二级圆柱齿轮减速器课程教学设计

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、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。

2、减速器、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 = 1.1m/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 误差为土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。.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疋为一级减速器（包含带轮传动和两级圆柱齿轮传动减速），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

3、nw，即601000V6010001.1nW60.1 r minnAH dr/min1 wou 11f11 ill i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PW2kW1.电动机容量1）卷筒轴的输出功率P W PwFv1800 x1.12kW1000 10002）电动机输出功率P dPd皿传动装置的总效率22?345

4、式中，12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查得：弹性联轴器10.99；滚子轴承20.98;圆柱齿轮传动0.78430.97;卷筒轴滑动轴承40.95;V带传动5=0.96.贝U0.990.9840.9720.95 0.960.784.设计计算及说明结果故FdPW22.6kW0.7842电动机额定功率Fed由附表6-1选取电动机额定功率Fed3kW3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i 860，贝U电动机转速可选范围为ndnWi260.1 （860）480.8 3606r / mi n可见只有同步转

5、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：Pd2.6kwi =16i2=3.5i3=2.3电机型号额定功率满载转速起运转矩最大转矩Y132S-63KW960r/mi n2.02.24、计算传动装置的总传动比i并分配传动比1） 、总传动比i=仏16（符合8i 1000=290.2mm。6验算小带轮包角i由式180 (d2a )/)X57.3=180 ( (200100/260.2/X57.3=158120合适7确定V带根数z由式Z=Pc/( P0+P。)KKL/查表9-4查得P=0.95kw，查表9-6得P=0.11kw,查表9-7查得K=0.94，

6、查表9-3查得KL=0.89则:z=3.1/ (0.95+0.11/?0.94?0.89/=3.5取z=4根8求初拉力F及带轮轴上的压力FQ由式F=500Pc/zv(2.5/K1)+qv2，查表9-1知q=0.1kg/m,得F0=500X3.1/(4X5.02/ X(2.5/0.941)+0.1X5.02X5.02=133.7N由式FQ=2zFsin(1/2)=2XX133.7Xin(158/2)=1049.95N为方便数据查阅，绘制表3-1:V型带传动相关数 据260.2 mmV带根数Z=4F0133.7NFQ1049.95 N计算功传动比i带速V (m/s)带型根数单根初拉力（N）.设计计

7、算及说明结果率Pc(kw)3.125.02A4133.7864.10小带轮 直径（mm）大带轮 直径（mm）中心距（mm）基准长度（mm小带轮包角100200260.21000163.4602减速器传动零部件-咼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）.材料选择在确疋大小齿轮时，由于小齿轮受载荷更频繁，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21

8、7-255HBS2）初步选取主要参数。取小齿轮齿数Z!=24，大齿轮齿数Z2=iXz=3.5X24=84，取Z2=84，齿数比=i=3.5，取齿宽系数d=13）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4三（2K/d）?（1/）?（ZEZHZ/H）2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6 6/=9.55X10XP/n1=9.55X10 2.5/480=5X04N.mm材料弹性影响系数查表6-8，ZE=189.8、：MPaZ284i 3.5d1T|5 104N .mmZE189.8.设计计算及说明结果区域系数：ZH=2.5ZH2.5重合度系数因为t=1.

9、88-3.2( 1/Zi) +(1/Z2)=1.88-3.2(1/24)+1/84)=1.7Z=寸4/3= J(4-1.7)/3=0.88Z 0.88许用应力，查表6-19(a)Himi=750MPa,Him2=600MPa查表6-7，按一般可靠度要求取：SH=1SH1则H1=Hlm1/SH=750/仁750MPaH2=Hlim2/SH=600/1=600MPa取俩式计算中较小值，即H=600MPa于是d1三吕(2KT/ d)?(1/)?(ZEZHZ/H)2将上述数据带入上式中，得d1=42.1mm4）确定模数计算模数m=d1/z1羽2.1/24=1.75m=2mm取标准值m=2mm5）按齿根

10、弯曲疲劳强度校核计算按式6-20校核F=(2K/bd1m)YFsY24=48mmb=48mm齿轮啮合度b=dXd1=1 X48=48mm复合齿形系数 查表6-21，YFS1=4.25，YFS2=3.95重合度系数丫=0.25+Y 0.70.75/t=0.25+0.75/1.7=0.7许用应力查图6-22(a),Fiim1=310MPa,Fim2=250MPa;.设计计算及说明结果查表6-7,取 SF=1.25，则F1=Fiimi/SF=310/1.25=248MPaF2=Fiim2/ SF=250/1.25=200MPa 计算大、小齿轮的 FFS/F并进行比较：YFS1/F1=4.25/248

