二级减速器课程设计

1、 河北工程大学机械设计课程设计说明书 设计题目：展开式二级圆柱齿轮减速器学院(系)： 装备制造学院专 业： 过程装备与控制工程 班 级： 过控1101班 作 者： 李鑫 学 号： 110640108 指导教师： 高瑞贞 日 期： 2013年8月22日 目 录第一章 设计任务书1 第一节 题目设计1 第二节 设计任务1第二章 传动方案设计 第一节 传动方案说明2 第二节 电机型号及参数选择2 第三节 传动装置的运动学和动力学参数3第三章 变速箱传动元件设计5第一部分 皮带传动设计第1节 皮带传动的设计5 第二部分 齿轮传动部分设计第2节 高速齿轮传动设计8第3节 低速齿轮传动设计10 第三部分

2、传动轴设计 第四节 高速轴的初步设计12 第五节 中间轴的初步设计16 第六节 低速轴的初步设计19第四章 变速箱零件选取23 第一节 连接键的选择23 第二节轴承的设计及选择24第五章 减速器的润滑与密封27第六章 减速器箱体及其附件28第七章 设计小结29第一章 设计任务书第一节 设计题目设计带式运输机的传动装置，其工作条件是：(1) 鼓轮直径D=405mm(2) 传送带运行速度v=0.85m/s(3) 鼓轮上的圆周力F=3300N(4) 工作年限10年每天8小时(5) 小批生产参考方案：电动机V带传动二级圆柱齿轮减速器工作机（鼓轮带动运输带）,如下图:1 电动机2 V带传动3 展开式双级

3、齿轮减速器4 链传动5 滚筒传送带第二节 设计任务设计一带式运输机的传动装置，按照给定的传动方案：(1) 选择适当的原动机(2) 设计计算传动零件（带、齿轮及选择联轴器）(3) 设计计算部分支承零件和连接件(4) 完成减速器设计装配图一张，零件图一张第二章 传动方案设计第一节 传动方案说明1.将带传动布置于高速级将传动能力较小的带传动布置在高速级，有利于整个传动系统结构紧凑，匀称。同时，将带传动布置在高速级有利于发挥其传动平稳，缓冲吸振，减少噪声的特点。2. 选用闭式斜齿圆柱齿轮闭式齿轮传动的润滑及防护条件最好。而在相同的工况下，斜齿轮传动可获得较小的几何尺寸和较大的承载能力。采用传动较平稳，

4、动载荷较小的斜齿轮传动，使结构简单、紧凑。而且加工只比直齿轮多转过一个角度，工艺不复杂。3.将传动齿轮布置在距离扭矩输入端较远的地方由于齿轮相对轴承为不对称布置，使其沿齿宽方向载荷分布不均。固齿轮布置在距扭矩输入端较远的地方，有利于减少因扭矩引起的载荷分布不均的现象，使轴能获得较大刚度。综上所述，本方案具有一定的合理性及可行性。第二节 电机型号及参数选择2.2.1 功率选择 各传动及摩擦副效率： ,卷筒轴的输出功能功率 所有传动总效率 综合考虑，选择电动机型号为 Y112M-4额定功率4kW同步转速1500r/min最大转矩2.2kNm满载转速1440r/min2.2.2 传动装置的传动比分配

5、确定卷筒转速总传动比 带传动与链传动传动比确定要求=(1.31.5) ，=24 ， =24由于取 带传动传动比=2.5 链传动传动比=2.5高速级与低速级传动比确定则变速箱传动比为高速级传动比低速级传动比第3节 传动装置的运动学和动力学参数各轴分布如下图各轴输入功率,转速,转矩如下:电机轴上 轴上 轴上 轴上 链轴上 滚筒轴上 第三章 变速箱传动元件设计第一部分 皮带传动设计第1节 皮带传动的设计3.1.1 确定V带型号及带轮直径根据第二章所拟定的传动方案、电机选择、传动比分配结果：已知 工况系数由课本218页，表13-8得功率计算皮带型号根据 ，选取普通V带，A型小带轮直径由课本219页，表

