二减速箱设计方案说明书说明书

1、1 / 29机械设计课程设计计算说明书二级圆柱直齿轮减速箱姓名学号班级指导老师设计题目2 / 2920182018 年 1 1 月 1 1 日3 / 29目录一、选择电动机二、确定传动装置的总传动比和分配传动比三、计算传动装置的运动和动力参数四、V带传动的设计计算五、 减速器圆柱齿轮传动的设计计算六、 轴的设计计算及校核七、键的选择和校核八、 减速器的结构九、润滑密封设计十、 课程设计心得体会参考文献设计任务书4 / 29一、设计题目： 带式运输机传动系统中的展开式一级圆柱齿轮减速器、系统简图:三、工作条件：1.1.输送机由电机驱动。电机转动，经传动装置带动输送 带移动。按整机布置，要求电机轴

2、与工作机鼓轮轴平行，有过载保 护。2 2使用寿命为 5 5 年，大修期 3 3 年。3 3每日两班制，工作时连续单向运转。载荷平稳。4.4.允许输送带速度偏差为 5%5%。5.5.工作机效率为 0.95.0.95.6 6按小批生产规模设计。设计内容：7.7.设计传动方案;滚筒联轴器_,减速器nX联轴器1 _ 电动机5 / 298 8设计减速器部件装配图A1A1）;9 9绘制轴、齿轮零件图各一张（高速级从动齿轮、中间轴）；10.10.编写设计计算说明书一份 约 70007000 字）。四、原始数据：题号参数3鼓轮直径D350运输带工作速度u（m/min0.80输出转矩T4506 / 29计算及说

3、明、选择电动机5分别为带传动、轴承、齿轮传动、连轴器和卷筒的传动效率。取1=0.96（带传动,2=0.98选择电万案电动机型号额定功率Rd Kw满载转速r/mi n1Y112M -639402Y100L - 4314203Y132S-83710按工作要求和条件，选用三相笼式式异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。2）选择电动机的容量电动机所需功率计算工式为:1)Pd=-PwKW，a确定电动机的型号根据容量和转速，由机械设计课程设计手册查出有三种适用的电动机型号，因此:选用Y100L2-4电动机：型号额定功 率kw)满载转速r/min)起动转 矩额定转 矩最大转矩 额定转矩Y100L 24

4、314202.22.3低转速电动机的级对数多，外廓尺寸用重量都较大，价格较高，但也以使传动装置总传动比减小，使传动装置的体积、重量较小；高转速电动机则相反。因此综合考虑，分析比较 电动机及传动装置的性能，尺寸、重量、极数等因素。所以，选定电动机型号为Y100L2-4二、确定传动装置的总传动比和分配传动比由电动机的的型号Y100L2-4，满载转速n nm=1420r/min1)总传动比i=n nm/n=1420/44=32.32)分配传动装置传动比各级传动比的推荐值V V 带 2 24 4;圆柱齿轮 3 36 6。3)分配减速器的各级传动比按展开式布置。考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，故选

5、择i io=3,贝y：i i 仁 3.6,3.6,i i2=3=3。三、计算传动装置的运动和动力参数为了进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩。如将传动装置各轴由高速至低速依次为I轴、II轴、III轴，以及io、ii,为相邻两轴间的传动比；8 / 2901、12,为相邻两轴间的传动效率；P、PII，为各轴的输入功率Kw)；T|、T|,为各轴的输入转矩N m);n|、n|，为各轴的转速r/min);各轴输入功率I轴P= pd 1= 2.88kwII轴PII= P| 3=2.74KWIII轴Pm - P| 3=2.60KW卷筒轴PiV二Pill 4二2.53KW各轴输出功率I轴1P厂Pi

6、2=2.82KWII轴1P厂Pii 2=2.68KWIII轴1P川=Pm2=2.55KW卷筒轴1piv= pm 5=2.40KW3)各轴输入转矩|轴T=9550P|=58.1N *m ni|轴T|=199.0N *mIII轴TIII=566.9N *m9 / 29卷筒轴Tiv= 551.6N *m各轴输出转矩I9550pI轴Ti!=56.9N *mII轴TH= 194.6N *mIIII轴= 556.0N *m卷筒轴TIV=523.3Nm运动和动力参数计算结果整理于下表:轴名效率P Kw)转矩T 计算大带轮的基准直径 dd2=idd1=3 90 = 270mm 根据教材表&dd2=27

