工学哈工大机械设计课程设计二级圆柱齿轮减速器

1、工学哈工大机械设计课程设计二级圆柱 齿轮减速器工学哈工大机械设计课程设计二级圆柱齿轮减速器Harbin Institute of Technology 课程设计说明书 （论文） 课程 名称：设计题目：院系：班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：哈尔滨工业大学目录 一.传动装置的总体设计1 1.1分析或确定传动方案1 1.2选择电动机2 1.3计算传动装置的总传 动比并分配传动比 3 1.4计算传动装置各轴的运动和动力参 数4二.传动零件的设计计算 5 2.1选择材料、热处理方式及 精度等级5 2.2高速级齿轮，初定齿轮传动及齿轮主要尺寸5 2.3低速级齿轮，初定齿轮传动及齿轮主要尺寸9三.轴

2、的设计计算12 3.1高速轴设计计算12 3.2中间轴的设计计算13 3.3输由轴的设计计算14四.轴I的校核15 4.1轴I的受力分 析15 4.2轴I的强度校核16 4.3轴I上键连接强度校核17 4.4 轴I上轴承寿命校核17五.轴II的校核18 5.1轴II的受力分析18 5.2轴II的强度校核20 5.3轴II上键连接强度校核 215.4轴II上轴承寿命校核 21六.轴III的校核22 6.1轴III的 受力分析22 6.2轴III的强度校核24 6.3轴III上键连接强度 校核25 6.4轴III上轴承寿命校核25七.联轴器的选择26 7.1 输入轴联轴器26 7.2输曲轴联轴器2

3、6八.润滑密封设计27九.减速器附件及其说明27 一.传动装置的总体设计1.1分析或确定传动方案1.组成：传动装置由电机、减速器、工作机传送带组成。2 .特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要 求轴有较大的刚度。3 .确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大其传动方案如下根据要求，选用二级斜齿圆柱齿轮减速器，将动力传送到传送带上，实现传送带预先设计的参数及其相应的功能。设计的原始数据要求：传送带的初拉力：F=1900N传送带卷筒直径：d=280mm传送带带速：v=0.9m/s关于减速器的生产和工作的要求：机器产量为大批量；机器工作环境为有尘；机器载荷特性为平稳载荷；机器最

4、短工作年限为六年二班。1.2选择电动机1.2.1选择电动机的结构形式电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于生产单位一般多采用三相交流电源，因此，无特殊要 求时应选用三相交流电动机，其中以三相交流异步电动机应 用广泛。所以选择使用三相交流异步电动机。1.2.2选择电动机的容量(功率)首先计算工作机有效功 率：式中，F传送带的初拉力； v传送带的带速。从原动机到工作机的总效率：=XX>0.96=0.8504式中，一一联轴器传动效率， 由参考文 献1表9.1,;轴承传动效率，齿轮啮合效率，；卷筒传动效率，。则所需电动机功率：1.2.3确定电动机的转速 工作机(套筒)的转速：式中，d传送带卷筒

5、轴直径。由参考文献1表9.2,两级齿轮传动，所以电动机的转速范围为：=(8-40) 61.4= (491.2-2456) 符合这一范围的同步转速为 750 r/min、1000 r/min、1500 r/min 三种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000 r/min 的电动机根据电动机的类型、容量和转速，由参考文献1P172页表15.1,选定电动机型号为 Y132S-6,其主要性能如下表所 示。电动机型号 额定功率/kW同步转速/ (r min)满载转速 (r min) Y112M-6 2.2 1000 940 2.0 2.0 1.

6、3计算传动装置的总传动比并分配传动比1.3.1总传动比由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为=/n= 940/61.4= 15.31 1.3.2分配传动比 =X式中分别为一 级、二级齿轮传动比。考虑润滑条件，为使俩大齿轮直径相近。高速级传动比为= 4.63,则=3.306o1.4计算传动装置各轴的运动和动力参数1.4.1各轴的转速：=940r/min = = 940/4.63 = 203.02r/min =/ =203.02/3.306=61.4r/min =61.4r/min 1.4.2 各轴的输入功率：=X = 2.01 0.99 = 1.99kW = X 4

