减速器课程设计(中南大学)

1、机械设计课程设计 计算说明书 题 目 设计运输机传动装置（轮式二级圆柱齿轮减速器） 指导教师 郑 院 系 机电工程学院 班 级 机械1103 学 号 08060111021 姓 名 陈雪峰 完成时间 2014.3.14 计 算 及 说 明结 果一课程设计任务书1.1设计题目设计一带式运输机的传动装置（两级展开式圆柱齿轮减速器），传动示意图如下：1电动机 2联轴器 3两级圆柱齿轮减速器 4联轴器5滚筒 6输送带 7开式齿轮已知条件：运输带拽引力F（N）9000 运输带速度v（m/s)0.85滚筒直径D（mm)350技术条件与说明：1）传动装置的使用寿命预定为15年，每年按300天计算，3班制工作

2、每班按8小时：2）工作机的载荷性质是平稳、轻微冲击、单向回转：3）电动机的电源为三相交流电，电压为380/220伏;4) 传动布置简图是由于受车间地位的限制而拟订出来的，不应随意修改，但对于传动件的型式，则允许做适宜的选择;5)输送带允许的相对速度误差±3-5%。1.2设计要求 1）减速器A1装配图1张; 2) A2零件图2张（手工绘图，高速轴和大齿轮）；3）设计计算说明书一份（标准格式）。 目 录课程设计（论文）任务书1、 系统总体方案设计11.1、电动机选择11.2、传动装置运动及动力参数计算12、 开式齿轮设计计算 33、 传动零件的设计计算43.1、 高速级齿轮的设计43.2

3、、 低速级齿轮的设计84、 轴的设计124.1、 高速轴的设计124.2、 中间轴的设计134.3、 低速轴的设计145、 键的设计与校核16 6、 滚动轴承的选择与校核187、 箱体及各部位附属零件的设计197.1、铸造减速箱体主要结构尺寸表197.2、各部位附属零件的设计20 设计总结与参考文献22计算与说明主要结果1 、系统总体方案设计1.1 电动机选择（1） 选择电动机的类型和结构可选用Y系列三相异步电动机，它具有互换性。而且结构简单、价格低廉。（2）确定电动机功率和型号运输带机构输出的功率： 传动系得总的效率： 电机所电动机所需的功率为： 由题意知，选择Y160M4电动机比较合理，额

4、定功率 =11kw,满载转速1460r/min.。1.2 传动装置运动及动力参数计算（1）各传动比的计算卷筒的转速 总传动比: 考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近取 则 （2）各轴的转速（r/min）。 I电动机轴 II高速级轴 III中间轴 IV低速级轴 V连接轴 VI卷筒轴 （3）各轴的输入功率（kw） （4） 各轴输入扭矩的计算（） 将以上算得的运动和动力参数列表如下：项 目电动机轴I高速轴II中间轴III低速轴IV连接轴V滚筒轴VI转速（r/min72105.81105.8146.82功率（kW）9.569.469.098.738.658.05转矩（N

5、83;m）62.5361.88242.00787.94772.601641.98传动比 1 4.07 3.39 1 2.262、 开式齿轮设计计算（1） 选定齿轮类型、精度等级材料及齿数 选用直齿圆柱齿轮 运输机为一般工作机器，速度不高选用8级精度 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240HBS，二者材料硬度差为40HBS。 小齿轮齿数 大齿轮齿数 取73 （2）按齿根弯曲强度设计 设计公式为 确定公式内的各计算数值 查的小齿轮的弯曲疲劳强度极限 大齿轮弯曲强度极限 取弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数S=1.4 计算载

6、荷系数K 查取齿形系数、应力校正系数 计算 大齿轮的数值大 设计计算 由于开式齿轮主要考虑弯曲疲劳强度，所以只需要设计模数，就近圆整为标准值 （3）几何尺寸计算 3、传动零件的设计计算因减速器中的齿轮传动均为闭式传动，且所受的负载且小，其失效形式主要是点蚀，故先按齿面接触疲劳强度的要求设计。 对于两级传动的齿轮可设计为：运输机要求的速度为0.85m/s，速度不高，故选用8级精度的斜齿轮。材料的选择：选择两个小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，两个大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。3.1 高速级齿轮的设计 3.1.1试选小齿轮齿数，大齿轮齿

