机械设计课程设计说明书模板一级轴系减速器

1、设计说明书题 目 减速器设计姓 名_学 号_指导教师_职 称_目 录1、设计任务41.1 原始数据41.2 工作条件41.3 传动方案42、总体设计42.1传动方案42.2选择电动机的类型52.2.1选择电动机的容量52.2.2确定传动装置的效率52.3确定电动机转速52.4确定传动装置的总传动比和分配传动比62.4.1总传动比62.4.2分配传动装置传动比62.5 减速器各轴转速、功率、转距的计算62.5.1各轴转速62.5.4各轴的运动参数73.V带的设计84、齿轮传动的设计124.1选择材料124.2计算当量齿数124.3选择齿宽系数124.4选择载荷系数124.5计算小齿轮轴上的扭矩T

2、1124.6按齿面接触疲劳强度设计134.7按齿根弯曲疲劳强度设计134.8确定模数值144.9计算齿轮的几何尺寸144.10计算节圆速度154.11计算齿面上的载荷154.12校核154.13齿轮的结构设计155、箱体及附件的设计165.1箱体材料的选择 165.2减速器机体结构尺寸设计166、轴的结构设计176.1高速轴的设计176.2高速轴的校核196.3低速轴的设计216.4低速轴的校核247、平键联接的选用和计算267.1高速轴键联接选用及计算267.2低速轴键联接选用及计算268、滚动轴承寿命计算278.1高速轴上轴承的校核278.2 低速轴上轴承的校核289、润滑设计2910、附

3、件的设计2910.1油面指示器2910.2通气器2910.3放油孔及放油螺塞3010.4窥视孔和视孔盖3010.5定位销3010.6启盖螺钉3110.7螺栓及螺钉31设计心得32参考文献331、设计任务设计一带式运输机构传动装置。1.1 原始数据表1-1（原始数据）运输带拉力F（KN）0.55运输带工作速度V（m/s）1.8卷筒直径D（mm）3501.2 工作条件工作条件：传动不逆转，载荷平稳，输送带允许误差5%，3班制工作，期限10年。1.3 传动方案图1-1（传动系统图）2、总体设计2.1传动方案传动方案见图1-1。前置外传动为V带传动，减速器为一级圆柱齿轮减速器。2.2选择电动机的类型根

4、据工作条件，选择Y系列三相异步电动机。2.2.1选择电动机的容量Y系列三相异步电动机选择电动机的容量2.2.2确定传动装置的效率式中1、2、3、4、5分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。取1=0.96，2=0.993=0.97（齿轮精度为8级，不包括轴承效率）4=0.99（齿轮联轴器） 5=0.96则=0.96×0.993×0.97×0.99×0.96=0.862.3确定电动机转速卷筒工作速度为取98r/min按高等教育出版社出版的机械设计课程设计指导书第7页表1，常见机械传动的主要性能推荐的传动比合理范围，取V带传动比合理范围为0=2

5、4，一级直齿轮减速器传动比=35，则总传动比合理范围a=620，故电动机转速的可选范围为：nd=a×n=(620)×98=5881960r/min根据容量和转速，由机械设计出版社出版的机械设计手册一卷（2）综合考虑电机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动减速器的传动比选择电机型号为Y112M-4 ，其主要参数如下：电动机额定功率P202KW电动机满载转速n940r/min电动机轴伸出端直径38mm电动机伸出端安装长度80mm表2-1（电动机参数）2.4确定传动装置的总传动比和分配传动比2.4.1总传动比2.4.2分配传动装置传动比0,分别为带传动和减速器的传动比为使V带传动

6、外廓尺寸不致过大，初步取0=2.59(实际传动比要在设计V带轮传动时，由所选大、小带轮的标准直径之比计算)，则减速器的传动比为：2.5 减速器各轴转速、功率、转距的计算2.5.1各轴转速高速轴：低速轴：卷筒轴： 2.5.2各轴输入功率高速轴：P1=Pd1=1.15×0.96=1.1KW低速轴P2=P123=1.1×0.97×0.99=1.06KW卷筒轴：P3= P245=1.06×0.99×0.99=1.04KW2.5.3各轴转矩计算高速轴转矩：T1=9550×103×P1/n1=28939.4N·mm 低速轴转矩

