华农减速器说明书

1、机械设计基础课程设计设计说明书设计题目 带式运输机的转动装置设计者 钟业威班级 09机制5 学号 200930510530 指导老师 QYM 时间 2011.12目 录1、 设计任务书··································

2、3;·············· 32、 传动方案拟定··································

3、;·············· 43、 电动机的选择··································

4、·············· 44、 传动装置的运动和动力参数计算································ 65、

5、高速级齿轮传动计算·········································· 76、 低速级齿轮传动计算····&

6、#183;····································· 127、 齿轮传动参数表··········

7、···································· 168、 轴的结构设计············

8、···································· 179、 滚动轴承的选择和计算···········&#

9、183;···························· 2510、 键连接选择及校核···················

10、;························· 2711、 联轴器的选择和校核······················&

11、#183;················· 2712、 减速器附件的选择·····························

12、3;············ 2913、 润滑与密封···································

13、3;············ 3014、 设计小结····································

14、;·············· 3015、 参考资料··································

15、················ 30一、设计题目：带式运输机的传动装置（见图如下）原始数据：数据编号A14运输带有效拉力F(N)2500运输带速度V(m/s)0.7卷筒直径D（mm)3001. 工作条件：两班制工作，常温下连续单向运转，空载起动，载荷平稳，室内工作，环境有轻度粉尘;2. 使用期：每年工作300天，可使用10年;3. 动力来源：电力，电压为三相交流电（220V/380V);4. 运输带允许速度误差：；5. 检修期：三年大

16、修；6. 制造条件及生产批量：中等规模机械厂制造，小批量生产。设计要求1. 完成减速器装配图一张。2. 零件工作图2-3张（齿轮、轴等）。3. 设计计算说明书一份。2、 电动机设计步骤1. 转动装置总体设计方案本次设计数据：第A14数据：运输带有效拉力为2500N，运输带速度0.7m/s，卷筒直径为300mm。1. 外传动机构为联轴器传动。2. 减速器为二级同轴式圆柱齿轮减速器。3. 该方案的优缺点：瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠，径向尺寸小，结构紧凑，重量轻，节约材料。轴向尺寸大，要求两级传动中心距相同。减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。但减速器轴向尺寸及重量较大；高

17、级齿轮的承载能力不能充分利用；中间轴承较长，刚度较差；仅有一个输入端和输出端，限制了传动布置的灵活性。原动机部分为Y系列三相交流异步电动机。总体来说，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件，工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低、传动效率高。3、 电动机的选择1、选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机，全封闭式自扇冷式结构，电压380V。2、 确定电动机的效率 式中，工作装置的效率考虑胶带卷筒器及其轴承的效率取代入上式，得电动机的输出功率式中为电动机轴至卷筒轴的传动装置总效率由式，由表24滚动轴承效率；联轴器传动效率，齿轮传动效率（七级精度一般齿轮传动）则从

18、而得：因载荷平稳，电动机核定功率只需稍微大于即可。按表8169中Y系列电动机数据，选择核定功率为2.2kw的电动机。3、 确定电动机转速 按表21推荐的传动比合理范围，两级同轴式圆柱齿轮减速器传动比而工作机卷筒轴的转速为所以电动机转速的可选范围为符合这一范围的有和两种，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选择转速为的Y系列的112M-6,其满载速度为940r/min，电动机的安装结构形式以及其中心高，外形尺寸，轴的尺寸等都在表8186，表8187中查的。4、 计算传动装置的总传动比和分配传动比1、 总传动比为 2、 分配传动比 考虑润滑等因素，初定3、

19、计算传动装置的运动和动力参数 各轴的转速： I轴： II轴： III轴： 卷筒轴： 4、 各轴的输入功率为： I轴： II轴： III轴： 卷筒轴： 5、 各轴的输入转矩： I轴： II轴： III轴： 卷筒轴： 电动机轴： 将上述计算结果汇总于下表，以备查用。项目电动机轴轴轴工作轴转速940940186.1443.9043.90功率2.0392.021.961.901.86转矩20.7220.52100.56413.33404.63传动比15.054.241效率0.990.970.970.98五、高速级齿轮的设计选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1、 按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传

