二级圆柱齿轮减速器说明书

1、机械设计课程设计计算说明书设计题目：设计用于盘磨机的二级圆柱齿轮减速器班 级 ：11车辆1班设 计 者 ： 张东升 指导教师 ： 智 淑 亚 2013年12月9日星期一机械设计课程设计任务书学号 1104104048 姓名 张东升 班级 车辆1班 一、设计题目： 盘磨机传动装置 二、传动装置简图：1电动机；2、5联轴器；3圆柱齿轮减速器；4碾轮；6锥齿轮传动；7主轴三、设计原始数据：主轴转速： 圆锥齿轮传动比：i=4电动机功率：P= 5.5 kW 电动机转速：每日工作时数：8小时 传动工作年限：8年四、机器传动特性：传动不逆转，有轻微的振动，起动载荷为名义载荷的1.5倍，主轴转速允许误差为&#

2、177;5%。五、设计工作量：1减速器装配图1张（A0）；2零件工作图2张；3设计说明书1份。 目 录一、设计任务书二、传动系统方案的分析与拟定三、电动机的选择计算四、计算传动装置分配各级传动比五、传动装置运动及动力参数的计算六、传动零件的设计计算七、轴及联轴器结构的初步设计八、验算滚动轴承的寿命九、键联接的选择和计算十、减速器润滑方式、润滑油牌号、密封类型的选择和装油量计算十一、减速器箱体设计十二、误差分析十三、参考文献计 算 及 说 明结 果一、设计任务书1设计任务设计盘磨机传动装置的二级圆柱直齿轮减速器2原始数据(1).主轴转速 n=50 r/min(2).圆锥齿轮传动比 i=4(3).

3、电动机功率 P=5.5 kW(4).电动机转速 n=1500 r/min3工作条件连续单向运转，空载起动，使用期限8年，每日工作时数8小时，有轻微的振动，起动载荷为名义载荷的1.5倍，主轴转速允许误差为。二、传动系统方案的分析与拟定盘磨机传动系统方案如下图所示。1 电动机；2、5联轴器；3圆柱齿轮减速器；4碾轮；6锥齿轮传动；7主轴由电动机带动高速级齿轮转动，再由低速级齿轮经联轴器将动力传递给锥齿轮，再由锥齿轮传给磨盘。齿轮传动瞬时速比稳定，传动效率高，工作可靠，寿命长，结构紧凑，外形尺寸小。选用两级展开式圆柱齿轮减速器，结构简单、应用广泛。齿轮相对于轴承位置不对称。当轴产生弯扭变形时，载荷在

4、齿宽上分布不均匀，因此轴应设计得具有较大刚度，并使高速轴齿轮远离输入端。计 算 及 说 明结 果三、电动机的选择计算1选择电动机的类型及原因：选择Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V。此类型电动机是按照国际电工委员会(IEC)标准设计的，具有国际互换性的特点，应用广泛。其结构简单、起动性能好、工作可靠、价格低廉，维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合。2传动装置的总效率：按表2-3确定各部分传动效率： 联轴器的效率 球轴承的效率 滚子轴承的效率 8级精度齿轮效率 3电动机型号的选择： 根据题意要求选择同步转速1500r/min，额定功率5.5kw,故选择

5、Y132S-4 符合这一范围的同步转速有，。现比较，查表16-1，电动机数据及计算出的总传动比列于下表方案电动机型号额定功率电机转速同步转速满载转速Y132S-45.515001440由表16-3查取电动机轴外伸端尺寸：D=38mm E=80mm F=10mm G=33mm.计 算 及 说 明结 果四、计算传动装置分配各级传动比1传动装置的总传动比：2分配传动装置各级传动比：由题目可知减速器圆锥齿轮传动比则减速器内的传动比为 =7.5高速级传动比 低速级传动比 五、传动装置的运动和动力参数的计算输入功率、转速和转矩(1)0轴（电机轴）：(2)轴(3)轴(4)轴计 算 及 说 明结 果输出功率、

