二级圆柱齿轮减速器

1、下载可编辑目录参考 1一、设计任务书1二、传动方案的拟定及说明1三、电动机的选择3四、计算传动装置总传动比和分配各级传动比3五、计算传动装置的运动和动力参数4六、传动件的设计计算51. V 带传动设计计算52. 斜齿轮传动设计计算7七、轴的设计计算121. 高速轴的设计122. 中速轴的设计153. 低速轴的设计19精确校核轴的疲劳强度22八、滚动轴承的选择及计算261. 高速轴的轴承262. 中速轴的轴承273. 低速轴的轴承29.专业 .整理 .下载可编辑九、键联接的选择及校核计算31十、联轴器的选择32十一 、减速器附件的选择和箱体的设计32十二 、润滑与密封33十三 、设计小结34十四

2、 、参考资料35.专业 .整理 .下载可编辑设计计算及说明结果一、设计任务书设计一用于带式运输机上同轴式二级圆柱齿轮减速器1. 总体布置简图2. 工作情况工作平稳 、单向运转3. 原始数据运输机卷筒运输带卷筒直径扭 矩 （ N ?速度（ mm ）带速允许使用年限工作制度偏差（年）（班/m ）（m/s（ %）日）13500.7032051024. 设计内容.专业 .整理 .下载可编辑(1) 电动机的选择与参数计算(2) 斜齿轮传动设计计算(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(7) 设计计算说明书的编写5. 设计任务(1) 减速器总装配

3、图 1 张（ 0 号或 1 号图纸 ）(2) 齿轮 、轴零件图各一张 （ 2 号或 3 号图纸 ）(3) 设计计算说明书一份二、传动方案的拟定及说明如任务书上布置简图所示，传动方案采用V 带加同轴式二级圆柱齿轮减速箱，采用 V 带可起到过载保护作用，同轴式可使减速器横向尺寸较小。设计计算及说明结果.专业 .整理 .下载可编辑601000v6010000.7nwD32041.778r / min三、电动机的选择1. 电动机类型选择按工作要求和工作条件，选用一般用途的（ IP44 ）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构 。2. 电动机容量(1) 卷筒轴的输出功率 Pw2T213500.70Fvv0

4、.320D5.90625kWPw100010001000(2) 电动机的输出功率PdPwPdPw5.90625kW传动装置的总效率3212345式中 ，1 ,2为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由机械设计课程设计 （以下未作说明皆为此书中查得）表 2-4 查得：V 带传动 10.955；滚动轴承 20.9875；圆柱齿轮传动3 0.97 ；弹性联轴器 40.9925；卷筒轴滑动轴承50.955，则0.9550.987530.9720.99250.9550.82015故 PdPw5.96257.2014kW0.82015(3) 电动机额定功率 Ped由第二十章表20-1 选取电动机

5、额定功率Ped7.5kW 。3. 电动机的转速.专业 .整理 .下载可编辑由表 2-1 查得 V 带传动常用传动比范围i1 '24 ，由表 2-2 查得两级同轴式圆柱齿轮减速器传动比范围i 2 '860 ，则电动机转速可选范围为0.82015Pd7.2014kWPed7.5kW设计计算及说明结果.专业 .整理 .下载可编辑nd ' nwi1 ' i 2 '66810026 r / min可见同步转速为750r/min、 1000r/min 、 1500r/min和 3000r/min的电动机均符合 。 这里初选同步转速分别为 1000r/min和 150

6、0r/min的两种电动机进行比较，如下表 ：方电 动 机额 定 功电 动机 转速电 动 机传动装置的传动比案型号率（r/min ）质量（ kW同步满载（ kg ）总传动V 带两 级 减）比传动速器1Y132M-7.5150014408134.4682.513.78742Y160M-7.5100097011923.2182.210.5546由表中数据可知两个方案均可行，但方案1 的电动机质量较小，且比价低 。 因此，可采用方案1，选定电动机型号为Y132M-4 。4. 电动机的技术数据和外形 、安装尺寸由表20-1 、表 20-2查出 Y132M-4型电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸，并列表

7、记录备份 。额 定 功同步转速满载转速堵转转矩最大转矩型号率 (kw)(r/min)(r/min)额定转矩额定转矩Y132M-47.5150014402.22.3质量HDEGKL×（ kg ）.专业 .整理 .下载可编辑1323880331251510×81四、计算传动装置总传动比和分配各级传动比1. 传动装置总传动比nm1440i34.468nw41.7782. 分配各级传动比取 V 带传动的传动比 i 12.5，则两级圆柱齿轮减速器的传动比为i2i34.46813.787i 3i12.5i2i 33.713所得 i 2 i3 符合一般圆柱齿轮传动和两级圆柱齿轮减速器传动

