二级减速器设计设计

1、机械设计课程设计计算说明书设计题目：用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器系 别：机械设计制造及其自动化学 号：PB07009076-80人员：王浩冰指导教师：张莉完成日期：2011年11月29日郑州科技学院目录一、 设计任务书-3二、 传动方案的说明-4三、 电动机的选择-5四、 传动装置的运动和动力参数计算-7五、 齿轮的设计和计算-10六、 轴的设计和计算-19七、 键联接的选择和计算-26八、 滚动轴承的选择-28九、 联轴器的选择-29十、 润滑与密封设计-29十一、 箱体结构及其附件的设计-30十二、 参考资料-32一、设计任务书设计题目：用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器

2、1、设计要求设计用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器。电动机联轴器二级圆柱齿轮减速器卷筒运送带图用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器原理图原始数据：数据编号运输带工作拉力运输带工作速度卷筒直径F422001.45280工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，空载起动，使用期限为年，小批量生产，单班制工作，运输带速度允许误差为±%。2、设计任务1) 减速器设计：画装配图一张。2) 画出主要零件工作图：高速级轴与低速级齿轮。3) 设计说明书份。包括系统原理及结构介绍，设计技术要求，总体结构设计，传动结构及参数设计和计算。二、传动方案的说明设计用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减

3、速器。电动机联轴器二级圆柱齿轮减速器卷筒运送带图用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器原理图注释：机器由原动机、传动装置和工作机三部分组成，图1中原动机为电动机1，传动装置为减速器3，工作机为卷筒4，各部件用联轴器联接并安装在机架上。二级减速器的优点：承载能力和速度范围大、传动比恒定、工作可靠、效率高、寿命长。根据传动方案考虑以下几点：1) 斜齿轮传动的平稳性较直齿轮传动好，故高速级与低速级均采用斜齿轮传动。2) 两级大齿轮直径接近，有利于浸油润滑。3) 展开式由于齿轮相对于轴承为不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大刚度。设 计 计 算 及 说 明结 果三、电动机的选择1. 选择

4、电动机类型和结构型式按工作要求和条件，选用小型三相异步电动机（封闭式），型号Y（IP44）。2. 选择电动机的功率1) 工作机所需功率Pw2) 电动机的输出功率Pda、 传动装置总效率 -卷筒效率，取为0.96-齿轮传动效率，7级精度，取为0.98-球轴承传动效率，取为0.99-弹性联轴器传动效率，取为0.99b、 输出功率Pd3. 确定电动机的转速1) 工作机（卷筒）主轴转速2) 电动机转速两级展开式圆柱齿轮减速器传动比范围，故电动机转速可选为Pw=3.19kW各传动效率数据引自参考文献1”机械传动效率表”=0.8505Pd=3.75kW查阅参考文献2表1设 计 计 算 及 说 明结 果根据

5、容量和转速，选定电机型号为Y132S1，其主要性能如下表：电动机型号额定功率（kW）电动机转速（r/min）同步满载Y132S1-45.515001440 电动机主要外形和安装尺寸列于下表： Y132S1-4外形和安装尺寸表AA/2BCD基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差216108±0.514089±2.038(+0.018,+0.002) EFGH基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差80±0.37010(0,-0.036)33(0,-0.20)132(0,-0.5)KABACADHDL基本尺寸极限偏差位置度公差12(0

6、,-0.430)1.0280275210315475 电动机型号Y132S1-4功率5.5kW同步转速1500r/min满载转速nm=1440r/min电动机性能参数及各尺寸数据引自参考文献1 ”Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件（摘自JB/T 10391-2002）”设 计 计 算 及 说 明结 果四、传动装置的运动和动力参数计算1. 确定传动装置的总传动比和分配传动比1) 总传动比2) 分配各级传动比对展开式二级圆柱齿轮减速器，主要考虑满足浸油润滑的要求，其转动比分配根据“两级齿轮减速器按最大轮浸油深度相近传动比分配线图”选取。 i1-高速级传动比 i-总传动比两级齿轮减速器按最大轮

