二级圆柱齿轮减速器

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1、机械设计课程设计阐明书课题名称： 带式运送机传动装置的设计 专业班级： 学生学号： 学生姓名： 学生成绩： 指引教师： 课题工作时间：12月21日至 1月 8日 目 录一、 设计任务书带式运送机传动装置1二、 传动装置总体设计31. 系统总体方案的拟定32. 电动机的选择（Y系列三相交流异步电动机）53. 传动装置的总传动比及其分派7三 、传动零件的设计计算101. V带传动的设计计算102. 齿轮传动的设计计算13四、轴的设计计算301. 选择轴的材料及热解决302. 高速轴的设计计算303. 中间轴的设计计算314. 低速轴的设计计算32 5.减速器零件的位置尺寸33五、 润滑方式润滑油牌

2、号及密封装置的选择34六、箱体及其附件的构造设计35七、 减速器的箱体的构造尺寸38 附:参照文献40一、机械设计课程设计设计任务书1. 设计题目：设计带式运送机的传动装置2. 带式运送机的工作原理3. 原始数据学号鼓轮直径D（mm）输送带速度v(m/s)输出转矩T(N.m)3800.804204. 工作条件（已知条件）1) 工作环境：一般条件，通风良好；2) 载荷特性：持续工作、近于平稳、单向运转；3) 卷筒效率：=0.96；4) 运送带容许速度误差：5%；5) 生产规模：成批生产。5. 设计内容1) 设计传动方案；2) 设计减速器部件装配图（A1）；3) 绘制轴、齿轮零件图各一张（高速级从

3、动齿轮、中间轴）；4) 编写设计计算阐明书一份（约7000字）。二、传动装置总体设计1.系统总体方案的拟定1) 系统总体方案：电动机传动系统执行机构2) 初选的三种方案如下:方案一：展开式二级齿轮减速器方案二：同轴式二级圆柱齿轮减速器方案三：圆锥圆柱齿轮减速器3)三种方案的总体评价方案一中，构造简朴，但齿轮为不对称布置，轴应具有较大的刚度，输入输出端齿轮应布置在远离转矩输入输出端，一定限度上削弱扭转变形和弯曲变形引起的载荷沿齿宽分布不均的现象，建议在载荷较平稳场合使用，高速级齿轮可做成斜齿，低速级任意，传动比一般为 840，最大为60。方案二中，减速器长度较短，两对齿浸油深度大体相似。但轴向尺

4、寸和质量都较大。高速级齿轮的承载能力运用不充足，中间轴较长，刚性差，载荷沿齿宽分布不均，仅一侧有输入和输出端，传动装置灵活性差。传动比一般5,最大为10。方案三中，用于输入、输出两轴垂直相交的场合。可卧式或立式，齿轮可做成直齿、斜齿或曲齿。锥齿轮制造复杂，仅用在传动布置需要的场合，锥齿轮应置于高速级，使其尺寸不致过大导致加工困难。传动比为815。综合上述三个方案，该传动方案一满足工作机的性能规定，适应工作条件、工作可靠，此外尚有构造简朴、尺寸紧凑、成本低、传动效率高等长处，故选用方案一。2.电动机的选择（Y系列三相交流异步电动机）1) 电动机类型和构造型式选择最常用的的电动机是Y系列笼型三相异

5、步交流电动机。其效率高、工作可靠、构造简朴、维护以便、价格低，合用于不易燃、不易爆，无腐蚀性气体和无特殊规定的场合。由于启动性较好，也合用于某些规定较高起动转矩的机械。2) 选择电机容量一方面估计传动装置的总体传动范畴：由卷筒的圆周速度V可计算卷筒的转速工作机所需有效功率从电动机到工作机主轴之间的总效率查表2-4知 , 联轴器的传动效率，有1个V带传动效率滚动轴承，有3对圆柱齿轮传动，有两对卷筒效率卷筒轴的输出功率Tnw/9550=1.680kW故：P d=Pw/查表得：3）选择电动机的转速选择电动机转速时式中：电动机转速可选范畴 各级传动的传动比范畴有表2-1查得V带传动常用传动比范畴为2-