11、=0.017YFS2/F2=3.95/200=0.02因为 丫FS1/F 15X10 /48 48X2) 3.95 0.7=72MPa24+84)=108mmb=48,故b2=48b155mmb1= b2+(5-10)mm，取b1=55mm7）验算初选精度等级是否合适齿轮圆速度周=(Xd1Xn1/60X000)=(X48M80/60X1000)v=1.2m/s=1.2m/s2.4/137.1=16.7XI04N.mm材料弹性影响系数查表6-8, ZE=189.8 jMPa;4区域系数ZH=2.5;5重合度系数因t=1.883.2(1/Z3+1/Z4)=1.7Z =(4=0.886许用应力查图6

12、-19(a)Hlim3=750MPa,Hlim 4=600MPa,查表6-7，按 般可靠度要求取SH=1,H 3=Hlim3/SH=750MPaH4=Hlim4/SH=600MPa取两式中的较小值，即H=600MPa;于是d3辺(2KT1/ d)?(1/)?(ZEZHZ/H)2T216.7 104N.mmZH2.5Z 0.88d363.7mmm=3mmV(2 1.2 16.7 104/1.08) (2.3 1)/2.3) (189.8 2.5 0.88/600)2=63.7mm.设计计算及说明结果4)确定模数计算模数m=d3/z3=63.7/26=2.5mm取标准值m=3mm5)按齿根弯曲疲劳

13、强度校核计算按式校核F=2KT2YFSY/bdsm4.0 0.71)/(84.2 78X3)=57.8F 4故满足齿根弯曲疲劳强度要求。6)几何尺寸计算：d3=mnXz3=3X26=78mmd4=mnXz4=3X50=180mma=mX(z3+z4)/2=129mmb=60.84mm取b4=61mmb3=b4+(5-10)mm，取b3=66mm7)验算初选精度等级疋否合适齿轮圆周速度二dsn2/(60X1000)=X78X137.1/(60X000)=0.56m/s6m/s对照表6-5可知选择8级精度合适。d378mm d4180mma 129mm b 60.84 b461mmb366mmV

14、0.56m /s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2031292.3267866大齿 轮6018061.设计计算及说明结果五、轴的设计计算Ft12083.3N为了对轴进行校核，先求作用在轴上的齿轮的啮合力。Fr1758.3N第一对和第二对啮合齿轮上的作用力分别为F24358.97NFr21586.54Nl2T12 5 104Fti2083.3Nd148Fr1Ft1tgn2083.3tg20 758.3N2T22 1.7 105Ft2-4358.97Ntd378联轴器TL4Fr2Ft2tgn4358.97 tg201586.54 N1高速轴i设计输入功率P=2.5KW转速n =

15、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d1=45mn长度L=84mm1）按齿轮轴设计，轴的材料取与咼速级小齿轮材料相同，40Cr,dmin20mm调质处理，查表14-2，取C 1002）初算轴的最小直径;-dminC vP100郭互17.3mm n 480高速轴I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% dmin=18.17mm取dmin=20mm高速轴工作简图如图（a）所示.设计计算及说明结 果aABDJIEF*4i：uE0036ase-330首先确定个段直径A

16、段：di=20mm有最小直径算出）B段：d2=25mr，根据油圭寸标准，选择毡圈孔径为25mmt勺C段：d3=30mm与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合，取轴承内 径D段：d4=36mr,设计非定位轴肩取轴肩高度h=3mmE段：d5=45.58mn,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，d7=30mm,与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合，取轴承 内径F段：d6=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：Li=1.6*20=32mm圆整取Li=30mmB段：L2=54mm考虑轴承盖与其螺钉长度然后圆整取54mmC段：La=28mm,与

17、轴承（圆锥滚子轴承30206）配合，加上挡油 盘长度l_3=B+3+2=16+10+2=28mmG段：L7=29mm,与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合，加上挡油 盘长度F段：L68mm，L6=2-2=10-2=8mmEk工B.设计计算及说明结 果B段:d2=48mm,非定位轴肩，与齿轮配合E段：L550mm，齿轮的齿宽Bi50mmD段：L4=92mm,考虑各齿轮齿宽及其间隙距离，箱体内壁宽度轴总长L=290mm两轴承间距离（不包括轴承长度）S=174mm 2、轴U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C 100 2）初算轴的最

18、小直径因为带轮轴上有键槽，故最小直径加大5% dmin=27.27mm根据减速器的结构，轴U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dmin=30mm轴U的设计图如下:A段：di=30mm与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合d6=30mm与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合d5=38mm非定位轴肩减去箱体内已定长度后圆整得L4=92mmdmin30mmdminC昨1003 2.425.97mm,137.1.di爭rch75Jda43 .ABCDEFfitA血pdCI-IDOliEF2930a冲85D43:4L5idYf首先，确定各段的直径14.结 果设计计算及说明

