二级圆柱齿轮减速器 课程设计

1、 机械设计说明书 题 目： 二级圆柱齿轮减速器 学 号 ： 姓 名 ： 学 院 ： 专 业 ： 班 级 ： 导 师 ： 目 录绪论、 机械设计基础课程设计任务书. 1 一、 传动方案的拟定及说明. 2 二、 电动机的选择. 2 三、 计算传动装置的运动和动力参数. 3 四、 传动件的设计计算.5 五、 轴的设计计算.15 六、 铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件的选择.22 七、 润滑与密封方式的选择、润滑剂的选择.26 八、 课程设计总结.27 九、 参考资料目录.28一、课程设计的内容设计带式输送机传动装置中的二级圆柱齿轮减速器（见 图1）。设计内容应包括：传动装置的总体设计；传动零件、轴

2、、轴承、联轴器等的设计计算和选择；减速器装配图和零件工作图设计；设计计算说明书的编写。 图 1 二、课程设计的要求与数据已知条件： 1运输带工作拉力： F = 1.8 kN； 2运输带工作速度： v = 1.1 m/s； 3卷筒直径： D = 350 mm； 4工作条件： 单向运转，有轻微振动，经常满载，空载起动， 单班制工作、使用期限5年，输送带速度容许 误差为±5。 三、课程设计应完成的工作1减速器装配图1张； 2零件工作图 2张（轴、齿轮各1张）；3设计说明书 1份。- 1 -设计计算及说明结果一、传动方案的拟定及说明传动方案给定为二级减速器（包含带轮传动和两级圆柱齿轮传动减速

3、），说明如下：为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和拟定传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速，即由于齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大刚度，并将齿轮安装在输入轴的远端，使轴在弯矩作用下产生的弯矩变形和在转矩作用下产生的扭矩变形 部分抵消，以减少载荷齿宽分布不均的现象，且工作转速一般、结构简单紧凑、加工方便、成本低、传动效率高以及使用和维护方便所以此展开式二级直齿圆柱齿轮减速系统能满足工作要求。二、电动机选择1电动机容量1) 卷筒轴的输出功率 2) 电动机输出功率d 传动装置的总效率 式中，为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由参考书附表 2-3查

4、得：弹性联轴器；滚子轴承；圆柱齿轮传动；卷筒轴滑动轴承；V带传动=0.96则故 2电动机额定功率由附表 6-1选取电动机额定功率3电动机的转速为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由任务书中推荐减速装置传动比范围，则电动机转速可选范围为可见只有同步转速为1000r/min的电动机均符合。选定电动机的型号为Y132S-6。主要性能如下表：电机型号额定功率满载转速起运转矩最大转矩Y132S-63KW960r/min2.02.24、计算传动装置的总传动比并分配传动比1）、总传动比=（符合8<<60）2)、分配传动比 假设V带传动分配的传动比，则二级展开式圆柱齿轮减速器总传动

5、比=二级减速器中：高速级齿轮传动比低速级齿轮传动比三、计算传动装置的运动和动力参数1各轴转速减速器传动装置各轴从高速轴至低速轴依次编号为：轴、轴、轴。各轴转速为：2各轴输入功率按电动机所需功率计算各轴输入功率，即3各轴输入转矩T(Nm)将计算结果汇总列表备用。项目电动机高速轴中间轴低速轴N转速（r/min）960480137.159.6P 功率（kW）2.62.52.42.3转矩T(Nm)i传动比23.52.3效率0.960.960.96四、传动件的设计计算3.1 带传动的设计 3.1.1V带传动设计要求1. 带传动设计的主要内容 选择合理的传动参数；确定带的型号、长度、根数、传动中心距、安装

6、要求、对轴的作用力及带的材料、结构和尺寸等。2. 设计依据 传动的用途及工作情况；对外廓尺寸及传动位置的要求；原动机种类和所需的传动功率；主动轮和从动轮的转速等。3. 注意问题 带传动中各有关尺寸的协调，如小带轮直径选定后要检查它与电动机中心高是否协调；大带轮直径选定后，要检查与箱体尺寸是否协调。小带轮孔径要与所选电动机轴径一致；大带轮的孔径应注意与带轮直径尺寸相协调，以保证其装配稳定性；同时还应注意此孔径就是减速器小齿轮轴外伸段的最小轴径。 3.1.2V带传动设计的计算 （以下设计所需查表的数据均查自机械设计基础第二版 刘江南 郭克希 主编 湖南大学出版社） 1 求计算功率:根据公式：=P查

