两级展开式圆柱齿轮减速器课程设计

1、二级展开式直齿轮减速器说明书目 录一、设计任务书 2（一）设计题目： 2（二）设计要求： 2（三）设计数据： 2（四）设计内容 2二、传动方案拟定与分析 2三、电动机的选择 3四、计算总传动比及分配各级传动比 五、计算传动装置的运动，动力参数 3六、传动零件设计计算 4七、轴的计算与校核 11八键联接的选择和计算 16 九、滚动轴承的计算与校核 17十、联轴器的选择 20十一、箱体结构设计 20十二、润滑方法和密封形式，润滑油牌号的选择 21十三、设计小结 22十四、参考资料 22机械设计课程设计二级减速器一、 设计任务书：（一）设计题目：两级展开式圆柱齿轮减速器二级减速器（二）设计要求：选择

2、较为常用的，直齿形，三轴式，结构较为简单的两级展开式圆柱齿轮减速器，电机经传动装置，减速器，联轴器，带运输机转动，拖动输送链移动，运送原料或产品，输送机的使用寿命为10年，每年250天，连续单向运转，工作时有轻微振动，小批量生产，单班制工作，运输带速度允许误差5%。（三）设计数据：1. 电动机额定功率P=1.5kw 2.传动比i=9 3.电机转速n=2840r/min （四）设计内容: 1、 确定传动装置的类型，画出机械系统传动简图。2、 选择电动机，进行传动装置的运动和动力参数计算。3、 传动装置中的传动零件设计计算。4、 绘制传动装置中减速器装配图一张（A0）。5、 绘制减速器箱体（A1）

3、,齿轮及轴的零件图各一张（A2）。6、 编写设计计算说明书一份。二、传动方案拟定与分析:1、选择较为常用的，直齿形，三轴式，结构较为简单的两级展开式圆柱齿轮减速器2、采用闭式齿轮传动，可以得到良好的润滑与密封，更能适应在铸造车间繁重恶劣的条件下长期工作，且使用与维护方便。3、 综上所诉，所采用的系统传动方案如下图所示：计算及说明结果三、电动机的选择：1、类型选择Y系列三相异步电动机2.已知电动机的额定功率为1.5kw,转速为2840r/min3.电动机型号的确定 根据额定功率和转速范围，从手册中查出可选用的电动机型号为Y90S2的Y型三项交流异步电动机，其基本参数如下： 额定功率 1.5 kw

4、 满载转速 2840 r/min中心高 90mm四、计算传动装置的总传动比及分配各级传动比： i减速器=9,取i带=2.15 五、计算传动装置的运动，动力参数：1、计算各轴转速=1321r/min=372r/min=146r/min2、各轴输入功率3、各轴输入转矩=10301.85N.mm=35119.35N.mm=85910.75N.mm将上述参数列入下表项目高速轴I中间轴低速轴转速n（r/min）1321372146功率P（Kw）1.4251.3681.313转矩T（Nmm）10301.8535119.3585910.75六、传动零件设计计算：（一）、带传动设计：已知电动机功率P=3.94

5、kw ，满载转速n=1440r/min， 单班制，载荷轻微冲击。1、 确定计算功率查表得工作状况系数 =1.0，故2、 选择V带的带型根据、n查图选用A型3、 确定小带轮基准直径并验算带速v查表初选小带轮基准直径=90mm带速 故带速合适大带轮基准直径 查表圆整为4、确定中心距a和基准长度初定中心距：取a0 = 500mm 由表选带的基准长度Ld=1400mm实际中心距5、小带轮包角：=1800-（）6、带根数z查表得： =1.064 kw P=0.17 kw z=3.46故：取4根带7、带的初拉力：查表得：A带q=0.1 v=6.78m/sF0min=500+qv2=82.3N8、轴压力：

6、Fp=2zsin=956.4N大带轮宽度：B=（z-1）e+2f=65mm9、附注：经过检查带轮尺寸与传动装置外廓尺寸合适，装在电机轴上的小带轮直径与电机中心高基本相适宜，轴孔直径与电机轴径28是符合，大带轮不会与底板相碰。（二）、圆柱齿轮传动设计： 直齿圆柱齿轮具有不产生轴向力的优点,但传动平稳性较差,在减速器中圆周速度不大的情况下采用直齿轮 1-2轴 高速传动啮合的两齿轮(传动比3.55)1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）根据所选的减速器方案、选用直齿圆柱齿轮传动。（2）减速器为一般工作机，速度不高，选用8级精度。（3）材料选择。根据工况，可按软齿面来设计齿轮，由表10-1选小齿

