选择：取 ，取79。6、精度选择：估计，由1 P207表12.6选8级精度。7、按接触疲劳强度计算使用情况系数：，(由1 P215表12.9)动载系数：（由图12.9）齿间载荷分配系数：由表12.10估计，计 算 与 说 明结 果 载荷系数 ：齿向载荷分配系数：（由表12.20及注3）弹性影响系数；节点区域系数：接触最小安全系数：（1 P225表12.14，一般可靠）接触疲劳极限： ，接触寿命系数 : ，（1 P224图12.18）许用接触应力: 小锥齿轮大端分度圆直径，取齿宽系数8、验算圆周速

13、度及计 算 与 说 明结 果，与原估算值相符合，与原估计相符合9、确定主要传动尺寸大端模数，由表12.3取实际大端分度圆直径锥距齿宽，取10、校核齿根接触疲劳强度齿面接触疲劳强度满足要求11、齿面弯曲疲劳强度校核齿形系数：，（1 图12.30）应力修正系数：，（1 P248图12.31）满足要求计 算 与 说 明结 果重合度系数：齿间载荷分配系数：由表12.10 查得载荷系数：弯曲疲劳极限由图12.23c查得， 弯曲最小寿命系数：（1 P225表12.14，一般可靠）尺寸系数：（由图12.25查得）弯曲寿命系数：由1 图12.24查得 ,弯曲许用应力：故齿根弯曲疲劳强度有较大富裕。安全计 算

14、与 说 明结 果直齿圆锥齿轮运动参数如下表所示名称代号单位小锥齿轮大锥齿轮大端模数4齿宽系数0.3齿高8.8平均模数3.4齿数2479当量齿数25272.41大端分度圆直径96316平均分度圆直径81.6268.6分锥角16512973831大端顶圆直径103.66318.32齿顶角1394013940齿根角1394013940顶锥锥角151149712851计 算 与 说 明结 果（三）低速级齿轮传动设计齿面接触疲劳强度计算1、输入功率 ： 2、主动轮转速：3、主动轮所受转矩：4、齿轮选材及热处理小齿轮用40Cr，调质后表面淬火，同小圆锥齿轮，大齿轮用45钢，调质后

15、表面淬火，同大圆锥齿轮。5、齿宽系数：查1表12.3选（软齿面，非对车布置）6、初步计算接触许用应力: ，7.选齿轮齿数：由1表12.16选初取 ，齿宽8、精度选择 ：选8级精度9、齿数选择：取 ，则取计 算 与 说 明结 果使用情况系数：，(由1 P215表12.9)动载系数：（由图12.9）齿间载荷分配系数： 齿向载荷分配系数: 由1 P218表12.11 查得 载荷系数 ：弹性影响系数；（1 P221表12.12）节点区域系数： （1 P222图12.16）接触最小安全系数：（1 P225表12.14，一般可靠）触寿命系数 : ，（1 P224图12.18）接许用接触应力: 计 算 与

16、说 明结 果故满足接触疲劳强度要求10、齿根弯曲疲劳强度校核重合度系数：齿间载荷分配系数：由表12.10 差得齿向载荷分配系数: 由1 P219图12.14 查得 载荷系数：齿形系数：，（1 P247图12.30）应力修正系数：，（1 P248图12.31）弯曲最小安全系数：（1 P225表12.14，一般可靠）弯曲疲劳极限由图12.23c查得， 尺寸系数：（由图12.25查得）弯曲寿命系数：由1P232图12.24查得 ，满足强度要求计 算 与 说 明结 果弯曲许用应力： 满足弯曲疲劳强度要求，且无严重过载无须静强度校核。低速级齿轮传动运动参数如下表所示名称代号单位小齿轮大齿轮中心距225传

