二级圆柱齿轮减速器设计说明书

1、一、 设计任务书题目：设计一个二级圆柱齿轮减速器用于井下煤炭的运输。1. 总体布局图2. 已知参数1) 带的拉曳力F=2.5×103N2) 带的速度=1.6m/s3) 滚筒直径D=500mm4) 工作情况：连续工作，载荷中等冲击，单向转动。5) 使用寿命：10年，每天两班工作制。6) 滚筒轴转速误差±4%3. 设计内容1) 运动学与动力学计算2) 计算传动装置的运动和动力参数3) 传动零件设计计算4) 轴的设计计算与校核5) 轴承的选择与校核6) 键与联轴器的选择与校核7) 箱体的设计8) 润滑与密封的选择，润滑剂牌号及容量的计算说明9) 减速器附件及其说明4. 设计任务1

2、) 减速器装配图一张(A1)。2) 轴、齿轮零件图各一张(A3)。3) 设计说明书一份。5. 设计进度1) 第一阶段：总体计算和传动件参数计算2) 第二阶段：轴与轴系零件的设计3) 第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制4) 第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写二、 前言机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。 '6

3、=tsIv  本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为二级直齿圆柱齿轮减速器，第二级传动为链传动。 6HbgWl!    齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之。本设计采用的是二级直齿轮传动(说明直齿轮传动的优缺点)。 J'?67g  综合运用机械设计基础、机械制造基础的知识和绘图技能，完成传动装置的测绘与分析，通过这一过程全面了解一个机械产品所涉及的结构、强度、制造、装配以及表达等方面的知识，培养综合分析、实际解决工程问题的能力。2.传动方案规划三、

4、运动学与动力学计算1电动机的选择计算1 机类型的选择，按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机，电压380V电动机的选择 滚筒工作所需功率为： 确定各个部分的传动效率为：两个联轴器效分别为c1=0.99，c2=0.9925，轴承效率为r=0.995，齿轮效率为g0.97，则电机至工作机之间的传动装置的总效率：=c1+r3+g2+c2=0.99×0.9953×0.972×0.9925=0.869所需电动机功率为：电动机额定功率Ped应大于Pd，查表选电动机技术数据选择电动机的额定功率为5.5kW。确定电动机的转速滚筒轴的工作转速为：根

5、据书1中表2-1推荐的传动比范围，二级圆柱齿轮减速器为936，链传动比为2，总传动比，故电动机转速可选范围为综合考虑，查Y系列电动机技术数据表，选电动机选用同步转速为1000，满载转速为转速1440，额定功率为5.5kW的Y132M-6型电动机。2.确定总传动比和各级传动比的分配总传动比：i=nmnw=96061.15=15.70分配各级传动比：根据经验公式，i1=1.3i2,而i=i1i2=15.70所以，可求得i1=4.51，i2=3.483. 计算传动装置的运动和动力参数：将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴1. 各轴转速：n=nm=960r/minn=ni1=212.86

6、213r/minn=ni2=61.2161r/min2各轴输入功率： P=Pmc1=5.445KwP=Pg=5.28KwP=Pg=5.12Kw3.各轴输入转矩： T0=9550Pmnm=54.71NmT=9550Pn=54.17NmT=9550Pn=236.73NmT=9550Pn=801.57Nm将以上内容汇总得表一表一：运动与动力参数表 轴名参数电动机轴轴轴 轴滚筒轴转 速n(r/min)9609602136161功 率P(kW)5.55.4455.285.125.08转 矩T(Nm)54.7154.71236.73801.57795.31传动比i14.513.491效 率0.990.97

7、0.970.9925四、 传动零件设计计算1. 齿轮的计算（1） 查表，选用闭式直齿轮圆柱传动，小齿轮选用40C(表面淬火)，硬度4855HRC，大齿轮选用45钢(调质处理)，硬度4050HRC。查表，选择齿轮精度等级为7级。取小齿轮齿数z1=21，则大齿轮齿数z2=21×i1=21×4.51=94.71，取95。（2） 按齿根弯曲强度计算：查手册得，齿形系数YFa=2.88，齿根修正系数YSa=1.56，取小齿轮的弯曲疲劳极限=700MPa，取大齿轮弯曲疲劳极限=680MPa，取安全系数SF=1.5。则=SF=6801.5=453.33MPa试取K=1.5，查表，选择=0

