二级圆柱直齿齿轮减速器设计

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1、二级圆柱齿轮减速器的设计班 级： 11机械电子工程姓 名： 张 群学 号： 2011100619指导老师： 沈智 罗沛兰日 期： 2013年12月24日目 录一、 设计任务书3二、 传动方案的分析与拟定4三、 电动机的选择计算5四、 传动装置的运动及动力参数的选择和计算6五、 传动齿轮的设计计算7六、 轴的设计计算七、 滚动轴承的选择和计算八、 键联接选择和计算九 、联轴器的选择十、 减速器箱体的设计十一、 减速器附件的选择与设计十二、减速器的润滑方式和密封类型的选择十三.设计小结十四.参考资料一、设计任务书I、课程设计(论文)题目：带式输送传动装置（二级圆柱齿轮减速器）的设计II、课程设计(

2、论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：1、 设计题目：要求：拟定传动关系：由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。包括：电动机的选择、计算传动装置的运动和动力参数、三角带传动设计、齿轮的设计计算、轴的设计计算、滚动轴承的选择及计算、键联接的选择及校核计算、联轴器的选择、润滑与密封（润滑与密封方式的选择、润滑剂的选择）2、原始数据：1.运输机工作卷矩T= 660 NM 2.运输带工作速度V= 0.85m/s3.卷筒直径D= 330mm3、工作要求：带速均允许误差5%，减速器设计寿命均为6年.每年按300天计算, 单班工作制(每天10小时)，常温下连续工作，工作载荷轻微振动；电压为380

3、/220V的三相电源III、 工作量1.减速器装配图A0(A1)一张；2.零件图2张（输入轴上较大的齿轮和输出轴上较大的齿轮）；3.设计说明书二、 传动方案的分析与拟定1. 传动装置总体设计方案1）传动装置由三相交流电动机、二级减速器、工作机组成。2）齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3）电动机转速较高，传动功率大，将带轮设置在高速级。传动装置简图：三、 电动机的选择计算已知：运输机工作卷矩T= 660 NM ,运输带工作速度V= 0.85m/s,卷筒直径D= 330mm.则nw=(60x1000v )/D=(60000x0.85)/(3.14x330)=4

4、9.2转/min, Pw=(T x nw)/9550w=(660x49.2)/(9550x0.95)=3.58kw效率范围：v=0.96(v带效率) c=0.97(齿轮传动效率按8级精度) z=0.99(滚动轴承效率) l=0.99(弹性联轴器效率) 总 =v(cc)（zzz）l=0.96x0.97x0.97x0.99x0.99x0.99=0.8677电动机功率Pd=Pw/总=3.58/0.8764=4.12 kw又因为额定转速Ped Pd=4.08 kw ,取Ped=5.5kw传动比范围：iv=2(v带)，ir=840(二级圆柱齿轮减速器传动比)i总=ivir=16160所以电动机转速范围是

5、：n0=i总nw=(16160)x49.2=787.27872转/min根据电动机所需功率和转速查表有3种适用的电动机型号，因此有3种传动比方案如下：型号额定功率 KW满载转速r/min启动转矩最大转矩中心H mmY132S-4Y132S1-2Y132M2-65.55.55.5144029009602.22.02.02.32.32.2132132132综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比，可见第1种方案比较合适，因此选用电动机型号为Y132S-4四、 传动装置的运动及动力参数的选择和计算1. 确定传动装置的总传动比和分配传动比i总=n0/nw=1440/49.2=29

6、.27取iv=3,则ir=9.757,又ir=i1i2,i1=(1.21.3)i2,所以i1=3.56,i2=2.74(i1为高速级传动比，i2 为低速级传动比)2. 计算传动装置的运动和动力参数 1）各轴转速(r/min)n0=1440 r/minn=n0/iv=480n= n/i1= 134.83 r/minn = n/i2= 49.2 r/min2）各轴输入功率（kW）P0=Ped= 5.5 kWP=P0v=5.50.96=5.28kWP = Pzc=5.280.990.97= 5.07 kWP = P cz = 5.070.970.99= 4.87 kWPw= P lz = 4.870

