课程设计二级圆柱齿轮主减速器设计

1、机械设计课程设计说明书 设计题目：二级圆柱齿轮减速器学 校：专 业：汽车工程系班 级：车辆09学 号： 设 计 人：指导老师：完成日期：2011 年 1月20日目 录一、 机械设计课程设计题目.3二、 电动机的选择.4三、 V带的选择. 6四、 齿轮的设计计算.8五、 轴的设计计算13六、 滚动轴承的选择及计算18七、 联轴器的选择计算21八、 铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件的选择21九、 润滑与密封方式的选择、润滑剂的选择23十、 小结 23一、机械设计课程设计题目题目名称：设计两级圆柱齿轮减速器说 明：此减速器用于处理车间零件清洗传送带动减速。此设备两班制工作，工作期限八年，户内使用。

2、传送简图如下：原始数据：题号参数4鼓轮直径（mm）420传送带运行速度（m/s）0.8传送带的拉力（N）5350二. 设计要求1.减速器装配图一张(A1)。2.零件工作图2张(A3)。3.设计说明书一份。三. 设计步骤1. 传动装置总体设计方案2. 电动机的选择3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比4. 计算传动装置的运动和动力参数5. 设计V带和带轮6. 齿轮的设计7. 滚动轴承和传动轴的设计8. 键联接设计9. 箱体结构设计10. 润滑密封设计11. 联轴器设计12.选择润滑方式、润滑剂牌号及密封件四、电动机的选择1、电动机型号的确定各类数据：F=5350N D=420mm 带速V=0.

3、8m/s卷筒轴转速；n = 36.38r/min 工作机所需功率：=FU/1000=5350*0.8/1000 =4.28Kw总效率：0.99×××0.96×0.950.8(式中，为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由参考书中表查得： 弹性联轴器；滚子轴承；圆柱齿轮传动；滚筒效率=0.96V带传动电动机输出功率：=4.28/0.8=5.35Kw由课程设计书中查得电动机额定功率P= 5.5Kw电动机型号额定功率kw满载转速r/min总传动比减速器传动比Y132M2-65.596026.3769.420Y132S-45.5144039.56414

4、.13由表中的数据可知，两种方案均可以。由于两级圆柱齿轮减速器的传动比要求在860范围内，相比下，选择电动机型号为Y132S-4。电动机型号电动机满载转速（r/min）外伸轴直径D轴外伸长度E电动机中心高HY132S-4144038801322、 总传动比、各级传动比1）总传动比由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为/n1440/36.39739.5642）各级传动比 取V带传动比，取; 由此可算得，3、 各轴转速1440/2.81514.46r/min  514.46/3.75136.66r/min   /

5、60;136.66/3.75=36.44 r/min4、 各轴输入功率 P= =5.5 kw×5.5×0.955.23kw  ×2×5.28×0.97×0.994.97kw ×2×4.825×0.97×0.994.72kw=××=4.72×0.99×0.98=4.585、 各轴转矩电动机轴的输出转矩=9550=9550×5.5/1440=97.46 N·m9550=9550×5.025/514.2

6、86=347.31 N·m9550=9550×4.825/136.815=1236.99 N·m9550=9550×4.634/36.397=1200.30N·mn=44.8r/minP=4.2W=0.82P= 5.5Kw=39.58=512.46 r/min=136.66r/min=36.44 r/minP=5.5 kw5.23kwkw=4.72kw=4.58kw=97.46 N·m=347.31N·m=1200.30N·m汇总项目转速r/min1440512.461366.6636.44功 率kw5.55.23

7、4.974.72转 矩Nm97.46347.311236.991200.30传动比2.813.75375三、V带的选择（所用公式、各类查表数据来自机械设计 基础）1）、计算功率查表得KA=1.2 =2)、选择V带型 根据=6.6Kw、=1440r/min由机械设计教程书图5.8查得此坐标点位于A区域，故选择A型带。3）、求大，小带轮基准直径d2,d1并验算带速V(1)、由表5.4，d1应不小于75mm，现取d1=112mm=2.7×112=302.4 mm 取d2=315mm（2）、验算带速v 8.44m/s在5m/s-25m/s的范围内，符合。（3）、确定V带的中心距a和基准长度0

8、.7 初选中心距： =500mm 取计算实际中心距=+( -)/2640.5mm（4）.验算小带轮包角180°-×180°-×60° 159°>120° 包角合适（5）.求V带根数单根V带所能传达的功率 由=1440r/min 和=112mm 实际传动比i=2.81查表5.7a得=1.60kw 查表5.7b得=0.17kw查表5.8得包角修正系数=0.946查表13-2得带长修正系数=1.01Z= =3.39 故取4根.（6）计算带传动的压轴力 查表5.1得q=0.1kg/m = =166.61N=2Zsin=1310