6、4，圆柱齿轮传动比范畴为3-6，其她的传动比都等于1，则电动机转速的可选范畴为：nd=i1i22nw=7866718r/min可见，同步转速为1000r/min、1500r/min的电动机均符合这里选择常用的同步转速为1500rpm和1000rpm两种3) 拟定电动机型号由表20-1知，电动机型号有关表格如下方案号电动机型号额定功率Kw电动机转速r/min电动机质量Kg总传动比参照比价同步满载1Y122M-62.2100096045243.092Y100L1-42.2150014203435.51.87两个方案均可行，方案2电动机成本低，对选定的传动方案传动比也适中，故选方案2.选定电动机型号

7、为Y100L1-4，其他重要参数列于下表：电动机型号额定功率Kw电动机转速中心高mm外伸轴径mm轴外伸长度mm同步满载Y100L1-42.21500142010028602. 传动装置的总传动比及其分派1) 计算总传动比：i 总=nm/nw=1420/40.23=35.302) 各级传动比的分派传动比选用见表2-1，V带传动常用传动比范畴为2-4，圆柱齿轮传动比范畴为3-6，对于展开式两级圆柱齿轮减速器，为了使两级的大齿轮有相似的浸油深度，高速级传动比i2和低速级传动比i3可按照下列措施分派:取V带传动比i1=3,i2=1.3*i则减速器的总传动比为i=i总/i1=35.30/3=11.77双

8、级圆柱齿轮高速级传动比i12=3.91双级圆柱齿轮低速级传动比i34=i/i12=11.77/3.91=3.013) 各轴的转速n电动机转轴转速:n0=nm =1420r/min高速轴：n 1=n0/i1=1420/3=473.33r/min中间轴：n2=n1/i12 =473.33/3.91=121.06r/min低速轴：n3=n2/n34 =121.06/3.01=40.22r/min卷筒轴：n4=n3 =40.22r/min4) 各轴输入功率P电动机：Ped=3kW 高速轴: P1=P01=2.2x0.96=2.112kW中间轴: P2=P1=2.112x0.99x0.97=2.007k

9、W低速轴: P3=P2=2.007x0.99x0.97=1.908kW滚筒轴：5) 各轴输入转矩T高速轴： T1=9550P1/n1=42.61N.m中间轴： T2=9550P2/n2=158.33N.m低速轴： T3=9550P3/n3=453.04N.m滚筒轴： N.m将以上计算成果整顿后列于下表：电动机轴轴轴轴滚筒轴功率P/kw2.22.1122.0071.9081.813转矩T/(N.m)42.61158.33458.04430.49转速n/（r/min）1420473.33121.0640.2240.22传动比i33.913.01效率0.960.970.970.96三、传动零件的设计

10、计算一、 V带传动的设计计算1、已知条件 设计此V带传动h时，已知条件有带传动的工作条件；传递的额定功率；小带轮转速；大带轮转速。设计内容涉及选择带的型号；拟定基准长度、根数、中心距、基准直径以及构造尺寸；初拉力和压轴力。1) 设计环节传动带初选为一般V带传动 拟定计算功率P为所需传递的额定功率就是电动机额定功率此输送机每日两班制就是工作16小时，且工作载荷平稳。由课本P156表8-8查得，工作状况系数=1.1则=1.12.2=2.42kw 选择V带型号小带轮转速即电动机满载转速=1420r/min，查表得，选用带型为A型。 拟定带轮的基准直径，并验算带速度v根据V带的带型和电动机的中心高10

11、0mm,查表8-9选用小带轮的基准直径=90mm验算带速=3.14*90*1420/60000=6.69m/s由于带速不适宜过高，一般在5m/sv120 计算带的根数z查表8-4插值得P0=1.07kw查表8-5插值得P0=0.17kw查表8-6得=0.91查表8-2得=0.93则=2.31故取z=3根计算单根V带的初拉力F0 由表8-3得A型带的单位长度质量q=0.105kg/m,因此计算压轴力 =23110带型计算功率/kw带速v/(m/s)中心距a/mm基准长度/mm小带轮包角根数z小带轮直径/mm小带轮直径/mmA2.426.69319.51211145.9390280 带轮的构造设计

