机械设计课程设计两级圆柱齿轮减速器设计D=340v=0.8T=410【全套图纸】

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1、机械设计基础课程设计说明书设计题目 设计两级圆柱齿轮减速器 数 据 9号数据 专业班级 学生姓名 学 号 指导教师 目 录设计数据及要求. 2一 确定各轴功率、转矩及电机型号.22.1.工作机有效功率.22.2.查各零件传动效率值.32.3.电动机的容量及选择.32.4.理论总传动比.42.5.传动比分配.42.6.各轴转速.42.7.各轴输入功率.42.8.电机输出转矩.52.9.各轴的转矩.5三V带传动设计计算与选择.53.1.计算功率PC.53.2.选择V带型号.53.3.选择计算大、小带轮基准直径、.63.4.验算带速V.63.5.求V带基准长度和中心距.63.6.验算小带轮包角1 .

2、63.7.确定v带根数z .73.8.计算作用在带轮轴上的压力.73.9.带轮结构设计.7四、齿轮传动的设计计算.94.1.高速级.94.2.低速级.11五、轴系零件的设计计算.145.1.轴的选材及初算轴径.145.2.轴的结构设计.145.3.轴的验算.15六、滚动轴承的选择及寿命计算 .18七、键连接的选择及校核 .19八、联轴器的选择及校核 .20九、箱体及减速器附件 .20十、润滑密封设计 .22十一、参考文献 .29一 设计数据及要求传送方案如下图所示：设计任务：设计一个两级圆柱齿轮减速器，此减速器用于热处理车间清洗传动带的减速。此设备两班制工作，工作期限十年，户内使用。已知技术参

3、数：鼓轮直径D=340mm，传动带运行速度v=0.8m/s，传送带从动轮所需扭矩410N/m。二、 确定各轴功率、转矩及电机型号1.工作机有效功率 由传动带运行速度v=0.8m/s可知：鼓轮的转速nw =（V601000）/（D）=44.90 r/min45 r/min ，T=410N/mPw=Tnw9550=1.93 kw2.查各零件传动效率值联轴器（弹性）1 =0.99，滚动轴承效率2 =0.99，齿轮3=0.98, 卷筒4= 0.96,V带传动效率5 = 0.96, 故：=125324 =0.803.电动机的容量及选择电动机的输出功率Pd = Pw=1.93 kw0.80=2.41 kw

4、 电动机额定功率、电动机转速由参考文献机械设计课程P437表K.1表20.1选取电动机额定功率Ped=2.41kw采用型号为Y100L2-4。4.理论总传动比i总=1420/45=31.63 5.传动比分配取V带传动比为i1=3，则减速器总传动ij=31.63/3=10.54 则双级斜齿圆柱齿轮减速器高速级的传动比i2=（1.3ij）=3.7 低速级传动比i3= iji2=2.85 6.各轴转速n=nd/ i1 =1440/3=473.33r/min n=n/ i2=480/3.72=127.93r/min n=n/ i3 =129.03/2.87=44.89r/min n=n=44.89r/

5、min7.各轴输入功率：P= Pd5=2.410.95=2.29kw,P= P23=2.290.970.98=2.18kwP= P23=2.180.970.98=2.07kwP= P12=2.070.990.98=2.01kw8.电机输出转矩：Td=9.55106Pd/nd= 95502.41/1420=16.21 Nm9.各轴的转矩T=9550P/n=46.20Nm T=9550P/n=162.74Nm T=9550P/n=440.38Nm T=9550P/n=427.61Nm 三V带传动设计计算与选择1.求计算功率Pc由机械设计教程P87表5.6得，故计算功率为：Pc=KAP=1.32.4

6、1=3.13 kw2.选V带型号由Pc=3.13kw，n0=1420r/min, 由机械设计课程P88查图5.9得坐标点位于A型界内，故初选窄V带A型。3.求大、小带轮基准直径d2、d1由机械设计课程表5.7(a)，d1应不小于63mm，现取d1=140mm，由机械设计基础（第五版）表13.9取d2=n1/n2d1（1.）=420mm4.验算带速VV=d1n0(601000)=10.40m/s带速在525m/s范围内，符合要求5、求V带基准长度和中心距a初步选取中心距取，符合由式 得带长查机械设计基础（第五版）表13.2，对A型V带选用。由式得6、验算小带轮包角1由得 合适。7.确定v带根数z