20、动，软齿轮面闭式传动。2、 运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）。3、 材料选择。由机械设计，选择小齿轮材料为40Cr，硬度为280HBS；大齿轮为45钢，硬度为240HBS，二者硬度差为40HBS。4、 选小齿轮齿数为21，则大齿轮齿数为，取。1） 、按齿轮面接触强度设计1、 设计准则：先由齿面接触疲劳强度计算，在按齿根弯曲疲劳强度校核。2、 按齿面接触疲劳强度设计，即 1>.确定公式内的各计算值1、 试选载荷系数。2、 计算小齿轮专递的转矩3、 按软齿面齿轮非对称安装，由机械设计选择齿宽系数。4、 有机械设计表10-6查的材料的弹性影响系数。5、 由

21、机械设计图10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。6、 计算应力循环次数：7、 由机械设计图6.6取接触疲劳寿命系数。8、 计算接触疲劳许用应力1>、取安全系数 2>、设计计算1、 试算小齿轮分度圆直径，代人中较小的值。2、 计算圆周速度v。 计算齿宽b: 计算齿宽与齿高之比： 模数 齿高 3、 计算载荷系数K 查表10-2得使用系数；根据、由图10-8得，动载系数，直齿轮由表10-4用插值法得7级精度查机械设计，小齿轮相对支承非对称布置。 根据b/h=9.34，由图10-13得，；故载荷系数4、 校正分度圆直径 由机械设计，5、 计算齿轮传动

22、的几何尺寸 1.计算模数 2.按齿根弯曲强度设计，公式为： 1>、确定公式内的各参数值 1、由机械设计图10-20c查的小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限。 2、由机械设计图10-18取弯曲疲劳寿命系数。 3、计算弯曲疲劳许用应力： 取弯曲疲劳寿命系数s=1.4; 4、计算载荷系数k 5、查取齿形系数和应力修正系数 由机械设计表查的， 6、计算大小齿轮的并比较大小。 大齿轮大 7、设计计算： 对比计算结果，由齿轮面解除疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径

23、有关，可取弯曲疲劳强度算得的模数1.309并就近圆整为为标准值，接触强度算得的分度圆直径；算出小齿轮齿数大齿轮的齿数：这样设计出的齿轮传动，即满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑、减少材料，避免了浪费。2>、集合尺寸设计1、 计算分度圆直径 2、计算中心距 3、 计算齿轮宽度 ；取3>、轮的结构设计小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用平腹板铸造齿轮大齿轮有关尺寸计算如下：板厚度 ； 轴孔直径 轮毂长度l和齿宽相等 轮毂直径腹板中心孔直径184mm n=1 r=6 六、低速级齿轮的设计选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1、按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮

24、传动，软齿轮面闭式传动。2、运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）。3、材料选择。由机械设计，选择小齿轮材料为40Cr，硬度为280HBS；大齿轮为45钢，硬度为240HBS，二者硬度差为40HBS。4、选小齿轮齿数为，则大齿轮齿数为，取。2） 、按齿轮面接触强度设计1、设计准则：先由齿面接触疲劳强度计算，在按齿根弯曲疲劳强度校核。2、按齿面接触疲劳强度设计，即 1>.确定公式内的各计算值1、试选载荷系数。2、计算小齿轮专递的转矩3、按软齿面齿轮非对称安装，由机械设计选择齿宽系数。4、有机械设计表10-6查的材料的弹性影响系数。5、由机械设计图10-21d

25、按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。6、计算应力循环次数：7、由机械设计图6.6取接触疲劳寿命系数。8、计算接触疲劳许用应力取安全系数s=1;,2>、设计计算1、计算小齿轮分度圆直径，代人中得最小值。2、 计算圆周速度v 计算齿宽b: 计算齿宽与齿高之比： 模数 齿高 6、 计算载荷系数K 查表10-2得使用系数；根据、由图10-8得，动载系数，直齿轮由表10-4用插值法得7级精度查机械设计，小齿轮相对支承非对称布置。 根据b/h=9.333，由图10-13得，；故载荷系数7、 校正分度圆直径 由机械设计，8、 计算齿轮传动的几何尺寸 1.计算模数 2.按齿