17、动比4模数2.5端面压力角20啮合角20变位系数0齿顶高2.5齿根高3.125齿全高5.625齿数36144分度圆直径90360齿顶圆直径95365齿根圆直径83.75353.75满足强度要求六、轴的设计计算计 算 与 说 明结 果(一)轴的设计计算（计算时假设设所有支反力方向均为上）1、已知条件：（1）受力情况（如下图）：轴传递的转矩 齿轮1上的圆周力齿轮1上的径向力齿轮1上的轴向力轴向力转化的弯矩 联轴器的不定径向力，取(2)材料：45钢，调质处理，2、xoz面的受力图及弯矩图 求得D断面：E断面：轴的计算公式和有关数据皆引自1第314-323页计 算 与 说 明结 果该平面的弯矩图如图3

18、、yox面得受力图及弯矩图求得D断面：E断面：该平面弯矩图如图。4、以最危险的情况计算求得B断面：C断面: D断面：合成弯矩图如图5、扭矩折合弯矩按脉动循环计算（1 P315表16.3）则6、合成当量弯矩计 算 与 说 明结 果7、按弯矩校核（1）B点（公式见1 P322附表7）因C点和D点轴径相同，D点受力较大，故校核D点。E点：故轴受力在许用应力范围内，安全。安全计 算 与 说 明结 果轴的综合受力图:计 算 与 说 明结 果（二）轴的设计计算1、已知条件：(1)受力情况（如下图）：轴传递的转矩齿轮2上的圆周力 齿轮2上的径向力 齿轮2上的轴向力 轴向力转化的弯矩 齿轮3上的圆周力 齿轮3

19、上的径向力 (2)材料：45钢，调质处理，2、xoz面的受力图及弯矩图求得B断面： C断面：该平面的弯矩图如图3、yox面得受力图及弯矩图计 算 与 说 明结 果求得B断面：C断面：该平面弯矩图如图。4、合成弯矩图5、扭矩折合弯矩按脉动循环计算（1 P315表16.3）则6、合成当量弯矩7、按弯矩校核由受力简图可以看出B或C是危险截面，因B何C的截面计 算 与 说 明结 果尺寸相同，故只校核受力较大的C处（公式见1 P322附表7）故轴受力在许用应力范围内，安全。轴的综合受力图见下页（三）轴的设计计算1、已知条件：（1）受力情况（如下图）：轴传递的转矩齿轮4上的圆周力 齿轮4上的径向力 齿轮5

20、上的圆周力 齿轮5上的径向力 (2)材料：45钢，调质处理，2、xoz面的受力图及弯矩图 求得安全计 算 与 说 明结 果轴的综合受力图计 算 与 说 明结 果B断面：C断面：该平面的弯矩图如图3、yox面得受力图及弯矩图求得B断面：C断面：该平面弯矩图如图。4、合成弯矩图5、扭矩折合弯矩按脉动循环计算（1 P315表16.3）则6、合成当量弯矩计 算 与 说 明结 果当量弯矩图如。7、按弯矩校核A点：（公式见1 P322附表7）B点：C点：故轴受力在许用应力范围内，安全。8、疲劳强度安全系数校核由于轴传递转矩最大，故选择进行疲劳安全校核。由弯矩图确定、两个危险截面。安全计 算 与 说 明结

21、果（1）对于截面：抗弯截面系数抗扭截面系数 ，（按对称循环变化）（按脉动循环变化）由，取查1 P329附表1，有效应力集中系数，查1 P331附表5，表面状态系数（车光，）查1 P331附表6，尺寸系数，取寿命系数查1 P42表3.2， 等效系数 计 算 与 说 明结 果查1 P316选,，故安全。（2）对于截面：抗弯截面系数抗扭截面系数 ，（按对称循环变化）（按脉动循环变化）由，取查1 P329附表1，有效应力集中系数，查1 P331附表5，表面状态系数（车光，）安全计 算 与 说 明结 果查1 P331附表6，尺寸系数，取寿命系数，=1.5，故安全。轴的综合受力图:安全七、滚动轴承的选择与

22、计算计 算 与 说 明结 果1、轴承型号的选择减速器为圆锥圆柱齿轮，轴受轴向力，载荷有冲击，故初选圆锥滚子轴承，根据轴的尺寸，初步确定轴和轴均选用圆锥轴承30208，轴选用圆锥滚子轴承32213。2、轴承的验算（1）轴30208轴承的寿命校核由2 P75表6-7查得30208轴承的判断系数，,，联轴器不定向力由轴的受力知 按最不利情况考虑则附加轴向力： ，故轴承被压紧，对轴承：，由2 P75表6-7得,式中：载荷系数由1查得（中等冲击） 轴承的计算公式和有关数据皆引自1371-378计 算 与 说 明结 果对轴承：，由2 P75表6-7得, ,应计算轴承的寿命满足使用要求。（2）、 轴3020