7、： T2=9550×103×P2/n2=103295.9N·mm卷筒轴输入转矩：T3= 9550×103×P3/n3=101346.9N·mm2.5.4各轴的运动参数表2-2（各轴的运动参数）轴名称功率(KW)转速(r/min)转矩(N·mm)高速轴1.136328939.4低速轴1.0698103295.9卷筒轴1.0498101346.9393.V带的设计根据电动机功率为1.15kW，电动机转速940 r/min，V带理论传动比2.59。设计计算如下：（1）确定计算功率Pca =KA·Pd根据3班制工作，每班8

8、小时，空载启动，连续，单向运转，载荷稳定，工作期限10年。根据教材，查得工作系数KA=1Pca =KA×Pd=1×1.15kW=1.15KW（2）选取普通V带带型根据Pca，n1确定选用普通V带A型。 （3）确定带轮基准直径 dd1和dd2A. 初选小带轮基准直径dd1=160mmB. 验算带速因为5m/s<V<25m/s，故带的速度合适。C. 计算dd2dd2根据教材，取dd2 =425mm（4）确定普V带的基准长度和传动中心距根据0.7（dd1+dd2）<a 0< 2（dd1+dd2）初步确定中心距 a 0 =700mm根据教材，取Ld =224

9、0mm计算实际中心距（5）验算主轮上的包角 故主动轮上的包角合适（6）计算V带的根数ZP1基本额定功率P1=0.3(kW)P1额定功率的增量P1=0.02(kW)包角修正系数K=01.3KL长度系数 KL=0.5取Z=3根。（7）计算预紧力 F0根据教材得V带单位长度质量 q=0.18 kg/m应使带的实际出拉力（8）计算压轴力FP根据教材，（9）带轮材料及结构带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为HT150或HT200。一般小带轮结构推荐使用腹板式结构,大带轮结构推荐使用轮辐式结构。4、齿轮传动的设计4.1选择材料小齿轮选择40Cr调质， HBS1=241286 大齿轮选择45钢调质， H

10、BS2=217255 此时两轮最小硬度差为：241217=24 比希望值小些，可进行初步计算。4.2计算当量齿数 现为软齿轮面齿轮，齿数以比根切齿数较多为宜。 初选 z1=21z2=iz1=79。 则齿数比（即实际传动比）为与原要求仅差，故可以满足要求。4.3选择齿宽系数 由于减速器为闭式齿轮传动，故齿宽系数不宜过大。参考教材选取齿宽系数 d=1.04.4选择载荷系数 原动机为平稳工作的电动机，而工作机为冲击不大的转筒，参考书1中表8-3得：K为1.01.2 取K=1.04.5计算小齿轮轴上的扭矩T1之前已经计算出： T1=28939.4N·mm4.6按齿面接触疲劳强度设计A.按说明

11、，对于直齿圆柱齿轮，应以大齿轮材料所决定的许用接触应力为准对45钢，取HBS2=230，由教材取较低极限应力值，又由教材取安全系数SH=1.0，计算接触疲劳的寿命系数N=60ntn=60×649×3×8×300×8=2.24×109N0=30×(HBS)2.4=1.397×107因为N>N0，所以 KHN=1许用接触应力 B.根据教材说明，得区域系数 zH=2.5弹性影响系数 zE=189.8C.小齿轮分度圆直径：D.计算法面模数mn 4.7按齿根弯曲疲劳强度设计A.由教材，查得齿型系数YFa1=2.67 Y