6、转速和转矩将上述运动和动力参数的计算结果汇总下参数 轴名传动比i效率转速n(r/min)输入功率P(kW)输入转矩 T()0 轴10.9715005.535 轴15005.336133.973.12 轴480.775.07100.712.4 轴200.324.8195229.76计 算 及 说 明结 果六、传动零件的设计计算一、高速级：1. 选择齿轮材料及精度等级采用软齿面闭式齿轮转动。由教材表11-8查得：小齿轮选用45，调质处理，齿面硬度为217256HBS。大齿轮选用45，正火处理，齿面硬度为169217HBS。因为是普通减速器，由表11.20选8级精度2. 确定设计准则由于该

7、减速器为闭式齿轮传动，且两齿轮均为齿面硬度HBS小于等于350的软齿 面，齿面点蚀为主要的失效形式。应先按齿面接触疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的主要参数和尺寸，然后再按弯曲疲劳强度校核齿根的弯曲强度。3. 按齿面接触疲劳强度设计： 因两齿轮均为钢制齿轮，可应用式（11.23）求出值。 确定有关参数与系数：1) 小齿轮上的转矩 2) 载荷系数K查表11.10取K=1.23) 齿数和齿宽系数小齿轮的齿数=22，则大齿轮的齿数=68.64，取69因单级直齿圆柱齿轮为对称布置，而齿轮表面又为软齿面，由表11.19选取=14) 许用接触应力由图11.25查得 小齿轮接触疲劳极限， 大齿轮接触疲劳极限。

8、由表11.9查得。 查图11.28得 故 又表11.3取标准模数m = 2 mm4. 主要尺寸计算 取 5. 按齿根弯曲疲劳强度校核由式（11.25）得出，如，则校核合格。确定有关系数与参数：1) 外齿轮的齿形系数 查表11.12得 2) 应力修正系数 查表11.13得3) 许用弯曲应力 由图11.26查得 ，。 由表11.9查得。 由图11.27查得。 由式（11.16）可得 故 齿根弯曲强度校核合格6. 验算齿轮的圆周速度 由表11.21可知，选8级精度是合适的。二、低速级：1. 选择齿轮材料及精度等级采用软齿面闭式齿轮转动。由教材表11-8查得：小齿轮选用45，调质处理，齿面硬度为217

9、256HBS。大齿轮选用45，正火处理，齿面硬度为169217HBS。因为是普通减速器，由表11.20选8级精度2. 确定设计准则由于该减速器为闭式齿轮传动，且两齿轮均为齿面硬度HBS小于等于350的软齿 面，齿面点蚀为主要的失效形式。应先按齿面接触疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的主要参数和尺寸，然后再按弯曲疲劳强度校核齿根的弯曲强度。3. 按齿面接触疲劳强度设计： 因两齿轮均为钢制齿轮，可应用式（11.23）求出值。 确定有关参数与系数：1) 小齿轮上的转矩 2) 载荷系数K查表11.10取K=1.23) 齿数和齿宽系数小齿轮的齿数=22，则大齿轮的齿数=52.8,取53.因单级直齿圆柱齿轮

10、为对称布置，而齿轮表面又为软齿面，由表11.19选取=14) 许用接触应力由图11.25查得 小齿轮接触疲劳极限， 大齿轮接触疲劳极限。由表11.9查得。 查图11.28得 故 又表11.3取标准模数m = 3 mm4. 主要尺寸计算 取 5. 按齿根弯曲疲劳强度校核由式（11.25）得出，如，则校核合格。确定有关系数与参数：1) 外齿轮的齿形系数 查表11.12得 2) 应力修正系数 查表11.13得3) 许用弯曲应力 由图11.26查得 ，。 由表11.9查得。 由图11.27查得。 由式（11.16）可得 故 齿根弯曲强度校核合格6. 验算齿轮的圆周速度 由表11.21可知，选8级精度是