19、C段：d3=64.94mm,齿轮轴上齿轮的分度圆直径D段：d4=50mm,定位轴肩然后确定各段距离：A段：Li=29mm,考虑轴承（圆锥滚子轴承30207）宽度与挡油盘的长度B段：L2=8mm根据轴齿轮到内壁的距离及其厚度C段：L3=75mm根据齿轮轴上齿轮的齿宽E段：L5=43mm,根据高速级大齿轮齿宽减去2mm为了安装固定）F段：L6=41.5mm考虑了轴承长度与箱体内壁到齿轮齿面的距离D段：L4=9.5mm,由轴I得出的两轴承间距离（不包括轴承长度）S=174mr减去已知长度得出3、轴川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40C

20、r（调质），可由表15-3查得C=110所以轴的直径：dminC （；=33.8mm因为轴上有两个键槽，故最小直径加大12% dmin=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d1=40mn长度L=84mm轴川设计图如下:联轴器TL3.设计计算及说明结 果IBCDErAdtdacdsDcl*rGII-It.S3MJ107?23335肚，6004斗5首先，确定各轴段直径A段：di=40mm,与轴承（圆锥滚子轴承30211）配合B段：d2=60mm非定位轴肩,h取2.5mmC段：d3=72mm定位轴肩，取h=6mmD段：d4=68mm,非定位轴肩，h=6.5

21、mmE段：d5=55mm,与轴承（圆锥滚子轴承30211）配合F段：d6=60mm按照齿轮的安装尺寸确定G段：dy=45mm,联轴器的孔径然后、确定各段轴的长度A段：L1=46.5mm由轴承长度，3，2,挡油盘尺寸B段：L2=68mm齿轮齿宽减去2mm便于安装C段：L3=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：L4=57.5mm由两轴承间距减去已知长度确定E段：L5=33mm,由轴承长度，3，2,挡油盘尺寸F段：L6=65mm,考虑轴承盖及其螺钉长度，圆整得到G段：L7=84mm联轴器孔长度.设计计算及说明结 果轴的校核计算，.设计计算及说明结 果第一根轴：

22、求轴上载荷 已知：Ft2083.3N,Fr758.3N设该齿轮轴齿向是右 旋， 受力如右图：L181.75 mm，L2132.25 mmL348.25mm由材料力学知识可求得 水平支反力：FNHI202.7NFNH2555.6NMH26807.1 N mm垂直支反力：Fvi556.89NFV21526.41NMV73648.7 N合成弯矩MVMHMV78375.9N?由图可知，危险截面在C右边W=0.1d3=9469ca=M /W=8.28MPa70MPa轴材料选用40Cr查手册170MPa符合强度条件!第二根轴求轴上载荷.结 果设计计算及说明 已Ft2083.3N,Fr758.3NFt435

23、8.97N,Fr1586.54N设该齿轮轴齿向两个都是左旋， 受力如右图：L!60.75mm，L269.5mmL348.25mm由材料力学知识可求得水平支反力：FH12312.3N,FH236.63NMH140472.2N mm垂直支反力：FV1854.4NFV226.1NMH51904.8N?mm合成弯矩M. MX2MH1479754.98N mm由图可知，危险截面在B右边W=0.1d3=33774ca=Mca/W=0.23MPa70MPa轴材料选用40Cr查手册170MPa符合强度条件！第三根轴：求轴上载荷已知：.结 果Ft4358.97N,Fr1586.54N.设计计算及说明设该齿轮齿向

24、是右旋，受力如L162.25 mm，L2121.25mm由材料力学知识可求得水平支反力：FH11048.3NFNH2538.2NMH65256.7N mm垂直支反力:2880.2N1478.7N179292.5N ?mm图:MX2MH190798.9N ?mm由图可知，危险截面在B右边算得W=19300ca=Mca/W=9.89MPa70MPa轴材料选用40Cr查手册170MPa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名称符号减速器及其形式关系机座壁厚0.025a+3mm=6.84mr取8mm机盖壁厚S10.02a+3=6.06mm8mr取8mm1、铸件减速器机体结构尺寸计算表

25、结 果.设计计算及说明结 果机座凸缘厚度bi.5S=i2mm机盖凸缘厚度bii.5S=i2mm机座底凸缘厚度P2.5S=20mn取30mm地脚螺钉直径df0.036a+i2=i2.288mm取i6mm地脚螺钉数目na1.2S=9.6mm取14mm齿轮端面与内机壁2S=8mn取10mm.设计计算及说明结 果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

26、=110mm4、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 设在低距离机盖、机座肋厚m1,mm仁侨0.85S1=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简明机械零件设计实用手册P244选用通气器尺寸M103、减速器附件的选择，在草图设计中选择.设计计算及说明结 果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M16|ili5、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M24&定位销保证拆装

27、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B5X427、启盖螺钉在箱体剖分面上涂有水玻璃，用于密封，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M1(X308、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.设计计算及说明结 果七、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.设计计算及说明结果.过程中，与冋学分工设计，和冋学们相互探讨，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，也学会了做人与处世。课程设