二級圓柱齒輪減速器 課程設計

1、 機械設計說明書 題 目： 二級圓柱齒輪減速器 學 號 ： 姓 名 ： 學 院 ： 專 業(yè) ： 班 級 ： 導 師 ： 目 錄緒論、 機械設計基礎課程設計任務書. 1 一、 傳動方案的擬定及說明. 2 二、 電動機的選擇. 2 三、 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù). 3 四、 傳動件的設計計算.5 五、 軸的設計計算.15 六、 鑄件減速器機體結構尺寸計算表及附件的選擇.22 七、 潤滑與密封方式的選擇、潤滑劑的選擇.26 八、 課程設計總結.27 九、 參考資料目錄.28一、課程設計的內容設計帶式輸送機傳動裝置中的二級圓柱齒輪減速器（見 圖1）。設計內容應包括：傳動裝置的總體設計；傳動零件、軸

2、、軸承、聯(lián)軸器等的設計計算和選擇；減速器裝配圖和零件工作圖設計；設計計算說明書的編寫。 圖 1 二、課程設計的要求與數(shù)據(jù)已知條件： 1運輸帶工作拉力： F = 1.8 kN； 2運輸帶工作速度： v = 1.1 m/s； 3卷筒直徑： D = 350 mm； 4工作條件： 單向運轉，有輕微振動，經(jīng)常滿載，空載起動， 單班制工作、使用期限5年，輸送帶速度容許 誤差為±5。 三、課程設計應完成的工作1減速器裝配圖1張； 2零件工作圖 2張（軸、齒輪各1張）；3設計說明書 1份。- 1 -設計計算及說明結果一、傳動方案的擬定及說明傳動方案給定為二級減速器（包含帶輪傳動和兩級圓柱齒輪傳動減速

3、），說明如下：為了估計傳動裝置的總傳動比范圍，以便選擇合適的傳動機構和擬定傳動方案，可先由已知條件計算其驅動卷筒的轉速，即由于齒輪相對于軸承的位置不對稱，因此要求軸有較大剛度，并將齒輪安裝在輸入軸的遠端，使軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎矩變形和在轉矩作用下產(chǎn)生的扭矩變形 部分抵消，以減少載荷齒寬分布不均的現(xiàn)象，且工作轉速一般、結構簡單緊湊、加工方便、成本低、傳動效率高以及使用和維護方便所以此展開式二級直齒圓柱齒輪減速系統(tǒng)能滿足工作要求。二、電動機選擇1電動機容量1) 卷筒軸的輸出功率 2) 電動機輸出功率d 傳動裝置的總效率 式中，為從電動機至卷筒軸之間的各傳動機構和軸承的效率。由參考書附表 2-3查

4、得：彈性聯(lián)軸器；滾子軸承；圓柱齒輪傳動；卷筒軸滑動軸承；V帶傳動=0.96則故 2電動機額定功率由附表 6-1選取電動機額定功率3電動機的轉速為了便于選擇電動機轉速，先推算電動機轉速的可選范圍。由任務書中推薦減速裝置傳動比范圍，則電動機轉速可選范圍為可見只有同步轉速為1000r/min的電動機均符合。選定電動機的型號為Y132S-6。主要性能如下表：電機型號額定功率滿載轉速起運轉矩最大轉矩Y132S-63KW960r/min2.02.24、計算傳動裝置的總傳動比并分配傳動比1）、總傳動比=（符合8<<60）2)、分配傳動比 假設V帶傳動分配的傳動比，則二級展開式圓柱齒輪減速器總傳動

5、比=二級減速器中：高速級齒輪傳動比低速級齒輪傳動比三、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1各軸轉速減速器傳動裝置各軸從高速軸至低速軸依次編號為：軸、軸、軸。各軸轉速為：2各軸輸入功率按電動機所需功率計算各軸輸入功率，即3各軸輸入轉矩T(Nm)將計算結果匯總列表備用。項目電動機高速軸中間軸低速軸N轉速（r/min）960480137.159.6P 功率（kW）2.62.52.42.3轉矩T(Nm)i傳動比23.52.3效率0.960.960.96四、傳動件的設計計算3.1 帶傳動的設計 3.1.1V帶傳動設計要求1. 帶傳動設計的主要內容 選擇合理的傳動參數(shù)；確定帶的型號、長度、根數(shù)、傳動中心距、安裝