7、轮材料为45钢（调质），硬度为220HBS，大齿轮材料为45钢（常化）硬度为180HBS,二者硬度差为40HBS。（4）2、按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-9a）进行试算，即 （1） 试选载荷系数。（2） 由表10-7查得齿宽系数。（3） 计算小齿轮转矩。（4） 查表10-6得材料的弹性影响系数。（5） 计算疲劳接触许用应力1）由表10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。2）由式10-13计算应力循环次数。 由图10-19取接触疲劳寿命系数。3）取失效率1%，安全系数S=1，由式（10-12）得 =min（6）计算小齿轮得分度圆的直径，带入的较小的

8、值。（7）计算圆周速度。 （8）计算齿宽。 （9）计算齿宽和齿高比。 模数 齿高 (10)计算载荷系数。已知载荷平稳，所以取KA=1；由图10-8查得动载荷系数；对于直齿轮，;由表10-4插值法查得8级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时，;查图10-13得;则载荷系数 (11)按实际载荷系数校正小齿轮的分度圆直径(12)计算模数 3、校核齿根弯曲疲劳强度 ，按下式校核 确定计算参数：（1） 计算弯曲载荷系数（2）查取齿形系数和应力校正系数由表10-5得 （3）计算弯曲疲劳许用应力1） 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限;大齿轮弯曲强度极限2） 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数 3)弯曲

9、疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由公式得 （4）计算大、小齿轮的。 （5） 设计计算：=1.35mm标准模数选择： 有齿面接触疲劳强度计算的模数m大于齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得模数1.35优先采用第一系列并就近圆整为标准值m=1.5，按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=35.545mm。 综上：m取1.5mm 1）小齿轮齿数 z 1 = = d1/m=23.677(取24)2)大齿轮齿数 z 2 =i1z1= 84 （6）几何尺寸计算

10、1)大、小齿轮的分度圆直径 3） 中心距 4）齿轮齿宽 小齿轮齿宽相对大一点，因此取。 （7）结构设计： 以大齿轮为例，因齿轮齿顶圆直径小于500mm，故以选用腹板式为宜。 23轴低俗传动啮合的两直齿轮（传动比2.54）1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）根据所选的减速器方案、选用直齿圆柱齿轮传动。（2）减速器为一般工作机，速度不高，选用8级精度。（3）材料选择。根据工况，可按软齿面来设计齿轮，由表10-1选小齿轮材料为45钢（调质），硬度为220HBS，大齿轮材料为45钢（常化）硬度为180HBS,二者硬度差为40HBS。（4）2、按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-9a）进行试

11、算，即 （6） 试选载荷系数。（7） 由表10-7查得齿宽系数。（8） 计算小齿轮转矩。（9） 查表10-6得材料的弹性影响系数。（10） 计算疲劳接触许用应力1）由表10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。2）由式10-13计算应力循环次数。 由图10-19取接触疲劳寿命系数。3）取失效率1%，安全系数S=1，由式（10-12）得 （6）计算小齿轮得分度圆的直径，带入的较小的值。（7）计算圆周速度。 （8）计算齿宽。 （9）计算齿宽和齿高比。 模数 齿高 (10)计算载荷系数。由图10-8查得动载荷系数；直齿轮，;由表10-4查得;查图10-13得;则载

12、荷系数 (11)按实际载荷系数校正小齿轮的分度圆直径(12)计算模数 3、校核齿根弯曲疲劳强度 ，按下式校核 （1）计算弯曲载荷系数（2）查取齿形系数和应力校正系数由表10-5得 （3）计算弯曲疲劳许用应力a) 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限;大齿轮弯曲强度极限b) 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数 3)弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由公式得 （4）计算大、小齿轮的。 （5）设计计算：=1.85标准模数选择： 有齿面接触疲劳强度计算的模数m大于齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与

13、齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得模数1.85优先采用第一系列并就近圆整为标准值m=2，按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=54.406mm。综上：m取2 1)小齿轮齿数 z 1 = d1/m=27.2.3 (取28) z 2 =i1z1= 71.12 (取72) 2）大、小齿轮的分度圆直径 3）中心距 4）齿轮齿宽 小齿轮齿宽相对大一点取5)结构设计 以大齿轮为例。以大齿轮为例，因齿轮齿顶圆直径小于500mm，故以选用腹板式为宜。 七、轴的结构计算与强度校核 1、 初选轴的最小直径： 选取轴的材料为45号钢，热处理为调质 取AO=112,a=3040MPa轴： =11.4