12、Fa2=2.167B.由于表中没有z=120的齿形，故用线性插值法得弯曲疲劳强度极限应力分别为：C. 由教材可得安全系数 S F =1.3计算弯曲疲劳寿命系数 因为 N=1.8432×108> 4×106 取KFN =1许用应力D.比较 因为参数较大，代入公式 按公式计算齿轮所需的法面模数4.8确定模数值对比两次求出的结果，按接触强度所需的模数较大，这说明当两齿轮均为软面材料时，齿轮易于发生点蚀破坏，即以m2.49根据标准模数表，选取 =2.5mm。4.9计算齿轮的几何尺寸d1=z1m=53mm d2=z2m=198mm da1= d1+2m =57.5mmda2=

13、d2+2m =202.5mm b2=1d1=50mm b1= b2+(510)=56mm 中心距a=125mm4.10计算节圆速度 V=4.11计算齿面上的载荷4.12校核因为齿轮为轮齿面闭式齿轮传动，所以按抗弯曲强度校核 查表得为0.250.35，取=1/3 所以，齿轮满足强度要求。4.13齿轮的结构设计小齿轮由于直径小，直接通过齿数，模数计算可知其具体如下图：图4-1（小齿轮结构设计）大齿轮由于尺寸比较大，因此其结构采用腹板式，具体的结构尺寸如下图：图4-2（大齿轮的结构设计）5、箱体及附件的设计 5.1箱体材料的选择 选用HT200。5.2减速器机体结构尺寸设计 参考教材，得下表：表5-

14、1（箱体设计参数）箱座壁厚0.025a+188mm箱盖壁厚10.02a+188mm箱盖凸缘厚度b11.5112mm箱座凸缘厚度b1.512mm箱座底凸缘厚度b22.520mm地脚螺栓的直径df0.036a+12M22地脚螺栓的数目n6轴承旁连接螺栓直径d10.75dfM18盖与座连接螺栓直径d2(0.50.6)dfM14轴承端盖螺钉直径d3(0.40.5)dfM8视孔盖螺钉直径d4(0.30.4)dfM6定位销直径d(0.70.8)d212mmdf、d1、d2至外箱壁距离C1查表30mm、24mm、20mmdf、d1、d2至凸缘边缘距离C2查表26mm、22mm、18mm轴承旁凸台半径R1C2

15、22mm凸台高度h根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准35mm外箱壁至轴承座端面距离l1C1+C2+(510)51mm大齿轮顶圆与内箱壁距离1>1.210mm齿轮端面与内箱壁距离2>10mm箱盖、箱座肋厚m1、mm10.85×1、m0.85×8mm、8mm轴承端盖外径D2D+(55.5)d3；D-轴承外径130mm、180mm6、轴的结构设计6.1高速轴的设计A.确定轴的最小直径 选取轴的材料为40Cr调质处理，按教材及轴的材质取A0=106，则得： 综合轴的强度，以价格要求，取d1=22mm。B.轴的结构设计图6-1（高速轴简图）d1段直径和长度设计

16、由于该段装有皮带轮，孔径d1=22mm，查得L1=44mm。d2段直径和长度设计有皮带轮的右端靠轴肩轴向定位，按要求h>0.07d，取 h=1.5mm则d2=25mm。箱体设计时的箱体壁距凸台外测的距离L=11.5mm，垫圈厚度1=2mm，端盖厚度2=13mm，伸进长度为13.5mm。所以L2=34mmd3段直径和长度设计d3与d7段的结构尺寸相同，是轴承位置d3=25mm，d3段口装有轴承，由于该轴只受到径向力，综合价格和安装尺寸的误差考虑。选用深沟球轴承6305型号其尺寸为；D×P×d=62×17×25，轴段L3=L7=17mmd4段直径和长度

17、设计d4段为齿轮定位的轴肩位置，齿轮处的轴颈为27mm，按要求h>0.07d，取 h=1.5mm,则d4=30mm。L4 =13mm。d5段直径和长度设计此前已计算出，d5=27mm,L5=56mmd6段直径和长度设计d6段的结构为过渡尺寸，没有实际意义，只是为了和轴承配合的面加工的时候分开，这段到时因为还需要套筒定位，因此我们这段的尺寸定为26mm，长度为13mm。d7段直径和长度设计d7段直径和长度设计同d3。故可得轴的总长度： L=L1+ L2+ L3+ L4+ L5+ L6+ L7=194mm高速轴具体的结构和尺寸和各轴段尺寸如下：图6-2（高速轴尺寸）表6-1(高速轴轴段尺寸）