26、根弯曲强度设计，公式为： 1>、确定公式内的各参数值 1、由机械设计图10-20c查的小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限。 2、由机械设计图10-18取弯曲疲劳寿命系数。 3、计算弯曲疲劳许用应力： 取弯曲疲劳寿命系数s=1.4; 4、计算载荷系数k 5、查取齿形系数和应力修正系数 由机械设计表查的， 6、计算大小齿轮的并比较大小。 大齿轮大 7、设计计算： 对比计算结果，由齿轮面解除疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取弯曲疲劳强度算得的模数2

27、.20并就近圆整为为标准值，接触强度算得的分度圆直径；算出小齿轮齿数大齿轮的齿数：这样设计出的齿轮传动，即满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑、减少材料，避免了浪费。2>、集合尺寸设计 1、计算分度圆直径 2、计算中心距 3、计算齿轮宽度 ；取3>、轮的结构设计小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用实心打孔式结构大齿轮有关尺寸计算如下：d=50mm 名称符号单位高速级低速级小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮中心距amm121171.25传动比i5.054.04模数 mmm22.5压力角2020齿数z2010127110分度圆直径dmm4020267.5275齿顶圆直径m

28、m4420672.5280齿根圆直径mm3519761.25268.75齿宽bmm45407570材料40Cr4540Cr45热处理状态调质调质调质调质齿面硬度HBS2802402802408、 轴的结构设计1、初选轴的最小直径 选取轴的材料为45钢，热处理为回火正火。C=110，r=30-40 1轴 ； 2轴 ； 3轴 ；1）轴的结构设计方案，如图（2）初步确定轴的最小直径输出轴的最小直径显然是安装联轴处轴的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选联轴器型号根据，因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以查GB5014-85选用HL3型弹性套柱销联轴器其公称转矩为630N·

29、;m,半联轴器的孔径（3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1） 根据轴向定位的要求确定轴向定位要求，1轴段右端需制出一轴肩，故取2段的直径d2=44mm；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=45mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=84mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故-段的长度应比L1略短一些，现取L-=82mm。2） 初步选择滚动轴承因轴承承受径向力的作用，故选用深沟球轴承，参照工作要求并根据d2=44mm,由轴承产品目录初步选取（0)2尺寸系列，标准精度等级的深沟球轴承6209，则，故d3=d7=45mm,而L7=19mm,右端滚动轴承采用轴肩进

30、行轴向定位，由手册上查得6209轴承的定位轴肩高度h=3.5mm,因此取d6=52mm取安装齿轮处的轴段4的直径d4=50mm,齿轮的右端与右轴承之间采用套筒定位，已知齿轮轮毂的宽度为70mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故去L4=66mm,齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度h>0.07d,故取h=4mm,则轴环处的直径d5=58mm,轴环宽度b>=1.4h,取L5=8mm.轴承盖总宽度为20mm，根据轴承盖的拆装及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面的距离为30mm，所以L2=50mm。取齿轮距离箱体内壁的距离a=16mm,齿轮间的距

31、离C=20mm,考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时应距箱体内壁一段距离s，取s=8mm.已知滚动轴承宽度19mm，小齿轮轮毂宽度L=75mm，那么有L3=19+16+4=39mm,L6=L+C+a+s-L5=75+20+16+8-8=111mm.（4）轴上零件的周向定位联轴器、齿轮与轴的周向定位均采用平键连接。按d1和L1查表得平键b×h×L=12mm×8mm×60mm,按d4和L1查表得平键b×h×L=14mm×9mm×60mm，（5）确定轴上圆角和倒角尺寸查表，取端倒角为2×45°，