6、要求、對軸的作用力及帶的材料、結構和尺寸等。2. 設計依據(jù) 傳動的用途及工作情況；對外廓尺寸及傳動位置的要求；原動機種類和所需的傳動功率；主動輪和從動輪的轉速等。3. 注意問題 帶傳動中各有關尺寸的協(xié)調，如小帶輪直徑選定后要檢查它與電動機中心高是否協(xié)調；大帶輪直徑選定后，要檢查與箱體尺寸是否協(xié)調。小帶輪孔徑要與所選電動機軸徑一致；大帶輪的孔徑應注意與帶輪直徑尺寸相協(xié)調，以保證其裝配穩(wěn)定性；同時還應注意此孔徑就是減速器小齒輪軸外伸段的最小軸徑。 3.1.2V帶傳動設計的計算 （以下設計所需查表的數(shù)據(jù)均查自機械設計基礎第二版 劉江南 郭克希 主編 湖南大學出版社） 1 求計算功率:根據(jù)公式：=P查

7、表9-5知=1.2，得=1.22.6=3.1kw 2 選擇普通V帶型號根據(jù)=3.1kw和=960r/min，查表9-8知選用A型V帶。 3 確定帶輪基準直徑 查表9-2知A型V帶輪的最小基準直徑為75mm又從圖9-8中查出建議值為80-100mm故暫取=100mm由式（9-6）得大帶輪的基準直徑為： =i（1-)=2100(1-0.02)=196mm 按表9-2取=200mm，此時實際傳動比將發(fā)生改變，=/=/(1)/=1.96 傳動比改變量為（i）/i）×100=2% 若僅考慮帶傳動本身，誤差在5以內是允許的。 4 驗算帶速v 因為v=/601000=(3.14100960)/(6

8、01000)=5.02m/s 因為55.0225，故帶速合適。 5 確定基準長度和實際中心距 因為0.7（）2（）， 即0.7（100200）2（100200）所以有210600 初定中心距=300又因為=2(/2)()/4 將數(shù)據(jù)帶入上式得=1079.6 由表9-3選用基準長度=1000mm 又因為實際中心距 （）/2=300（10001079.6)/2=260.2mm中心距變動范圍為：=0.015=260.20.015×1000=25.2mm，=0.03=260.20.03×1000=290.2mm。6 驗算小帶輪包角 由式（）/）×=（200100） /26

9、0.2）×=> 合適7 確定V帶根數(shù)z由式z=/（）查表9-4查得=0.95kw，查表9-6得=0.11kw，查表9-7查得=0.94，查表9-3查得=0.89則：z=3.1/（0.950.11）0.940.89）=3.5 取z=4根8 求初拉力及帶輪軸上的壓力由式=500/zv(2.5/1）q，查表9-1知q=0.1kg/m,得 =500×3.1/（4×5.02）×（2.5/0.941）0.1×5.02×5.02=133.7N 由式=2zsin(/2)=2×4×133.7×sin(158/2)=1

10、049.95N 為方便數(shù)據(jù)查閱，繪制表3-1：V型帶傳動相關數(shù)據(jù)計算功率（kw）傳動比i帶速V (m/s)帶型根數(shù)單根初拉力（N）壓軸力（N）3.125.02A864.10小帶輪直徑(mm)大帶輪直徑(mm)中心距(mm)基準長度（mm）4133.7小帶輪包角100200260.21000163.462減速器傳動零部件-高速級齒輪的設計計算 1） 選擇齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)按照已經(jīng)選定的傳動方案，高速級齒輪選擇如下： （1）. 齒輪類型 選用直齒圓柱齒輪傳動 （2）. 齒輪精度等級 由于帶式輸送機速度較慢，查表6-5，選擇8級精度等級 （3）. 材料選擇 在確定大小齒輪時，由于小齒輪受