9、.56N（7）. 带的设计 小带轮：小带轮为实心式，中心 孔的直径d=42mm为电动机的轴径，轮毂长度l=50. 大带轮：大带轮为腹板式，中心孔d=55mm,轮毂长度l=60mm四、齿轮传动设计计算 （采用斜齿）第一组齿轮减速器高速级齿轮传动比为，高速轴转速，传动功率为1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）大小齿轮都选用硬齿面。由表7.1选大小齿轮的材料均为45钢，表面淬火，齿面硬度4050HRC2)选八级精度等级3）选小齿轮=25。选大齿轮齿数取=944）粗选螺旋角=15°2、按齿面接触疲劳强度设计 1）取载荷系数K=1.52）齿宽系数3）小齿轮传递的转矩4）=9550=955

10、0×5.5/1440=97.46 N·m弹性影响系数5）节点区域系数由6）端面重合度7）接触疲劳强度极限:由表7.5查得Hlim =Hlim =1140MPa8）应力循环N1=60n1JLh=60136.661（283658）=3.83109 N2= 9）接触疲劳寿命系数，由图7.3得8） 接触疲劳许用应力H1 =×Hlim =1014.6MPaH2 =×Hlim=1037.4MPa(H1+H2 )/2=1026<1.23H1故取H =1026MPa3计算1）小齿轮分度圆直径：2）计算圆周速度3）计算齿宽b×38.096=34.262mm

11、4）计算齿宽与齿高之比5）计算载荷系数K： 由图7.5查得Kv=1.10，由表7.5查得K=1.40，由表7.4查得KA=1.00 ,KH参考表7.6中6级精度公式K=KAKvKHaKH6）按实际的载荷系数修正分度圆直径7）计算模数 4、按齿轮的弯曲强度设计计算1) 确定公式中各参数 载荷系数K2) 齿形系数YFa和应力校正系数Ysa当量齿数 ，用内差法得YFa1=2.576，YFa2=1.599，Ysa1=2.204，Ysa2=1.7783) 螺旋角影响系数Y轴面重合度4）许用弯曲应力F，查图7.4得KFN1=0.86，K,FN2=0.88查表7.3得,则5)确定取0,0111计算5计算模数

12、比较两种强度的计算结果。确定模数为mn=2.5mm几何尺寸计算1） 中心距2） 修正螺旋角4) 分度圆直径5) 齿宽b=取B2=60mm，B1=B2+5=65mm第二组齿轮减速器高速级齿轮传动比为，高速轴转速，传动功率为1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）大小齿轮都选用硬齿面。由表7.1选大小齿轮的材料均为45钢，表面淬火，齿面硬度4050HRC2)选八级精度等级3）选小齿轮=25。选大齿轮齿数取=944）粗选螺旋角=15°2、按齿面接触疲劳强度设计 1）取载荷系数K=1.52）齿宽系数0.73）小齿轮传递的转矩=347.31N·m4）弹性影响系数5）节点区域系数由6

13、）端面重合度7）接触疲劳强度极限:由表7.5查得Hlim =Hlim =1140MPa8）应力循环N1=60n1JLh=60119.9921（283658）=3.83108 N2= 9）接触疲劳寿命系数，由图7.3得8） 接触疲劳许用应力H1 =×Hlim =1014.6MPaH2 =×Hlim=1037.4MPa(H1+H2 )/2=1026<1.23H1故取H =1026MPa3计算1）小齿轮分度圆直径：2）计算圆周速度3）计算齿宽b=43.04mm4）计算齿宽与齿高之比5）计算载荷系数K： 由图7.5查得Kv=0.50，由表7.5查得K=1.40，由表7.4查得

14、KA=1.00 ,KH参考表7.6中6级精度公式K=KAKvKHaKH6）按实际的载荷系数修正分度圆直径7）计算模数 4、按齿轮的弯曲强度设计计算6) 确定公式中各参数 载荷系数K7) 齿形系数YFa和应力校正系数Ysa当量齿数 ，用内差法得YFa1=2.576，YFa2=1.577，Ysa1=1.599，Ysa2=1.7788) 螺旋角影响系数Y轴面重合度4）许用弯曲应力F，查图7.4得KFN1=0.86，K,FN2=0.88查表7.3得,则5)确定取0,0111计算5计算模数比较两种强度的计算结果。确定模数为mn=2.5mm几何尺寸计算1）中心距2）修正螺旋角3）分度圆直径4）齿宽b=取B