14、86mm,考虑到联轴器、键槽的影响，取d1=18mm 轴： =23.45mm 取d2=25mm轴：=28.56mm2.初选轴承： 1轴高速轴选轴承为7206C 2轴中间轴选轴承为7208C 3轴低速轴选轴承为7210C各轴参数见下表：轴承代号 基本尺寸/mm 安装尺寸/mm 基本额定/KNdDBdaDa动载荷Cr静载荷Cor7206C3062365623157208C4080477336.825.87210C5090578342.832.0 3.确定轴上零件的位置和定位方式：1轴：由于高速轴转速高，传动载荷不大时，为保证传动平稳，提高传动效率，将高速轴取为齿轮轴，使用角接触轴承承载，轴端连接电

15、动机，采用刚性联轴器，对中兴好。2轴：低速啮合、高速啮合均采用锻造齿轮，低速啮合齿轮左端用甩油环定位，右端用轴肩定位，高速啮合齿轮左端用轴肩，右端用甩油环定位u，两端使用角接触轴承承载。3轴：采用锻造齿轮，齿轮左端用甩油环定位，右端用轴肩定位，为减轻轴的重量采用中轴颈，使用角接触轴承承载，右端连接单排滚子链。（一） 高速轴的结构设计：1)根据轴向定位的要求去诶的那个轴的各段直径和长度：a) 由于联轴器一段连接电动机，另一端连接输入轴，所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制，选为20mmb) 考虑到联轴器的轴向定位可靠，定位轴肩高度应达2.5mm，S所以该段直径选为25.c) 该段轴要安

16、装轴承考虑到轴肩要有2mm的圆角，则轴承选为7206C型，则该段直径定为30d) 该段轴为齿轮，考虑到轴肩要有2mm的圆角，经标准化，定为40mmme) 为了齿轮轴向定位可靠，定位轴肩高度应达5mm，所以该段直径选为46mm。f) 轴肩固定轴承，直径为40mm.g) 该段轴要安装轴承，直径定为30mm. 2）各段长度的确定： h) 该段轴连接联轴器，该段长度定为34m. i) 该段取54mm j) 该段安装轴承，参照工作要求长度至少16mm，考虑间隙取该段为32mm. k) 该段中华考虑齿轮与箱体内壁的距离、轴承与箱体内壁距离（采用油润滑），还有二级齿轮的宽度，定该段长度为70mm. l) 该

17、段考虑齿轮的宽度，根据齿轮校核，选定该段40mm. m) 该段轴肩选定长度4mm n) 该段与C段相同取32mm. o) 轴右端面与端盖距离为10mm （二）中间轴的结构设计： 1）拟定轴上零件的装配方案轴的各段直径： a) I段轴用于安装轴承7208C，取直径为40mm b) II该段轴要安装齿轮，考虑到轴肩要有2mm的圆角，经强度计算，直径定为46mm c) III段为轴肩，相比较比II段取直径为58mm d) IV段那幢大齿轮直径与II段相同，直径为46mm e) V段安装轴承，与I段相同直径为40mm 2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段长度： a) 轴承7208C宽度B=18,该段长

18、度选为38mm b) II段轴考虑到齿轮齿宽的影响，所以长度为60mm c) III段定位轴肩，长度略小8mm d) IV段用于安装大齿轮，考虑齿宽长度为34mm e) V段用于安装轴承和挡油环，长度与I相同，为38mm（三）低速轴的结构设计： 1) 拟定轴上零件的装配方案轴的各段直径：a) I段轴用于安装轴承7210C，取直径为50mm. b) II段该轴端要安装齿轮，考虑到周建要有2.5mm的圆角。经强度计算，直径定为60mm c) III段定位轴肩，取72mm d) IV段安装大齿轮直径与II 段相同，直径为60mm e) V段安装轴承，与I段相同直径为55mm f) VI段直径 53m