11、載荷更頻繁，故要使小齒輪 硬度比大齒輪高30-50HBS，所以選擇 小齒輪 40Cr 調質 硬度 241-286HBS 大齒輪 45鋼 調質 硬度 217-255HBS 2）初步選取主要參數(shù)。 取小齒輪齒數(shù)=24，大齒輪齒數(shù)=i×=3.5×24=84，取=84，齒數(shù)比=i=3.5， 取齒寬系數(shù)=1 3）按齒面接觸疲勞強度設計計算 由式（6-19）計算小輪分度圓直徑 確定各參數(shù)值 載荷系數(shù)，查表6-6，取K=1.2 小齒輪名義轉矩 =9.55××P/=9.55××2.5/480=5×N.mm 材料彈性影響系數(shù) 查表6-8，=1

12、89.8 區(qū)域系數(shù)：=2.5 重合度系數(shù) 因為=1.883.2（1/）(1/)）=1.883.2(1/24)1/84)=1.7 =0.88 許用應力，查表6-19（a）=750MPa，=600MPa 查表6-7，按一般可靠度要求?。?1 則=/=750/1=750MPa =/=600/1=600MPa 取倆式計算中較小值，即=600MPa 于是 將上述數(shù)據(jù)帶入上式中，得=42.1mm 4）確定模數(shù) 計算模數(shù) m=/42.1/24=1.75 取標準值m=2mm 5）按齒根彎曲疲勞強度校核計算 按式6-20校核 =(2K/bm) 式中小輪分度圓直徑 =2×24=48mm 齒輪嚙合度 b=

13、×=1×48=48mm 復合齒形系數(shù) 查表6-21，=4.25，=3.95 重合度系數(shù) =0.250.75/=0.25+0.75/1.7=0.7 許用應力 查圖6-22（a),=310MPa,=250MPa; 查表6-7，取=1.25，則 =/=310/1.25=248MPa =/=250/1.25=200MPa 計算大、小齒輪的/并進行比較： /=4.25/248=0.017 /=3.95/200=0.02 因為/</ 于是=（2K/bm）=(2×1.2×5×/48×48×2)×3.95×0.7=

14、72MPa< 故滿足齒根彎曲疲勞強度要求。 6）幾何尺寸計算： =m=2×24=48mm =m=2×84=168mm a=(m/2)()=1×(2484)=108mm b=48,故=48 =（5-10）mm，取=55mm 7）驗算初選精度等級是否合適 齒輪圓速度周 =(××/60×1000)=(×48×480/60×1000) =1.2m/s<6m/s 對照表6-5可知選擇8級精度合適。表3-2 高速級齒輪設計幾何尺寸及參數(shù)齒輪壓力角模數(shù)中心距齒數(shù)比齒數(shù)分度圓直徑齒寬小齒輪20°21

15、083.5244855大齒輪84168483減速器傳動零部件-低速級齒輪的設計 1） 選擇齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 選用直齒圓柱齒輪傳動 傳動速度不高，選擇8級精度（GB10095-88） 材料選擇 小齒輪 40Cr 調質 241-286HBS 大齒輪 45 調質 217-255HBS 2）初步選取主要參數(shù) 取=26, = =2.3，所以=2.3×26=59.8 取整=60取=0.5，則=0.5（i+1）=1.08，符合表6-9范圍 3）按齒面接觸疲勞強度設計計算 計算小輪分度圓直徑 確定各參數(shù)值： 載荷系數(shù) 查表6-6，取K=1.2； 小齒輪名義轉矩 =9.55×&