6、13-9 V带轮最小直径可知，A型带轮基准直径应不小于80mm，故选带速验算v在525m/s范围内,故选取合适。大带轮直径 （选）由课本219页，表13-9 V带轮最小直径，选 大带轮转速最终传动比3.1.2 计算带长求求初取中心距，故取.计算带长基准长度选取由课本212页,表13-2可选择基准长度 带长修正系数3.1.3 求中心距和包角实际中心距 考虑安装调整和保持张紧力的需要,中心距的变动调整范围为: 478.88550.88(mm)小轮包角3.1.4 求带根数 带速经查表得:单根普通V带基本额定功率 单根普通V带功率增量 包角修正系数 带长修正系数 带数3.1.5 求轴上载荷张紧力查表得

7、 普通V带单位长度质量 轴上载荷3.1.6 带轮结构设计带轮结构在高速轴设计后方可得出,此处从略。第二部分 齿轮传动部分设计第2节 高速齿轮传动设计3.2.1 齿面接触疲劳强度计算 因传动尺寸无严格限制,批量较小,故小齿轮用40r,调质处理，硬度217286HBS,平均取为250HBS。接触疲劳极限 弯曲疲劳极限 大齿轮选用45钢，调质处理，硬度197286HBS,平均取为240HBS。 最小安全系数参考值 3.2.2 按齿面接触强度设计设齿轮按8级精度制造取 载荷系数 齿宽系数转矩 传动比小齿轮直径计算取 弹性系数 区域系数小齿轮直径 齿数及实际传动比初选齿数 ,则故实际传动比 模数及齿宽模

8、数齿宽取 实际齿轮直径据课本57页 标准模数系列,取故实际齿轮直径 中心距3.2.3 验算轮齿弯曲强度由课本173页、174页得小齿轮 齿形系数 , 齿根修正系数 大齿轮 齿形系数 , 齿根修正系数 3.2.4 齿轮的圆周速度根据课本168页 齿轮传动精度等级的选择范围 可知选用8级精度是合宜的第3节 低速齿轮传动设计3.3.1 齿面接触疲劳强度计算 因传动尺寸无严格限制,批量较小,故小齿轮用40r,调质处理，硬度217286HBS,平均取为250HBS。接触疲劳极限 弯曲疲劳极限 大齿轮选用45钢，调质处理，硬度197286HBS,平均取为240HBS。 最小安全系数参考值 3.3.2 按齿

9、面接触强度设计设齿轮按9级精度制造取 载荷系数 齿宽系数转矩 传动比小齿轮直径计算取 弹性系数 区域系数小齿轮直径 齿数及实际传动比初选齿数 ,则故实际传动比 模数及齿宽模数 齿宽 取 实际齿轮直径据课本57页 标准模数系列,取故实际齿轮直径 中心距3.3.3 验算轮齿弯曲强度由课本173页、174页得小齿轮 齿形系数 , 齿根修正系数 大齿轮 齿形系数 , 齿根修正系数 3.3.4 齿轮的圆周速度根据课本168页 齿轮传动精度等级的选择范围 可知选用9级精度是合宜的第三部分 传动轴设计轴的大致分布如下图:第4节 高速轴的初步设计 已知:结构简图如下:A,D为支承轴承,B为小齿轮(一级主动轮)

10、,C为带轮.3.4.1 轴的材料选择及初选最小轴径选择轴的材料为45钢,经调质处理。选取C值 根据课本245页,C=110初选最小轴径3.4.2 计算带轮及齿轮受力轴受力如下图:带轮受力计算转矩 带轮圆周力 带轮径向力 带轮轴向力 小齿轮受力计算(第一级主动轮)转矩 齿轮圆周力 齿轮径向力 齿轮轴向力 3.4.3 计算轴上的支反力水平面内的支反力 垂直面内的支反力 垂直面受力图:水平面受力图:3.4.4 画出轴的弯矩图垂直弯矩图水平弯矩图合成弯矩图 合成弯矩计算3.4.5 轴的初步计算由以上数据可知B为危险截面,轴的材料为45钢,调质处理。则 ，应力校正系数 轴向转矩 危险截面当量弯矩危险截面