11、合适的。七、轴及联轴器的初步计算高速轴的设计计算1 选择轴的材料，确定许用应力 高速轴与低速轴均用45号钢，进行调质处理。由表16.1查得强度极限，再由表16.3查得许用弯曲应力2按钮转强度估算轴径 3.设计轴的结构 （1）确定轴上零件的位置和固定方式，确定装配简图 取齿轮距箱体内壁距离12.5mm，轴承端面距箱体内壁的距离为5mm。由于高速轴上的小齿轮的尺寸较小，通常设计成齿轮轴 （2）确定各轴段直径 由于轴的最右端要安装半联轴器，需有一键槽，则增加后得直径d=20mm，为满足半联轴器的轴向定位要求，-段的左端需制出一轴肩，故取-段直径为24mm，选取单列圆锥滚子轴承型号为30205，其内径

12、为25mm，故-段和-段的直径为25mm，两端轴承均选用轴肩定位，因此-段和-段直径为32mm。（3）确定各轴段长度高速级齿轮齿宽轮毂宽度为49mm，因为齿轮距箱体内壁距离12.5mm，且轴承端面距箱体内壁距离为5mm，-段宽度为17.5mm，两端采用型号为30205的单列圆锥滚子轴承，轴承-段和-段宽度为15mm，-段宽度为100.5mm，两轴承支点之间的距离为188mm。（4）按弯矩合成强度校核轴径1）画出轴的受力图 根据齿轮传递的功率和转速，算出齿轮1、2的模数m=2，因而齿轮3、4的模数m=2.5，所以 2)作水平面的弯矩图 支点反力 截面处的弯矩为 3）作垂直面的弯矩图 支点反力 截

13、面处的弯矩为 4)作合成弯矩图 -截面： 5）作扭矩图 6）求当量弯矩因减速器单向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数为0.6I-I截面： 7)确定危险截面及校核强度因为I-I处所受的弯矩最大，所以只需对-截面进行校核，因为-截面做成了齿轮轴。故故轴有足够的强度中间轴的设计计算2 选择轴的材料，确定许用应力 高速轴与低速轴均用45号钢，进行调质处理。由表16.1查得强度极限，再由表16.3查得许用弯曲应力2按钮转强度估算轴径 3.设计轴的结构 （1）确定轴上零件的位置和固定方式，确定装配简图 取齿轮距箱体内壁距离15mm，两齿轮端面之间的距离15mm，轴承端面距箱体内壁的距离为5mm。齿

14、轮从轴的左右两端装入，齿轮一端用轴肩定位，另一端用套筒定位；齿轮的周向固定采用平键连接。轴承一端用套筒定位，另一端用端盖固定。 （2）确定各轴段直径 两端轴径最小，为；考虑到齿轮的安装，取安装齿轮端得轴径为32mm；齿轮一侧用轴肩定位，取中间轴段的直径为40mm。（3）确定各轴段长度高速级齿轮齿宽轮毂宽度为44mm，为保证齿轮固定可靠，取该轴段长度为42mm；同理取低速级轴段长度为65mm；由于取两齿轮端面之间距离15mm，因而中间轴段的长度为15mm；又因为齿轮距箱体内壁距离15mm，且轴承端面距箱体内壁距离为5mm，假定两端采用型号为30205的单列圆锥滚子轴承，轴承宽度为15mm，因而中

15、间轴段长度为37mm,右端轴段长度为38mm，两轴承支点之间的距离为188mm。 （4）按弯矩合成强度校核轴径1）画出轴的受力图 根据齿轮传递的功率和转速，算出齿轮1、2的模数m=2，因而齿轮3、4的模数m=2.5，所以 2)作水平面的弯矩图 支点反力 截面处的弯矩为 -截面处的弯矩为 3）作垂直面的弯矩图 支点反力 截面处的弯矩为 -截面处的弯矩为 4)作合成弯矩图 -截面： -截面： 5）作扭矩图 6）求当量弯矩因减速器单向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数为0.6I-I截面： -截面：7)确定危险截面及校核强度因为I-I和-处的轴径相同。且-处所受的更大，因为只需对-截面进行校核