8、.6，则带入上式可求得2.26mm查标准模数系列表，取=2.75。则分度圆直径=2.75×21=57.75mm（3） 按齿面接触疲劳强度进行校核H=ZEZH2KT1bd12u±1uH查手册，取ZE=189.8MP12，对标准齿数齿轮ZH=2.5。按（2）中所得的，进行计算：齿宽b1=0.7×57.75=40.425mm取K=1.5，则按上式可求得H=698.77H=698.77<HlimSHlim=11201.2=933.33表明按弯曲疲劳计算结算符合强度设计要求，可取m1=2.75（4） 几何尺寸计算齿宽b=0.6×57.75=34.6535mm

9、（5） 根据已得数据重新确定运动和动力参数第一级传动比：i1'=z2z1=9521=4.52轴转速n'=ni1'=9604.25=212.39212r/min轴转矩T2'=9550Pn'=237.85Nm第二季传动比i2'=ii1'=3.47轴转速n'=n'i2'=61.095r/min轴转矩T'=9550Pn'=800.33Nm校正后的数据汇总得表二：表二：运动与动力参数校正表 轴名参数电动机轴轴轴 轴滚筒轴转 速n(r/min)96096021261.161.1功 率P(kW)5.55.4455

10、.285.125.08转 矩T(Nm)54.7154.71237.85800.33794.01传动比i14.523.471 （6） 其他齿轮的计算取z3=27，同理进行计算和校核，得齿轮4的齿数z4=93，模数m=3。计算几何尺寸：将以上计算所得数据列入下表：表三：齿轮参数表齿轮参数第一对齿轮第二对齿轮齿轮1齿轮2齿轮3齿轮4齿数Z308331109模数m/(mm)1.51.522分度圆直径d/(mm)45124.562218齿宽b/(mm)55507065传动比i2.693.5中心距a/(mm)85140（7） 误差验证工作机主轴的实际转速：nw'=nwi1'i2'=

11、9604.52×3.44=61.74r/min'=nw'60×1000=1.62m/s 工作机要求转速nw=61.15r/min, =1.6m/s 误差=1.62-1.61.6×100%=1.25% < 4% ，设计符合要求。五、 轴的设计计算与校核对轴即输出轴进行计算1初步确定轴的最小直径：已知kw ,r/min, Nm 选用材料为45钢，经表面淬火处理，查表，取,查得对称循环弯曲许用应力,按扭转强度计算，初步计算轴径 考虑键槽的影响，增大3% ，则 轴最小直径输出直径为安装联轴器处，联轴器的孔径有标准系列，故轴最小直径处须与联轴器的孔径想

12、适应，所以，取轴的最小直径为(2)确定轴各段的直径和长度： ：根据联轴器的长度，取 ：半联轴器需要定位，故需设计一定位轴肩，轴肩高度，所以取则 ：根据外伸长度确定为50mm：这段与轴承配合，初选轴承内径为，初定为6209 ：根据轴承宽度b=19mm，所以L3=28mm：有轴承的安装尺寸确定，取 ：根据装配草图大齿轮和轴承在箱体内位置取：这段安装齿轮，取 ：根据齿轮宽度，取：这段为轴环的直径，用来定位齿轮，故需要设计定位轴肩， ：取图12. 轴的校核及计算考虑到箱体的结构，对齿轮以及轴进行修正。 (1)齿轮修改模数，第一对齿轮取，第二对齿轮模数取3则齿轮参数第一对齿轮第二对齿轮齿轮1齿轮2齿轮3

13、齿轮4齿数Z21952793模数m/(mm)2.752.7533分度圆直径d/(mm)57.75261.2581279齿宽b/(mm)40355045中心距： (2)根据齿轮，修改输出轴各段尺寸如图2：图2同理计算，可得输入轴与中间轴的隔断尺寸如图3，图4：图3图4对输入轴1进行校核计算：直齿圆柱齿轮传动，将受到的法向载荷分解为圆周力和径向力，受力如图所示，得垂直方向： 得垂直方向最大弯矩弯矩图如图所示水平方向： 得水平方向最大弯矩合成弯矩：图5如图所示扭矩：按照第三强度理论： 所以满足使用要求。六、 轴承的选择与校核对轴进行受力分析，轴承上受到的力为，如图6图6求支反力垂直方向：水平方向：所