7、数为，取,精度选为8级，初选螺旋角14度。 3.1.2按齿面接触强度设计 由设计公式：（1）确定公式内的各计算数值试选Kt1.6选取区域系数查的查得材料的弹性影响系数许用接触应力齿宽系数（2） 计算 试算小齿轮分度圆直径 计算圆周速度 计算齿宽b及模数 计算纵向重合度 计算载荷系数k 按实际的载荷系数矫正所得的分度圆直径 计算模数 3.1.3按齿根弯曲强度设计（1） 确定计算参数 计算载荷系数 根据纵向重合度查得螺旋角影响系数 计算当量齿数 查取齿形系数、应力校正系数 计算大小齿轮并加以比较 大齿轮数值大 （2）设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算

8、的法面模数，取已可满足弯曲强度，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。 （4） 几何尺寸计算 计算中心距 按圆整后的中心距修正螺旋角 计算大小齿轮的分度圆直径 计算齿轮宽度 3.1.5小结实际传动比为：误差为： 由此设计有模数分度圆直径齿宽齿数小齿轮255.596027大齿轮2224.41551093.1.6结构设计以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式为宜。3.2 低速级齿轮的设计 3.2.1选精度等级、材料及齿数 材料及热处理与高速级齿轮相同 精度仍选8级精度 试选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取122。 初选螺旋

9、角3.2.2按齿面接触强度设计 （1）确定公式内的各计算数值试选选取区域系数查得其余参数均与高速级齿轮相同。（2）计算试算小齿轮分度圆直径d1t 计算圆周速度v=1.43m/s 计算齿宽b 计算齿高与齿高之比 计算载荷系数已知使用系数根据 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直 计算模数 3.2.3按齿根弯曲强度设计（1）确定计算参数计算载荷系数 根据纵向重合度 查得螺旋角影响系数 计算当量齿数 查取齿形系数 查取应力校正系数其余参数均与高速级齿轮相同 计算大、小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大。（2）设计计算 3.2.4几何尺寸计算 (1)计算中心距 将中心距圆整为182mm（2） 按圆整后的中

10、心距修正螺旋角 （3） 计算大、小齿轮的分度圆直径 （4）计算齿轮宽度 3.2.5小结实际传动比为：误差为： 由此设计有模数分度圆直径齿宽齿数小齿轮282.738540大齿轮2281.23801363.2.6结构设计以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式为宜。4、轴的设计4.1高速轴设计：(1)(2)(3) 初步确定轴的最小直径 根据小齿轮的材料为40Cr，调质处理 考虑轴与联轴器连接有键槽，轴径增加5% （4）轴的结构设计 考虑与联轴器的连接，并且受制于电动机轴（d=42mm) 只能选择ML4型联轴器，且从动端选择J型轴孔 考虑选用的是斜齿轮，轴承选

11、择7207C型,定位轴肩，取42mm 两轴承之间的长度与中间轴长度保持一致L=240mm （5） 轴的校核 水平支反力 垂直支反力作弯矩图水平弯矩图作弯矩图垂直弯矩图作合成弯矩图合成弯矩作扭矩图扭矩作合成弯矩图，该轴单项工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑，取 按弯扭合成应力校核轴的强度40Cr质处理时查得 （6） 精确校核轴的疲劳强度 校核C截面 精车表面质量系数轴的综合影响系数材料特性系数安全系数校核D截面此剖面无弯矩作用，故只按扭矩进行D截面因轴肩引起的理论应力集中系数安全系数4.2中间轴设计： (1) (2)45号钢调质处理 （3）中间轴因为安装有两个斜齿齿轮，产生较大的轴向力故