8、比的常用范围设计计算及说明i34.468i12.5i 2i3。 3.713结果.专业 .整理 .下载可编辑五、计算传动装置的运动和动力参数1. 各轴转速电动机轴为 0 轴，减速器高速轴为 轴，中速轴为 轴 ，低速轴为 轴，各轴转速为n0 nm1440r / minn01440n576r / mini12.5n1576n155.13r / mini 23.713n2155.13n45.78r / mini 33.7132. 各轴输入功率按电动机额定功率Ped 计算各轴输入功率，即P0Ped7.5kWPP017.5 0.9557.1625kWPP1237.16250.98750.976.8608k

9、WPP22 36.86080.98750.976.5718kW3. 各州转矩T09550P095507.549.74 N mn01440P7.1625T95509550118.75Nmn576T9550P95506.8608422.36Nmn155.13T9550 P95506.57181370.92N mn45.78电动机轴高速轴 中速轴 低速轴 转速1440576153.640.96（ r/min ）.专业 .整理 .下载可编辑功率 （kW ）7.206.916.646.37转矩49.74118.75422.361370.92（ N m）设计计算及说明结果.专业 .整理 .下载可编辑六、传

10、动件的设计计算1. V 带传动设计计算（ 1 ） 确定计算功率由于是带式输送机，每天工作两班，查机械设计 （V 带设计部分未作说明皆查此书）表 8-7 得， 工作情况系数K A1.2PcaK A Pd1.27.59kW（2）选择 V 带的带型由 Pca 、n0 由图 8-11 选用 A 型Pca9kW（ 3 ）确定带轮的基准直径d d 并验算带速 v 初选小带轮的基准直径dd 1 。 由表 8-6 和表 8-8 ，取小带轮的基准直径A 型d d1125mm 验算带速v。 按式 (8-13) 验算带的速度dd 1n01251440v1000609.425m / s601000因为 5m / sv

11、30m / s ,故带速合适 。 计算大带轮的基准直径。 根据式 (8-15a), 计算大带轮基准直径 d d 2d d 1 125mmd d 2i1 dd12.5125312.5mm根据表8-8 ，圆整为 d d 2315mm（ 4 ）确定 V 带的中心距a 和基准长度 Ld 根据式 (8-20) ，初定中心距a0500mm。 由式 (8-22) 计算带所需的基准长度.专业 .整理 .下载可编辑Ld 02a0(d d1(dd 2d d1 )2(d d 1( dd 2 dd 1 ) 2d d 2 )2a0d d 2 )24a024a02500(125(315125)2315)1709.2mm2

12、4500由表 8-2 选带的基准长度Ld1800mmd d 2315mmLd1800mm设计计算及说明结果.专业 .整理 .下载可编辑 按式 (8-23) 计算实际中心距a。LdLd 15001800 1709.2a a02545.4mm2中心距变化范围为518.4 599.4mm 。（ 5 ）验算小带轮上的包角11 180 (dd 2 dd 1 ) 57.3180 (315 125) 57.3160 90a545.4（ 6 ）确定带的根数计算单根V 带的额定功率由 d d1125mm和 n01440r / min ，查表 8-4a得P0 1.91kW根据 n01440r/ min ， i=2

13、.5和 A 型带 ，查表 8-4b得 P0 0.03kW查表 85得 K0.95，表 82得K L0.99于是Pr(P0P0 )KK L1.91kW1.8246kW 计算 V 带的根数 z。Pca94.93z1.8246Pr取5根。（ 7 ）计算单根 V 带的初拉力的最小值( F0 )m in由表 8-3得 A 型带的单位长度质量q=0.1kg/m，所以(F0 ) min500(2.5K ) Pca2Kzvqv500(2.50.95)90.19.4252 N0.9559.425165N应使带的实际初拉力F0(F0 )min（ 8 ）计算压轴力 Fpa545.4mm1 1605 根.专业 .整理

14、 .下载可编辑(F p )min2z( F0 ) min sin 12 5 165 sin1521622N22( F0 )min165 N( Fp ) min1622N设计计算及说明结果.专业 .整理 .下载可编辑2.斜齿轮传动设计计算按低速级齿轮设计 ：小齿轮转矩 T1T422.36 N m ，小齿轮转速n1n 155.13r / min ，传动比 ii33.713 。（ 1） 选定齿轮类型 、精度等级 、材料及齿数 选用斜齿圆柱齿轮 运输机为一般工作机器 ，速度不高 ，故选 7 级精度 （GB10095-88 ） 由机械设计 （斜齿轮设计部分未作说明皆查此书）表 10-1 选择小齿轮材料为