23、8轴承的寿命校核由2 P75表6-7查得30208轴承的判断系数，,由轴的受力知 附加轴向力： ，故轴承被压紧，对轴承：，由2 P75表6-7得,式中：载荷系数由1查得（中等冲击）满足使用要求计 算 与 说 明结 果对轴承：，由2 P75表6-7得,应计算轴承的寿命满足使用要求。（3） 轴32213轴承的寿命校核由2 P75表6-7查得30208轴承的判断系数，,由轴的受力知 附加轴向力： ，故轴承被压紧， 对轴承：，由2 P75表6-7查得,式中：载荷系数由1查得（中等冲击）满足使用要求计 算 与 说 明结 果对轴承：，由2 P75表6-7得,应计算轴承的寿命满足使用要求。满足使用要求八、键

24、联接的选择和计算计 算 与 说 明结 果1、电动机轴联接处键的设计校核由电动机轴的直径和长度，选用A型平键，L=100mm，b=14mm,h=9mm，标记为：GB/T 1096 键149100 校核挤压强度 传递转矩键高度工作长度轴公称直径由1 P126表7.1查得（联轴器铸铁制造，冲击载荷），满足强度要求。2、轴联轴器联接处键的设计校核 由轴的直径和长度，选用A型平键，L=50mm，b=8mm,h=7mm，标记为：GB/T 1096 键8750 校核挤压强度 传递转矩键高度工作长度轴公称直径由1 表7.1查得（联轴器铸铁制造，冲击键联接的计算公式皆引自1第125-127页GB/T 1096

25、键149100满足强度要求GB/T 1096 键8750计 算 与 说 明结 果载荷） ，满足强度要求。3、小锥齿轮轴上键联接的设计校核由配合处轴的直径和长度，选用A型平键，L=40mm，b=10mm,h=8mm，标记为：GB/T 1096 键10840 校核挤压强度 传递转矩键高度工作长度轴公称直径由1 表7.1查得（轴45钢，冲击载荷） ，满足强度要求。4、大锥齿轮轴上键联接的设计校核由配合处轴的直径和长度，选用A型平键，L=36mm，b=14mm,h=9mm，标记为：GB/T 1096 键14936 校核挤压强度 传递转矩键高度工作长度轴公称直径满足强度要求GB/T 1096 键1084

26、0满足强度要求GB/T 1096 键14936计 算 与 说 明结 果由1 P126表7.1查得（轴45钢，冲击载荷） ，满足强度要求。5、减速器内小直齿轮轴上键联接的设计校核由配合处轴的直径和长度，选用A型平键，L=63mm，b=14mm,h=9mm，标记为：GB/T 1096 键14963 校核挤压强度 传递转矩键高度工作长度轴公称直径由1 P126表7.1查得（轴45钢，冲击载荷） ，满足强度要求。6、减速器内大直齿轮轴上键联接的设计校核由配合处轴的直径和长度，选用A型平键，L=63mm，b=20mm,h=12mm，标记为：GB/T 1096 键201263 校核挤压强度 传递转矩键高度工作长度满足强度要求GB/T 1096 键14963满足强度要求GB/T 1096 键201263计 算 与 说 明结 果轴公称直径由1 表7.1查得（轴45钢，冲击载荷），满足强度要求。7、开式小直齿轮轴上键联接的设计校核由配合处轴的直径和长度，选用A型平键，L=70mm，b=16mm,h=10mm，标记为：GB/T 1096 键161070 校核挤压强度 传递转矩键高度工作长度轴公称直径由1 表7.1查得（轴45钢，冲击载荷） ，满足强度要求。满足强度要求GB/T 1096 键161070满足强度要求九、联轴器的选择和验算计 算 与 说 明结 果1、选择