7、0mm。8，4、确定 V 带的中心距 a 和基准直径Ld1)按计算式初定中心距 a。= 500mm (0.7(dd1dd2)空氏乞 2(dd1dd2)2)按计算式计算所需的基准长度讥00ho270=1582mm查表可选带的基准长度 ld= 1600mm3)按计算式计算实际中心距 al ia：a0 如：500mm2中心距的变化范围为。Ld:2a。2(dd1dd2)2(dd2 -dd1)4a011 / 295、验算小带轮上的包角?112 / 2957.3180 - dd2-dd1159 _ 90a6 计算带的根数1）计算单根 V 带的额定功率Pr由查表可得 Po= 0.36 八 Po=0.03,k

8、_ =0.95Pr= p。 P0kg =0.42982）计算 V 带的根数 Z訐益“38故取V带根数为9根若Z取9太大，故舍弃选用 1600mm 的 Z 型带 k 0.99, p0=1.048KW,k 一 =0.95故 Z=3.14,取整 Z=47、计算单根 V 带的初拉力的最小值 F。min查表可得 A 型带的单位长度质量 q=0.10kg：m应使带的实际初拉力 F0F0 min8、计算压轴力 Fp压轴力的最小值为五减速器圆柱齿轮传动的设计计算、高速级齿轮1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）按图所示的传动方案，选用圆柱齿轮传动。F0 min=5002.5 - 弐二 k：Zv2qv= 5

9、002.5-0.953.60.95 4 6.720.1 6.7=114N“a1FPmin-2Z F0 minSin肓=2 4 114 sin79.5 = 897 N13 / 292）运输装置为一般工作机器，速度不高，故选用 7 级精度14 / 293）材料选择：查表可选择小齿轮材料为40Cr（调质，硬度为 270HBS大齿轮材料为 45 钢（调质，硬度为 230HBS 二者材料硬度差为 40HBS得 lH1 =kHN1”Hlim1=1.02 600=612MPastH2二kHNH lim2=570 1.08 =615.6MPa H15 / 291试算小齿轮分度圆直径d1t，由计算公式得16 /

10、 29d|t_ 49.6mm所以2计算圆周速度: d1tn1v =60 10003计算齿宽 b 及模数mntb - ：dd1t= 1 49.6 = 49.6mmm 虫工496=1.653mm Z130h =2.25nnt=2.25 1.653nm= 3.72mm5计算载荷系数 k查表可得使用系数kA =1，根据v=1.23ms, 7 级精度，查表 10-8 可得动载系数 kV= 0. 8，由表 10-4 查得的值与直齿轮的相同，为 1.419kF：=1.42，心：=kF：=.O 故载荷系数 k = kAk/kH-kH- =1 0.8 1 1.419 = 1.13526按实际的载荷系数校正所算得

11、的分度圆直径，按计算式得7计算模数m 2ktT1u 1ZZEg% u血】丿d1t -=1.23 m. sb _ 49.6 h 5.466=13.33kt46.25mmmnd146.2530二1.54mmd1= d1t=49.6x1.1351.417 / 29V1）确定公式内的各计算数值1计算载荷系数k = kAkVkF一 kF-：=1 0.8 1.42 1=1.1362查表取应力校正系数 论=1.625, Y =1.7643查表取齿形系数 论=2.52, YFa2=2.1896 （线性插值法4查图 10-20C 可得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；FE1=500MPJ，大齿轮的 弯曲疲劳强度极限“E