16、#215;/=9.55××2.4/137.1=16.7×N.mm 材料彈性影響系數(shù) 查表6-8，=189.8； 區(qū)域系數(shù) =2.5; 重合度系數(shù) 因=1.883.2（1/1/）=1.7 = =0.88 許用應力 查圖6-19（a）=750MPa，=600MPa， 查表6-7，按一般可靠度要求取=1， =/=750MPa =/=600MPa 取兩式中的較小值，即=600MPa； 于是 =63.7mm 4）確定模數(shù) 計算模數(shù) m=/=63.7/26=2.5mm 取標準值m=3mm 5）按齒根彎曲疲勞強度校核計算按式校核 =2K/bm 式中：小圓分度直徑 =m=3

17、15;26=78mm 齒輪嚙合寬度 b=×=1.08×78=84.2mm 復合齒形系數(shù) 查圖6-21，=4.20，=3.97 重合度系數(shù) =0.250.75/=0.250.75/1.7=0.69 許用應力 查圖6-22（a）， =300MPa，=240MPa 查表6-7，取=1.25 則 =/=300/1.25=240MPa =/=240/1.25=192MPa 計算大小齒輪的/并進行比較： /=4.2/240=0.0175</=4.0/192=0.020 于是 =2K/bm=（2×1.2×16.7××4.0×0.71

18、）/ （84.2×78×3）=57.8< 故滿足齒根彎曲疲勞強度要求。 6）幾何尺寸計算： =m×=3×26=78mm =m×=3×60=180mm a=m×()/2=129mm b=60.84mm 取=61mm =（5-10）mm，取=66mm 7）驗算初選精度等級是否合適 齒輪圓周速度 =/（60×1000） =×78×137.1/(60×1000)=0.56m/s<6m/s 對照表6-5可知選擇8級精度合適。 表3-3 低速級齒輪設計幾何尺寸及參數(shù)齒輪壓力角模數(shù)中心距

19、齒數(shù)比齒數(shù)分度圓直徑齒寬小齒輪20°31292.3267866大齒輪6018061 五、軸的設計計算為了對軸進行校核，先求作用在軸上的齒輪的嚙合力。第一對和第二對嚙合齒輪上的作用力分別為1 高速軸設計 輸入功率P=2.5KW,轉速n =480r/min,T=50000Nmm由表4-3(機械設計課程設計指導書)選聯(lián)軸器型號為TL4（GB/T4323-2002）軸孔的直徑=45mm長度L=84mm1）按齒輪軸設計，軸的材料取與高速級小齒輪材料相同，40Cr，調質處理，查表14-2，取2）初算軸的最小直徑高速軸為輸入軸，最小直徑處跟V帶輪軸孔直徑。因為帶輪軸上有鍵槽，故最小直徑加大5%，=

20、18.17mm。取=20mm高速軸工作簡圖如圖(a)所示首先確定個段直徑A段：=20mm 有最小直徑算出）B段：=25mm，根據(jù)油封標準，選擇氈圈孔徑為25mm的C段：=30mm，與軸承（圓錐滾子軸承30206）配合，取軸承內徑D段：=36mm， 設計非定位軸肩取軸肩高度h=3mmE段：=45.58mm，將高速級小齒輪設計為齒輪軸，考慮依據(jù)課程設計指導書p116G段， =30mm, 與軸承（圓錐滾子軸承30206）配合，取軸承內徑F段：=36mm, 設計非定位軸肩取軸肩高度h=3mm第二、確定各段軸的長度A段：=1.6*20=32mm,圓整取=30mmB段：=54mm，考慮軸承蓋與其螺釘長度然

21、后圓整取54mmC段：=28mm, 與軸承（圓錐滾子軸承30206）配合,加上擋油盤長度=B+3+2=16+10+2=28mmG段：=29mm, 與軸承（圓錐滾子軸承30206）配合,加上擋油盤長度F段：，=2-2=10-2=8mmE段：，齒輪的齒寬D段：=92mm, 考慮各齒輪齒寬及其間隙距離，箱體內壁寬度減去箱體內已定長度后圓整得=92mm軸總長L=290mm兩軸承間距離（不包括軸承長度）S=174mm，2、 軸的設計計算1）、按齒輪軸設計，軸的材料取與高速級小齒輪材料相同，40Cr，調質處理，查表15-31，取2）初算軸的最小直徑因為帶輪軸上有鍵槽，故最小直徑加大5%，=27.27mm。

