LinYi University机械课程设计圆柱直齿轮二级减速器

1、目录机械设计课程设计任务书1一.总体布置简图2二.工作情况：2三原始数据：3四：设计内容3五：设计任务书3六.传动方案的拟定及说明3七.电机的选择4计算传动装置的运动和动力参数4八.传动件的设计计算4九.轴的设计16十.轴承的选择计算22轴承2，3的设计过程与之相同。23十一.键的链接选择和校核23中间轴和低速轴键的设计计算与之相同24十二.润滑的密封形式的选择24十三.附件的设计25设计总结：26一. 总体布置简图二. 工作情况：两班制，连续单向运动，载荷较平稳。三原始数据： 传送带工作拉力：F=6.5N输送带工作速度：V=1.2m/s滚筒直径：D=400mm实用年限：8年工作制度：2年四：

2、设计内容1.电动机的选择与运动参数计算；2.直齿轮的传动设计计算；3.轴的设计；4.滚动轴承的选择与校核；5.键与联轴器的选择与校核；6.装配图、零件图的绘制；7.设计计算说明书的编写。五：设计任务书减速器装配图一张；零件工作图1-3张；设计说明书及装配草图1份。六.传动方案的拟定及说明此次设计传动类型为同轴式二级圆柱齿轮减速器，采用方案一。七.电机的选择1. 电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y系列电动机。2. 电动机功率P的计算 =输出功率P=选用额定功率为10kw，转速为960r/min的电动机。计算传动装置的运动和动力参数 各轴转速、

3、输入功率、输入转矩：项目电动机轴高速轴I中间轴II低速轴III滚筒转速n（r/min）960960194.357.357.3功率P（kw）8.488.408.067.747.43转矩N（N.m）85.2183.56396.212401238效率10.990.960.960.96八.传动件的设计计算总传动比 高速齿轮的设计1. 选精度等级、材料及齿数1)材料的选择:小齿轮选用40Cr（调制），齿面硬度为280HBS，大齿轮选用45钢（调制），齿面硬度为240HBS；2)精度等级选用7级精度；3)试选小齿轮齿数=23,大齿轮齿数=78,齿数比为3.39。2. 按齿面接触疲劳强度设计 试算小齿轮分度

4、圆直径 1) 确定公式中各值（1） 试选（2） 区域系数（3） 选齿宽系数（4） 计算小齿轮的转矩 （5） 材料弹性影响系数（6） 计算接触疲劳强度用重合度系数 (7)计算接触疲劳许用力 由设计手册查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为 、 应力循环次数： 由设计手册查取接触疲劳寿命系数: ，取失效概率为 、安全系数S=1。 取两者中较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用用力，即 2）试计算小齿轮分度圆直径 = 调整小齿轮的分度圆直径1）计算实际载荷数前的数据准备（1）圆周速度 （2）齿宽 2）计算实际载荷系数 (1)由设计手册查得使用系数 (2)根据 、7级精度，由图查得动载系数 (3)齿轮的圆周

5、力 查设计手册得齿间载荷分配系数 (4)由设计手册用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时，得齿向载荷分布数 由此，得到实际载荷系数： 2) 按实际载荷系数算的分度圆直径 及相应的齿轮模数： 3 .按齿根弯曲疲劳强度 1) 确定公式中各值（1） 试选 （2） 计算弯曲疲劳强度用重合度系数 (3) 计算 由设计手册查得齿形系数 由设计手册查得应力修正系数 由设计手册查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为 由设计手册查得弯曲疲劳寿命系数 取弯曲疲劳安全系数 因为大齿轮大于小齿轮，所以取= 2) 试算模数 调整齿轮模数（1） 圆周速度 (2)齿宽b: (3)宽高比 ： 2）计算实际载荷系

6、数 (1)根据 ，7级精度，由图查得动载系数 (2)由 查设计手册查得齿间载荷分配系数 (3)由表用插值法查得 ,结合 ，查图得 则载荷系数为： 。3） 对比计算的结果，由齿面接触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 的大小主要取决于弯曲疲劳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，可取由弯曲疲劳算得的模数1.662mm并就近圆整为标准值 ，按接触疲劳强度算得的分度圆直径 ，算出小齿轮齿数 ，取，则大齿轮齿数 ,可取 ， 互质。 这样计算出的齿轮传动，既能满足了齿面接触疲劳强度，又能满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。

7、4几何尺寸的计算(1)计算分度圆直径 (2)计算中心矩 (3)计算齿轮宽度 考虑不可避免的安装误差，为了保证设计齿宽和节省材料，一般将小齿轮略加宽 ，即 ，取 低速齿轮的设计1. 选精度等级、材料及齿数1）材料的选择：小齿轮选用40Cr（调制），齿面硬度为280HBS，大齿轮选用45钢（调制），齿面硬度为240HBS；2） 精度等级选用7级精度；3） 试选小齿轮齿数，大齿轮齿数 2. 按齿面接触疲劳强度设计(1)试算小齿轮分度圆直径 1)确定公式中各值(1)试选(2)区域系数(3)选齿宽系数(4)计算小齿轮的转矩 (5)材料弹性影响系数(6)计算接触疲劳强度用重合度系数 (7)计算接触疲劳许用

