级减速器的设计方法及步骤

毕业设计（论文）（说明书）题 目：对二级减速器的设计姓 名： 马厅瑞编 号：平顶山工业职业技术学院2015 年5月27日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文） 任务书姓名 马厅瑞专业 机械设计与制造任务下达日期 2014 年 9 月 29 日设计（论文）开始日期 2014 年 9 月 29 日设计（论文）完成日期 2015 年 5 月 20 日设计（论文）题目： 对二级减速器的设计A·编制设计B·设计专题（毕业论文）指 导 教 师 徐从清系（部）主 任年 月 日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）答辩委员会记录机械 系 机械设计与制造 专业，学生 马厅瑞于 年 月 日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目：专题（论文）题目：指导老师：答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 毕业设计（论文）成绩为 。答辩委员会 人，出席 人答辩委员会主任（签字）：答辩委员会副主任（签字）：答辩委员会委员： ， ， ，， ， ，平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语第共

页页学生姓名： 马厅瑞

专业

机械设计与制造

年级

07级毕业设计（论文）题目：评阅人：指导教师：

（签字）

年

月

日成 绩：系（科）主任：

（签字）

年

月

日毕业设计（论文）及答辩评语：摘要本论文主要研究普通二级减速器的设计方法及步骤，减速器被喻为机器的“调度师”。本文从减速器的分析入手，详细对其设计理念和实效应用进行了全面的研究。在减速器的设计过程中详细分析了各零件的设计准则和满足的使用极限。并在检验过程中进行了工程力学的分析使其满足使用条件。合理的传动方案应满足工作机的工作要求，具有结构简单、尺寸紧凑、便于加工、成本低廉、传动效率高和使用维护方便等特点，以保证工作机的工作质量和可靠性。要同时满足这些要求是比较困难的，设计时要统筹兼顾，保证重点要求使其尽可能的达到最佳设计方案。关键词：减速器、一级传动轴、二级传动轴、联轴器、齿轮润滑、箱体、传动比。SummaryInthisthesis,thedesignofgeneralsecondarymethodsandproceduresreducer,speedreducerhasbeenhailedasthemachine's"OperationDivision."Thisanalysisfromthereducer,adetailedapplicationofitsdesignandeffectivenessofacomprehensivestudy.Reducerdesignprocessinadetailedanalysisofthevariouspartsofthedesigncriteriaandtheusetomeetthelimit.Testconductedinthecourseoftheanalysisofengineeringmechanicstosatisfytheconditionsofuse.Reasonabletransmissionschemeshouldmeettheoperationalrequirementsoftheworkmachine,hasasimplestructure,compact,easyprocessing,lowcost,hightransmissionefficiencyandeasymaintenance,etc.,toensureworkqualityandreliabilityoftheworkmachine.Tomeettheserequirementsisdifficult,thedesignshouldbebalancedtoensurethatkeyrequirementstoachievethebestpossibledesign.Keywords : reducer, a transmission shaft, two shafts,couplings,gearlubrication,box,transmissionratio目 录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1Summary ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2第1章选择电动机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5第2章传动装置运动和动力参数的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6第3章V带的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯81、普通V带传动的设计计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82、小带轮结构设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯93、 大带轮结构设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯10第4章齿轮传动设计计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯121、齿轮传动设计计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯122、直齿圆柱齿轮几何尺寸⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯133、大齿轮结构设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯14第5章轴的设计与校核⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯151、输入轴的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯152、输出轴的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯17第6章键的强度校核⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯201、输出轴齿轮用键联接校核⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯202、输出轴联轴器用键联接校核⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯20第7章减速器的润滑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21第8章减速器壳体尺寸设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯22第9章减速器附件设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯24致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯26参考书目⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. ⋯27课程设计任务书班 级：07级机械设计与制造七班姓名：蔡宝学号：设计题目：带式运输机传动装置的减速器原始数据：驱动卷筒上的