12、两端选用AC系列角接触球轴承，7307AC型，轴端直径35mm，轴承的最小定位轴肩，因此小齿轮轴大齿轮轴。两齿轮之间间距为10mm，齿轮定位轴肩直径为60mm，两端预留定位套筒长度26mm,中间轴总长度240mm. (4)轴的校核 作水平面受力图，弯矩图作垂直面受力图弯矩作合成弯矩图作扭矩图当量弯矩力T=242000N转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑取 按弯扭合成应力校核轴的强度 校核B截面 校核D截面 轴的材料为45号钢，调质处理 （5） 精确校核轴的疲劳强度校核B截面B截面因键槽引起的应力集中系数绝对尺寸影响系数按车削加工，表面质量系数轴的综合影响系数材料特性系数安全系数校核C截面C截

13、面因键槽引起的应力集中系数绝对尺寸影响系数表面质量系数材料特性系数安全系数4.3低速轴设计：（1） （2）45号钢调质取 (3) 取的联轴器，故轴的一端直径为；联轴器的定位轴肩直径为，考虑选择直径为的角接触球轴承，型号7312C，轴承定位轴肩，故中段轴直径为，因此安装齿轮的轴段直径确定为，大齿轮齿宽故此段轴长度为，为保证大齿轮定位于小齿轮中间，且满足各轴位于两轴承之间的轴段距离相等，按此原则进行其他轴段长度设计，其余参数见下图。 （4）轴的校核 水平面支反力 垂直面支反力 作弯矩图水平弯矩图 作弯矩图垂直弯矩图 求合成弯矩，作合成弯矩图 作扭矩T图 作合成弯矩图，该轴单向工作，转矩产生的弯曲应

14、力按脉动循环考虑，取 按弯扭合成应力校核轴的强度 精确校核轴的疲劳强度校核C截面C截面因键槽引起的应力集中系数绝对尺寸影响系数轴按精车加工，表面质量系数轴的综合影响系数材料特性系数安全系数 校核D截面此剖面无弯矩作用，只按扭矩进行计算 查表当时，D截面因轴肩而引起的理论应力系数有效应力集中系数材料特性系数D截面的安全系数为5 键的设计与校核 选择A型普通键 =100120 5.1高速轴上键的设计与校核 (1) 高速轴与联轴器连接的键 键的选择，查表选 满足 动连接、钢、轻微冲击 5.2中间轴上键的设计与校核(1) 与小齿轮联接的键 键的选择，查表选 (2)与大齿轮联接的键 键的选择，查表选 5

15、.3低速轴上键的设计与校核(1)与齿轮联接的键 键的选择，查表选 (2) 与联轴器联接的键 键的选择，查表选 6、滚动轴承的校核 6.1高速轴上滚动轴承的校核 两轴承受到的径向载荷 两轴承的计算轴向力 初选 用插值法，取 两次计算的值相差不大，因此确定 求轴承当量动载荷 用插值法计算得径向载荷系数和轴向载荷系数 轴承运转中有轻微冲击载荷，取 验算轴承寿命，所以按轴承2的受力大小验算 6.2中间轴上滚动轴承的校核 7307AC型角接触球轴承 求 因为AC系列轴承满足时， 且 按轴承1计算 6.3低速轴上滚动轴承的校核 7312C 型角接触球轴承 求 求 初取 插值法，取 两次计算的相差不大，因此

16、可以确定 求 轴承1 轴承2 按验算 Kt1.6V=3.7m/sb=48.49mm=2.14mmh=4.81mmb/h=10.08K=2.38=55.35mm K=2.376=27=109a=140mm=55.59mm=224.41mm=60mm=55mmV=1.43m/sb=76.18mmm=2.05mmh=4.62mmb/h=16.49KA=1=1.46K=2.091 m=2.0mma=182mm=82.73mm=281.23mm 7、箱体的设计及各部位附属零件的设计箱体是减速器的一个重要零件，它用于支持和固定减速器中的各种零件，并保证传动件的齿合精度，使箱体内有良好的润滑和密封。箱体的形