32、各轴肩处的圆角半径全部选取R1.5。（6） 求轴上的载荷水平支反力垂直面上支反力( 7 ) 弯矩和扭矩水平面上弯 2、中间轴的结构设计计算1、 定轴上零件的装配方案，如图2、 根据轴向定位安装确定轴的各段直径和长度（1） 中间轴的最小直径（2） ；轴处最小直径为安装轴承的位置，故通过选取轴承来确定具体的轴径大小（2）初步估计滚动轴承。因轴承仅受到径向力作用，故选用深沟球轴承。参照最小直径d2=24.11mm，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的深沟球轴承6308，其尺寸为d×D×B=40mm×90mm×23mm.故d-=d-=40mm，-=

33、23mm。右端滚动轴承采用轴肩进行定位。查得6308型轴承的定位轴肩高度h=4.5mm。因此取d-=49mm。（3） 取安装与低速轴配合的齿轮3处轴径为d-=45mm，齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为B3=75mm，为了使套筒能够有效的压在齿轮上面，此段应略短于轮毂宽度，故取-=72mm。齿轮右端采用轴肩定位，轴肩高度h>0.07d，取h=6mm，则轴环处直径d-=51mm。轴环宽度b1.4h，取-=10mm。（4）取齿轮距离箱体内壁的距离a=16mm，与高速级配合的齿轮2与齿轮3的距离c=20mm。考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时应距箱体内壁一段距离s，

34、取s=8mm.已知滚动轴承宽度B=23mm，齿轮2轮毂宽度B2=45mm，那么有50mm-=B2+c+a+s-=（45+20+16+8-10）mm=79mm至此，已经确定了轴各段的直径和长度。3 轴上零件的周向定位两个齿轮与轴的周向定位均采用平键连接。按d-=45mm查表得平键截面b3×h3=14mm×9mm，键长为3=70mm；同时，为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，选择齿轮轮毂与轴配合为。同样齿轮2与轴配合处的键尺寸选择为b2×h2=14mm×9mm，键长为2=70mm；同时，为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，选择齿轮轮毂与轴配合为。滚动轴承与轴

35、的轴向定位采用过度配合来保证，此处选轴的直径尺寸公差为m6。4 确定轴上圆角和倒角尺寸查表，取端倒角为1.2×45°，各轴肩处的圆角半径全部选取R1.2。5 求轴上载荷6计算支反力由，得得7 转矩和弯矩垂直平面内弯矩水平面内弯矩所以C处的弯矩最大 取 3、 高速轴和联轴器的结构设计电动机型号为Y112M-6，起轴径d电机=28mm，轴伸长E=60mm。1、初步选定减速器高速轴外伸段轴径。 d11=（0.81）×28 mm=22.428 mm2、选择联轴器。根据传动装置的工作条件拟选用弹性柱销联轴器（GB/T5014-2003)计算转矩TC为 TC=KAT=1.5&

36、#215;20.52N·m=30.78N·m根据TC=30.78N·m，从GB/T5014-2003中查得联轴器LH1号可以满足转矩要求（Tn=160N·m，Tn>TC）。但其轴径d=1422mm不能满足电动机及减速器高速轴径的要求。因此重新选择HL2号联轴器。其孔径d=2232mm，能满足电动机及减速器要求。故最后确定选择HL2号联轴器（Tn=315N·m>30.78N·m，n=5600r/min>940r/min)。3最后确定减速器高速轴外伸段直径为d=24mm,半联轴器长度40mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L

37、1=30mm。3、拟定轴上零件的装配方案 1、根据轴向定位的要求确定轴向定位要求，-轴段右端需制出一轴肩，故取-段的直径d-=26mm；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=39mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=30mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故-段的长度应比L1略短一些，现取L-=28mm。2、初步选择滚动轴承。因滚动轴承主要承受径向力的作用，故选用深沟球轴承。参照工作要求并根据d-=26mm，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的深沟球轴承6206型，其尺寸为d×D×B=30mm×62mm×16mm