22、根據(jù)減速器的結構，軸的最小直徑應該設計在與軸承配合部分，初選圓錐滾子軸承30206，故取=30mm軸的設計圖如下：首先，確定各段的直徑A段:=30mm,與軸承（圓錐滾子軸承30206）配合F段：=30mm，與軸承（圓錐滾子軸承30206）配合E段：=38mm，非定位軸肩B段：=48mm, 非定位軸肩，與齒輪配合C段：=64.94mm, 齒輪軸上齒輪的分度圓直徑D段：=50mm, 定位軸肩然后確定各段距離：A段： =29mm, 考慮軸承（圓錐滾子軸承30207）寬度與擋油盤的長度B段：=8mm,根據(jù)軸齒輪到內壁的距離及其厚度C段：=75mm,根據(jù)齒輪軸上齒輪的齒寬E段：=43mm, 根據(jù)高速級大

23、齒輪齒寬減去2mm（為了安裝固定）F段：=41.5mm，考慮了軸承長度與箱體內壁到齒輪齒面的距離D段：=9.5mm,由軸得出的兩軸承間距離（不包括軸承長度）S=174mm減去已知長度 得出3、軸的設計計算輸入功率P=2.3KW,轉速n =59.6r/min,T=360000Nmm軸的材料選用40Cr（調質），可由表15-3查得=110所以軸的直徑: =33.8mm。因為軸上有兩個鍵槽，故最小直徑加大12%，=37.86mm。由表4-3(機械設計課程設計指導書)選聯(lián)軸器型號為TL3軸孔的直徑=40mm長度L=84mm軸設計圖 如下：首先，確定各軸段直徑A段: =40mm, 與軸承（圓錐滾子軸承3

24、0211）配合B段: =60mm,非定位軸肩,h取2.5mmC段: =72mm,定位軸肩，取h=6mmD段: =68mm, 非定位軸肩，h=6.5mmE段: =55mm, 與軸承（圓錐滾子軸承30211）配合F段: =60mm,按照齒輪的安裝尺寸確定G段: =45mm, 聯(lián)軸器的孔徑然后、確定各段軸的長度A段: =46.5mm,由軸承長度，3，2，擋油盤尺寸B段: =68mm，齒輪齒寬減去2mm，便于安裝C段: =10mm, 軸環(huán)寬度，取圓整值根據(jù)軸承（圓錐滾子軸承30212）寬度需要D段: =57.5mm,由兩軸承間距減去已知長度確定E段: =33mm, 由軸承長度，3，2，擋油盤尺寸F段:

25、 =65mm, 考慮軸承蓋及其螺釘長度，圓整得到G段: =84mm,聯(lián)軸器孔長度軸的校核計算,第一根軸:求軸上載荷已知：設該齒輪軸齒向是右旋，受力如右圖：由材料力學知識可求得水平支反力: 垂直支反力: 合成彎矩由圖可知,危險截面在C右邊W=0.1=9469=/W=8.28MPa<70MPa軸材料選用40Cr 查手冊符合強度條件!第二根軸求軸上載荷已設該齒輪軸齒向兩個都是左旋，受力如右圖：由材料力學知識可求得水平支反力: 垂直支反力: 合成彎矩由圖可知,危險截面在B右邊W=0.1=33774=/W=0.23MPa<70MPa軸材料選用40Cr 查手冊符合強度條件!第三根軸:求軸上載荷

26、已知：設該齒輪齒向是右旋，受力如圖：由材料力學知識可求得水平支反力: 垂直支反力: 合成彎矩由圖可知,危險截面在B右邊 算得W=19300=/W=9.89MPa<70MPa軸材料選用40Cr 查手冊符合強度條件!六、鑄件減速器機體結構尺寸計算表及附件的選擇1、鑄件減速器機體結構尺寸計算表名稱符號減速器及其形式關系機座壁厚0.025a+3mm=6.84mm,取8mm機蓋壁厚10.02a+3=6.06mm<8mm,取8mm機座凸緣厚度b1.5=12mm機蓋凸緣厚度b11.5=12mm機座底凸緣厚度p2.5=20mm取30mm地腳螺釘直徑df0.036a+12=12.288mm取16mm

