二级直齿轮减速箱的设计

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1、第一章 总论设计一个带式运输机的传动装置，带式运输机是通过皮带传递力矩给卷筒，达到运输的目的。传动装置是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电动机的回转速度减速到所要的回转速度，并得到较大转矩的机构。常用减速器 ：齿轮减速器，蜗轮蜗杆减速器等，绝大多数的变速器（或称变速箱）主要起降低原动机的转速的作用1.1设计一个带式输送机的减速器给定条件：由电动机驱动，输送带的牵引力F=3000N，运输带速度v=1.1m/s，运输机滚筒直径为D=400mm。运输机使用期5年、两班制工作、单向运转、工作平稳、运输带速度允许误差5%、要求传动效率大于0.9、减速器由一般规模厂中小批量生产。1.2带式运输机

2、减速器特点及作用 带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。主要由机架、输送带、托辊、滚筒、张紧装置、传动装置等组成。它可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。该减速器结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。但齿轮相对轴承的位置不对称，因此轴应具有较大刚度。第二章 机械传动装置总体设计2-1分析、拟定传动方案设计方案：方案一（皮带一级单级直齿圆柱齿轮传动） 方案二（皮带一级单级斜

3、齿圆柱齿轮传动） 方案三（两级展开式直齿圆柱齿轮传动） 方案四（两级展开式斜齿圆柱齿轮传动） 方案五（蜗轮蜗杆传动）比较各个方案带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式来说较大；蜗轮蜗杆传动的传动比大，结构紧凑，但效率与其他方案相比较低，齿轮传动较其他形式来说装配较复杂，但传递效率高。两级展开式斜齿圆柱齿轮传动较其他齿轮传动方案，采用两级传动，能够避免单级传动造成的工作不平稳，噪声大的劣势，并且采用斜齿轮传动，重合度高适于高速传动，运载平稳，且斜齿轮不发生根切的最少齿数小于直齿轮。故在课程设计方案的选取中，选取方案三（两级展开式直齿圆柱齿轮传动）作为本次课程设计的设计方案。该方

4、案是链接电动机和皮带运输机的减速装置。此方案工作可靠、传递效率高、使用维护方便、环境适用性好，但齿轮相对轴承的位置不对称，因此轴应具有较大刚度。此外，总体宽度较大。传动装置图如图2-1所示2-2电动机的选择 根据工作机的负荷、特性和工作环境，选择电动机的类型、结构形式和转速，计算电动机功率，最后确定其型号。电动机是系列化的标准产品，其中以三相异步电机应用为最广。Y系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷鼠笼式三相异步电动机，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀和特殊要求的机械设备上。根据一般带式输送机选用的电动机选择选用Y系列封闭式三相异步电动机已知：运输带拉力F=4000N 运输带速度V= 1.10 (m

5、/s) 滚筒直径D=400 (mm)1电动机容量选择根据已知条件由计算得知工作机所需有效功率设：为弹性联轴器的效率。=0.99为8级齿轮传动含轴承的效率。=0.97输送机滚筒效率。=0.99为滑块联轴器的效率=0.98估算传动系统的总效率：工作机所需的电动机攻率为：Y系列三相异步电动机技术数据中应满足：。,因此综合应选电动机额定功率2、电动机的转速选择根据已知条件由计算得知输送机滚筒的工作转速方案比较方案号型号额定功率KW同步转速r/min满载转速r/min1Y112M24.0KW300028902Y112M44.0KW150014403Y132M164.0KW10009604Y160M184

6、.0KW750720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3种方案比较合适，因此选用电动机型号为Y132M1-6，其主要参数如下表：方案号型号额定功率KW同步转速r/min满载转速r/min堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩电动机伸出端长度3Y132M164.0KW10009602.02.038mm2-3传动比的分配带式输送机传动系统的总传动比：传动系统各传动比为：2-4 传动系统的运动和动力学参数设计传动系统各轴的转速、功率和转矩的计算如下：0轴电动机轴1轴减速器高速轴2轴减速器中间轴3轴减速器低速轴4轴工作机轴号电动机减速器工作机0轴1轴2轴3轴4轴转速r/m

7、in960960197.14552.07552.075功率KW43.963.842137643.764转矩Nm39.39339.393186.112 690.227676.49联接、传动件联轴器齿轮齿轮联轴器传动比14.835 3.7781传动效率0.990.990.990.9801第三章 传动零件设计动装置中传动零件的参数、尺寸和结构，对其他零件、部件的设计起决定性作用，因此应首先设计计算传动零件。二级直齿圆柱齿轮减速器的主要传动零件是齿轮，齿轮安装在轴上，或根据需要做成齿轮轴。齿轮传动设计需要确定的内容是：齿轮材料和热处理方式、齿轮的齿数、模数、中心距、齿宽、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆

8、直径、结构尺寸。齿轮材料及热处理方式的选择，应考虑齿轮的工作条件、传动尺寸的要求、制造设备条件等。3-1高速级齿轮设计高速级特点为转速高，受扭矩相对较小。已知条件为3.96kW，小齿轮转速=960r/min，传动比4.835由电动机驱动，工作寿命5年，两班制，载荷平稳，连续单向运转。一、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。1)选用直齿圆柱齿轮传动2)运输机为一般工作机，速度不高，故用8级精度 3)材料选择：由机械设计第八版课本表10-1可选小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬差为40HBS。4)选取小齿轮齿数Z1=23，大

9、齿轮齿数：Z2=4.835Z1=4.83523=111.205取Z2=112。3-1-1按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式（10-9a）进行试算，即：1） 确定公式内的各计算数值（1） 试选Kt=1.3（2）计算小齿轮传递的转矩：T1=39.393Nmm 1） 由表10-7选取齿宽系数=1。2） 由表10-6查得材料的弹性影响系数189.8。3） 由图10-21d按齿面硬度差得小齿轮的接触疲劳强度极限700Mpa；大齿轮的接触疲劳强度极限=560Mpa。4） 计算齿轮应力循环次数： 5) 查得区域系数6) 计算得重合度系数=0.87027）由图10-19取接触疲劳强度寿命系数8）计算接触疲劳

10、需用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12）得2）计算1） 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。 39.089mm2）计算圆周速度v。V=1.9648m/s3)计算齿宽b。 b=1x39.089mm=39.089mm4)计算齿宽与齿高之比。模数=d/z=mm=1.93mm b/h=10.22245) 计算载荷系数。根据v=1.9648m/s，8级精度，由图10-8查得动载系数Kv=1.08；齿轮的圆周力Ft=2015.554N51.57N/mm100N/mm由表10-2查得使用系数=1；由表10-4用插值法的8级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，=1.45。 查图10-3得

11、=1.35；故实际载荷系数=1.87926）按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径，由式（10-10a）得=44.1975mm7)计算模数m。m=d1/z1=44.1975/23=1.926mm3-1-2 按齿根弯曲强度设计由式（10-5）得弯曲强度的设计公式为1)确定公式内的各计算数值1） 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=490 Mpa；大齿轮的弯曲疲劳强度极限=360 Mpa；2） 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数KHN1=0.87，KHN2=0.89；3） 计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得KHN1/S=304.5pa =KHN2/s=2

12、28.85Mpa4） 计算载荷系数K=1.68485） 查取齿形系数。由表10-5查得=2.72，=2.206。6） 查取应力校正系数。由表10-5查得=1.55，=1.745。7） 计算大、小齿轮的t=并加以比较。计算得t1=0.0138, t2=0.0123 因此，小齿轮的数值大。)设计计算1)m1.226mm 2)调整齿轮模数=1.2226x23=28.1198mmV=1.413m/s3) 齿宽b=28.11984) 宽高比b/h=10.22245) 计算实际载荷系数=1.68486) 按实际载荷算得m=1.34 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模

13、数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算的得模数1.34mm，并就近圆整为标准模数2，按接触强度算得的分度圆直径=44.1978，算出小齿轮齿数Z=22.098,取Z1=23大齿轮齿数Z2=23x4.8695=111.2，取Z2=112这样设计出来的齿轮传动，即满足了齿面的接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。3)几何尺寸计算（1） 计算分度圆直径d1=mZ1= 2x23=46d2=mZ2= 112x2=224（2） 计算中心距a=1135mm（3） 计算齿

14、轮宽度b=1x46=46mm 取=d+9=55mm =d=46mm4）按弯曲疲劳强度校核（1）查表10-8得 （2）查表10-3得，=1.2（3）查表10-4得，结合b/h=16.7272查表10-13得=1.48，1.8144 ，（4）查图10-17得查图10-18得（5）（6） =142.40Mpa ,=147.72综上，强度满足。 3-2低速级齿轮传动设计已知条件为输入功率3.842kW，小齿轮转速=197.145r/min，传动比3.778由电动机驱动，工作寿命5年，两班制，载荷平稳，连续单向运转。1、 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1） 传动方案为直齿圆柱齿轮传动。2） 运输机为