15、斜齿圆柱齿轮40Cr （调质 ），硬度为 280HBS ；大齿轮材料为45 钢（调质 ），硬度为 240HBS ，7 级精度二者硬度差为 40HBS。 选小齿轮齿数 z124 ：大齿轮齿数 z2 iz13.713 24 89 初选取螺旋角14z1 24（ 2）按齿面接触强度设计按式 (10-21 ）试算 ，即14d1t 32K t T1 u 1 ( Z H Z E ) 2du H 确定公式内各计算数值a)试选载荷系数 K t1.6b)由图 10-30选取区域系数 Z H2.433c)由图 10-26查得1 0.78, 20.88，120.78 0.88 1.66d) 小齿轮传递的传矩 T1 4

16、22.36N me)由表 10-7选取齿宽系数d11f)由表 10-6查得材料弹性影响系数 Z E 189.8MPa 2.专业 .整理 .下载可编辑g)由 图10-21d按 齿 面 硬 度 查 得 小 齿 轮 的 接 触 疲 劳 强 度 极 限H lim 1600MPa ；大齿轮的接触疲劳强度极限H lim 2550MPah) 由式 10-13 计算应力循环次数 ：N 1 60 n1j Lh60 5761 (2 8 365 10) 2.02 109N 12.02109108N 23.7135.44i1设计计算及说明结果.专业 .整理 .下载可编辑i) 由图 10-19 查得接触疲劳寿命系数K

17、HN10.90, K HN 20.94j) 计算接触疲劳许用应力 ：取失效概率为1%，安全系数S=1 ，由式 (10-12) 得K HN1H lim 10.90600540MPa;H 1MPaS1H 2H lim 20.94550 MPa517MPaKHN2S1k) 许用接触应力H 1H 2540 517H528.5MPa22 计算a) 试算小齿轮分度圆直径 d1t ，由计算公式得21.6422.361033.71312.43323189.8mm 92.40mmd1t11.663.713528.5b) 计算圆周速度vd1t n192.40 155.13100060m s 0.7505m s60

18、1000c) 齿宽 b 及模数 m ntbd d1t1.0 92.40mm 92.40mmmntd1t cos92.40 cos14z1mm 3.74mm24h 2.25mnt2.253.74mm 8.41mmb / h92.40 / 8.4110.76d) 计算纵向重合度0.318 d z1 tan0.318 1 24 tan14 1.903e) 计算载荷系数 K由表 10-2 查得使用系数K A1 根据 v0.7505m s， 7 级精度 ，由图 10-8d1t92.40mmv0.7505m s.专业 .整理 .下载可编辑查得动载系数K v1.04 ；由表 10-4查得K H 的值与直齿轮

19、的相同，故K H1.321；因K A Ft / b1 422.36/(92.4 / 2) / 92.498.9N / mm 100N / mm 表 10-3查得 KHK F1.4；图 10-13 查得 K F1.28设计计算及说明结果.专业 .整理 .下载可编辑故载荷系数 ：KKAKVKHKH11.041.41.3211.92f)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式 (10-10a) 得d1d1t 3 K90.403 1.92 mm98.19mmK t1.6g) 计算模数 mnmnd1 cos98.19 cos14z1mm 3.97mm24（ 3）按齿根弯曲强度设计由式 (10-17)

20、mn 3.97 mm2KT1Y cos2YFa YSamn 3 F d z12 确定计算参数a) 计算载荷系数K KAKVK FK F1 1.04 1.41.28 1.86b)根据纵向重合度1.903，从图 10-28查得螺旋角影响系数 Y 0.88c)计算当量齿数z12426.27zv1cos314cos3z28997.43zv2cos314cos3d) 查取齿形系数由表 10-5 查得 YFa 12.592, YFa 22.185e) 查取应力校正系数.专业 .整理 .下载可编辑由表 10-5 查得 YSa11.596,YSa21.787f) 计算弯曲疲劳许用应力由图 10-20c 查得小

21、齿轮的弯曲疲劳强度极限FE 1500MPa ；大齿轮的弯曲疲劳强度极限FE 2380MPa设计计算及说明结果.专业 .整理 .下载可编辑由图 10-18 查得弯曲疲劳寿命系数K FN 10.84, K FN 20.88取弯曲疲劳安全系数S=1.4 ，由式 (10-12) 得K FN1FE1F1S0.845001.4300.0MPaKFN2FE2F 2S0.885001.4238.9MPag) 计算大 、小齿轮的 YFa YSa ，并加以比较 F YFa1YSa12.5921.5960.01379F1300YFa 2YSa22.1851.7870.01634F 2238.9大齿轮的数值大 设计计

22、算21.86422.3610 30.8823cos140.01634mm 2.81mmmn12421.66对比计算的结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取 mn3mm ，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d198.19mm 来计算应有的齿数 。于是由d1 cos98.19cos1431.76z1mn3取 z132，则 z2uz13.71324119mn 2.81mm（ 4） 几何尺寸计算 计算中心距Z1Z 2mn321193233.43mma2 cos2cos14mm.专业 .整理 .下载可编辑将中心距

