(完整版)二级斜齿圆柱齿轮减速器(毕业课程设计说明书)

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1、太原工業学院TAIYUAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY机械设计基础课程设计名称：系别：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：班级学号：06指导老师：成绩：2011 年 11 月目录机械设计课程设计任务书.11 绪论 .21.1选题的目的和意义 .22 确定传动方案 .33 机械传动装置的总体设计 .33.1选择电动机 .33.1.1选择电动机类型 .33.1.2电动机容量的选择 .33.1.3电动机转速的选择 .43.2传动比的分配 .53.3计算传动装置的运动和动力参数 .53.3.1各轴的转速： .53.3.2各轴的输入功率： .63.3.3各轴的输入转矩：

2、.63.3.4整理列表 .64 V 带传动的设计 .74.1 V 带的基本参数 .74.2带轮结构的设计 .105 齿轮的设计 .105.1齿轮传动设计（ 1、2 轮的设计） .105.1.1齿轮的类型 .105.1.2尺面接触强度较合 .115.1.3按轮齿弯曲强度设计计算 .125.1.4验算齿面接触强度 .145.1.5验算齿面弯曲强度 .155.2齿轮传动设计（ 3、4 齿轮的设计） .155.2.1齿轮的类型 .155.2.2按尺面接触强度较合 .165.2.3按轮齿弯曲强度设计计算 .175.2.4验算齿面接触强度 .195.2.5验算齿面弯曲强度 .206 轴的设计（中速轴） .

3、206.1求作用在齿轮上的力 .206.2选取材料 .216.2.1轴最小直径的确定 .216.2.2根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度.216.3键的选择 .216.4求两轴所受的垂直支反力和水平支反力 .226.4.1受力图分析 .226.4.2垂直支反力求解 .236.4.3水平支反力求解 .236.5剪力图和弯矩图 .246.5.1垂直方向剪力图 .246.5.2垂直方向弯矩图 .246.5.3水平方向剪力图 .256.5.4水平方向弯矩图 .256.6扭矩图 .266.7剪力、弯矩总表： .276.8按弯扭合成应力校核轴的强度 .287 减速器附件的选择及简要说明 .287.

4、1.检查孔与检查孔盖 .287.2.通气器 .287.3.油塞.287.4.油标.297.5吊环螺钉的选择 .297.6定位销 .297.7启盖螺钉 .298 减速器润滑与密封 .298.1润滑方式 .29齿轮润滑方式29齿轮润滑方式298.2 润滑方式30齿轮润滑油牌号及用量30轴承润滑油牌号及用量308.3 密封方式309 机座箱体结构尺寸309.1 箱体的结构设计3010 设计总结3211 参考文献33机械设计课程设计任务书一、设计题目 ：设计一用于带式输送机传动用的二级斜齿圆柱齿轮展开式减速器给定数据及要求：设计一用于带式运输机上的展开式两级圆柱斜齿轮减速器。工作平稳，单向运转，两班制

5、工运输机容许速度误差为5。F=7000N，卷筒直径 D=400mm，V=0.9ms，使用期限 10 年。工作环境为 -1030 摄氏度。两级圆柱齿轮减速器简图1电动机轴； 2电动机； 3带传动中间轴； 4高速轴； 5高速齿轮传动6中间轴； 7低速齿轮传动； 8低速轴； 9工作机；二、应完成的工作：1. 减速器装配图 1 张（ A0 图纸）；2. 零件工作图 1 2 张（从动轴、齿轮等）；3. 设计说明书 1 份。指导教师：2009年 月 日1 绪论1.1 选题的目的和意义减速器的类别、品种、型式很多，目前已制定为行（国）标的减速器有 40 余种。减速器的类别是根据所采用的齿轮齿形、齿廓曲线划分

6、；减速器的品种是根据使用的需要而设计的不同结构的减速器；减速器的型式是在基本结构的基础上根据齿面硬度、传动级数、出轴型式、装配型式、安装型式、联接型式等因素而设计的不同特性的减速器。与减速器联接的工作机载荷状态比较复杂，对减速器的影响很大，是减速器选用及计算的重要因素，减速器的载荷状态即工作机（从动机）的载荷状态，通常分为三类： 均匀载荷 ; 中等冲击载荷; 强冲击载荷。减速器是指原动机与工作机之间独立封闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转矩。此外，在某些场合，也有用作增速的装置，并称为增速器。我们通过对减速器的研究与设计，我们能在另一个角度了解减速器的结构、功能、用途和使用原理等，同时，

7、我们也能将我们所学的知识应用于实践中。在设计的过程中，我们能正确的理解所学的知识，而我们选择减速器，也是因为对我们过控专业的学生来说，这是一个很典型的例子，能从中学到很多知识。2 确定传动方案根据工作要求和工作环境，选择展开式二级圆柱斜齿轮减速器传动方案。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。为了保护电动机，其输出端选用带式传动，这样一旦减速器出现故障停机，皮带可以打滑，保证电动机的安全。3 机械传动装置的总体设计3.1 选择电动机选择电动机类型电动机是标准部件。因为工作环境清洁，运动载荷平稳，所以选择Y

8、系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。电动机容量的选择1、工作机所需要的功率为：PF v1000(kW )其中：，得 PF v( kW )7000 0.96.3kW100010002、电动机的输出功率为电动机至滚筒轴的传动装置总效率。取 V 带传动效率，齿轮传动效率，效率从电动机到工作机输送带间的总效率为：2320.960.9720.9830.82512343、电动机所需功率为：P0Pw6.37.6kW0.825因载荷平稳 ，电动机额定功率只需略大于即可， ，查机械设计课程设计表 16-1 选取电动机额定功率型号方电 动额定功率电动机转速案机型号Pkw同步转速满载转速1Y160L-6