7、.990.99= 4.77 kW3）各轴输入扭矩（N.m）T0=9550Ped/n0=36.476 N.mT=9550P/n=105.05 N.mT =9550P/n=359.1 N.mT =9550P/n=945.3 N.m运动和动力参数结果如下表编号理论转速（r/min）输入功率（kw）输入转矩(Nm)传动比效率电机轴014405.536.47630.96高速轴4805.28105.053.560.9603中间轴134.835.07359.12.7140.9603低速轴49.24.87945.3滚筒轴w49.24.776600.9801五、 传动零件的设计计算1. V带设计(1)计算功率

8、根据公式Pc=KaPd.Ka查课本第218页表13-8，取Ka=1.2.则Pc=1.25.5=6.6kw(2)选v带型号选取普通V带，由课本图13-15可知，选用A型计算（3）大、小带轮基准直径d1,d2按表13-9取d175，取d1=100mmd2=i0(1-)=3x0.992x100=294mm(4)验算带速V=d1n1/60000=x100x1440/60000=7.356m/s,又5m/sV25m/s,故带速合适（5）V带基准长度Ld和中心距a此时实际传动比io实=d2/d1=294/100=2.94ao=1.5(d1+d2)=1.5x394=591mm,取ao=600mm,符合0.7

9、（d1+d2）ao2(d1+d2)带长Lo=2ao+/2(d1+d2)+(d2-d1)(d2-d1)/4ao=1834.3mm查表13-2，对A型带选用Ld=2000mm(6)验算小带轮包角11=180-（d2-d1）57.3/a =163.7120满足要求(7)V带根数zn1=1440转/min,d1=100mm,查表13-13,得Po=1.32kw,传动比i=d2/d1/(1-)=3查表13-15,得Po=0.17kw有1=163.7，查表13-7,得K=0.96查表13-7,得Kl=1.03, 根据公式Z=Pc/(Po+Po)/ KKl=4.48,取Z=5根2高速级齿轮的设计输入功率P=

10、5.28 KW，小齿轮转速n=480r/min 齿数比u=3.56，寿命均为6年.每年按300天计算, 单班工作制(每天10小时)A.选定高速级齿轮的类型，精度等级，材料(1)选用直齿圆柱齿轮；(2)由于工作平稳，速度不高，选用8级精度；(3)材料选择：选择小齿轮材料为45（调质），硬度为240HBS，大齿轮材料为45钢（正火）硬度为200HBS，二者材料硬度差为40HBS；(4)选小齿轮齿数为Z1=24，大齿轮齿数为Z2=3.56*24=85.44取Z2=86；B.按齿面接触强度设计由计算公式（10-21）进行计算，即d1确定公式内的各计算数值：（1） 试选Kt=1.5（2） 选取区域系数Z

11、H =2.5（3） 查的a1= 0.312, a2=0.682, a=a1+a2=1.0（4）计算小齿轮传递的转矩 T1=9550000P1/n1=105050 N.mm(5)选取齿宽系数d=0.8(6)查表13-7,得Ze=188(7)具表11-5，取SH=1.0,SF=1.25.具表11-1，取H1=Hlim1SH=580/1.0580MpaH2=Hlim2SH=380/1.0=380MpaF1=FE1SF=450/1.25360MpaF2=FE2SF=310/1.25=248 MpaH= H2=380Mpa计算出d1=91.695mm,则模数m=d1/z1=91.7/24=3.82mm,

12、具表4-1，取m=4mm.实际的d1=z1m=24x4=96mm,d2=z2m=86x4=344mm齿宽b=dd1=0.8x91.7=73.36,取b2=75mm,b1=80mm.中心距a=（d1+d2）/2=（96+344）/2=220mmC.验算轮齿弯曲强度YFa1=2.76,YSa1=1.48YFa2=2.23,YSa2=1.78F1=2KT1YFa1YSa1/(b2xmxmxz1)=2x1.5x105050x2.76x1.48/(75x4x4x24)=44.7MPaF1=360MpaF2=F1x YFa2x YSa2/ (YFa1x YSa2)=46 MPaF2=248Mpa检验安全。

13、D.齿轮的圆周速度V=d1n1/60000=x96x480/60000=2.41m/s对照表11-2可知选用8级精度是合宜的3低速级齿轮的设计输入功率P=5.07 KW，小齿轮转速n=134.83r/min 齿数比u=2.714，寿命均为6年.每年按300天计算, 单班工作制(每天10小时)A.选定高速级齿轮的类型，精度等级，材料(1)选用直齿圆柱齿轮；(2)由于工作平稳，速度不高，选用8级精度；(3)材料选择：选择小齿轮材料为45（调质），硬度为235HBS，大齿轮材料为45钢（正火）硬度为190HBS，二者材料硬度差为45HBS；(4)选小齿轮齿数为Z1=24，大齿轮齿数为Z2=2.714