7、浸油深度相近传动比分配线图 总传动比 据图选取 取高速级斜齿轮传动比 取低速级斜齿轮传动比总传动比计算公式引自参考文献2式（7）分配传动比计算公式引自参考文献2式（8）曲线图引自参考文献1 “两级齿轮减速器按最大轮浸油深度相近传动比分配线图”总传动比高速级斜齿轮传动比低速级斜齿轮传动比设 计 计 算 及 说 明结 果2. 计算各轴转速高速轴：中间轴：低速轴： 3. 计算各轴输入功率-齿轮传动效率，7级精度，取为0.98-球轴承传动效率，取为0.99-弹性联轴器传动效率，取为0.99Pd-输出功率，Pd=3.75kW高速轴：中间轴：低速轴：4. 计算各轴输入转矩高速轴：中间轴：低速轴：设 计 计

8、 算 及 说 明结 果运动和动力参数计算结果整理与下表：轴名输入功率P（kW）输入转矩T（N*mm）转速nr/min传动比i效率高速轴3.712524621.0914404.300.9702中间轴3.5655101679.78334.883.380.9702低速轴3.4243330057.1899.08设 计 计 算 及 说 明结 果五、齿轮的设计和计算1. 高速级斜齿圆柱齿轮的设计1) 齿轮的主要参数和几何尺寸a、 根据接触强度，初算小齿轮分度圆直径及其他参数 初步计算时，取 结合低速级半径及润滑要求，先取b、 选定模数、确定中心距、螺旋角、各轮分度圆直径及相关参数模数：取标准模数中心距：圆

9、整取a=135mm公式引自参考文献3式（8-38）取值参考参考文献3P170表8-9取值参考参考文献3P168图8-38a=135mm设 计 计 算 及 说 明结 果调整螺旋角各轮分度圆直径小齿轮：大齿轮：小齿轮齿宽：2) 齿轮的材料和硬度a、 按照给定设计方案选定齿轮类型为斜齿圆柱齿轮；b、 为减少中间轴的轴向力，小齿轮右旋，大齿轮左旋；c、 选择齿轮精度为7级精度；d、 齿根喷丸强化e、 材料选择：齿轮材料热处理方式硬度小齿轮45#钢调质280HBS大齿轮45#钢调质240HBS3) 许用应力a、 许用接触应力小齿轮公式引自参考文献3 P170式（8-39）和计算设 计 计 算 及 说 明

10、结 果大齿轮对于调质处理的齿轮，寿命系数取小进行后续计算b、 许用弯曲应力小齿轮按照参考文献3 P171 表8-10公式引自参考文献3 P171式（8-40）、参照参考文献3 P171 图8-41公式引自参考文献3 P171式（8-41）公式引自参考文献3 P174式（8-46）和计算设 计 计 算 及 说 明结 果大齿轮取单向传动取因所以得：4) 齿面接触疲劳强度计算标准斜齿轮（）（钢制齿轮）取按照参考文献3 P174 表8-11公式引自参考文献3 P170式（8-37）设 计 计 算 及 说 明结 果齿轮圆周速度得： 所以，接触强度足够。5) 齿根弯曲疲劳强度计算 所以得： 公式引自参考文

11、献3 P167式（8-32）取值参照参考文献3P168 图8-39公式引自参考文献3 P173式（8-44）数据取值参照参考文献3P173 图8-44设 计 计 算 及 说 明结 果所以，弯曲强度足够。检验结果，齿轮的接触强度和弯曲强度均足够，故齿轮的参数和尺寸维持原结果不变。2. 低速级斜齿圆柱齿轮的设计1) 齿轮的主要参数和几何尺寸a、 根据接触强度，初算小齿轮分度圆直径及其他参数 初步计算时，取 先取 考虑到浸油深度，取 =10° z3=35 z4=i2*z3=3.38×35=118.3取为z3=118b、 选定模数、确定中心距、螺旋角、各轮分度圆直径及相关参数模数：