19、m g) VII段直径与弹性注销选择有关，取LX3，直径为46mm 2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段长度： a) I段轴承安装轴承和挡油环，7210C宽度B=20。该段长度选为40mm b) II段轴考虑到齿轮齿宽的影响，所以长度为55mm c) III段定位轴肩，长度略小8mm d) IV段用于安装大齿轮，考虑齿宽长度为40mm e) V段用于安装轴承和挡油环，长度与I相同，为28mm f) VI长度为32mm g) VII长度与联轴器有关，取56mm轴轴轴3、轴的强度校核轴同时受弯矩和扭矩的作用，因此按弯扭合成强度条件计算。作轴的计算简图、弯矩图、以及扭矩图A(a)受力分析图 （b）X

20、平面弯矩图（c）y平面弯矩图（d）合成弯矩图（e）扭矩图 通过以上分析，可初步判断平面A是危险截面 ，在A截面处（1）一轴支反力：弯矩：扭矩：抗弯截面系数W:按课本式15-5进行强度校核，切应力脉动循环变应力，故，则查表15-1可得45调质钢的。因此 ，故安全。（2）二轴支反力：弯矩：扭矩：抗弯截面系数W:按课本式15-5进行强度校核，切应力脉动循环变应力，故，则查表15-1可得45调质钢的。因此 ，故安全。（3）三轴支反力：弯矩：扭矩：抗弯截面系数W:按课本式15-5进行强度校核，切应力脉动循环变应力，故，则查表15-1可得45调质钢的。因此 ，故安全。八键联接的选择和计算 1)、选择键联接

21、的类型和尺寸一般八级以上精度的齿轮有定心精度要求，应选用平键联接。由于齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（A型）。查表选择得： 代号直径 （mm）工作长度（mm）工作高度（mm）转矩（N.m）极限应力（MPa）高速轴中间轴14*9*32（圆头）46224.5141.46214*9*56（圆头）46564.5141.424.4低速轴18*11*50（圆头）60525.5586.868.42)、校核键联接的强度键，轴和轮毂的材料都是钢，由表5-1查得许用挤压应力为100120Mpa，取其平均值为110Mpa，键与轮毂槽的接触高度k = 0.5 h 二轴小齿轮的键：L=56mm b=14mm h=9m

22、m可见联接的挤压强度满足。二轴大齿轮的键：L=32 b=14m h=9m可见联接的挤压强度满足。三轴大齿轮的键：L=50 b=18m h=11可见联接的挤压强度满足。九、滚动轴承的计算与校核（1）一轴轴承7206C算：、轴承受力分析如图所示 齿轮受到的径向力 求解轴承径向力 设左右轴承分别受径向力为XY -803-2404+X+Y=0 54.5Y-159.5X+238X803=0 解得：X=-1729N Y=1577N II、求当量动载荷查课本表13-6得 载荷系数于是 III、寿命校核轴承使用时间查手册得7206C定载荷Cr=18MPa,则轴承校核结果满足使用要求。（2）二轴轴承7208C校

23、核计算：、轴承受力分析如图所示 齿轮受到的径向力 求解轴承径向力 设左右轴承分别受径向力为XY 7038+X+Y=0 54.5Y-159.5X+72.5 X 4657=0 解得：X=-2088Y=-3195 II、求当量动载荷查课本表13-6得 载荷系数于是 III、寿命校核轴承使用时间查手册得7208C定载荷Cr=18MPa,则轴承校核结果满足使用要求。（3）三轴轴承7210C校核计算：、轴承受力分析如图所示 齿轮受到的径向力 求解轴承径向力 设左右轴承分别受径向力为XY 4471+X+Y=0 74 X 4471=218Y 解得：X=1331N Y=2013N II、求当量动载荷查课本表13

24、-6得 载荷系数于是 III、寿命校核轴承使用时间查手册得7210C轴承的额定载荷Cr=22.0MPa,则轴承校核结果满足使用要求。十、联轴器的选择：按计算转矩并兼顾所联接两轴的尺寸选定TL2弹性性联轴器查表得;KA=1.5TcKAT=1.5*10.3=15.3N.mN=15.3n4.5Kr/min故所选TL2轴器满足条件。主要参数如下：材料HT200额定转矩Tn=16N.m轴孔直径d1=16mm ，d2=18mm轴孔长L=42mm1=30mm装配尺寸A=18mm十一、箱体结构设计 1. 箱体材料为HT200剖分式箱体，箱体结构最原始的构思：上下箱作成具有一定壁厚取8mm，箱体内侧壁与大圆柱齿