7、表9-5知=1.2，得=1.22.6=3.1kw 2 选择普通V带型号根据=3.1kw和=960r/min，查表9-8知选用A型V带。 3 确定带轮基准直径 查表9-2知A型V带轮的最小基准直径为75mm又从图9-8中查出建议值为80-100mm故暂取=100mm由式（9-6）得大带轮的基准直径为： =i（1-)=2100(1-0.02)=196mm 按表9-2取=200mm，此时实际传动比将发生改变，=/=/(1)/=1.96 传动比改变量为（i）/i）×100=2% 若仅考虑带传动本身，误差在5以内是允许的。 4 验算带速v 因为v=/601000=(3.14100960)/(6

8、01000)=5.02m/s 因为55.0225，故带速合适。 5 确定基准长度和实际中心距 因为0.7（）2（）， 即0.7（100200）2（100200）所以有210600 初定中心距=300又因为=2(/2)()/4 将数据带入上式得=1079.6 由表9-3选用基准长度=1000mm 又因为实际中心距 （）/2=300（10001079.6)/2=260.2mm中心距变动范围为：=0.015=260.20.015×1000=25.2mm，=0.03=260.20.03×1000=290.2mm。6 验算小带轮包角 由式（）/）×=（200100） /26

9、0.2）×=> 合适7 确定V带根数z由式z=/（）查表9-4查得=0.95kw，查表9-6得=0.11kw，查表9-7查得=0.94，查表9-3查得=0.89则：z=3.1/（0.950.11）0.940.89）=3.5 取z=4根8 求初拉力及带轮轴上的压力由式=500/zv(2.5/1）q，查表9-1知q=0.1kg/m,得 =500×3.1/（4×5.02）×（2.5/0.941）0.1×5.02×5.02=133.7N 由式=2zsin(/2)=2×4×133.7×sin(158/2)=1

10、049.95N 为方便数据查阅，绘制表3-1：V型带传动相关数据计算功率（kw）传动比i带速V (m/s)带型根数单根初拉力（N）压轴力（N）3.125.02A864.10小带轮直径(mm)大带轮直径(mm)中心距(mm)基准长度（mm）4133.7小带轮包角100200260.21000163.462减速器传动零部件-高速级齿轮的设计计算 1） 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数按照已经选定的传动方案，高速级齿轮选择如下： （1）. 齿轮类型 选用直齿圆柱齿轮传动 （2）. 齿轮精度等级 由于带式输送机速度较慢，查表6-5，选择8级精度等级 （3）. 材料选择 在确定大小齿轮时，由于小齿轮受

11、载荷更频繁，故要使小齿轮 硬度比大齿轮高30-50HBS，所以选择 小齿轮 40Cr 调质 硬度 241-286HBS 大齿轮 45钢 调质 硬度 217-255HBS 2）初步选取主要参数。 取小齿轮齿数=24，大齿轮齿数=i×=3.5×24=84，取=84，齿数比=i=3.5， 取齿宽系数=1 3）按齿面接触疲劳强度设计计算 由式（6-19）计算小轮分度圆直径 确定各参数值 载荷系数，查表6-6，取K=1.2 小齿轮名义转矩 =9.55××P/=9.55××2.5/480=5×N.mm 材料弹性影响系数 查表6-8，=1

12、89.8 区域系数：=2.5 重合度系数 因为=1.883.2（1/）(1/)）=1.883.2(1/24)1/84)=1.7 =0.88 许用应力，查表6-19（a）=750MPa，=600MPa 查表6-7，按一般可靠度要求取：=1 则=/=750/1=750MPa =/=600/1=600MPa 取俩式计算中较小值，即=600MPa 于是 将上述数据带入上式中，得=42.1mm 4）确定模数 计算模数 m=/42.1/24=1.75 取标准值m=2mm 5）按齿根弯曲疲劳强度校核计算 按式6-20校核 =(2K/bm) 式中小轮分度圆直径 =2×24=48mm 齿轮啮合度 b=