14、以轴承上受到的力为： ,轴承只受到径向力，没有轴向力，计算当量动载荷P，根据2中公式13-8 取，则 n求轴承应有的基本额定动载荷值查机械设计手册，选择C=52800n的6309轴承。同理，对另外两对轴承进行计算选择，得： 深沟球轴承 参数第一对 第二对 第三对 型号600860086010内径（mm） 38 40 50 额定动载荷 Cr(KN) 43.8 43.8 16.8七、 键的选择与计算输出轴3安装齿轮的键，材料为45钢，静载荷时，根据安装齿轮段轴的直径，选择普通平键14×50载荷载键上工作面上均匀分布，普通平键连接强度条件得：<所以满足强度要求。同理计算出，中间轴2上

15、键的型号为普通平键10×28.八、 箱体的设计1. 减速器箱体的结构设计名称符号尺寸关系尺寸大小箱体壁厚8箱盖壁厚8箱座、箱盖、箱座底凸缘厚度b、b、b地脚螺栓直径及数目、轴承旁联接螺栓直径箱盖、箱座联接螺栓直径轴承端盖螺钉直径轴承外圈直螺钉数目检查孔盖螺钉直径双级减速器、螺栓直径M10M16M20162226142024轴承座外径130150185轴承旁联接螺栓距离一般取轴承旁凸台半径轴承旁凸台高度由结构决定，可取38mm箱外壁至轴承座端面距离50箱盖、箱座肋厚、大齿轮顶圆与箱内壁间距离10齿轮端面与箱内壁距离10九、 润滑与密封的选择，润滑剂牌号及容量的计算说明由于两对啮合齿轮中

16、的大齿轮直径径相差不大，且它们的速度都不大，所以齿轮传动可采用浸油润滑，选用全损耗系统用油（GB/T 433-1989），代号为L-AN32。由于滚动轴承的速度较低，所以可用脂润滑。选用钙基润滑脂（GB/T 491-1987），代号为L-XAMHA1。为避免油池中稀油溅入轴承座，在齿轮与轴承之间放置挡油环。输入轴与输出轴处用毡圈密封。十、 减速器附件及其说明1.检查孔和视孔盖检查孔用于检查传动件的啮合情况、润滑情况、接触斑点及齿侧间隙，还可用来注入润滑油，检查要开在便于观察传动件啮合区的位置，其尺寸大小应便于检查操作。视孔盖用铸铁制成，它和箱体之间加密封垫。2.放油螺塞放油孔设在箱座底面最低处

17、，其附近留有足够的空间，以便于放容器，箱体底面向放油孔方向倾斜一点，并在其附近形成凹坑，以便于油污的汇集和排放。放油螺塞为六角头细牙螺纹，在六角头与放油孔的接触面处加封油圈密封。3.油标油标用来指示油面高度，将它设置在便于检查及油面较稳定之处。4.通气器通气器用于通气，使箱内外气压一致，以避免由于运转时箱内温度升高，内压增大，而引起减速器润滑油的渗漏。将通气器设置在检查孔上，其里面还有过滤网可减少灰尘进入。5.起盖螺钉为便于起盖，在箱盖凸缘上装设2个起盖螺钉。拆卸箱盖时，可先拧动此螺钉顶起箱盖。6.定位销在箱体连接凸缘上相距较远处安置两个圆锥销，保证箱体轴承孔的加工精度与装配精度。十一、 设计

18、小结通过设计，该展开式二级圆柱齿轮减速器具有以下特点及优点：（1）能满足所需的传动比齿轮传动能实现稳定的传动比，该减速器为满足设计要求而设计了115.55的总传动比。（2）选用的齿轮满足强度刚度要求由于系统所受的载荷不大，在设计中齿轮采用了腹板式齿轮不仅能够满足强度及刚度要求，而且节省材料，降低了加工的成本。（3）轴具有足够的强度及刚度由于二级展开式齿轮减速器的齿轮相对轴承位置不对称，当其产生弯扭变形时，载荷在齿宽分布不均匀，因此，对轴的设计要求最高，通过了对轴长时间的精心设计，设计的轴具有较大的刚度，保证传动的稳定性。（4）箱体设计的得体设计减速器的具有较大尺寸的底面积及箱体轮毂，可以增加抗弯扭的惯性，有利于提高箱体的整体刚性。（5）加工工艺性能好设计时考虑到要尽量减少工件与刀具的调整次数，以提高加工的精度和生产率。此外，所设计的减速器还具有形状均匀、美观，使用寿命长等优点，可以完全满