15、4=50mm，B3=B3+5=55mm6 齿轮的几何参数齿顶高：齿根高：齿全高：齿顶圆直径：齿跟圆直径：高速轴低速轴齿轮1齿轮2齿轮3齿轮4齿数z(mm)25942594齿顶圆直径（mm）70.125294.8770.125294.87齿跟圆直径（mm）58.878238.6258.87238.62齿宽（mm）65605550齿顶高（mm）2.52.52.5 2.5中心距（mm）155155155155模数（mm）2.52.52.52.5螺旋角旋向左旋右旋右旋左旋分度圆直径（mm）65.126244.8765.126244.887五、轴的结构设计计算（一）高速轴的机构设计计算 由于高速轴上的齿

16、轮直径接近于轴径，故将轴设计为齿轮轴。1、 高速轴的结构如下图所示：2）、中间轴的转矩大齿轮2上的受力圆周力：径向力：轴向力：小齿轮3的手里分析：圆周力：径向力：轴向力：两轴承支点的距离：齿轮3的对称线与左轴承支点的距离：两齿轮对称线之间的距离：齿轮2的对称线与左轴承支点间的距离：3） 计算中间反力（1） 水平面（2） 垂直面（3） 水平面的弯矩（4） 垂直面的弯矩：（5） 合成弯矩单向运转，扭转剪切应力按脉动循环变应力，取系数则：（6） 按弯矩合成应力校核轴的强度 由计算弯矩知，C剖面的计算弯矩最大，该处的计算应力为：安全。轴的受力如下图所示：32、 轴II和轴III的结构设计如下图：轴II

17、：轴III:六、键的校核 高速轴安装齿轮处的轴径d=41,轮毂的宽度B=65 选普通平键，键长L=B-2-8=55，取L=56键的规格：b×h=12×8工作长度l=44校核键的工作强度键合格安装带轮处的轴径d=25,轮毂的宽度B=60 选普通平键，键长L=B-2-8=50，取L=50键的规格：b×h=8×7工作长度l=42校核键的工作强度键合格中间轴安装齿轮处的轴径d=46,轮毂的宽度B=60 选普通平键，键长L=B-2-8=50，取L=50键的规格：b×h=14×9工作长度l=36校核键的工作强度键合格安装齿轮处的轴径d=46,轮毂

18、的宽度B=55 选普通平键，键长L=B-2-8=45，取L=45键的规格：b×h=14×9工作长度l=31校核键的工作强度低速轴安装齿轮处的轴径d=76,轮毂的宽度B=50 选普通平键，键长L=B-2-8=40，取L=40键的规格：b×h=14×9工作长度l=36校核键的工作强度不合格取键长L=70，工作长度l=48键合格装联轴器处的轴径d=60,轮毂的宽度B=107 选B型键，键长L=B-2-8=97，取L=107键的规格：b×h=18×11工作长度l=79校核键的工作强度键合格七、滚动轴承的选择及计算由条件知，减速器工作期限十年，

19、两班制工作，则轴承的预计寿命为（一）、对中间轴上滚动轴承的选择及核计算1、中间轴滚动轴承的选用角接触球轴承，如图所示 2、对轴承进行受力分析计算 1）径向力轴向力计算当量动载荷：由机械设计教程表10.8查得径向载荷系数和轴向载荷系数：对于轴承1：对于轴承2：计算轴承的寿命： 两年换检修一次轴承。d2=315mmV=8.44m/s=640mm=1800mm159°V带根数为4F0=192.62N=1899.78N七、联轴器的选择计算1、低速轴与工作机鼓轮轴用联轴器连接，由于弹性柱销联轴器结构简单，更换柱销方便，缓和冲击，吸收振动，故选用弹性柱销联轴器。2、求计算转矩 轴III转矩为 由

20、机械设计教程表13-2查得工作机为输送机时，工作情况系数，故计算转矩为3、确定型号 由机械基础设计课程设计 查得符合轴直径为60mm的联轴器选取型号为HL5弹性柱销联轴器，其公称转矩，轴材料为钢时，许用转速为4000r/min，允许的轴孔直径在之间，故能满足工作机与减速器联接工作需要，从而确定联轴器型号为HL4联轴器 GB5014-85八、铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件的选择1、铸件减速器机体结构尺寸计算表名称符号减速器及其形式关系机座壁厚0.025a+3mm=6.75mm,取10mm机盖壁厚10.02a+3=6 mm<8mm,取10mm机座凸缘厚度b1.5=12mm机盖凸缘厚度b11.5=15mm机座底凸缘厚度p2.5=25mm地脚螺钉直径df0.036a+12=17.4mm取20mm地脚螺钉数目na<250mm,n=4轴承旁连接螺栓直径d10.75df=12mm取12mm机盖与机座连接螺栓直径d2(0.50.6)df=8mm取8mm连接螺栓d2的间距l335mm窥视孔盖螺钉直径d4(0.30.4)df=6-8mm取M6定位销直径d5.95mmdf、d2、d3至外机壁距离c122mmd1、d2至凸缘边缘距离c218mm轴承旁凸台半径R1R1=C2=20外机壁