13、×=1×48=48mm 复合齿形系数 查表6-21，=4.25，=3.95 重合度系数 =0.250.75/=0.25+0.75/1.7=0.7 许用应力 查图6-22（a),=310MPa,=250MPa; 查表6-7，取=1.25，则 =/=310/1.25=248MPa =/=250/1.25=200MPa 计算大、小齿轮的/并进行比较： /=4.25/248=0.017 /=3.95/200=0.02 因为/</ 于是=（2K/bm）=(2×1.2×5×/48×48×2)×3.95×0.7=

14、72MPa< 故满足齿根弯曲疲劳强度要求。 6）几何尺寸计算： =m=2×24=48mm =m=2×84=168mm a=(m/2)()=1×(2484)=108mm b=48,故=48 =（5-10）mm，取=55mm 7）验算初选精度等级是否合适 齿轮圆速度周 =(××/60×1000)=(×48×480/60×1000) =1.2m/s<6m/s 对照表6-5可知选择8级精度合适。表3-2 高速级齿轮设计几何尺寸及参数齿轮压力角模数中心距齿数比齿数分度圆直径齿宽小齿轮20°21

15、083.5244855大齿轮84168483减速器传动零部件-低速级齿轮的设计 1） 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数 选用直齿圆柱齿轮传动 传动速度不高，选择8级精度（GB10095-88） 材料选择 小齿轮 40Cr 调质 241-286HBS 大齿轮 45 调质 217-255HBS 2）初步选取主要参数 取=26, = =2.3，所以=2.3×26=59.8 取整=60取=0.5，则=0.5（i+1）=1.08，符合表6-9范围 3）按齿面接触疲劳强度设计计算 计算小轮分度圆直径 确定各参数值： 载荷系数 查表6-6，取K=1.2； 小齿轮名义转矩 =9.55×&

16、#215;/=9.55××2.4/137.1=16.7×N.mm 材料弹性影响系数 查表6-8，=189.8； 区域系数 =2.5; 重合度系数 因=1.883.2（1/1/）=1.7 = =0.88 许用应力 查图6-19（a）=750MPa，=600MPa， 查表6-7，按一般可靠度要求取=1， =/=750MPa =/=600MPa 取两式中的较小值，即=600MPa； 于是 =63.7mm 4）确定模数 计算模数 m=/=63.7/26=2.5mm 取标准值m=3mm 5）按齿根弯曲疲劳强度校核计算按式校核 =2K/bm 式中：小圆分度直径 =m=3

17、15;26=78mm 齿轮啮合宽度 b=×=1.08×78=84.2mm 复合齿形系数 查图6-21，=4.20，=3.97 重合度系数 =0.250.75/=0.250.75/1.7=0.69 许用应力 查图6-22（a）， =300MPa，=240MPa 查表6-7，取=1.25 则 =/=300/1.25=240MPa =/=240/1.25=192MPa 计算大小齿轮的/并进行比较： /=4.2/240=0.0175</=4.0/192=0.020 于是 =2K/bm=（2×1.2×16.7××4.0×0.71

18、）/ （84.2×78×3）=57.8< 故满足齿根弯曲疲劳强度要求。 6）几何尺寸计算： =m×=3×26=78mm =m×=3×60=180mm a=m×()/2=129mm b=60.84mm 取=61mm =（5-10）mm，取=66mm 7）验算初选精度等级是否合适 齿轮圆周速度 =/（60×1000） =×78×137.1/(60×1000)=0.56m/s<6m/s 对照表6-5可知选择8级精度合适。 表3-3 低速级齿轮设计几何尺寸及参数齿轮压力角模数中心距

19、齿数比齿数分度圆直径齿宽小齿轮20°31292.3267866大齿轮6018061 五、轴的设计计算为了对轴进行校核，先求作用在轴上的齿轮的啮合力。第一对和第二对啮合齿轮上的作用力分别为1 高速轴设计 输入功率P=2.5KW,转速n =480r/min,T=50000Nmm由表4-3(机械设计课程设计指导书)选联轴器型号为TL4（GB/T4323-2002）轴孔的直径=45mm长度L=84mm1）按齿轮轴设计，轴的材料取与高速级小齿轮材料相同，40Cr，调质处理，查表14-2，取2）初算轴的最小直径高速轴为输入轴，最小直径处跟V带轮轴孔直径。因为带轮轴上有键槽，故最小直径加大5%，=