38、,故d-=d-=30mm；而L=16mm. 左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。有表查得6307型轴承的定位轴肩高度h=3mm，因此取d-=36mm。3、小齿轮的分度圆直径为40mm,其齿根圆直径(35mm)到键槽底部的距离e<2×mt 5mm,故I轴上的齿轮必需和轴做成一体，为齿轮轴，故为齿顶圆直径，取安装齿轮处的轴段-的直径为42mm；齿轮的右端与右端轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为45mm，为了使套筒端面可靠的压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取-=42mm。齿轮左端采用轴肩定位,轴肩高度h>0.07d，取h=5mm轴环宽度b>=1.4h,=9。4、

39、齿轮1要和齿轮2啮合，所以她们的中间要进行对齐。齿轮1轴向中间距离轴肩的距离为45/2mm=22.5mm。齿轮2轴向中心到内壁距离为（40/2+16）mm=36mm。所以齿轮1轴向中心到内壁距离为（36-22.5-5）mm=8.5mm.在确定滚动轴承位置时，应距离内壁一段距离s=8mm，所以 I-I=（8.5+8）mm=16.5mm，取dI-I=35mm。5、计算箱体内壁距离=(50+40+28+12+16-16-16-8-8)mm=100mm。同样在确定左端滚动轴承位置时，应距离内壁一段距离s=8mm。所以-=（100-16.5+8-42+8-9）=48.5mm6、轴承盖总宽度为20mm，根

40、据轴承盖的拆装及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面的距离为30mm，所以-=50mm。到此，已初步确定了轴的各段直径和长度。4、轴上零件的周向定位1、联轴器、齿轮与轴的周向定位均采用平键连接。按d-=24mm查表得右端联轴器平键截面b联右×h联右=8mm×7mm，键长为联右=25mm；同时，选择联轴器轮毂与轴配合为。齿轮1与轴配合处的键尺寸选择为b2×h2=14mm×9mm，键长为2=38mm；同时，为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，选择齿轮轮毂与轴配合为。滚动轴承与轴的轴向定位采用过度配合来保证，此处选轴的直径尺寸公差为m6。

41、5、确定轴上圆角和倒角尺寸查表，取端倒角为1.2×45°，各轴肩处的圆角半径全部选取R1.2。6、 求轴上载荷7 弯矩水平面的弯矩 四 滚动轴承的选择及寿命校核 考虑轴受力较小而且主要是径向力，故选用的是单列深沟球轴承，高速轴6209两个，中间轴6308两个，低速轴6206两个寿命计算；1 低速轴 1)查机械设计课程设计表8-159，得深沟球轴承6206Cr=19.5KN,Cro=24.8KN 2)查机械设计得 X=1,Y=0 3)计算轴承反力及当量动载荷由于基本只受轴向载荷，所以当量动载荷4) 已知道预期寿命10，两班制所以轴承6206安全，合格 2中间轴1) 查机械设计

42、课程设计表8-159，得深沟球轴承63082) Cr=40.8KN,Cro=24KN2) 查机械设计得 X=1,Y=03) 计算轴承反力及当量动载荷由于基本只受轴向载荷，所以当量动载荷4) 已知道预期寿命10，两班制所以轴承6013安全，合格3 高速轴1 ) 查机械设计课程设计表8-159，得深沟球轴承6209 Cr=31.5KN,Cro=20.5KN2) 查机械设计得 X=1,Y=03) 计算轴承反力及当量动载荷4）由于基本只受轴向载荷，所以当量动载荷5) 已知道预期寿命10，两班制所以轴承6307安全，合格五 键联接选择及校核1. 键类型的选择选择45号钢，其许用挤压应力1） 高速轴 左端连接弹性联轴器，键槽部分的轴径为24mm，轴段长28mm,所以选择单圆头普通平键 2) 中间轴 轴段长为72mm,轴径长45mm,所以选择平头普通平键轴段长为79mm,轴径长49mm,所以选择平头普通平键 3) 输出轴轴段长为82mm,轴径长40mm,所以选择圆头普通平键右端连接凸缘联轴器，键槽部分的轴径为50mm,轴段长为66mm,所以选择单圆头普通平键2 键类型的校核1）高速轴则强度足够，合格2）中间轴则强度足够，合格 3）输出轴 则强度足够，合格 六 联轴器