11、处直径考虑到槽对轴的削弱,将值增大5%,故3.4.6 轴结构的初步设计轴上零件:一对角接触轴承、带轮、小齿轮齿轮端面至箱体内壁距离 轴承端面至箱体内壁距离 旋转零件间的轴向距离 第5节 中间轴的初步设计已知:结构简图如下:A,D为支承轴承,B为大齿轮(一级从动轮),C为小齿轮(二级主动轮)3.5.1 轴的材料选择及初选最小轴径选择轴的材料为45钢,经调质处理。选取C值 根据课本245页,C=110初选最小轴径3.5.2 计算齿轮受力轴受力如下图:小齿轮受力计算(第二级主动轮)转矩 带轮圆周力 带轮径向力 带轮轴向力 大齿轮受力计算(第一级从动轮)转矩 齿轮圆周力 齿轮径向力 齿轮轴向力 3.5

12、.3 计算轴上的支反力水平面内的支反力 垂直面内的支反力 垂直面受力图:水平面受力图3.5.4 画出轴的弯矩图垂直弯矩图水平弯矩图合成弯矩图 合成弯矩计算3.5.5 轴的初步计算由以上数据可知B为危险截面,轴的材料为45钢,调质处理。则 ，应力校正系数 轴向转矩 危险截面当量弯矩危险截面处直径考虑到槽对轴的削弱,将值增大5%,故3.5.6 轴结构的初步设计轴上零件:一对角接触轴承、带轮、小齿轮齿轮端面至箱体内壁距离 轴承端面至箱体内壁距离 旋转零件间的轴向距离 第六节 低速轴的初步设计 已知:结构简图如下:A,C为支承轴承,B为大齿轮(二级从动轮)3.6.1 轴的材料选择及初选最小轴径选择轴的

13、材料为45钢,经调质处理。选取C值 根据课本245页,C=110初选最小轴径3.6.2 计算齿轮受力轴受力如下图:齿轮受力计算转矩 带轮圆周力 带轮径向力 带轮轴向力 3.6.3 计算轴上的支反力水平面内的支反力 垂直面内的支反力 垂直面受力图:水平面受力图:3.6.4 画出轴的弯矩图垂直弯矩图水平弯矩图合成弯矩图 合成弯矩计算3.6.5 轴的初步计算由以上数据可知B为危险截面,轴的材料为45钢,调质处理。则 ，应力校正系数 轴向转矩 危险截面当量弯矩危险截面处直径考虑到槽对轴的削弱,将值增大5%,故3.6.6 轴结构的初步设计轴上零件:一对角接触轴承、带轮、小齿轮齿轮端面至箱体内壁距离 轴承

14、端面至箱体内壁距离 旋转零件间的轴向距离 第四章 变速箱零件选取第1节 连接键的选择4.1.1高速轴的键连接类型选择及尺寸根据,得选用普通A型平键:键的工作长度 键的强度校核键、轴和轮毂的材料均为钢,取该键强度合格4.1.2 中间轴的键连接小齿轮键连接类型选择及尺寸根据,得选用普通A型平键:键的工作长度 键的强度校核键、轴和轮毂的材料均为钢,取该键强度合格大齿轮键连接类型选择及尺寸根据,得选用普通A型平键:键的工作长度 键的强度校核键、轴和轮毂的材料均为钢,取该键强度合格4.1.3高速轴的键连接类型选择及尺寸根据,得选用普通A型平键:键的工作长度 键的强度校核键、轴和轮毂的材料均为钢,取该键强

15、度合格第二节 轴承的设计及选择普通齿轮减速器，其轴的支承跨距较小，较常采用两端固定支承。轴承内圈在轴上可用轴肩或套筒作轴向定位，轴承外圈用轴承盖作轴向固定。设计两端固定支承时，应留适当的轴向间隙，以补偿工作时受热伸长量。从减速器的使用寿命考虑,轴承的使用期限为十年(年工作日为300天) 预期寿命 4.2.1高速轴的轴承选择轴承所受力 轴承工作转速 初选轴承6005根据机械设计手册 基本额定动载荷 基本额定精载荷 则根据课本280页 得 则当量动载荷 即轴承在作用下得使用寿命,相当于载荷力1170.65N作用下得使用寿命。由课本279页得 载荷系数温度系数额定动载荷值 故6005轴承满足要求。4