18、轴段名称1234567长度(mm)44341713561317直径(mm)222525302726256.2高速轴的校核据之前计算得：圆周力，径向力（标准安装，故压力角为20°）；根据前轴的结构设计可得：带轮中心到一号轴承中的距离；一号轴承到齿轮中心的距离；齿轮中心到二号轴承中心的距离；故有两轴承中心距为。1) 求垂直面的支承反力：根据受力分析，可列方程：（齿轮在两轴承中心）。故可求得：。2) 求水平支撑反力：3) 带轮对轴的作用力在指点产生的反力：；（外力F作用方向与带传动的布置有关，在具体布置尚未确定前，可按最不利情况考虑）。4) 绘制垂直面的弯矩图（如图b）：。5) 绘制水平面

19、的弯矩图（如图c）：。6) 力产生的弯矩图（如图d）：。7) 求合成弯矩图（如图e）：考虑最不利情况，直接由公式得（其中）。8) 折合当量弯矩（如图f）：由前算出,查教材“由转矩性质而定的折合系数”知，故，。9）作转矩图（图g）。图5-3（输入轴校核图）10) 计算危险截面处轴的许用直径：因为轴上安装小齿轮的截面为危险截面，故由教材可得：。由此可知，此轴安全。6.3低速轴的设计A.确定轴径最小尺寸选取轴的材料为45钢调质，查教材以及结合轴的负荷取A0=110，则得 由于轴上开了键槽，结合强度考虑此处轴颈加至少5%，dmin=32mmB.结构设计图6-4（低速轴简图）同理，把此轴分6段进行设计。

20、d1段直径和长度设计经计算取d1=32mm，由于该段装有联轴器，联轴器的孔径应与轴径相适应，联轴器的计算转矩Tca=KAT 根据教材则：Tca=KAT=1.5×1.67×105=2.5×105N·mm根据工作要求，选用弹性柱销联轴器，型号为HL2半联轴器长度L=82mm（J型孔）与轴的配合段长度L1=82mm为了保证轴端档圈固压半轴器，故轴长稍短一些，取L1=64mmd2段直径和长度设计由于联轴器右端需轴向定位，故h>0.07d1取 h=1.5mm,则d2=35mm。同高速轴的d2段d2段设计L2=30mmd3段直径和长度设计因为d3段需要安装轴承

21、，根据轴承的规格，我们取轴径d3=35mm，以综合轴承的价格考虑，选用深沟球轴承，型号为6307，其尺寸为；D×P×d=80×21×35。 同时因为这段要留有定位套筒定位轴承的距离，经过计算我们选择L3的长度为37mmd4段直径和长度设计 这段和齿轮的内孔配合，轴颈的大小为37mm，齿轮的宽度为50mm，使定位套筒定位紧齿轮。 d5段直径和长度设计 这段为轴环位置，齿轮和轴承一端都需轴环轴向定位，取h=1.5mm，故d5=,40mm，轴向长度取L5=15mmd6段直径和长度设计 d6段与d3段类同，d6=35mm，L6=21mm低速轴的总长度 L= L1

22、+ L2+ L3+ L4+ L5+ L6=218mm由此可得，输出轴的结构和尺寸如下：图6-5（输出轴结构图）表6-2（输出轴的尺寸）轴段123456长度(mm)643037501521直径(mm)3235353740356.4低速轴的校核据之前计算得：圆周力，径向力（标准安装，故压力角为20°）；根据前轴的结构设计可得：带轮中心到一号轴承中的距离；二号轴承到齿轮中心的距离；齿轮中心到三号轴承中心的距离；故有两轴承中心距为。9) 求垂直面的支承反力：根据受力分析，可列方程：（齿轮在两轴承中心）。故可求得：。10) 求水平支撑反力：11) 带轮对轴的作用力在指点产生的反力：；（外力F作