16、。因为，故轴有足够的强度低速轴的设计计算3 选择轴的材料，确定许用应力 高速轴与低速轴均用45号钢，进行调质处理。由表16.1查得强度极限，再由表16.3查得许用弯曲应力2按钮转强度估算轴径 3.设计轴的结构 （1）确定轴上零件的位置和固定方式，确定装配简图 取齿轮距箱体内壁距离17.5mm，轴承端面距箱体内壁的距离为5mm。低速轴左端用轴肩定位，右端用套筒定位。 （2）确定各轴段直径 由于轴的最左端要安装半联轴器，需有一键槽，则增加后得直径d=35mm，为满足半联轴器的轴向定位要求，-段的左端需制出一轴肩，故取-段直径为38mm，选取单列圆锥滚子轴承型号为30208，其内径为40mm，故-段

17、和-段的直径为40mm，左端轴承选用轴肩定位，因此-段直径为44mm，右端轴承选用套筒定位。齿轮左端用轴肩定位，轴肩直径为50mm，右端用套筒定位。（3）确定各轴段长度低速级齿轮齿宽轮毂宽度为66mm，因为齿轮距箱体内壁距离17.5mm，且轴承端面距箱体内壁距离为5mm，-段宽度为60mm，两端采用型号为30205的单列圆锥滚子轴承，轴承-段宽度为19.75mm，-段宽度为40.5mm，-段宽度为72.5mm，轴肩宽度为15mm，两轴承支点之间的距离为192.75mm。（4）按弯矩合成强度校核轴径1）画出轴的受力图 根据齿轮传递的功率和转速，算出齿轮1、2的模数m=2，因而齿轮3、4的模数m=

18、2.5，所以 2)作水平面的弯矩图 支点反力 截面处的弯矩为 3）作垂直面的弯矩图 支点反力 截面处的弯矩为 4)作合成弯矩图 -截面： 5）作扭矩图 6）求当量弯矩因减速器单向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数为0.6I-I截面： 7)确定危险截面及校核强度因为I-I处所受的弯矩最大，所以只需对-截面进行校核。故故轴有足够的强度 K=1.2=1计 算 及 说 明结 果八、验算滚动轴承的寿命由设计指导书进行轴承型号的选择:输入轴：选取轴承类型6007。输出轴：选取轴承类型6009低速轴轴承正装受力如图 受力分析 计算当量动载荷P因为此轴承只承受径向载荷,根据教材公式16-5可得：。轴承

19、寿命计算根据教材表16-8可查得：温度系数；根据教材表16-9可查得：载荷系数；根据设计指导书附表10.1可查得：基本额定动载荷；根据教材可查得：寿命系数。根据教材公式16-3得每天工作8小时，每年按250天计算，轴承寿命为：。因此轴承寿命足够。计 算 及 说 明结 果九、键联接的强度校核 1许用挤压应力 键、轴和轮毂的材料都是45钢，由教材查得连接件的许用挤压应力，取其平均值。2校核联接大齿轮和输出轴的键 联接大齿轮和输出轴的键采用普通A型平键。尺寸为。键的工作长度为。键的高度。 故满足挤压强度要求。3校核联接输出轴与联轴器的键 联接输出轴与联轴器的键采用普通A型平键。尺寸为。键的工作长度为

20、。键的高度。 故满足挤压强度要求。4校核联接联轴器与输入轴的键联接联轴器与输入轴的键采用普通A型平键。尺寸为。键的工作长度为。键的高度。 故满足挤压强度要求。十、减速器润滑方式、润滑油牌号、密封类型的选择和装油量计算轴承润滑方式和润滑油牌号的选择输出轴上轴承：输入轴上轴承：因为,所以滚动轴承均采用润滑脂润滑。脂润滑因润滑脂不易流失，故便于密封和维护，且一次充填润滑脂可运转较长时间。选用通用钙基润滑脂（GB491-87），牌号为L-XAAMHA1。其耐水性能。适用于工作温度低于的机械设备的轴承润滑，特别是有水或潮湿处。润滑脂的装填量不宜过多，一般不超过轴承内部空间容积的1/32/3。齿轮润滑方式