7、因d1=100mm，带速，传动比,查课表5.7(a)插值法和5.7（C）得.查课本表5.9得=1.09由查课本表5.8得=0.95由公式得故选Z=2根带。8.计算作用在带轮轴上的压力查课本表5.1可得,故:单根普通带张紧后的预紧力为计算作用在轴上的压轴力高速齿轮的类型1、依照传动方案，本设计选用二级展开式斜齿圆柱齿轮传动。2、运输机为一般工作机器，运转速度不高，查机械设计基础表11-2，选用7级精度。3、材料选择：小齿轮材料为40Cr渗碳淬火，齿面硬度为 55HRC，接触疲劳强度极限 ，弯曲疲劳强度极限；大齿轮材料为45钢表面淬火，齿面硬度为55HRC,接触疲劳强度极限,弯曲疲劳强度极限。查机

8、械设计基础表11-5，取，。查表11-4，取区域系数，弹性系数（锻钢-锻钢）。有=1200MPa =1140MPa =576MPa =560MPa 4、螺旋角：820,初选=155、齿数：初选小齿轮齿数：； 大齿轮齿数：，取。故实际传动比，则：5%尺面接触强度较合1、（1）取载荷（2）（3）， ，2、计算模数 ，查表取3、,取整b=21mm4、计算齿轮圆周速度5.1.3按轮齿弯曲强度设计计算因为所选材料硬大度于350HBS,所以为硬齿面。1、法向模数 2、查机械设计基础表11-3，得载荷系数k=1.33、查机械设计基础表11-6，得齿宽系数4、小齿轮上的转矩5、齿形系数 查机械设计基础图11-

9、8得：， 查机械设计基础图11-9得：， 因为和比较所以对小齿轮进行弯曲强度计算。6、法向模数 取7、中心距圆整为126mm。8、确定螺旋角：9、确定齿轮的分度圆直径：10、齿轮宽度：圆整为25 mm圆整后取；。11、重合度确定，查表得 所以=低速齿轮传动设计齿轮的类型1、材料选择：小齿轮材料为40Cr渗碳淬火，齿面硬度为 55HRC， 接触疲劳强度极限，弯曲疲劳强度极限；大齿轮材料为45钢表面淬火，齿面硬度为55HRC,接触疲劳强度极限,弯曲疲劳强度极限。查机械设计基础表11-5，取，。查表11-4，取区域系数，弹性系数（锻钢-锻钢）。有=1200MPa =1140MPa =576MPa =

10、560MPa 2、螺旋角：820,初选=153、齿数：初选小齿轮齿数：； 大齿轮齿数：，取。 故实际传动比：A，则5%5.2.2按尺面接触强度较合1、（1）、取载荷（2）、（3）、， ，2、计算模数，3、计算齿轮圆周速度5.2.3按轮齿弯曲强度设计计算因为所选材料硬大度于350HBS,所以为硬齿面。1、法向模数 2、查机械设计基础表11-3，得载荷系数k=1.33、查机械设计基础表11-6，得齿宽系数4、小齿轮上的转矩5、齿形系数 查机械设计基础图11-8得：， 查机械设计基础图11-9得：， 因为和 比较 所以对小齿轮进行弯曲强度计算。6、法向模数 取7、中心距圆整为120mm。8、确定螺旋

11、角：9、确定齿轮的分度圆直径：10、齿轮宽度：圆整为45mm圆整后取；。11、重合度确定 ，查表得 所以= 验算齿面接触强度 可知是安全的 较合安全5.2.5验算齿面弯曲强度查机械设计基础图11-8得：，查机械设计基础图11-9得：， 五、轴系零件的设计计算1.轴的选材及初算轴径轴的材料为45钢，查课本9.2 P173页表9.2取A=112。齿轮轴的最小直径：d1A3(Pn)=11203(2.29/473.33)=18.94mm考虑到键对轴强度的削弱及联轴器对轴径的要求,最后取d1=20mm中间轴的最小直径：d2C3(Pn)=1123(2.18/127.93)=28.82mm考虑到键对轴强度的