8、力 由设计手册查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为 、 应力循环次数： 由设计手册查取接触疲劳寿命系数: ，取失效概率为 、安全系数S=1。 取两者中较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用用力，即 2）试计算小齿轮分度圆直径 =调整小齿轮的分度圆直径1）计算实际载荷数前的数据准备（1）圆周速度 （2）齿宽 2）计算实际载荷系数 (1)由表查得使用系数 (2)根据 、7级精度，由图查得动载系数 (3)齿轮的圆周力 查设计手册得齿间载荷分配系数 (4)由设计手册查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时，得齿向载荷分布数 由此，得到实际载荷系数： 3） 按实际载荷系数算的分度圆直径 及相应的齿轮模数：

9、3 .按齿根弯曲疲劳强度 确定公式中各值（1） 试选 （2）计算弯曲疲劳强度用重合度系数 1） 计算 由设计手册查得齿形系数 由设计手册查得应力修正系数 由设计手册查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为 由图查得弯曲疲劳寿命系数 取弯曲疲劳安全系数 因为大齿轮大于小齿轮，所以取= 2） 试算模数 调整齿轮模数1） 计算前的数据准备（1）圆周速度 （2）齿宽b: （3）宽高比 ： 2）计算实际载荷系数 (1)根据 ，7级精度，查动载系数 (2)由 查齿间载荷分配系数 (3)查 ,结合 ，查图得 则载荷系数为： 。3） 对比计算的结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的

10、模数，由于齿轮模数 的大小主要取决于弯曲疲劳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，可取由弯曲疲劳算得的模数 并就近圆整为标准值 ，按接触疲劳强度算得的分度圆直径 ，算出小齿轮齿数 ，取，则大齿轮齿数 ,可取 ， 互质。 这样计算出的齿轮传动，既能满足了齿面接触疲劳强度，又能满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。4几何尺寸的计算(1)计算分度圆直径 (2)计算中心矩 (3)计算齿轮宽度 考虑不可避免的安装误差，为了保证设计齿宽和节省材料，一般将小齿轮略加宽 ，即 ，取 九.轴的设计一. 高速轴的结构设计：1)求轴上的功率： 转速 转矩 2)计算作用

11、在齿轮上的力：圆周力： 径向力： 3)初步估算轴的直径： 选取45号钢作为轴的材料，调质处理。硬度为217255HBS查表取A0=112根据公式 计算轴的最小直径，并加大3%以考虑键槽的影响。4).轴的结构设计：（1）确定轴的结构方案：该轴（输入轴）的轴承分别从两端装入，由挡油盘定位，如图1 2 3 4 5 6 7轴段1主要用于安装联轴器，其直径应于联轴器的孔径相配合，因此要先选择联轴器。联轴器的计算转矩为 ，考虑到转矩变化很小，根据工作情况选取，则： 根据工作要求选用弹性套柱销联轴器，从GB4323-2002中查得型号为LT6,与输入轴联接的半联轴器孔径 ，因此选取轴段的直径为。半联轴器轮毂

12、总长度 （J型轴孔），与轴配合的轮毂孔长度为 2）确定各轴段的直径和长度：轴段1:为配合轴颈，按半联轴器孔径，选取轴段直径为。为保证定位要求，半联轴器右端用需制出一轴肩，轴段的长度应比半联轴器配合段轮毂孔长度略短 ，轴段总长为 。轴段2：此轴段为连接轴身，为了保证定位轴肩有一定的高度其直径确定为： 。对于轴承端盖的宽度有 取轴承端盖的宽度为 ，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 ，故取 。轴段3:为支撑轴颈，用来安装轴承。预选轴承型号为6305深沟球轴承。宽度 。所以轴段直径应为轴承内圈直径；为保证轴承的轴向定位用挡油盘定位。轴段4：取齿轮距箱体内壁的距离 ，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚

13、动轴承位置时应距箱体内壁一定距离，取 已知滚动轴承宽度为 第一个小齿轮轮毂宽度在轴承左侧有一挡油盘，取其长度为 ，则此段轴的长 取其直径为 轴段5：齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度 即 则轴环处直径 轴环宽度 取 轴段6：为安装齿轮部分 ，齿轮的左端与轴承之间采用挡油盘定位，已知齿轮轮毂宽度为56mm,为了使套筒的端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，取其长度 。轴段7：为支撑轴颈，用来安装轴承。直径为 ，长度为。3）轴的校核: 根据轴的结构图做出轴的计算简图，根据计算简图做出弯矩图。先将三维坐标转为平面，最后求合力。作用在齿轮上的力：圆周力： 径向力： 在垂直面上： 解得： 在水平面上