7、2X 1.99 私99 0.97 = 1.91kW= ><4 24 1.91 0.99 私97 = 1.835kW=XT 2Xt 1=1.835 X 0.99 K7987W 1.4.3 各轴的输入转矩 电动机轴的输由转矩 =9550 =9550X2.01/940=2.042 N mm := X =2.042 沈.99=2.022 X N mm = xx>=2.022 %4.63 0.99 私97=8.99 X N mm=XX>=8.99 必.306 0.99 私97=2.85 N mm = xx=2.85 W.99 0.99=2.793 N mm。整理以上数据，制成表格

8、以备用户随时方便查阅。减速器运动学和动力学参数一览表轴名功率转矩转速 传动比 效率 电机轴 2.01 940 1 0.99 I轴1.99 940 4.63 0.96 n 轴 1.91 203.02 3.306 0.96 出轴 1.835 61.4 1.00 0.98 卷筒轴1.798 61.4二传动零件的设计计算2.1选择材料、热处理方式及精度等级考虑到卷筒机为一般机械，且该齿轮传动为闭式传动。2.1.1齿轮材料及热处理方式和精度等级 材料：大，小齿轮均采用45号钢，软齿面，由参考文献1表8.2查得，小齿轮调制处理，齿面硬度为217-255HBW,平均硬度为236HBW ;大齿轮正火处理，齿面

9、硬度为 162-217HBW,平 均硬度为190HBW。大，小齿轮齿面平均硬度差为46HBW,在30-50HBW 范围内。按GB/T10095 1998,均选择8级精度2.1.2根据所选齿 数重新修订减速器运动学和动力学参数。选减速器运动学和动力学参数更新后一览表轴名功率 转矩 转速 传动比 效率 电机轴 2.01 940 1 0.99 I轴 1.99 940 4.62 0.96 n 轴 1.91 203.5 3.304 0.96 出轴 1.835 61.5 1.00 0.98卷筒轴1.798 61.5 2.2高速级齿轮，初定齿轮传动及齿轮主要尺寸因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度设计

10、齿轮传动：式中各参数为：小齿轮传递的转矩，设计时，因v值未知，K不能确定，初取=1.4。由参考文献1表8.6取齿宽系数=1.1初选螺旋角=12 o由参考文献1表8.5查得弹性系数。由图8.14选取区域系数 Z=2.46齿数 由参考文献1式8.1,端面重合度：由参考文献1式8.2,轴面重合度：由参考文献1图8.15查得：=0.775。由图8.24查得螺旋角系数=0.99由参考文献1式8.26, 许用接触应力，由参考文献1图8.28 (e)得接触疲劳极限应 力=570MPa =390MPa小齿轮1与大齿轮2的应力循环次数 分别为 N=60na =60X940X(2X8X250X6) =1.354

11、X10h N= h 由 参考文献1图8.29查得寿命系数：=1.0, =1.13。由参考文献8.7,取安全系数尸=故取 初算小齿轮1 的分度圆直径，得 =确定传动尺寸：(1) 计算载荷系数 K K =1.0 ¥.12 X.11 1.2=1.465式中，使用系数。由参考文献1表8.3,原动机和工作机工作特性均是均匀 平稳，故取一一动载系数。分度圆上的速度为 故由参考文献1图8.7查得K=1.12 o 齿向载荷分布系数。由参考文献1图8.11,因为小齿轮是非对称布置的，故查 得齿向载荷分布系数K =1.11 o齿间载荷分配系数。由参考文献1表8.4,未经表面硬化的8级精度斜齿轮取 K =

12、1.2。对进行修正。d=d=34.58芸35.1确定模数 =取=1.75mm 计算传动尺 寸中心距：a=105.5 圆整为 105mm。螺旋角=其它传动尺寸：取 42mm o=+ (510) mm, 取=50mm。4.齿根弯曲疲劳强度校核K、T、同上 K=1.465、T=2.022Nmm、 计算当量齿数 由参考文献1,图8.19 查得=2.75,=2.2由参考文献1由图8.20查得=1.56,=1.79 由参考文献1由图8.21查得重合度系数 =0.71由参考 文献1由图8.26查得螺旋角系数 =0.89 由参考文献1 由图8.28查得弯曲疲劳极限应力，小齿轮 大齿轮 由参考文献1图8.30查