17、状较为复杂，其重量约见减速器的一半，所以箱体结构对减速器的工作性能、加工工艺、材料消耗、重量及成本等有很大的影响。箱体结构与受力均较复杂，目前尚无成熟的计算方法。所以，箱体各部分尺寸一般按经验设计公式在减速器装配草图的设计和绘制过程中确定。箱体选用铸铁HT200，布氏硬度。7.1铸造减速箱体主要结构尺寸表:名 称符号尺寸关系取 值箱座壁厚8mm箱盖壁厚8mm箱盖凸缘厚度12mm箱座凸缘厚度12mm箱座底凸缘厚度20mm地脚螺钉直径20mm地脚螺钉数目a<250mm4轴承旁联接螺栓直径16mm盖与座联接螺栓直径12mm联接螺栓的间距mm视孔盖螺钉直径8mm至直外箱壁距离查手册至凸缘边缘距离

18、查手册轴承旁凸台半径凸台高度40mm外箱壁至轴承座端面距离48mm大齿轮顶圆与内箱壁距离10mm齿轮端面与内箱壁距离10mm轴承端面至箱体内壁的距离5mm旋转零件间的距离10-1510mm齿顶圆至轴表面的距离18mm大齿顶圆至箱底内壁的距离>30-5040mm箱底至箱底内壁的距离20mm减速器中心高H200mm箱盖箱座肋厚m=6.8mm轴承端盖外径72mm;80mm;130mm轴承旁连接螺栓距离7.2各部位附属零件的设计窥视孔盖与窥视孔：在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔, 大小只要够手伸进操作可。以便检查齿面接触斑点和齿侧间隙,了解啮合情况.润滑油也由此注入机体内. 放油螺塞

19、放油孔的位置设在油池最低处，并安排在不与其它部件靠近的一侧，以便于放油，放油孔用螺塞堵住并加封油圈以加强密封。 油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量.因此要安装于便于观察油面及油面稳定之处即低速级传动件附近；用带有螺纹部分的油尺，油尺上的油面刻度线应按传动件浸入深度确定。 通气器 减速器运转时，由于摩擦发热,机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏,所以在机盖顶部或窥视孔上装通气器，使机体内热空气自由逸处，保证机体内外压力均衡，提高机体有缝隙处的密封性，通气器用带空螺钉制成.启盖螺钉为了便于启盖，在机盖侧边的边缘上装一至二个启盖螺钉。在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖；螺钉上的

20、长度要大于凸缘厚度，钉杆端部要做成圆柱形伙半圆形，以免顶坏螺纹；螺钉直径与凸缘连接螺栓相同。在轴承端盖上也可以安装取盖螺钉,便于拆卸端盖.对于需作轴向调整的套环,装上二个螺钉,便于调整. 定位销为了保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联接凸缘的长度方向两端各安置一个圆锥定位销。两销相距尽量远些，以提高定位精度。如机体是对称的,销孔位置不应对称布置. 环首螺钉、吊环和吊钩 为了拆卸及搬运，应在机盖上装有环首螺钉或铸出吊钩、吊环，并在机座上铸出吊钩。 调整垫片 用于调整轴承间隙,有的起到调整传动零件轴向位置的作用.10.9密封装置在伸出轴与端盖之间有间隙,必须安装密封件,以防止漏油和污

21、物进入机体内. 7.3润滑方式的确定 传动零件的润滑采用浸油润滑。 滚动轴承的润滑采用脂润滑 因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度设计总结在老师的指导以及本组各位同学的讨论下，用三周多的时间设计完成了本课题开式齿轮输送机传动装置，该装置具有以下特点及优点：（1）能满足所需的传动比齿轮传动能实现稳定的传动比。（2）选用的齿轮满足强度刚度要求由于系统所受的载荷不大，在设计中齿轮采用了腹板式齿轮不仅能够满足强度及刚度要求，而且节省材料，降低了加工的成本。（3）轴具有足够的强度及刚度由于二级展开式齿轮减速器的齿轮相对轴承位置不对称，当其产生弯