25、轮两端面有间距8-10mm，下箱体内低壁与大齿轮顶圆的间距应不小于。2. 为适应轴承宽度和安放轴承盖，不是加大箱体两侧壁厚而是采取在座孔周围箱壁外扩成具有一定宽度的轴承座，并在轴承座两旁设置凸台结构，是联接螺栓能紧靠座孔以提高联接刚性。3. 为使下箱座与其他座驾联接，下箱座亦需做出凸缘底座。4. 为增加轴承座的刚性，轴承座处可设肋板，肋板的厚度通常取壁厚的0.85倍,本设计取8mm机座壁厚=0.025a+58mm机盖壁厚11=0.025a+58mm机座凸缘壁厚b=1.512mm机盖凸缘壁厚b1=1.5112mm机座底凸缘壁厚b2=2.520mm地脚螺钉直径df =0.036a+1216.3mm

26、地脚螺钉数目a<250,n=66轴承旁联接螺栓直径d1=0.75 df12.2mm机盖与机座联接螺栓直径d2d2=(0.50.6) df10mm联接螺栓d2间距L=150200160mm轴承盖螺钉直径d3=(0.40.5) df7mm窥视孔螺钉直径d4=(0.30.4) df6mm定位销直径d=(0.70.8) d27mm轴承旁凸台半径R10 mm轴承盖螺钉分布圆直径D1= D+2.5d3(D为轴承孔直径)D11=42.5mmD12=42.5mmD13=57.5mm轴承座凸起部分端面直径D2= D1+2.5d3D21=59.5mmD22=59.5mmD23=74.5mm大齿顶圆与箱体内壁

27、距离11>1.210mm齿轮端面与箱体内壁距离22>9 mm两齿轮端面距离4=55 mmdf,d1,d2至外机壁距离C1=1.2d+(58)C1f=26mmC11=21mmC12=18mmdf,d1,d2至凸台边缘距离C2C2f=22mmC21=17mmC22=15mm机壳上部（下部）凸缘宽度K= C1+ C2Kf=48mmK1=38mmK2=33mm轴承孔边缘到螺钉d1中心线距离e=(11.2)d113mm轴承座凸起部分宽度L1C1f+ C2f+(35)52 mm吊环螺钉直径dq=0.8df13mm十二、润滑方法和密封形式，润滑油牌号的选择算1）减速器的润滑1. 该减速器采用油润

28、滑，对于的齿轮传动可采用油润滑，将齿轮浸入油中。当齿轮回转时粘在其上的油液被带到啮合区进行润滑，同时油池的油被甩上箱壁，有助散热。2. 为避免浸油润滑的搅油功耗太大和保证齿轮啮合区的充分润滑，传动件浸入油中的深度不宜太深或太浅，一般浸油深度以浸油齿轮的一个齿高为适度，但不少于10mm.3. 一般齿顶圆至油池底面的距离不应小于3050mm，为了有利于散热，每传递功率的需油量约为，所以此减速器的需油量为。4. 高速圆周速，可选用320工业闭式齿轮油。2)减速器的密封1. 轴伸出处的密封为占圈式密封，轴承室内侧的密封为封油环密封，检查孔盖板，排油螺塞，油标与箱体的接合面均需加纸封油垫或皮封油圈。2.

29、 减速器采用钙钠基润滑脂（）。十三、设计小结：经过十几天的努力，全组终于将机械设计课程设计做完了。在这次设计过程中，我们遇到了许多困难，一遍又一遍的计算，一次又一次的设计方案修改，这都暴露出了前期我们在这方面的知识欠缺和经验不足，计算出现了许多小问题，令我们非常苦恼。后来在团队积极合作下，找到了问题所在之处，并将之解决。同时还增强了我们的械设计基础知识。 尽管这次课程设计的时间不长，过程很曲折，弹总的来说我们的收获很大。不仅仅掌握了设计一个完整机械的步骤与方法;也对机械制图、CAD软件有了更进一步的了解。对于全组来说，在整个过程中，都意识到了自己的不足缺少经验，没有感性的认识，空有知识，有些东西可能与实际脱节。不过设计过程中还培养出们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题。虽然设计中还有很多不足，今后的学习过程中我们会更加努力。总体来说，我们觉得做这种类型的设计对我们的帮助很大，它需要我们将学过的相关知识都系统地联系起来，综合应用才能很好的完成包括机械在内的所有工作，也希望学院以后能多出些这种课程。十四、参考资料：1、机械设计课程设计 陆玉 机械工业出版社 20112、