12、削弱及轴承寿命的要求，最后取d2=30mm输出轴的最小直径：d3A3(Pn)=1123(2.07/44.89)=40.16mm考虑到键对轴强度的削弱及联轴器对轴径的要求，最后取d3=45mm载荷水平面H垂直面V支反力FB截面弯矩M总弯矩扭矩轴的设计计算1. 高速轴的设计 已知高速级齿轮的分度圆直径为=59.11 ，根据机械设计（轴的设计计算部分未作说明皆查此书）式(10-14)，则 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足V带轮的轴向定位，-轴段右端需制出一轴肩，故取-段的直径d-=24mm。V带轮与轴配合的长度L1=80mm，为了保证轴端档圈只压在V带轮上而不压在轴的端面上，故-段的

13、长度应比L1略短一些，现取L-=75mm。初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据d-=24mm，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30305，其尺寸为dDT=25mm80mm22.75mm，故d-=d-=25mm；而L-=21+21=42mm，L-=10mm。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册上查得30308型轴承的定位轴肩高度h=4.5mm，因此，套筒左端高度为4.5mm，d-=44mm。取安装齿轮的轴段-的直径d-=40mm，取L-=103mm齿轮的左端与左端轴承之间采用套筒定位。轴承端盖的总宽

14、度为36mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆，取端盖的外端面与V带轮右端面间的距离L=24mm，故取L-=60mm。至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。中速轴的设计(1) 作用在轴上的力已知高速级齿轮的分度圆直径为，根据式(10-14)，则已知低速级齿轮的分度圆直径为，根据式(10-14)，则2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据d-=d-=45mm，由轴承产品目录中初步选取标准精度级的单列圆锥滚子轴承30309，其尺寸为dDT=45mm100mm27.25mm，故L

15、-=L-=27+20=47mm。两端滚动轴承采用套筒进行轴向定位。由手册上查得30309型轴承的定位轴肩高度h=4.5mm，因此，左边套筒左侧和右边套筒右侧的高度为4.5mm。取安装大齿轮出的轴段-的直径d-=50mm；齿轮的左端与左端轴承之间采用套筒定位。为了使大齿轮轴向定位，取d-=55mm，又由于考虑到与高、低速轴的配合，取L-=100mm。至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。2. 低速轴的设计(1) 作用在轴上的力已知低速级齿轮的分度圆直径为，根据式(10-14)，则轴上零件的轴向定位半联轴器与轴的联接，选用平键为18mm11mm80mm，半联轴器与轴的配合为H7/k6。齿轮与轴的联

16、接，选用平键为20mm12mm80mm，为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6。载荷水平面H垂直面V支反力FB截面弯矩M总弯矩扭矩（6） 按弯扭合成应力校核轴的强度根据式(15-5)及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取，轴的计算应力已选定轴的材料为45Cr，调质处理。由表15-1查得。因此，故安全。（7） 精确校核轴的疲劳强度（8） 截面左侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面左侧的弯矩为截面上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45Cr，调质处理。由表15-1查得截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数按附表3-2 经插值后可查得又由附图3-1

17、可得轴的材料的敏性系数为故有效应力集中系数为由附图3-2得尺寸系数由附图3-3得扭转尺寸系数轴按磨削加工，附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即q=1，则得综合系数值为又由3-1和3-2查得碳钢的特性系数, 取；, 取；于是，计算安全系数值，按式(15-6)(15-8)则得故可知其安全。1） 截面右侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面右侧的弯矩为截面上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45Cr，调质处理。由表15-1查得截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数按附表3-2 经插值后可查得又由附图3-1可得轴的材料的敏性系数为故有效应力集中系数为由附图3-2得尺寸系数由附图3