12、2=380MPa。5查图可取弯曲疲劳寿命系数 kFN1=0.87, kFN2=0.90。计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数S = 1.4，按计算式（10-22计算得”kFNFE10.87 500-F|311 MPa1S|.|_ kpN2 FE2S芳F;。.;?.01317大齿轮的数值较大。2）设计计算、按齿根弯曲强度设计，按计算式试算即mn一2kTY：YFaYsa仁乙2hl1.40.90 380244.3MPa1.49计算大、小齿轮YFaYa并加以计算.F,YFa2YSa2.1896 1.7964244.286= 0.01618 / 29对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于

13、由齿根弯曲疲劳mnl2 1.135 56900V3020.0161 = 1.322mm19 / 29强度计算的法面模数，故取 mn= 1.5mm，已可满足弯曲强度，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径di= 46.25mm 来计算应有的齿数，于是有46.2530.8 : 311.5取 Z1=31，则 Z2司乙二 31 3.6 1114、几何尺寸计算1）计算中心距乙Z2mna =2将中心距圆整为2）计算大、小齿轮的分度圆直径d Z1mn=31 1.5 = 46.5mmd2=Z2mn=111 1.5=166.5mm4）计算齿轮宽度b -：dd| =1 46.5=46.5mm

14、、低速级齿轮1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）按图所示的传动方案，选用圆柱齿轮传动。2）运输装置为一般工作机器，速度不高，故选用 7 级精度。的材料，没有特殊情况，应选用相同牌号，以减少材料品种和工艺要求，故查表可选择小齿轮 材料为 40Cr（调质，硬度为 52HRC 大齿轮材料为 45 钢（调质，硬度为 45HRC.4）选小齿轮齿数 乙-35，大齿轮齿数 乙-35 3=105dimn31 1111106.5mm2a =106.5mm。20 / 292、按齿面接触强度设计，按计算式试算即d2tJ2ktT2-121 / 29V1）确定公式内的各计算数值1试选 kt=1.42小齿轮传递转矩

15、 T=19463Nm3查表 10-7 可选取齿宽系数：、=1J14查表可得材料的弹性影响系数 ZE=189.8MP。5查图得按齿面硬度选取小齿轮的接触疲劳强度极限二Hlim1=600M 巳，大齿轮的接触疲劳强度极限-HHm2=550MPa。6按计算式计算应力循环次数N3=60rbjLh=60 131.5 12 8 360 5 =2.27232 1087查图可选取接触疲劳寿命系数 kHN1=1.10，kHN2=1.168计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%安全系数s=1,于是得r ,九1600=660MPa2）计算相关数值1试算小齿轮分度圆直径d1t，由计算公式得311.194631.2 4

16、 M89.8）2” c d3t_2.3272.9mm，13649.62计算圆周速度v虫匹0.5ms60 10003计算齿宽 b及模数mntN42.27232 108= 2.3 108kHN 4- H Iim4S= 1.16 560 =649.6 MPa16726492二660.5MPa22 / 29b - ：dd3t= 1 72.9=72.9mmd3t72.9mnt一2.68mm乙35h二 2.25mnt= 4.67mm4V计算载荷系数 k查表可得使用系数kA =1，根据v=0.5m；s, 7 级精度，查表可得动载系数kv =1.05,心!：,.=1.424, k ? =1.38,心二 k.

17、= 1故载荷系数 k=kAkVkH：.kH1 1.05 1.4 1.424 = 1.49525按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，按计算式得3 3d3=ds审=72.9x J罟2= 74.52mm6计算模数mn6查图可得小齿轮的弯曲疲劳强度极限二FE3=500MPa，大齿轮的弯曲疲劳b 72.9h一4.67-15.61mnd374.52Z335二2.13mm、按齿根弯曲强度设计，按计算式试算即mn-32k 忑丫 YFaYSadZ32f23 / 29强度极限二FE4=350MPa24 / 297查图可取弯曲疲劳寿命系数 kFN3=0 88 , 4=0.958计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全

18、系数S-1.4，按计算式计算9计算大、小齿轮的 上渎并加以计算F1丫Fa3Ysa32.45 1.65= 0.01286314.3大齿轮的数值较大。2）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲 疲劳强度计算的法面模数，故取 mn = 2mm，已可满足弯曲强度，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径d 74.52mm 来计算应有的齿数，于是有Z3二主=37.26：38 mn2取 Z3=38，则乙屯厶=3 38=1144、几何尺寸计算F 42.19 1.794237.5= 0.016mn-2 1.495 194631.27仆 3520.01654 二