12、 由电动机的外形和安装尺寸知，大带轮采用孔板式、小带轮采用实心式的锻造带轮。由于选用一般A型V带轮，查表9-1知轮槽截面尺寸：e=150.3mm,=9mm,=11mm,=2.75mm,=8.7mm, 则带轮轮缘宽度B=(z-1)*e+2f=215+18mm,取B=48mm对小带轮: 小带轮的基准直径=90mm，则=90+2*2.0=94mm初选孔径d=25mm则d1=(1.82)d=53mm,L=(1.52)d=49mm对大带轮： 大带轮的基准直径=280mm， 则=280+2*2.0=284mm也初选孔径d=24mm,则d1=(1.82)d=46mm=280-2*（2.0+6）=264mm=

13、168.53mm=59.765mmS=(1/71/4)B=81/5=16.2mm二、 齿轮传动的设计计算高速级：1、材料及热解决：选择大齿轮材料为45钢（正火解决）硬度为280HBS,软齿面小齿轮材料为45钢（调质解决）硬度为240HBS,软齿面带式运送机为一般工作机器，速度不高，选用7级精度2、初选高速级小齿轮齿数Z1=24, 则高速级大齿轮Z2=i12*z1=3.91*24=94,因此取Z2=94，则齿数比=3.91。3、用斜齿轮圆柱齿轮传动，压力角=20，初选螺旋角=14按齿面接触强度设计 1）拟定公式内的各计算数值试选1.3查表选用尺宽系数1查表得材料的弹性影响系数=189.8按齿面硬

14、度查表10-25d得 小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1=600MPa 大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2550MPas；计算应力循环次数60473.331（283008）=1.09x109N1/i12=1.09x109/3.91=2.78x108式中j为每转一圈同一齿面的啮合次数。Lh为齿轮的工作寿命，单位小时查表得接触疲劳寿命系数高速轴：KHN11.0；KHN21.06计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数S1 取其中较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即 由图1020查取区域系数=2.433,由式10-21计算接触疲劳强度用重叠度系数由式10-23可得螺旋角系数1) 计算 计算高

15、速级小齿轮分度圆直径 计算圆周速度V1=*d1t*n1/(60*1000)=*36.037*473.33/60000=0.89m/s 计算齿宽b及模数齿高h=1*36.037=36.037mm计算载荷系数=Ka*Kv*Kha*Khb已知载荷平稳，取Ka=1根据V1=0.89m/s，7级精度，由图10-8查得动载系数Kv1=1.05齿轮圆周力;100N/mm 查表10-3得齿间载荷分派系数由表10-4用插值法查得,结合b/h=10.99，查图10-13得则载荷系数由式10-13可得按实际载荷系数算得的齿轮模数对比计算成果，由齿面接触疲劳强度计算的模数不小于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模

16、数的大小重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m=1.99，并就近圆整m=2.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，取，互质。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，并做到构造紧凑，避免挥霍（7）几何尺寸计算 计算分度圆直径=235=70mm =1062=212mm 计算中心距=（70+212）/2=141mm 大齿轮齿宽=1*70=70mm为了保证设计齿宽和节省材料，一般将小齿轮略加宽（5-10）mm因此=75mm。 4、齿轮校核（1）齿面接触疲劳强度 查图10-20，。

17、查表10-2，。查图10-8，。圆周力，查表10-3，。查表10-4，。即。（2）齿根弯曲疲劳强度 查图10-17，。查图10-18，。 查图10-8，。查表10-3，。查表10-4，。查图10-13，。即。4、重要设计结论齿数，模数m=2,压力角=20，变位系数，中心距a=140mm，齿宽综上，齿轮传动的参数如下：名称参数传动高速级低速级小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮齿数z218335106模数m2222分度圆直径d43.21170.8970212齿宽b50447570中心距a107141圆周速度v0.720.296 四、轴的设计计算1、选择轴的材料及热解决由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸

18、也无特殊规定，故高速轴、低速轴和中间轴都选择40Cr钢,调质解决。2、 高速轴（1）初估直径1）查表15-3，取A=112dA03P1/n1=112*32.112/473.33=18.44mm高速轴最小直径处安装大带轮，中间安装齿轮，轴上设有两个键槽，取=20mm。 2）拟定轴上的装配方案为带轮、轴承、轴套、小齿轮、轴承端盖、轴承。3） 根据轴向定位的规定拟定轴的各段直径和长度（2）轴的最小直径显然是安装带轮处的直径取=20mm，为了保证轴端挡圈只压在带轮上而不压在端面上，故轴段长度应略短于带轮宽度L=56mm故取。（3）带轮右端采用轴肩定位，h=（0.070.1），取h=2mm，则（4）轴承