14、： 解得： 所以轴安全。弯矩图如下二中间轴的设计： 1）求2轴上的功率 转速 转矩 2）计算作用在齿轮上的力： 径向力： 3）初步估算轴的直径： 选取45号钢作为轴的材料，调质处理。硬度为217255HBS查表取A0=112根据公式 计算轴的最小直径，并加大3%以考虑键槽的影响，轴结构如图 1 2 3 4 54）.轴的结构设计：（1）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。：该轴（中间轴）的轴承分别从两端装入，由挡油盘定位。轴段1为支撑轴颈，用来安装轴承。预选轴承型号为6306深沟球轴承。宽度 。所以轴段1直径应为轴承内圈直径 ；为保证轴承的轴向定位用挡油盘定位。轴段2：为安装齿轮部分，齿轮

15、的左端与轴承之间采用挡油盘定位，已知齿轮轮毂宽度为70mm,为了使挡油盘的端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，取其长度。轴段3:齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度 ,即取h=4mm 则轴环处直径 .轴环宽度 ,取 轴段4：为安装齿轮部分 ，齿轮的右端与轴承之间采用挡油盘定位，已知齿轮轮毂宽度为112mm,为了使挡油盘的端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，取其长度 轴段5为支撑轴颈，用来安装轴承。所以轴段5直径应为轴承内圈直径 ；为保证轴承的轴向定位用挡油盘定位。长度(2)轴的校核:作用在大齿轮上的力：圆周力： 径向力： 作用在小齿轮上的力：圆周力： 径向力： 在垂直面上： ， ，

16、 解得： ， 在水平面上： ， ， 解得： ， 由以上计算的： 轴安全。三低速轴的设计：1）计算作用在齿轮上的力： 转矩： 圆周力： 径向力： 2）初步估算轴的直径：选取45号钢作为轴的材料，调质处理。硬度为217255HBS查表取A0=112根据公式 计算轴的最小直径，并加大3%以考虑键槽的影响。 3）轴的结构设计：过程同高速轴。(1)确定轴的结构方案：该轴（输入轴）的轴承分别从两端装入，由挡油盘定位 1 2 3 4 5 6 7 十.轴承的选择计算1）.高速轴上轴承采用6305型深沟球轴承，主要承受径向载荷也可同时承受小的轴向载荷，大量生产，价格最低.内径d=25mm 外径D=62mm 宽度

17、B=17mm校核轴轴承是否满足工作要求1）求轴承径向支反力、（a）垂直平面支反力、（b）水平面支反力、（c）合成支反力、（5）计算轴承的当量载荷、查表13-5 有：取得：查表13-5有：，取，得：因此轴承1危险。（6）校核所选轴承由于两支承用相同的轴承，故按当量动载荷较大的轴承计算，对于球轴承，查表13-7取温度系数 1 ，计算轴承工作寿命： 满足使用寿命要求结论：轴承型号最终确定为：6305轴承2，3的设计过程与之相同。十一.键的链接选择和校核1键的选择选用普通圆头平键 A 型,轴径,查表13-20得（联轴器）键1：（小齿轮）键2：2键的校核键长度小于轮毂长度且键长不宜超过，前面算得大齿轮宽

18、度,根据键的长度系列选键长；键1：；键2：查表6-2得键与钢制轴在轻微冲击载荷下的许用挤压应力为：，则：键1：键2：所以所选用的平键强度足够取键标记为：键1：6×32 GB1096-79键2：8×40 GB1096-79中间轴和低速轴键的设计计算与之相同十二.润滑的密封形式的选择一齿轮传动润滑因为齿轮圆周速度，并且传动装置属于轻型的，且传速较低，所以采用油润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号油润滑，装至规定高度。圆柱齿轮浸入油的深度约一个齿高，三分之一齿轮半径，大齿轮的齿顶到油底面的距离3060mm。滚动轴承的润滑：轴承润滑采用润滑脂，润滑脂的加入量为轴承空隙体积的

19、，采用稠度较小润滑脂。二、减速器密封为防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。1.轴外伸端密封毛毡圈油封。2.轴承靠箱体内侧的密封挡油环3.箱体结合面的密封箱体结合面的密封性要求是指在箱体剖分面、各接触面及密封处均不允许出现漏油和渗油现象，剖分面上不允许加入任何垫片或填料。为了保证机盖与机座联接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度应为6.3,密封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大，不大于 。十三.附件的设计1)视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视

20、孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6紧固2)油标：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。3)油塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。4)起盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹。5)通气孔：减速器每工作一段时间后,温度会逐渐升高,这将引起箱内空气膨胀,在机盖顶部的窥视孔盖上安装通气孔，油蒸汽由该孔及时排出,以便达到箱体内为压力平衡。从而保证箱体