14、*24=65.136取Z2=66；B.按齿面接触强度设计由计算公式（10-21）进行计算，即d1确定公式内的各计算数值：(1)试选Kt=1.5(2)选取区域系数ZH =2.5(3)查的a1= 0.456, a2=0.544, a=a1+a2=1.0(4)计算小齿轮传递的转矩 T1=9550000P2/n2=359107.77 N.mm(5)选取齿宽系数d=0.8(6)查表13-7,得Ze=188(7)具表11-5，取SH=1.0,SF=1.25.具表11-1，取H1=Hlim1SH=580/1.0580MpaH2=Hlim2SH=380/1.0=380MpaF1=FE1SF=450/1.253

15、60MpaF2=FE2SF=310/1.25=248 MpaH= H2=380Mpa计算出d1=141.1mm,则模数m=d1/z1=141.1/24=5.88mm,具表4-1，取m=6mm.实际的d1=z1m=24x6=144mm,d2=z2m=66x6=396mm齿宽b=dd1=0.8x144.1=112.88,取b2=155mm,b1=120mm.中心距a=（d1+d2）/2=（144+396）/2=270mmC.验算轮齿弯曲强度YFa1=2.76,YSa1=1.48YFa2=2.3,YSa2=1.73F1=2KT1YFa1YSa1/(b2xmxmxz1)=44.29MPaF1=360M

16、paF2=F1x YFa2x YSa2/ (YFa1x YSa2)=45.47 MPaFd1所以被“压紧”的轴承1 Fa1= Fae+ Fd2=2672.44N被“放松”的轴承2 Fa2=Fd2=787.44N 2) 当量动载荷P1和P2低速轴轴承选用7213AC， 由于有轻微震动，取,Fa1/Fr1=0.84e,查表13-5 取X=0.41,Y=0.87P1=fp(XFr1+YFa1)=3985.19NFa2/Fr2=e,取X=1,Y=0P2=fp(XFr2+YFa2)= 1158.0N取Pmax=3985.19N3）验算轴承寿命因为，所以按轴承1的受力大小验算LLh所选轴承可满足寿命要求.

17、八、 键联接选择和计算1高速轴带轮的键联接根据d =26 mm，查机械课程设计手册，选用A型，bh=87，L=32 mm2中间轴齿轮的键联接根据d小=40 mm，查机械课程设计手册，选用A型，bh=128，L=25mm根据d大=44 mm，查机械课程设计手册，选用A型，bh=149，L=50mm3低速轴齿轮的键联接（1） 选择类型及尺寸根据d =62 mm，查机械课程设计手册，选用A型，bh=2012，L= 80mm（2）键的强度校核a. 键的工作长度l及键与轮毂键槽的接触高度kl = L -b= 80-20=60 mmk = 0.5h =6 mmb.强度校核此处，键、轴和轮毂的材料都是钢，查

18、表6-2，有轻微震动，取p=110MPaT=945.3N.mp =101.6 p键安全合格4.低速轴联轴器的键联接1 选择类型及尺寸根据d =56mm，查机械课程设计手册，选用C型，bh=1610 , L=70mm2 键的强度校核(1) 键的工作长度l及键与轮毂键槽的接触高度kl = Lb/2=66 mmk = 0.5*h =5 mm(2) 强度校核此处，键、轴和轮毂的材料都是钢，查表6-2，有轻微震动，取p=110MPaT=945.3 N.mp =102.3取15mm轴承端盖外径+（55.5）*120（1轴）140（2轴）176（3轴）轴承旁联结螺栓距离120（1轴）140（2轴）176（3

19、轴）十一、 减速器附件的选择与设计a）窥视孔和视孔盖窥视孔应设在箱盖顶部能够看到齿轮啮合区的位置，其大小以手能伸进箱体进行检查操作为宜;窥视孔处应设计凸台以便于加工。视孔盖可用螺钉紧固在凸台上，并应考虑密封。b)通气器通气器设置在箱盖顶部或视孔盖上。较完善的通气器内部制成一定曲路，并设置金属网。考虑到环境因素选用了防尘性能好的二次过滤通气器。通气器选M22.油面指示器用油标尺，其结构简单、在低速轴中常用。油标尺上有表示最高及最低油面的刻线。油标尺的安装位置不能太低，以避免有溢出油标尺座孔。油标尺选用M22 c)放油孔和油塞放油孔应设置在油池的最低处，平时用螺塞堵住。采用圆柱螺塞时，箱座上装螺塞