15、一般工作机器，速度不高，故选用8级精度 材料选择。由教材机械设计第八版，表10-1选择小齿轮材料为40（调质），硬度为280HBS；大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。3） 选小齿轮齿数28，大齿轮齿数Z4=3.778x28=105.6，取106。3-2-1按齿面强度设计设计公式为： 1)确定公式内的各计算数值1） 试选载荷系数：1.32）计算小齿轮传递的转矩：T=690.277.112 Nmm2） 由表10-7选取齿宽系数为1。3） 由表10-6查得材料的弹性影响系数189.8。4） 由图10-21d按齿面硬度差得小齿轮的接触疲劳强度极限700M；大齿

16、轮的接触疲劳强度极限=560M。5） 计算齿轮应力循环次。N1=2.8N2=N1/u2=7.49897）由图10-19取接触疲劳强度寿命系数1.06；1.168）计算接触疲劳需用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12）得：9)查得区域系数10)计算得重合度系数=0.8432)计算1) 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。=90.96mm2)计算圆周速度v。V=3.14x90.96x197.145/60000=0.9389m/s3)计算齿宽b。 b=1x90.96=90.96mm4)计算齿宽与齿高之比。模数90.9628=mm=2.92mm齿高h=2.25=2.25x2.92

17、mm=6.57mm=10.6715)计算载荷系数。根据v=1.9648m/s，8级精度，由图10-8查得动载系数Kv=1.05； 1x2x197.145/=45.65N/mm1.212齿轮端面与内机壁距离10机座肋厚.5轴承端盖外径+（55.5）9-2附件的设计1）窥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,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，窥视孔盖为210x160型2） 油标：选择M16型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，

18、以防油进入油尺座孔而溢出。3） 油塞：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。油塞选择M12X1.25.4） 起盖螺钉：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。5） 通气孔：减速器每工作一段时间后,温度会逐渐升高,这将引起箱内空气膨胀,在机盖顶部的窥视孔盖上安装通气孔，油蒸汽由该孔及时排出,以便达到箱体内为压力平衡。从而保证箱体密封不致被破坏。6） 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。7） 定位销：为

19、保证箱体轴承座孔的镗制和装配精度,在加工时,要先将箱盖和箱座用两个圆锥销定位,并用联接螺栓紧固,然后再镗轴承孔.以后的安装中,也由销定位.通常采用两个销,在箱盖和箱座联接凸缘上,沿对角线布置,两销间距应尽量远些. 总结这次课程设计是大学以来觉得最有挑战的一次，工作量巨大，算数据的时候一不小心算错了，后来就得全部修改过，在算数据的时候浪费了很多时间，而且算数据时候涉及到以前学的很多知识，由于以前基础没打好，导致算的过程中问题不少。再次就是画草图，画草图是建立在数据的基础上的，如果没有数据，草图肯定画的也不合格，设计是一门很有逻辑的学科，需要环环相扣，每一部分都得认真做好，最后觉得有点困难的是CA

20、D图，由于以前没怎么学过画图软件的使用，开始用的时候挺生疏的，图也没按照要求画的那么好，经过多次修改，最后还是完成了，在此过程中，学习了CAD，我想这对以后毕业设计会很有帮助。通过本次设计我对减速器的工作原理以及各种工作机构有了很全面的认识，更对机械传动中的电动机、齿轮、轴、轴承、联轴器、键、箱体等都很做了认真的分析计算和选取，是对一个机械学习者的初次挑战，整个设计过程中每个人都是很辛苦的，但它是对今后学习生活的一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，而且在做完此次课设之后第一次觉得在大学期间这么有成就感，对自己整体的观念的培养和各种工具书的使用等都有所突破，我想这都是这次设计过

21、程收获最大的地方.这次设计可以说是大学以来对知识的一个总结，总的来说设计很辛苦，从设计中也认识到了自身知识掌握的不够牢靠，特别是力学方面，就有很大困难。其次，通过这次设计也是对前面所学知识的复习，尤其制图，机械设计，机械原理方面，还有通过话CAD图，对CAD软件的应用有了进一步掌握。三个星期，虽然累，自己设计的东西也不是那么完美，但是很有成就感，感谢老师这几个星期的指导，顺利的完成这次设计。参考文献1.机械设计 高等教育出版社 主编 濮良贵 纪名刚2.机械原理 高等教育出版社 主编 孙桓 陈作模 葛文杰3.工程制图 中国林业出版社 主编 霍光青 刘洁4.材料力学 高等教育出版社 主编 刘鸿文5.互换性与技术测量基础 高等教育出版社 主编 胡凤兰6机械设计课程设计 重庆大学出版社 主编 周元康