驱动卷筒的直

运输带的速度

使用期限圆周力

径380

6工作情况：平稳，两班制（连续16小时），每月工作20天传动装置简图第1章选择电动机电动机是常用的原动机电动机是常用的原动机，具有结构简单、工作可靠、控制简便和维护容易等优点。电动机的选择主要包括选择其类型和结构形式、容量（功率）和转速、确定具体型号1、选择电动机的类型：按工作要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。2、计算工作机所需PwPw=(FV)η/1000=（）/=(工作机效率η=~ 取 η= P手册93、 电机所需的输出功率P0P0=Pw/(η带Xη齿)=带~ P书163η齿=~ P书2024、 确定电动机额定功率Pm5、 Pm=（1~）P0=选择电动机型号由P手册140表4-2（摘自213k22007-88）根据电动机额定功率选择其型号为 Y160L-6其额定功率Pm=11Kw 转速n=970r/min 电流I=电动机外形尺寸 5853X80X405电动机伸出端直径 42mm电动机伸出端安装长度 110mm第2章传动装置运动和动力参数的确定电动机确定后，根据电动机的满载转速和工作装置的转速就可以计算传动装置的总传动比。1、 各轴功率P输入=Pmη带==2、 P输出=P入η齿=各轴转速及传动比出=i 总=n额/n出=970/=i 总=i 带Xi 齿=分配传动比：取i 带= 则i 齿= P机7表7-1知单机传动中 V带传动比i=2~4 圆柱齿轮传动比i=3~5输入=n额定/i=970/=min(1)各轴转矩T输入=9550×p1N·m＝9550×10.45＝·mn1 970T输出=9550×p2N·m＝9550×10.14＝ N·mn2 402.5(2) 各轴功率P输入=Pmη带==3、 P输出=P输入η带η齿=运动参数和动力参数列表如下：参数 电动机 输入轴 输出轴 滚筒轴转速r/min 970功率P/Kw11转矩247944770382T/n.. mm传动比i效率η第3章V带的设计由P手册295表11-3普通 V带传动的设计计算由下序计算符单号项目号位

计算公式和参数选定及说明Pd=KAP额==1设计PKwKA--工作因数功率dP书176表8-7由所给参数确定KA=根据Pd和n1由P书176图8-8选取n1小2选定带轮转速整型选定带为B型3传动iI=n1/i2=Dd2/Dd1=970/=比4小带Dmm由P书171表8-4取B型125~200轮基d取Dd1=180准直1径5验算Vm/v=dn/60000=*180*970/60000=1带速s16大带DmmDd2=425轮基d准直2径7初定Amm~1210中心0距8所需LmmL=2569的基d查表得L=2800准长0度9实际Amm874~1000中心距10小带AoA1>=120轮包1角11V带Z5根数12单根FN289V带0预紧力13作用FNFQ=2850在带QFQmin=4276轮上的压力小带轮的结构设计已知电动机为Y160L-6其轴伸出直径d=42mm故小带轮轴孔直径应取d0=42mm伸出轴E=110mm榖长应小于1101、 由P旧25表3-2计算三角带轮的结构设计由表 13-3知带轮轮缘尺寸d1=~2)d=2X42=84L=~2)d=2X42=84da=dd+2f=180+2X5=190