12、公式引自参考文献3式（8-38）取值参考参考文献3P170表8-9取值参考参考文献3P168图8-38Z3=35Z4=118设 计 计 算 及 说 明结 果取标准模数中心距：a=mn*(z3+z4)/2cos=194.2mm圆整取a=194mm调整螺旋角=arccos(mn*(z3+z4)/2a)=9.659°各轮分度圆直径小齿轮：d3=88.758mm大齿轮：d4=299.242mm小齿轮齿宽：b3=56mm2) 齿轮的材料和硬度a、 按照给定设计方案选定齿轮类型为斜齿圆柱齿轮；b、 为减少中间轴的轴向力，小齿轮左旋，大齿轮右旋；c、 选择齿轮精度为7级精度；d、 齿根喷丸强化e、

13、 材料选择：齿轮材料热处理方式硬度小齿轮45#钢调质280HBS大齿轮45#钢调质240HBSa=194mm=9.659°d3=88.758mmd4=299.242mmb3=56mmb4=50mm设 计 计 算 及 说 明结 果3) 齿面接触疲劳强度计算标准斜齿轮（）（钢制齿轮）取齿轮圆周速度得： 所以，接触强度足够。公式引自参考文献3 P170式（8-37）公式引自参考文献3 P167式（8-32）取值参照参考文献3P168 图8-39设 计 计 算 及 说 明结 果4) 齿根弯曲疲劳强度计算 所以得：所以，弯曲强度足够。检验结果，齿轮的接触强度和弯曲强度均足够，故齿轮的参数和尺寸

14、维持原结果不变。公式引自参考文献3 P173式（8-44）数据取值参照参考文献3P173 图8-44设 计 计 算 及 说 明结 果六、轴的设计和计算1. 高速轴的设计和计算1) 作用在轴上的齿轮啮合力高速轴小齿轮2) 轴的初步估算1) 高速轴选用45#钢，调质处理。2) 初步估算轴的最小直径取C=118考虑到要在最小轴径处安装联轴器开键槽最小轴径增大4%，则：3) 按弯曲和扭转复合强度计算轴径绘出轴的空间受力简图：公式引自参考文献3 P257式（10-2）数据取值参照参考文献3P258 表10-2计算方法参照参考文献3 P261 例题10-1设 计 计 算 及 说 明结 果 求出支点反力：

15、径向力方向平面内弯矩： 周向力方向平面内弯矩： 合成弯矩： 4) 轴的切应力校核数据取值参照参考文献3表10-3dmin=20mm公式引自参考文献3 P257式（10-1）设 计 计 算 及 说 明结 果2. 中间轴的设计和计算1) 作用在轴上的齿轮啮合力中间轴大齿轮：根据力的作用力与反作用力，与高速轴对应中间轴小齿轮：2) 轴的初步估算a、 中间轴选用45#钢，调质处理。b、 初步估算轴的最小直径取C=1183) 按弯曲和扭转复合强度计算轴径取两轴承间轴的长度为200mm，齿轮安装如下图：公式引自参考文献3 P257式（10-2）数据取值参照参考文献3P258 表10-2dmin=26mm计

16、算方法参照参考文献3 P261 例题10-1设 计 计 算 及 说 明结 果根据理论力学知识求出支点反力：径向力方向平面内弯矩： 周向力方向平面内弯矩： 合成弯矩： T2=101679.78N*mm 数据取值参照参考文献3表10-3dmin=27mm设 计 计 算 及 说 明结 果4) 轴的刚度校核扭转刚度足够由于算得值很小，推算其它两轴值也不会很大，故不予校核5) 轴的切应力校核公式引自参考文献3 P262数据取值参照参考文献3P173 图8-44设 计 计 算 及 说 明结 果3. 低速轴的设计和计算1) 作用在轴上的齿轮啮合力低速轴大齿轮：根据力的作用力与反作用力，与中间轴对应2) 轴的