20、18.17mm。取=20mm高速轴工作简图如图(a)所示首先确定个段直径A段：=20mm 有最小直径算出）B段：=25mm，根据油封标准，选择毡圈孔径为25mm的C段：=30mm，与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合，取轴承内径D段：=36mm， 设计非定位轴肩取轴肩高度h=3mmE段：=45.58mm，将高速级小齿轮设计为齿轮轴，考虑依据课程设计指导书p116G段， =30mm, 与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合，取轴承内径F段：=36mm, 设计非定位轴肩取轴肩高度h=3mm第二、确定各段轴的长度A段：=1.6*20=32mm,圆整取=30mmB段：=54mm，考虑轴承盖与其螺钉长度然

21、后圆整取54mmC段：=28mm, 与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合,加上挡油盘长度=B+3+2=16+10+2=28mmG段：=29mm, 与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合,加上挡油盘长度F段：，=2-2=10-2=8mmE段：，齿轮的齿宽D段：=92mm, 考虑各齿轮齿宽及其间隙距离，箱体内壁宽度减去箱体内已定长度后圆整得=92mm轴总长L=290mm两轴承间距离（不包括轴承长度）S=174mm，2、 轴的设计计算1）、按齿轮轴设计，轴的材料取与高速级小齿轮材料相同，40Cr，调质处理，查表15-31，取2）初算轴的最小直径因为带轮轴上有键槽，故最小直径加大5%，=27.27mm。

22、根据减速器的结构，轴的最小直径应该设计在与轴承配合部分，初选圆锥滚子轴承30206，故取=30mm轴的设计图如下：首先，确定各段的直径A段:=30mm,与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合F段：=30mm，与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合E段：=38mm，非定位轴肩B段：=48mm, 非定位轴肩，与齿轮配合C段：=64.94mm, 齿轮轴上齿轮的分度圆直径D段：=50mm, 定位轴肩然后确定各段距离：A段： =29mm, 考虑轴承（圆锥滚子轴承30207）宽度与挡油盘的长度B段：=8mm,根据轴齿轮到内壁的距离及其厚度C段：=75mm,根据齿轮轴上齿轮的齿宽E段：=43mm, 根据高速级大

23、齿轮齿宽减去2mm（为了安装固定）F段：=41.5mm，考虑了轴承长度与箱体内壁到齿轮齿面的距离D段：=9.5mm,由轴得出的两轴承间距离（不包括轴承长度）S=174mm减去已知长度 得出3、轴的设计计算输入功率P=2.3KW,转速n =59.6r/min,T=360000Nmm轴的材料选用40Cr（调质），可由表15-3查得=110所以轴的直径: =33.8mm。因为轴上有两个键槽，故最小直径加大12%，=37.86mm。由表4-3(机械设计课程设计指导书)选联轴器型号为TL3轴孔的直径=40mm长度L=84mm轴设计图 如下：首先，确定各轴段直径A段: =40mm, 与轴承（圆锥滚子轴承3

24、0211）配合B段: =60mm,非定位轴肩,h取2.5mmC段: =72mm,定位轴肩，取h=6mmD段: =68mm, 非定位轴肩，h=6.5mmE段: =55mm, 与轴承（圆锥滚子轴承30211）配合F段: =60mm,按照齿轮的安装尺寸确定G段: =45mm, 联轴器的孔径然后、确定各段轴的长度A段: =46.5mm,由轴承长度，3，2，挡油盘尺寸B段: =68mm，齿轮齿宽减去2mm，便于安装C段: =10mm, 轴环宽度，取圆整值根据轴承（圆锥滚子轴承30212）宽度需要D段: =57.5mm,由两轴承间距减去已知长度确定E段: =33mm, 由轴承长度，3，2，挡油盘尺寸F段:

25、 =65mm, 考虑轴承盖及其螺钉长度，圆整得到G段: =84mm,联轴器孔长度轴的校核计算,第一根轴:求轴上载荷已知：设该齿轮轴齿向是右旋，受力如右图：由材料力学知识可求得水平支反力: 垂直支反力: 合成弯矩由图可知,危险截面在C右边W=0.1=9469=/W=8.28MPa<70MPa轴材料选用40Cr 查手册符合强度条件!第二根轴求轴上载荷已设该齿轮轴齿向两个都是左旋，受力如右图：由材料力学知识可求得水平支反力: 垂直支反力: 合成弯矩由图可知,危险截面在B右边W=0.1=33774=/W=0.23MPa<70MPa轴材料选用40Cr 查手册符合强度条件!第三根轴:求轴上载荷

26、已知：设该齿轮齿向是右旋，受力如图：由材料力学知识可求得水平支反力: 垂直支反力: 合成弯矩由图可知,危险截面在B右边 算得W=19300=/W=9.89MPa<70MPa轴材料选用40Cr 查手册符合强度条件!六、铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件的选择1、铸件减速器机体结构尺寸计算表名称符号减速器及其形式关系机座壁厚0.025a+3mm=6.84mm,取8mm机盖壁厚10.02a+3=6.06mm<8mm,取8mm机座凸缘厚度b1.5=12mm机盖凸缘厚度b11.5=12mm机座底凸缘厚度p2.5=20mm取30mm地脚螺钉直径df0.036a+12=12.288mm取16mm

27、地脚螺钉数目na<250mm,n=4轴承旁连接螺栓直径d10.75df=13.15mm取8mm机盖与机座连接螺栓直径d2(0.50.6)df=8.7610.52mm取10mm连接螺栓d2的间距l150200mm取180mm轴承端盖螺钉直径d3(0.40.5)df=7.018.76mm取M8窥视孔盖螺钉直径d4(0.30.4)df=5.267.01mm取M6定位销直径d(0.70.8)df=12.2714.02mm取M12df、d2、d3至外机壁距离c1d1、d2至凸缘边缘距离c2轴承旁凸台半径R1R1=C2=20凸台高度h外机壁至轴承座端面距离L1c1+c2+(58)=44内机壁至轴承座

28、端面距离L2+c1+c2+(58)=52大齿轮顶圆与内机壁距离11.2=9.6mm取14mm齿轮端面与内机壁距离2=8mm取10mm机盖、机座肋厚m1,mm1=m0.851=6.8mm,取7mm轴承端盖外径D2轴承端盖凸缘厚度e(11.2)d3=9mm取12mm轴承旁连接螺栓距离ssD2减速器附件的选择，在草图设计中选择2、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。由简明机械零件设计实用手册P244选用通气器尺寸M103、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

29、作用，在窥视孔上加设视孔盖。由简明机械零件设计实用手册P245取A=110mm 4、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。 由简明机械零件设计实用手册P235选用油标尺尺寸M165、油塞为了排出油污，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。由简明机械零件设计实用手册P365选用油塞尺寸 M246、定位销 保证拆装箱盖时，箱盖箱座安装配合准确，且保持轴承孔的制造精度，在箱盖与箱座的联接凸缘上配两个定位销。由简明机械零件设计实用手册P176 GB118-86 销B5×427、启盖螺钉 在箱体剖分面上涂有水玻璃，用于

30、密封，为便于拆卸箱盖，在箱盖凸缘上设有启盖螺钉一个，拧动起盖螺钉，就能顶开箱盖。结构参见减速器总装图，尺寸取起盖螺栓M10×308、起吊装置 减速器箱体沉重，采用起重装置起吊，在箱盖上铸有吊耳。为搬运整个减速器，在箱座两端凸缘处铸有吊钩尺寸见简明机械零件设计实用手册P359表14-9 七、润滑与密封(润滑与密封方式的选择、润滑剂的选择)减速器内传动零件采用浸油润滑，减速器滚动轴承采用油脂润滑。齿轮润滑采用浸油润滑，由于低速级大齿轮浸油深度可达半径的1/6,取为油深h=70mm，选用全耗系统用油L-AN150设计总结 几周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解