f 5m 15e 20±gδB=(z-1)e+2f=(5-1)X20+=1052、因小带轮直径Dd1=180根据P书23选择其结构形式为实心轮其结构草图及尺寸如下图大带轮的结构设计已知大带轮直径Dd2=425mm输入轴直径d1=421、由P书25表3-12计算V带轮结构尺寸d1=~2)d=2X42=84L=~2)d=2X42=84De=D+2f=425+2X5=435D0=De-2(m+δ)=435-2X(15+=390Dk=(D0+d1)/2=(390+84)/2=237S=14(由型号B确定)S1≥==21S2≥==72、因大带轮直径Dd2=425据P书25选择其结构型式为孔板轮其结构尺寸及草图如下：第4章 齿轮传动部分设计已知小齿轮传递功率P1=转速n1=min传动比i齿=1、选择材料及精度等级普通减速器无特殊要求故采用软齿面传动由P书220表9-4选大、小齿轮的材料为45号钢小齿轮调质处理硬度为270HBS大齿轮正火处理硬度为210HBS取齿轮传动精度等级为8级2、按齿面接触疲劳强度设计计算公式按式6-8KT1u1ZEZHZ2d1=41.63??()duHT1=，由表6-10，软齿面齿轮，非对称安装，取齿宽系数 d=。由表6-7得使用系数kA=。由图6-6a试取动载系数KV=。由图6-8，按齿轮在两轴承中间非对称布置，取K=。由表6-8，按齿面未硬化，直齿轮，8级精度，kAFT/b<100N/mmk=。所以K=kAkVkk=×××=初步确定节点区域系数ZH=，重合系数Z=，由表6-9确定弹性系数ZE=1。由式6-14齿面接触许用应力H=HlimZNZWSH由图6-22查取齿轮材料接触疲劳极限应力Hlim1=800Mpa，Hlim2=560Mpa。小齿轮的应力循环次数N1=60n2гth=60××5×250×8=×108；大齿轮的应力循环次数N2=60n1гth=60××5×250×8=×107；由表6-11求得接触疲劳强度计算的寿命系数zN：zN1=，zN2=，齿轮疲劳接触强度安全。3、取Z1=25、29、33三种方案则Z2==iZ1=80、93、106列表计算方Z1Z2M=2a/(Z1+Z2)取标准实际实际传动比案模数中心传动误差距比125805%229934244%3331064278%由表可见方案1、3实际中心距增加过多，所以取2为佳计算传动的主要尺寸分度圆直径d1=mz1=4*29=116mm中心距齿宽3、