19、端盖的总宽度为20mm，根据轴承端盖的拆装及便于对轴承添加润滑脂的规定，取端盖的外断面与带轮的右端面间距离为30mm故。（5）初步选择滚动轴承。轴重要受到径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承，根据轴的直径选用轴承型号为6206dDB=306216,因此。取齿轮距箱体内壁的距离为10mm，考虑到箱体的锻造误差，在拟定轴承位置时应距箱体内壁一段距离取为5mm，故，。（6）轴段5是轴环，右侧用来定位齿轮，左侧用来定位轴承，查得轴承的安装尺寸为36mm，同步轴环的直径要比轴段4大510mm，故取。（7），即为轴承宽度2、 中间轴（1）初估直径查表15-3，取A0=124dA03P2/n2=1123

20、2.007/121.06=28.56mm轴上设有两个键槽，取=32mm。此段与轴承装配，因轴承上受轴向力和径向力，故选用角接触球轴承，型号为7207,dDB=357217，故，右端用套筒与齿轮定位，套筒长度取8mm，取齿轮距箱体内壁a=16mm，故（2）第二段为高速级大齿轮宽度为44mm，为使套筒端面与大齿轮可靠的压紧，此轴段应略短于齿轮宽度故取。（3）第三段为大齿轮的轴向定位，此段轴长度应由同轴条件计算得（4）第四段为低速级小齿轮的轴向定位，宽度为75mm，可取，。（5）第五段同第一段3、 低速轴（1）初估直径查表15-3，取A0=120dA03P3/n3=121.0631.908/40.2

21、2=40.54mm,低速轴安装有联轴器和齿轮，轴上设有两个键槽。取=45mm。低速轴最小直径显然是安装联轴器处的轴的直径。（2）轴段6与联轴器相连选用LT-7联轴器d=48mm，L=65mm为了满足联轴器轴向定位，故取。（3）1、5轴段为安装轴承的位置，由选择深沟球轴承型号为6111,dDB=559018（4）2轴段为低速级小齿轮，轴的直径选为40mm（5）3轴段为轴环，取4、 减速器零件的位置尺寸 代号 名称取值mm 代号 名称 取值mm1齿顶圆至箱体内壁的距离 77箱底至箱底内壁距离 202齿轮顶端面至箱体内壁距离 8H减速器中心高 1543轴承端面至箱体内壁距离 8L1箱体内壁至轴承座孔

22、端面间的距离 104旋转零件间轴的距离 8e轴承端盖凸缘厚度 7.25齿顶圆至轴表面距离 10L2箱体内壁轴向距离 1446大齿轮齿顶圆至箱底内壁的距离 20L3箱体轴承座孔端面间的距离 456五、润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择1.齿轮传动润滑由于齿轮圆周速度v12m/s，并且传动装置属于轻型的，且转速较低，故采用油润滑。查表，选用全损耗系统用油（GB/T 433-1989），代号为L-AN32，装至规定高度。圆柱齿轮浸入油的约一种齿高，三分之一齿轮半径，大齿轮的齿顶到油地面的距离3060mm。2. 滚动轴承的润滑由于滚动轴承的速度较低，因此采用脂润滑。查表，选用钙基润滑脂（GB/T 4

23、91-1987），代号为L-XAMHA1。3. 密封 为避免油池中有稀油溅入轴承座，在齿轮与轴承之间放置挡油环，输入轴与输出轴处用毡圈密封。 六、箱体及其附件的构造设计1.减速器的构造设计箱体采用剖分式构造，剖分面通过轴心。下面对箱体进行具体设计：1）拟定箱体的尺寸与形状 箱体的尺寸直接影响它的刚度。一方面要拟定合理的箱体壁厚。 根据公式： =0.025a+1mm8mm（T为低速轴转矩，N.m） 可取=8mm。 为了保证接合面连接处的局部刚度与接触刚度，箱盖与箱座连接部分均有较厚的连接壁缘，箱座底面凸缘厚度设计的更厚些。2）合理设计肋板 在轴承座孔与箱底结合面处设立加强肋，减少了侧壁的弯曲变形