17、初步估算a、 低速轴选用45#钢，调质处理。b、 初步估算轴的最小直径取C=118考虑到最小轴径处开键槽，最小轴径增大4%，则： 3) 按弯曲和扭转复合强度计算轴径绘出轴的空间受力简图： 求出支点反力： 公式引自参考文献3 P257式（10-2）数据取值参照参考文献3P258 表10-2dmin=26mm设 计 计 算 及 说 明结 果径向力方向平面内弯矩： 周向力方向平面内弯矩： 合成弯矩： 取为dmin=34mm4) 轴的切应力校核调整d3，取d3=40mm切应力强度足够数据取值参照参考文献3表10-3d3min=40mm公式引自参考文献3 P257式（10-1）设 计 计 算 及 说 明

18、结 果七、键联接的选择和计算1. 键的选择采用A型平键各轴上键的尺寸所在轴bhL高速轴8750中间轴8730低速轴16101002. 联接强度校核1) 键联接许用应力在静联接，有轻微冲击条件下2) 强度校核a、 高速轴上键故键足够安全b、 中间轴上键故键足够安全参数取值参照参考文献4表21.3-4设 计 计 算 及 说 明结 果c、 低速轴上键3. 最终选择修正后最终选定为所在轴型号高速轴8X30 GB1096-79中间轴12X52 GB1096-79低速轴12X52 GB1096-79L3=100mm8X50 GB1096-798X30 GB1096-7916X100 GB1096-79设

19、计 计 算 及 说 明结 果八、滚动轴承的选择1. 轴承类型的选择考虑到轴承同时承受轴向力和径向力，故选用角接触球轴承2. 受力参数轴承Fr(N)Fa(N)高速轴A268.8169.2B89.6中间轴A83.75177.5B465.55低速轴A185.05346.7B555.153. 选择的轴承型号及外形参数：三轴采用相同的轴承46108 d=40mm D=68mm B=15mm 额定动负荷C=14.62kN额定静负荷C0=11.42kN极限转速r=11000r/min所选用轴承的极限转速和基本额定载荷均远高于计算的理论数值，故选定以上型号轴承。数据摘自参考文献4P28-51表28.2-13设

20、 计 计 算 及 说 明结 果九、联轴器的选择1. 联轴器类型的选择高速轴常用弹性联轴器，故高低速轴均选用弹性柱销联轴器以简化设计，并且柱销与柱销孔位间隙配合，且柱销具有弹性，因而获得补偿两轴相对位移和缓冲的性能，另外弹性柱销联轴器结构简单，装拆方便。2. 联轴器型号的选择高速轴上选择HL2型弹性柱销联轴器（GB/T5014-1985）低速轴上选择HL4型弹性柱销联轴器（GB/T5014-1985）外形尺寸参数：型号许用转矩T(N*m)轴孔直径（mm）轴孔长度(mm)外径（mm）HL23152562120HL36304084160最终选定以上型号联轴器。十、润滑与密封设计1. 传动件的润滑对于

21、二级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型，转速较低，齿轮圆周速度小于12m/s,采用浸油润滑，将传动件的一部分浸入油中传动件回转时，粘在其上的润滑油被带到啮合区进行润滑。同时，有齿中的油被甩到箱壁上，可以散热。2. 滚动轴承的润滑浸油齿轮的圆周速度大于2m/s，故依靠引导飞溅在机体内壁上的油经机体剖分面上的油沟流到轴承进行轴承润滑，因此在设计轴承端盖时在其上开槽，并且为防止装配时端盖上的槽未对准油沟，将端盖的端部直径取小一些。3. 密封性1) 对于高速轴，其轴承旁是斜齿轮，而且斜齿轮直径小于轴承外径，由于斜齿有沿齿轮轴向排油作用，使过多的润滑油冲向轴承，增加轴承阻力，所以在高速级轴承旁装置挡油板，挡油板铸造成型。2) 在输入轴和输出轴的外伸处，在端盖轴孔内采用橡胶油封，防止润滑油外漏。数据摘自参考文献4P29-161表29.5-40油润滑油润滑开油沟装置挡油板采用橡胶油封设 计 计 算 及 说 明结 果十一、箱体结构及其附件的设计1. 减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座壁厚10箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径0.036a×1220地脚螺钉数目参考机械设计手册6轴