23、用方向与带传动的布置有关，在具体布置尚未确定前，可按最不利情况考虑）。12) 绘制垂直面的弯矩图（如图b）：。13) 绘制水平面的弯矩图（如图c）：。14) 力产生的弯矩图（如图d）：。15) 求合成弯矩图（如图e）：考虑最不利情况，直接由公式得（其中）。16) 折合当量弯矩（如图f）：由前算出,查教材“由转矩性质而定的折合系数”知，故，。9）作转矩图（图g）。图5-9（中间轴的校核图）10) 计算危险截面处轴的许用直径：因为轴上安装小齿轮的截面为危险截面，故由教材可得：。由此可知，此轴安全。7、平键联接的选用和计算7.1高速轴键联接选用及计算联轴器安装处轴径为d=30mm。根据教材选择键8&

24、#215;7×60 键的接触长度：L=Lb=608=52mm. 接触高度；K=h/2=7/2=3.5mm 查得键联接的挤压许用应力p=200MPa 许用剪应力T=125MpaEP1=2T1/d1lk=2×0.10062×106×10-3/23×52×3.5×109=34.98Mpa7.2低速轴键联接选用及计算=2T1/d1lk=34.98125Mpaa、 齿轮安装处。轮径为d=58mm,选择键16×10×50键的截面长度为：50-16=34mm接触高度为：K=h/2=5mm Ep2=2T2/dlk=468

25、×105×10-3/58×34×5×10-9=94.93T2=94.93MPab、 安装联轴器处，轴径为d=45mm选择键：14×9×72键的接触长度：L=72-14=58mm接触高度：K=h/2=9/2=4.5mmEp3=2T2/dlk=2×4.68×105×10-3/58×4.5×45×10-9 =76.69MPaEpT=76.69故高速轴与低速轴的强度满足要求。8、滚动轴承寿命计算分别对两对不同的轴承进行受力分析8.1高速轴上轴承的校核表8-1（轴承参数）轴承

26、型号内径(mm)外径(mm)宽度(mm)基本额定动载荷(kN)630525621722.2根据条件，轴承预计寿命：Lh = 8×3×10×300 = 72000 h1）初步计算当量动载荷P: 因该轴承即受轴向力也受径向力，根据教材得径向动载荷系数X和轴向动载荷系数Y分别为：X = 1，Y = 0所以:P = XFr+YFa = 1×467.1+0×312 = 467.1 N2）求轴承应有的基本额定载荷值C为:C = P = 467.1× = 6983 N3）选择轴承型号: 查教材表11-5，选择:6305轴承，Cr = 22.2KN，

27、由教材有：Lh = = 106/60*289013.5*1000/467.13= 2.37×105Lh所以轴承预期寿命足够。8.2 低速轴上轴承的校核表8-2（轴承参数）轴承型号内径(mm)外径(mm)宽度(mm)基本额定动载荷(kN)630735802133.21）初步计算当量动载荷P: 因该轴承即受轴向力也受径向力，有课本表12-5查得径向动载荷系数X和轴向动载荷系数Y分别为：X = 1，Y = 0所以:P = XFr+YFa = 1×829.8+0×656.1 = 829.8 N2）求轴承应有的基本额定载荷值C为:C = P = 829.8× =

28、6490 N3）选择轴承型号: 查课本表11-5，选择:6307轴承，Cr = 33.2 KN，由课本式11-3有：Lh = = 106/60*48027*1000/467.13 = 2.37×105= 4.96×106Lh所以轴承预期寿命足够。9、润滑设计对于圆柱齿轮减速器，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，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+ H=30 =34所以H+=30+34=64其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。10、附件的设计10.1油面指示器 用来指示箱内油面的高度，油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出。10.2通气器 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，以便达到体内为压力平衡。10.3放