23、圆整为233mm 按圆整后的中心距修正螺旋角z132z2119a233.43mm设计计算及说明结果.专业 .整理 .下载可编辑Z1Z 2 mn(32119) 3arccos2aarccos213 33 55233因值改变不多 ，故参数,K ,ZH 等不必修正 计算大 、小齿轮的分度圆直径d1Z1 mn32398.75mmcosmmcos13 33 55d 2Z 2 mn1193367.24mmcosmmcos13 33 55 计算齿轮宽度bdd1198.75mm98.75mm圆整后取 B1105mm, B2100mm由于是同轴式二级齿轮减速器，因此两对齿轮取成完全一样，这样保证了中心距完全相等

24、的要求，且根据低速级传动计算得出的齿轮接触疲劳强度以及弯曲疲劳强度一定能满足高速级齿轮传动的要求。d1 98.75mm d2 367.24mmB1105mmB2100mm为了使中间轴上大小齿轮的轴向力能够相互抵消一部分，故高速级小齿轮采用左旋，大齿轮采用右旋，低速级小齿轮右旋大齿轮左旋。高速级低速级小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮传动比3.713.专业 .整理 .下载可编辑模数 (mm)3螺旋角13 33 55中心距 (mm)233齿数3211932119齿宽 (mm)105100105100直径分度圆98.75367.2498.75367.24(mm齿根圆91.25359.7491.25359.74

25、)齿顶圆104.75373.24104.75373.24旋向左旋右旋右旋左旋设计计算及说明结果.专业 .整理 .下载可编辑七、轴的设计计算1. 高速轴的设计(1) 高速轴上的功率 、转速和转矩转速高速轴功率 （ kw ）转矩 T（ Nm ）（ r / min ）7309.19119.8(2) 作用在轴上的力已知高速级齿轮的分度圆直径为d =98.75 mm ，根据机械设计 （轴的设计计算部分未作说明皆查此书）式 (10-14) ，则Ft2T / d2119.82426.33N98.7510 3FrFt tann2426.33tan20913.89coscos15FaFt tan2426.33t

26、an15 650.13Fp1622 N(3) 初步确定轴的最小直径先按式 (15-2) 初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45 钢，调质处理 。 根据表Ft2426.33NFr913.89N15-3 ，取 A0112 ,于是得Fa650.13Nd min C 3P11339.1916.19mmFp1622Nn730轴上存在两个键槽，加大 10%d min 1.117.81mm标准的轴的直径有20、 25、 30 等故dmin20mmdmin20mm.专业 .整理 .下载可编辑(4) 轴的结构设计1）拟订轴上零件的装配方案（如图 ）设计计算及说明结果.专业 .整理 .下载可编辑2 ）根据轴向定

27、位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足V 带轮的轴向定位， - 轴段右端需制出一轴肩，故取 - 段的直径d - =22mm 。 V 带轮与轴配合的长度L1=80mm ，为了保证轴端档圈只压在V 带轮上而不压在轴的端面上，故 - 段的长度应比L1 略短一些 ，现取 L-=75mm 。 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d -=22mm ，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30307 ， 其尺寸为d ×D ×T=35mm×80mm ×22.75mm ，故

28、d - =d - =35mm；而L - =21+21=42mm， L - =10mm 。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。 由手册上查得30308型轴承的定位轴肩高度 h=4.5mm ，因此 ，套筒左端高度为 4.5mm ， d - =44mm 。 取安装齿轮的轴段- 的直径 d- =40mm ，取 L-=103mm齿轮的左端与左端轴承之间采用套筒定位。 轴承端盖的总宽度为36mm （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，取端盖的外端面与V 带轮右端面间的距离L=24mm ，故取L- =60mm 。至此 ，已初步确定了轴的各段直径和长度。3 ）轴上零件的轴向定位V 带轮与轴

29、的周向定位选用平键10mm ×8mm ×63mm ， V 带轮与轴的配合为H7/r6 ；齿轮与轴的周向定位选用平键12mm ×8mm ×70mm ，为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6 ；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6 。.专业 .整理 .下载可编辑4 ）确定轴上圆角和倒角尺寸参考表 15-2 ，取轴端倒角 1.245 ，各圆角半径见图长度直径轴段编号配合说明（ mm ）（ mm ） - 7520与 V 带轮键联接配合 - 6022定位轴肩- 4235与滚动轴承 30307 配合，套筒定位- 10330与小齿轮键联接配合- 1044定位轴环- 2335与滚动轴承 30307 配合总长度313mm（ 5）求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。 在确定轴承支点位置时 ，从手册中查取 a值 。 对于 30307型圆锥滚子轴承 ，由手册中查得a=