16、.2.2中间轴的轴承选择轴承所受力 轴承工作转速 初选轴承6006根据机械设计手册 基本额定动载荷 基本额定精载荷 则 初选根据课本280页 得 则当量动载荷 即轴承在作用下得使用寿命,相当于载荷力6428.895N作用下得使用寿命。由课本279页得 载荷系数温度系数额定动载荷值 故6006轴承满足要求。4.2.3低速轴的轴承选择轴承所受力 轴承工作转速 初选轴承6005根据机械设计手册 基本额定动载荷 基本额定精载荷 则 初选根据课本280页 得 则当量动载荷 即轴承在作用下得使用寿命,相当于载荷力1170.65N作用下得使用寿命。由课本279页得 载荷系数温度系数额定动载荷值 故6005轴

17、承满足要求。第五章 减速器的润滑与密封（一）齿轮传动的润滑各级齿轮的圆周速度均小于12m/s，所以采用浸油润滑。另外，传动件浸入油中的深度要求适当，既要避免搅油损失太大，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。（二）轴承的润滑与密封由于高速级齿轮的圆周速度小于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：由于轴承用油润滑，为了防止齿轮捏合时挤出的热油大量冲向轴承内部，增加轴承的阻力，需在轴承内侧设置挡油盘。轴承外密封：在减速器的输入轴和输出轴的外伸段，为防止灰尘水

18、份从外伸段与端盖间隙进入箱体，所有选用毡圈密封。（三）减速器的密封减速器外伸轴采用 2P158表（16-9）的密封件，具体由各轴的直径取值定，轴承旁还设置封油盘。第六章 减速器箱体及其附件（一）箱体结构形式及材料本减速器采用剖分式箱体，分别由箱座和箱盖两部分组成。用螺栓联接起来，组成一个完整箱体。剖分面与减速器内传动件轴心线平面重合。此方案有利于轴系部件的安装和拆卸。剖分接合面必须有一定的宽度，并且要求仔细加工。为了保证箱体刚度。在轴承座处设有加强肋。箱体底座要有一定宽度和厚度，以保证安装稳定性和刚度。减速器箱体用HT200制造。铸铁具有良好的铸造性能和切削加工性能，成本低。铸造箱体多用于批量

19、生产。（二）箱体主要结构尺寸表（单位：mm）名称数值(mm)箱座壁厚=10箱盖壁厚1=10箱体凸缘厚度b=15b1=15b2=25加强肋厚m=8.5m1=8.5地脚螺钉直径25地脚螺钉数目n=6轴承旁联接螺栓直径M20箱盖、箱座联接螺栓直径M12轴承盖螺钉直径和数目高速轴选用M8n=4中间轴选用M8n=4低速轴选用M12n=6轴承盖（轴承座端面）外径高速轴120中间轴130低速轴210观察孔盖螺钉直径M8 d1 d2 df 至外壁距离df d2至凸缘边距离C1=34C2=28齿轮端面至箱体内壁的距离10大齿轮至箱体内壁的距离43箱底箱体内壁的距离20齿轮顶圆至箱体内壁的距离12轴承旁凸台高度和

20、半径h由结构确定，R= C2=28外壁至轴承端面的距离l1=C2+C1+(510)=6772（三）主要附件作用及形式1. 通气器齿轮箱高速运转时内部气体受热膨胀，为保证箱体内外所受压力平衡，减小箱体所受负荷，设通气器及时将箱内高压气体排出。由<2P76表9-8>选用通气器尺寸M27×1.52. 窥视孔和视孔盖为便于观察齿轮啮合情况及注入润滑油，在箱体顶部设有窥视孔。为了防止润滑油飞出及密封作用，在窥视孔上加设视孔盖。由<2P80表9-18> 取A=150mm3. 油标尺油塞为方便的检查油面高度，保证传动件的润滑，将油面指示器设在低速级齿轮处油面较稳定的部位。 由<2P79表9-14> 选用油标尺尺寸M4. 为了排出油污，在减速器箱座最低部设置放油孔，并用油塞和封油垫将其住。由<2P79表9-16> 选用油塞尺寸 M16×1.55.