27、地腳螺釘數(shù)目na<250mm,n=4軸承旁連接螺栓直徑d10.75df=13.15mm取8mm機蓋與機座連接螺栓直徑d2(0.50.6)df=8.7610.52mm取10mm連接螺栓d2的間距l(xiāng)150200mm取180mm軸承端蓋螺釘直徑d3(0.40.5)df=7.018.76mm取M8窺視孔蓋螺釘直徑d4(0.30.4)df=5.267.01mm取M6定位銷直徑d(0.70.8)df=12.2714.02mm取M12df、d2、d3至外機壁距離c1d1、d2至凸緣邊緣距離c2軸承旁凸臺半徑R1R1=C2=20凸臺高度h外機壁至軸承座端面距離L1c1+c2+(58)=44內機壁至軸承座

28、端面距離L2+c1+c2+(58)=52大齒輪頂圓與內機壁距離11.2=9.6mm取14mm齒輪端面與內機壁距離2=8mm取10mm機蓋、機座肋厚m1,mm1=m0.851=6.8mm,取7mm軸承端蓋外徑D2軸承端蓋凸緣厚度e(11.2)d3=9mm取12mm軸承旁連接螺栓距離ssD2減速器附件的選擇，在草圖設計中選擇2、通氣器齒輪箱高速運轉時內部氣體受熱膨脹，為保證箱體內外所受壓力平衡，減小箱體所受負荷，設通氣器及時將箱內高壓氣體排出。由簡明機械零件設計實用手冊P244選用通氣器尺寸M103、窺視孔和視孔蓋 為便于觀察齒輪嚙合情況及注入潤滑油，在箱體頂部設有窺視孔。為了防止?jié)櫥惋w出及密封

29、作用，在窺視孔上加設視孔蓋。由簡明機械零件設計實用手冊P245取A=110mm 4、油標尺油塞 為方便的檢查油面高度，保證傳動件的潤滑，將油面指示器設在低速級齒輪處油面較穩(wěn)定的部位。 由簡明機械零件設計實用手冊P235選用油標尺尺寸M165、油塞為了排出油污，在減速器箱座最低部設置放油孔，并用油塞和封油墊將其住。由簡明機械零件設計實用手冊P365選用油塞尺寸 M246、定位銷 保證拆裝箱蓋時，箱蓋箱座安裝配合準確，且保持軸承孔的制造精度，在箱蓋與箱座的聯(lián)接凸緣上配兩個定位銷。由簡明機械零件設計實用手冊P176 GB118-86 銷B5×427、啟蓋螺釘 在箱體剖分面上涂有水玻璃，用于

30、密封，為便于拆卸箱蓋，在箱蓋凸緣上設有啟蓋螺釘一個，擰動起蓋螺釘，就能頂開箱蓋。結構參見減速器總裝圖，尺寸取起蓋螺栓M10×308、起吊裝置 減速器箱體沉重，采用起重裝置起吊，在箱蓋上鑄有吊耳。為搬運整個減速器，在箱座兩端凸緣處鑄有吊鉤尺寸見簡明機械零件設計實用手冊P359表14-9 七、潤滑與密封(潤滑與密封方式的選擇、潤滑劑的選擇)減速器內傳動零件采用浸油潤滑，減速器滾動軸承采用油脂潤滑。齒輪潤滑采用浸油潤滑，由于低速級大齒輪浸油深度可達半徑的1/6,取為油深h=70mm，選用全耗系統(tǒng)用油L-AN150設計總結 幾周的課程設計結束了，在這次的課程設計中不僅檢驗了我所學習的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設計過程中，與同學分工設計，和同學們相互探討，相互學習，相互監(jiān)督。學會了合作，學會了運籌帷幄，學會了寬容，學會了理解