21、、润滑油牌号的选择和装油量的计算当时闭式齿轮传动的润滑法多采用油池润滑。大齿轮浸入油池一定深度，齿轮运转时就把润滑油带到啮合区，同时也甩到箱壁上，借以散热。齿轮浸入油池中的深度一般为一个齿高，但不应小于10mm。为避免搅油损失过大，大齿轮的浸油深度不应该超过其分度圆半径的1/3。为避免搅油时将油池底部的脏油带起，造成齿面磨损，大齿轮齿顶到油池底面的距离应大于3050mm，现取为。为保证润滑及散热的需要，减速器内应有足够的油量。二级减速器每传递1kW的功率，计 算 及 说 明结 果需油量为。 密封类型的选择（）轴外伸处的密封设计为防止润滑剂外漏及外界的灰尘、水分和其他杂质渗入，造成轴承磨损或腐蚀

22、， 应设置密封装置。深沟球轴承为脂润滑，选用毡圈油封，材料为半粗羊毛毡。（）剖分面的密封设计为保证密封，箱体剖分面处的连接凸缘应有足够的宽度，连接螺栓的间距也不应过大，以保证足够的压紧力；在剖分面间涂水玻璃，以防止漏油，保证了密封。十一、减速器箱体设计减速器箱体起着支承和固定轴系部件、保证传动零件啮合精度和良好润滑以及轴组件的可靠密封等重要作用，其质量约占减速器总质量的。因此，应具有足够的强度和刚度。为提高箱体强度，采用铸造的方法制造。为便于轴系部件的安装和拆卸，箱体采用剖分式结构，由箱座和箱盖组成，剖分面取轴的中心线所在平面,箱座和箱盖采用普通螺栓连接，圆锥销定位。减速器箱体的结构设计 首先

23、保证箱体具有足够的刚度，使箱体有足够的壁厚，箱座和箱盖的壁厚取。其次，为保证减速器箱体的支承刚度，箱体轴承座处要有足够的厚度，并设置加强肋，且选用外肋结构。为提高轴承座孔处的联接刚度，座孔两侧的连接螺栓应尽量靠近（以避免与箱体上固定轴承盖的螺纹孔干涉为原则）。为提高联接刚度，在轴承座旁联接螺栓处做出凸台，要有一定高度，以留出足够的扳手空间。由于减速器上各轴承盖的外径不等，各凸台高度设计一致。 另外，为保证箱座与箱盖的联接刚度，箱座与箱盖联接凸缘应有较大的厚度。为保证箱体密封，除箱体剖分面联接凸缘要有足够的宽度外，合理布置箱体凸缘联接螺栓，采用对称均匀布置，并不与吊耳、吊钩和定位销等发生干涉。油

24、面位置及箱座高度的确定对于圆柱齿轮，通常取浸油深度为一个齿高，对于多级传动中的低速级大齿轮，其浸油深度不得超过其分度圆半径的1/3。为避免传动零件传动时将沉积在油池底部的污物搅起，造成齿面磨损，应使大齿轮齿顶圆距油齿底面的的距离大于3050mm。取50mm。箱体结构的工艺性箱体结构工艺性的好坏对于提高加工精度和装配质量，提高生产率以及便于检修维护等有很大影响。主要考虑铸造工艺和机械加工工艺两方面。（1）、由于采用铸造箱体，所以要注意铸造的工艺要求，力求壁厚均匀、过渡平缓、外形简单、不要出现局部金属积聚；考虑液态金属的流动性，箱体壁厚不应过薄，砂形铸造圆角半径取；为便于造型时取模，铸件表面沿拔模方向设计成的拔模斜度，应尽量减少沿拔模方向的凸起结构，以利于拔模。箱体上应尽量避免出现狭缝，以免砂型强度不够，在浇铸和取模时易形成废品。（2）、设计箱体的结构形状时，应尽量减小机械加工的面积，减少工件和刀计 算 及 说 明结 果具的调整次数。例如同一轴心线上的两轴承座孔的直径应尽量一致，以便镗孔并保证镗孔精度。同一方向上的平面尽量能一次调整、加工完成。各轴承座端面应在同一平面上。箱体加工面与非加工面必须严格分开。另外，窥视孔盖、通气器、油