13、得得弯曲疲劳寿命系数:.Y=1.0 Y=1.0由参 考文献1表8.7查得弯曲疲劳安全系数S=1.25（1%失效概率）=MPa =结论： 满足齿根弯曲疲劳强度。高速级齿轮参数列表法向模数分度圆直径（mm）齿宽齿数 螺旋角 中心距a（mm）小齿轮1.75 37.37 50 21 10.475 105大齿轮172.62 42 97 2.3低速级齿轮，初定齿轮传动及 齿轮主要尺寸因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳 强度设计齿轮传动：按齿面接触疲劳强度设计：式中各参数为：小齿轮传递的转矩，=设计时，因v值未知，K不能确定， 初取=1.3。由参考文献1表8.6取齿宽系数=1由参考文献1表8.5 查得弹

14、性系数。由参考文献1图8.14选取区域系数 Z=2.5齿数 由参考 文献1式8.1,端面重合度：由参考文献1图8.15查得：由参考文献1式8.26,许用接触应力，由参考文献1图8.28 得接触疲劳极限应力 =570MPa =390MPa小齿轮1与大齿轮 2的应力循环次数分别为 h由参考文献1图8.29查得寿命 系数：,(允许局部点蚀)。由参考文献 1表8.7,取安全系数 =1.13 570=644.1 =1.18 390=471.9故取 初算小齿轮3的分度圆直径，得= 确定传动尺寸：计算载荷系数 K K =1.0 ¥.05 X.09 1.1=1.26。式中，使用系数。由参考文献1表8

15、.3,原动机和工作机工作特性均是均匀 平稳，故取一一动载系数。分度圆上的速度为故由参考文献1图8.7查得K=1.05 o齿向载荷分布系数。由参考文献1图8.11,查得齿向载荷分布系数K =1.09 o齿间载荷分配系数。由参考文献1表8.4,取K =1.1 o对进行修正。=60.37 X 确定模数=取=2.75mm 计算传动尺寸 中心 距：a=136.125 取整为 136mm o其它传动尺寸：取 66mm o=+ (510) mm, 取=72mm。低速级齿轮参数列表法向模数分度圆直径(mm)齿宽 齿数 中心距 a(mm)小齿轮 2.75 63.25 72 23 136大齿轮209 66 76三

16、.轴的设计计算 3.1高速轴的设计计算 参数：=1.99kW = N=940r/min 2.作用在齿轮上的力：选择轴的材料 选用45号钢调质处理，获得良好的综合机械性能。初算轴上的最小直径按弯扭强度计算：考虑到轴上键槽适当增加轴直径，。式中，C由许用扭转剪应力确定的系数。由参考文献2表10.2,考虑扭矩大于弯矩，取小值，C=106。P轴传递的功率。n轴的转速。轴承部件的结构设计为方便轴承部件的装拆，减速器的 机体用剖分结构。因传递功率小，齿轮减速器效率高，发热小，估计轴不会 很长，故轴承部件的固定方式采用两端固定。由此所设计的轴承部件的结构形式如图所示，然后，可按轴上零件的安装顺序，从 dmi

17、n处开始设计。根据电动机d=28mm ,联轴器选取LH2。故取，根据参考文献 1,依次选取：尺寸如下图3.2中间轴的设计计算中间轴上的功率=1.91kW,转速 n2=203.2r/min,转矩 T2=。初定轴上的最小直径由参考文献1,根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。取3.3输由轴设计计算 材料同为45号钢 输由轴上 的功率=1.835kW,转速 n3=61.4r/min,转矩 T3=2.85。初定轴上的最小直径式中，C由许用扭转剪应力确定的系数。由参考文献2P193页表10.2,考虑扭矩大于弯矩，取小 值，C=106oP轴传递的功率。n轴的转速。考虑到轴上键槽适当增加轴直径，。轴上各个轴段的参数计算轴段1,为输由轴与联轴器的连接部分。查参考文献2表13.1,取联轴器LH3,取 由参考文献1 得尺寸如下图：四.轴I的校核4.1轴I的受力分析（1）计算支承反力由转矩T=N mm,按齿轮受力关系计算可得圆周力 径向力 轴向力 那么，在水平面上在垂直平面上 解得 轴承I的总支承反力 轴承II的总支承反力（2）画弯矩图和转矩图 在水平面上在垂直面上 合成弯矩 转矩T=20220N- mm 4.2轴I 的强度校核a-a左侧剖面弯矩大，且有转矩，定义为危险截 面。由参考文献1附表10.1,抗弯剖面模量 抗扭剖面模量 弯 曲应力CT a= crt）crm=0扭剪应力