18、-3得扭转尺寸系数轴按磨削加工，附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即q=1，则得综合系数值为又由3-1和3-2查得碳钢的特性系数, 取；, 取；于是，计算安全系数值，按式(15-6)(15-8)则得故可知其安全。六、滚动轴承的选择及寿命计算本设计中二级减速器的轴为转轴，同时受到径向力和轴向力的作用，故选用单列角接触球轴承。第一根轴上的轴承 7208AC第二根轴上的轴承 7208AC第三根轴上的轴承 7212AC校核第三根轴的轴承，因减速器两班制工作，工作期限十年所以轴承寿命要求的时间至少为：10（十年）300（一年按300天算）16（一天工作16个小时）=48000h。对轴承721

19、2AC，由上计算得轴承的径向载荷：Fr=3247N，轴向力 Fa=2342N，轴的转速为44.96r/min。查附录H，得此轴承的基本额定动载荷Cr=44.8KN，基本额定静载荷 Co=37.8KN。7212AC轴承中AC表示25。Fs=0.68Fr=0.683247=2207 NFA =Fs+Fa=2207+2342=4549 N由课本，查表10.816.11得：e=0.68 因为 Fa/ Fr=0.720.68 所以X=0.41 Y=0.87故当量动载荷P=X FrYFA=0.413247+0.874549=5228N查机械设计课程P201表10.9，得=1.5，工作温度正常，查机械设计课

20、程P202表10.10得=1。C，r=(Lh)1/3=39680 N39.7 KNC，r Cr所选7212AC轴承适用。七、键连接的选择及校核1.选择键的类型和尺寸一般八级以上精度的齿轮有定心精度要求，用普通平键根据 （带轮）d1=30 （齿轮2）d2=45（齿轮4）d3=60 （联轴器）d4=55查课本附录E P388选出如下键 ： 2.键的校核查课本表4.9得 取 各个键的工作长度计算如下 又 故： 键均适用,所选键标记为： 键1 GB/T 10962003 键8740 键2 GB/T 10962003键14938 键3 GB/T 10962003键181160 键4 GB/T 10962

21、003键149100八、联轴器的选择及校核根据低速轴联轴器安装处轴径d=50mm,转矩为960.10Nm，转速44.96r/min，查机械设计手册取联轴器型号为弹性柱销联轴器 L4联轴器GB/T55142003；九、箱体及减速器附件减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构。1.为使机体有足够的刚度，在机体处添加加强肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度。2.考虑到机体内零件的润滑散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用油池侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为50mm。3.机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为8，圆角半径为R=3。机体外型简单，拔模方便。4.

22、对附件设计： A 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。B 油螺塞：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。C 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。D 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶

23、部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E 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.F 定位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.G 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.H 减速器机体结构尺寸如下表名称符号结果箱座壁厚10mm箱盖壁厚10mm箱盖凸缘厚度12mm箱座凸缘厚度12mm箱座底凸缘厚度25mm地脚螺钉直径M20地脚螺钉数目6轴承旁联接螺栓直径M12机盖与机座联接螺栓直径M12视孔盖螺钉直径M6定位销直径M10，至外机壁距离25mm2

24、0mm20mm，至凸缘边缘距离23mm16mm外机壁至轴承座端面距离44mm大齿轮顶圆与内机壁距离8mm齿轮端面与内机壁距离8mm机盖，机座肋厚8 8轴承端盖外径120（1轴）120（2轴）140（3轴）轴承旁联结螺栓距离130（1轴）140（2轴）150（3轴）十、润滑密封设计由于所设计的减速器齿轮圆周速度较小，低于2m/s，故齿轮的润滑方式选用油润滑，轴承的润滑方式选用脂润滑。考虑到减速器的工作载荷不是太大，故润滑油选用中负荷工业齿轮油（GB59031986），牌号选68号。润滑油在油池中的深度保持在6880mm之间。轴承的润滑脂选用合成锂基润滑脂（SY14131980）。牌号为ZL2H。由于轴承选用了脂润滑，故要防止齿轮的润滑油进入轴承将润滑脂稀释，也要防止润滑脂流如油池中将润滑油污染。所以要轴承与集体内壁之间设置挡油环。十一、参考文献.黄平、朱文坚主编：机械设计课程.清华大学出版社.王昆、何小柏、汪信远主编：机械设计基础课程设计.高等教育出版社. 杨可帧、程光藴、李仲生主编：机械设计基础.高等教育出版社29