24、。加厚肋厚计算为：箱座m=0.85=6.8， 箱盖m1=0.85=6.8,3）箱体上径孔的计算 地脚螺钉的直径df=0.036a12=18mm，地脚螺钉有四个 轴承旁联接螺栓直径d1=0.75df=0.7518=13.5mm 箱盖箱座联接直径 d2=9mm 轴承盖螺钉直径 d31=9mm，4个，d32=9mm，4个， d33=9mm，4个 轴承盖外径，由输入轴到输出轴分别为92mm，112mm，130mm 观测孔盖螺钉直径为d4=（0.30.4）df=7mm 箱体外壁至轴承座端面距离l1=C1+ C2+（510）=48mm4）合理选择材料 由于铸铁易切削，抗压性能好，并具有一定的吸振性，且减速

25、器的受载不大，因此箱体可用灰铸铁制成。2.减速器附件的构造设计1）检查孔和视孔盖 检查孔用于检查传动件的啮合状况、润滑状况、接触斑点及齿侧间隙，还可用来注入润滑油，检查孔要开在便于观测传动件啮合区的位置，其尺寸大小应便于检查操作。视孔盖用铸铁制成，它和箱体之间加密封垫。2）放油螺塞 放油孔设在箱座底面最低处，其附近留有足够的空间，以便于放容器，箱体底面向放油孔方向倾斜一点，并在其附近形成凹坑，以便与油污的汇集和排放。放油螺塞为六角头细牙螺纹，在六角头与放油孔的接触面处加封油圈密封。3）油标 油标用来批示油面高度，将它设立在便于检查及油面较稳定之处。4）通气器 通气器用于通气，使箱内外气压一致，

26、以避免由于运转使箱内温度升高，内压增大而引起减速器润滑油的渗漏。将通气器设立在检查孔上，其里面尚有过滤网可以减少灰尘进入。5）起吊装置 起吊装置用于拆卸及搬运减速器。减速器箱盖上设有吊孔，箱座凸缘下面设有吊耳，它们就构成了起吊装置。6）起盖螺钉 为便于起盖，在箱盖凸缘上装设2个起盖螺钉。拆卸箱盖时，可先拧动此螺钉顶起箱盖。7）定位销 在箱体连接凸缘上相距较远处安顿两个圆锥销，保证箱体轴承孔的加工精度与装配精度。七、减速器箱体构造尺寸 名称符号计算公式数值箱座厚度=0.025a+38 8箱盖厚度11=0.02a+38 8箱盖凸缘厚度b1b1=1.51 12箱座凸缘厚度bb=1.5 12箱座底凸缘

27、厚度b2b2=2.5 20地脚螺钉直径dfdf=0.036a+12 20地脚螺钉数目n查手册 4轴承旁联结螺栓直径d1d1=0.72 df 13.5盖与座联结螺栓直径d2d2=(0.50.6) df 9轴承端盖螺钉直径d3=(0.40.5) df 9视孔盖螺钉直径d4d4=(0.30.4) df 7df，d1，d2至外箱壁的距离C1查手册26；22；18df，d2至凸缘边缘距离C2查手册 24；20；16外箱壁至轴承端盖面距离l1l1=C1+C2+（510） 48大齿轮顶圆与内箱壁距离111.28齿轮端面与内箱壁距离228箱盖，箱座肋厚m1，mm10.851，m0.856.8，6.8轴承端盖外径D2D2=D+（55.5）d394（1轴）112（2轴）130（3轴）轴承旁联结螺栓距离SSD292（1轴）112（2轴）130（3轴）参 考 文 献濮良贵主编. 机械设计. 北京：高等教育出版社，王昆主编. 机械设计课程设计. 北京：高等教育出版社，吴宗泽主编. 机械设计课程设计手册（第三版）. 北京：高等教育出版社，王贤民主编. 机械设计课程设计指引书. 武汉：华中科技大学出版社，吴相宪主编. 实用机械设计手册.中国矿业大学出版社，1995年