d2=mz2=4*93=372mma=m(z1+z2)/2=4*(29+93)/2=244mmb=ΨaA=*244=取b1=103mm b2=98mm计算齿轮圆周速度Vv= d1′n1/60000=**116/60000=2。44由书本差得选取齿轮传动精度等级，且V《=5m/s4、 校核齿根弯曲疲劳强度计算公式按式6-11F=2kT1YNYSaY[]Fbd1m由图6-18得，小齿轮齿形系数YFa1=，大齿轮齿形系数YFa2=，小齿轮应力修正系数YSa1=，大齿轮应力修正系数YSa2=。由图6-20得重合度系数Y=。按式6-14得弯曲疲劳许用应力[ ]F[]F=FlimYNYSYSTSF按图 6-24i，g 查取齿轮材料弯曲疲劳极限应力 Flim1=300Mpa，lim2=240Mpa。由表6-13计算弯曲强度计算的寿命系数YNYN1=，YN2=由图6-25查取尺寸系数，Yx=1，由式 6-14取YST=2弯曲疲劳强度安全系数由表6-12得sF=[]F1Flim1YN1YX300Mpa0.92512SF444Mpa1.25同理的[]F2=比较YFa1YFa1，和YFa2YFa2的大小的到YFa1YFa1<YFa2YFa2,所以应该按大齿轮校核[]F1[]F2[]F1[]F2齿轮弯曲疲劳强度[ ]F2=2KT1YFa2YFa2Y=<[ ]F2=,弯曲疲劳强度足够bd1m传动齿轮结构及草图如下：第5章设计与校核（—）输入轴的设计1、选择轴的材料，确定许用应力45号钢正火处理查书P330表12-2得【δ-1】=55Mpa2、已知输入轴上的功率P1=转速n1=min转矩T1=估算轴的最小直径d≥书P337查表12-5取A=1075、初定轴的直径及跨度旧书P225a、因带轮结构要求，按表3-4取轴径d1=30mm轴承处轴径d3、d7=35b、由表6-14取小齿轮端面至减速器内壁距离a=13mmc、取轴承端面至减速器内壁距离L2=8mmd、小齿轮宽度103mme、选择轴承P157单列向心推力球轴承：36311型d=55mmD=120mmB=29mm、L=B/2+L2+a+103=6+15+B/2=29+8+103+6+15=174mm、带轮对称线至轴承指点的距离L1=B/2+L3+L4+L5/2由表6-14取L4=15mm带轮与轴配合长度L5=42*2=84取L5=80mm轴承盖及联接螺栓头的高度L3=δ+c1+c2+（3~5）+b+H-L2-B=8+26+21+3+10+9-15-29=33所以L1=29/2+33+15+80/2=6、 按弯扭合成进行轴的强度校核（1） 绘制轴的计算简图（2）计算作用在轴上的作用力圆周力Ft1=(2xTλ)/d1=(2x247944)/116=4275N径向力Fr1=Fttanа=4275xtan20o=1556N求支座反力：水平面H:RAH=RBH=1/2xFt1=1/2x4275=Q=2850NRAV=(QL3-Fr1L2)/L=/172=934NRBV=Q+Fr1+RAV=2850+1556+943=5344N(3)计算弯矩并做弯矩图MCH=RAHxL1==183825MCV=RAVxL1=934x86=80324MBV=QxL3==292125合成弯矩MC=200MB=MBV Tλ=(4)计算当量弯矩轴的材料为45号钢HB=220P旧书6-1查得δb=650N/mm2P书表12-2[δ-1]=60N/mm2а=P339由公式6-1Mdc=Mdb=Mdb/w=327839/=<[δB′]=60N/mm2δE=Mde/w=386000/=mm2<[δ-1]=60N/mm2(二)输出轴的设计1、选择轴的材料 按P旧书表6-1选取45号钢 调质处理 HB=2302、初定轴径 由表P6-2查 A=110由公式7-3得d》=1103、选择联轴器手册P205 有弹性柱销元件的挠性联轴器型号HL4 Tn= n=4000r/min L1=84mm4、选择轴承 手册P205 深沟球轴承6213型 d=65 D=120 B=235、确定轴直径及跨度（与输入轴大致相同）查表及计算过程略结构尺寸草图如下图：7、 按弯矩合成进行轴的强度校核（1） 绘制轴的计算简图2）计算作用在轴上的作用力圆周力Ft2=(2xT出)/d2=(2x770382)/372=4142N径向力Fr2=Ft2tanа=4142xtan20o=1346NH水平面RAH=RBH=1/2xFt2=4142/2=2071N垂直面RAV=(Fr2xL1)/L=(1346x89)/180=666NRBV=Fr2-RAV=680N3）做弯矩图并计算MCV=RAHxL1=2071x89=垂直面弯矩Mc=（4）计算当量弯矩轴心的材料为45号钢HB=220Mpa查旧书P6-1得b=650N/mm2书P339表12-2[δ-1]=60N/mm2а=M′CM2C(aT)290506.720.639400293543.1NmmM′DMd2(aT)2104219.820.6394002106867.3Nmm（5）校核轴的强度δc′=Mdc/w=482900/=<[δ-1]b=60N/mm2第6章 