19、1.99mmZ3Z4mn238 11422=152mm!5轴段与轴段的长度该减速器齿轮的周围速度小于 2m/s，故轴采用脂润滑，需用挡圈挡住油环组 织箱体内润滑油溅入轴承座，轴承内端面距箱体内壁的距离为=10mm 中间轴上的两个齿轮的固定均由挡油环完成。则轴段的长度为 L,=B亠；亠,；=20+12+5+3=43mm轴段的长度为 -=B：2mi8+8+5=31mm66轴上力作用点的距离轴承反力的作用点距离轴承外圈大端面的距离a3=9mm 由图可得轴的指点及受力点间的距离为h 二Lib-a3-3mm=43+100/2-19-3) mm=81mm2b2+b312= L3-=10.5+83 mm=9

20、3.5mm2 3213二L5直-a3-2mm=L*h符合寿命要求七键的设计与校核1 1)高速级键的选择和校核根据d36,T1=1016，确定 V 带轮选铸铁 HT200 参考教材表 10-9,由于 dp=30 在22L30范围内，故d1轴段上采用键b h:8 7,采用 A 型普通键。键校核： 为L1=48mm 综合考虑取1=42mm。 查课本 155 页表 10-10，SP=50L60，$ =4T1=35.3MPa :：: 50MPa所选键为：b:h。1=8:7:42 强度合dlh格。2 2)低速级键的选择和校核因为 d5=62,查课本 153 页表 10-9 选键为b h:18 11查课本

21、155 页表 10-10 得匚bl-100L120。-4T 4 787.31 1053.70Mpaj；b。初选键长为 86,校核 所以所选dlh 62 (92 - 6) 11键为:b h l :18 11 86装联轴器的轴直径为48,查课本153页表10-9选键为b h:14 9， 查课本155 页表10-10得匕4002%厂 763L垃fd60n2(fPP ,10635000-60 251.51 3391.483h二72833275h35 / 29初选键长为 76,校核二=4T4787. 31一095. 9Mpa ”：卜b 1所以所选键dl h 48 汉(8 6)9为:b h l :14 9

22、 76。八.箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造 VHT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质 量，大端盖分机体采用 巴配合is61. 机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离 H 为 40mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创， 其表面粗糙度为63-3. 机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为 10，圆角半径为 R=3o 机体外型简单，拔模方便.4.对附件设计A 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到

23、 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以 便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机 械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6 紧固B 油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放 油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺 塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C 油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。36 / 29油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.D 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的 窥视孔改上安装通气器，以便达到体内

24、为压力平衡 E 盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹F 位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度G 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体 .减速器机体结构尺寸如下:名称符号数值机座壁厚58机盖壁厚也8机座凸缘厚度bi2机盖凸缘厚度bii2机座底凸缘厚度b220地脚螺钉直径dfi2地脚螺钉数目n4轴承旁联接螺栓直径di9机盖与机座联接螺栓直径d26联接螺栓d2的间距li80轴承端盖螺钉直径d36窥视孔盖螺钉直径d46定位销直径d8df至外机壁距离cii8d

25、i至外机壁距离Cii6d2至外机壁距离Ciiidf至凸缘边缘距离C2i6d2至凸缘边缘距离C2i4轴承旁凸台半径Ri22凸台高度h25外机壁至轴承座端面距离li3837 / 29圆柱齿轮外圆与内机壁距离dio圆柱齿轮轮毂端面与内机壁距离2io机座肋厚m5机盖肋厚mi5轴承端盖外径D2106和152轴承端盖凸缘厚度e7.2轴承旁联接螺栓距离s200九润滑密封设计对于二级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于（1.52）10mm-r/min，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92 中的 50 号润滑，装至规定高度油的深度为 H+hH=30h,=34所以 H+hi=30+34=64其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。密封性来讲为了保证机盖