20、处应设有凸台，并加封油垫片。放油孔不能高于油池底面，以免排油不净。选M22 d)起吊装置减速器箱体沉重，采用起吊装置起吊，在箱盖上铸有箱盖吊耳，为搬运整个减速箱，在箱座两端凸缘处铸有箱座吊耳。结构简单，加工方便。示意图: e)定位销常采用圆锥销做定位销。两定位销间的距离越远越可靠，因此，通常将其设置在箱体联接凸缘的对角处，并做非对称布置。取位销直径d8mmf)起盖螺钉起盖螺钉螺纹有效长度应大于箱盖凸缘厚度。起盖螺钉直径可与凸缘联接螺钉直径相同。十二、 减速器的润滑方式和密封类型的选择1.齿轮传动的润滑各级齿轮的圆周速度相对都较小，所以采用油脂润滑。另外，传动件齿轮浸入油中的深度要求适当，既要避

21、免搅油，又要充分的润滑。油池应保持一定的深度和储油量。两级大齿轮直径应尽量相近，以便浸油深度相近。1）润滑油牌号选择查机械课程设计手册，选用工业闭式齿轮油，代号L-CKC220，润滑油运动粘度为198-242mm2/s。油量计算以每传递1KW功率所需油量为350-700，各级减速器需油量按级数成比例。该设计为双级减速器，每传递1KW功率所需油量为700-1400实际储油量：由高速级大齿轮浸油深度约1个齿高，但不小于10mm；低速大齿轮浸油深度在齿轮半径；大齿轮齿顶距箱底距离大于3050mm的要求得：（设计值为50）最低油深：最高油深：又箱体内壁总长：L=566mm箱体内壁总宽：b=208mm所

22、以箱体有足够的储油量。2轴承的润滑与密封由于dn2高速级齿轮的圆周速度接近2m/s，所以轴承采用脂润滑。由于减速器工作场合的需要，选用抗水性较好，耐热性较差的钙基润滑脂（GB491-87）。轴承内密封：由于齿轮用油润滑，为了防止齿轮捏啮合时飞溅出的热油冲向轴承内部，增加轴承的阻力，需在轴承内侧设置挡油环。轴承外密封：在减速器的输入轴和输出轴的外伸段，为防止灰尘水份从外。伸段与端盖间隙进入箱体，所有选用毡圈密封。3.减速器的密封减速器外伸轴采用密封件，具体由各轴的直径取值定，轴承旁还设置封油盘。十三.设计小结经过十几天的努力,我终于将机械设计课程设计做完了.在这次作业过程中,我遇到了许多困难,一

23、遍又一遍的计算,一次又一次的设计方案修改，这都暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足，计算出现了很多小问题，令我非常苦恼.后来在老师的指导下,我找到了问题所在之处,并将之解决.同时我还对机械设计基础的知识有了更进一步的了解.尽管这次作业的时间是漫长的,过程是曲折的,但我的收获还是很大的.不仅仅掌握了设计一个完整机械的步骤与方法;也对机械制图、AutoCAD软件有了更进一步的掌握。对我来说,收获最大的是方法和能力.那些分析和解决问题的方法与能力.在整个过程中,我发现像我们这些学生最最缺少的是经验,没有感性的认识,空有理论知识,有些东西很可能与实际脱节。在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，

24、大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。总体来说,我觉得做这种类型的作业对我们的帮助还是很大的,它需要我们将学过的相关知识都系统地联系起来，综合应用才能很好的完成包括机械设计在内的所有工作，也希望学院能多一些这种课程。十四.参考资料 1.机械设计基础课程设计指导书 2.机械设计课程设计手册 吴宗泽等编 高等教育出版社3、机械设计课程设计手册(第二版)清华大学 吴宗泽，北京科技大学 罗圣国主编。4、机械设计基础（第四版）课本杨可桢 程光蕴 主编。5.机械设计课程设计 任金泉 西安交通大学出版社