键强度校核(一) 输出轴齿轮用键联接的校核低速轴与齿轮的链接 选用选用普通圆并没有平键由P书155 表8-2查得A型 b=20h=12 取键长L=95 由表8-7计算得键的工作长度L=95-20=75键用45号钢被接零件齿轮是铸钢[P]=100~120N/mm2 [τ]=90N/mm2齿轮与轴键联接的比压P=(2xT2)/(dxkxL)=(2x770382)/(73x6x75)=47<[P]剪切强度条件(二)τ=（2xT2）/(dxbxL)=(2x770382)/(73x20x80)=输出轴联轴器用键联接的校核低速轴与齿轮的联接选用普通圆头平键由P旧表8-2查得A型b=16 h=10 取键长L=70 键工作长度L=70-16=54工作高度 K=10/2=5键的材料为45号钢 被联接零件采用钢质联轴器，由表8-8查[P]=100~ [τ]=90N/mm2低速轴与联轴器键联接的比压P=(2xT2)/(dxkxL)=（2x770382）/(50x5x54)=114N/mm2剪切强度条件τ=（2x T2）/(d x b x L)=（2 x770382）/(50x16x54)= N/mm2第7章 减速器的润滑1、齿轮的圆周速度V为V=（πxd1xn1）/(60x1000)=因齿轮的圆周速度V<12m/s 所以采用油浴润滑，由表9-8选用HJ-30机械油由于是单级圆柱齿轮减速器，据表9-10浸油深度应使淹没过大齿轮顶圆10mm换油时间为半年，主要取决于油中杂质多少及被氧化、污染的程度对于轴承的润滑因为是d x n1==>2x105 宜采用润滑油润滑润滑油的粘度Eso. 可根据Dn值和轴承工作温度进行选择2、密封减速器需要密封的部位很多，有轴伸出处、轴承室内侧、箱体接合面和轴承盖，窥视孔和放油孔的接合面等处。1） 轴伸出处的密封起作用是使滚动轴承与箱外隔绝,防止润滑油漏出以及箱体外杂质、水及灰尘等侵入轴承室，避免轴承急剧磨损和腐蚀。选用毡圈式密封，毡圈式密封结构简单、价廉、安装方便、但对轴颈接触的磨损较严重，因而工耗大，毡圈寿命短。2）轴承内侧的密封该密封处选用挡油环密封，其作用用于油润滑轴承，防止过多的油、杂质进入轴承室以内以及啮合处的热油冲入轴承内。挡油环与轴承座孔之间应留有不大的间隙，以便让一定量的油能溅入轴承室进行润滑。3） 盖与箱座接合面密封 在接合面上涂上密封胶。3、公差的设计:对于联轴器的公差配合H7，轴承轴的公差配合选用H7，键的公差h6 h7配合选用H7。f7第8章 减速器箱体尺寸计算箱体是减速器的一个重要零件，它用于支持和固定减速器中的各种零件，并保证传动件的齿合精度，使箱体内有良好的润滑和密封。箱体的形状较为复杂，其重量约占减速器的一半，所以箱体结构对减速器的工作性能、加工工艺、材料消耗、重量及成本等有很大的影响。箱体结构与受力均较复杂，目前尚无成熟的计算方法。所以，箱体各部分尺寸一般按经验设计公式在减速器装配草图的设计和绘制过程中确定。箱体选用HT-200，根据工作条件的要求，箱座壁厚δ 一级齿轮减速器底座壁厚 δ=+1>8δ= x 244+1=7 取10δ1 箱盖壁厚 δ1=>8 δ==8b 箱座上部凸缘厚度 b= b==15b1 箱盖凸缘厚度 b1= b1==12P 箱座下部凸缘厚度 P= P==m 箱底加强筋厚度 m= m==dФ地脚螺栓直径 由表9-3得 dФ=20d1 轴承旁联接螺栓直径 d1=Ф d1==15d2 箱座与箱盖联接螺栓直径 d2（~） dфd2==12d3轴承盖固定螺栓直径由表9-19d3=8mmc1箱体外壁至螺栓d由表9-4dФ=20c1=30d1=15c1=26d2=12c1=22K 箱座上部及下部凸缘宽度

由表

9-4

c2=26

c1+c2=56

c2=21c1+c2=47

c2=18

c1+c2=40R小齿轮中心至箱盖内壁由作图决定R1R2凸缘圆角半径见表9-59-6R8R0 凸起支撑面圆弧半径 R8=c2=21L1箱座与箱盖联接螺栓中心距L2螺栓孔的钻孔深度表9-3（L1=L2）L3内螺纹攻丝深度见表9-30（L3=H）L4箱座与地基结合面宽度L4=c1+c2+δL4=26+21+9=56e 轴承镗孔边至螺栓d1中心距 e≈（1 ~）d1e==18h 轴承盖螺栓分布圆直径 D1=D+ D1=15dp 吊环螺栓直径 dp= dФ dp==16a 齿顶圆