9、111000970。电动机转速滚筒轴工作转速：nw6 104 v600000.9 r / min 43r / minD3.14400展开式减速器的传动比为：V 带的传动比为：得总推荐传动比为：3.2 传动比的分配1、总传动比为2、分配传动比为使传动装置尺寸协调、结构匀称、不发生干涉现象，现选V 带传动比：；则减速器的传动比为：；考虑两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应该有相近的浸油深度。则两级齿轮的高速级与低速级传动比的值取为1.4，取则： i11.4i减1.4 7.53 3.25；i2i减7.53i12.32；3.253.3 计算传动装置的运动和动力参数各轴的转速：1 轴nnm9 7 0 3 2

10、r3/ m i n1i带3；2 轴nn132399.4r / m i n2i13.25；3 轴n3n299.4i242.8r / m i n；2.32滚筒轴n4n3 nw43r / min各轴的输入功率：1 轴P1P017.60.967.3kw；2 轴PP237.3 0.97 0.98 6.9kw；213 轴P3P223 6.9 0.97 0.98 6.6kw；卷筒轴各轴的输入转矩：电机轴 T0 9550P095507 . 6N m ；n m74 .89701 轴T1P17 .39550 95502 1 .58 N m ；n13 2 32 轴T29550 P295506.966.3Nm ；n2

11、99 .43 轴T 3P395506.61 4 7.72Nm ；954942 .8n 3滚筒轴整理列表转矩轴名功率转速电机轴1174.897017.3215.832326.966.399.436.61472.742.8滚筒轴6.41472.7434 .V 带传动的设计4.1 V 带的基本参数1、确定计算功率：已知：；查机械设计基础表13-8 得工况系数：；则： PcK A P1.27.6kw9.12kw2、选取 V 带型号：根据、查机械设计基础图13-15选用 A型 V带3、确定大、小带轮的基准直径（1）初选小带轮的基准直径：；（2）计算大带轮基准直径：dd 2 i带dd1（10.02） 31

12、10 （10.02）323.4mm ；圆整取，误差小于5% ，是允许的。4、验算带速：d d1 nm3.14110970(5,25)m / sv1000605.6m / s601000带的速度合适。5、确定 V 带的基准长度和传动中心距：中心距：0.7( dd1dd 2 ) a02( dd1 dd 2 )初选中心距 a01.5(d d1dd 2 )1.5(110330)660mm取中心距。（2）基准长度：Ld 02a0(dd 1dd 2 )(dd 2dd1 ) 24a022 6603.14 (110330)(330110)2246602029mm对于 A 型带选用（3）实际中心距：aLdLd

13、02300 2029a026602795.5mm6、验算主动轮上的包角：由 1 180 (d d 2dd1 ) 57.3a得 1180(330110) 57.3164.15120795.5主动轮上的包角合适。7、计算 V 带的根数：PcK A Pz( P0P0)K KLPr，查机械设计基础表 13-3得：；（2），查表得：；（3）由查表得，包角修正系数（4）由，与 V 带型号 A 型查表得：综上数据，得 z1.27.650.17)0.95(1.611.06取合适。8、计算预紧力（初拉力） ：根据带型 A 型查机械设计基础表13-1 得：F0Pc2.51 qv2500kzv5009.122.51

14、0.15.6255.60.95262.54 N9、计算作用在轴上的压轴力：F2ZF sin 1Q0225262.54sin 164.1522600 N其中为小带轮的包角。10、 V 带传动的主要参数整理并列表：带轮基准直径带型传动比基准长度 (mm)(mm)A32300中心距（mm）根数初拉力 (N)压轴力 (N)6604145.6326004.2 带轮结构的设计1、带轮的材料：采用铸铁带轮（常用材料HT200 ）2、带轮的结构形式：V 带轮的结构形式与V 带的基准直径有关。小带轮接电动机，较小，所以采用实心式结构带轮。5 齿轮的设计5.1 齿轮传动设计（1、 2 轮的设计）齿轮的类型1、依照

15、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 8 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=560MPa4、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

16、1、 d 12KT 1u1(ZEZHZ)23du H （1）取载荷（2）（3），321.389.731033.211189.82.50.983244.032d10.63.21(1140)2、计算模数mnd1 cos44.032cos152.24 ，查表取z1193、 b d d10.644.03226.42mm,取整 b=27mm4、计算齿轮圆周速度vd1n13.1444.03232310006010000.74m / s60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 mn2KT1 cos2YF YS32 F d Z12、查机械设计基础表11-3，得载荷

17、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 zv1z11921.08cos3cos315zv2z26268.81cos3cos3 15查机械设计基础图11-8 得：，查机械设计基础图11-9 得：，YF1 YS12.98 1.55YF2 YS22.32 1.73因为0.008 和F 20.00697 F1576576比较所以对小齿轮进行弯曲强度计算。6、法向模数mn2KT1 cos2YFYS3Z 2Fd 1mn3 2 1.3 89.73103 cos2 150.008 2.01mm0.6192取7、中心距a( z1 z2 )mn(1962) 3 mm

18、 125.79mm2 cos2cos15圆整为 126mm。8、确定螺旋角：arccos( z1z2 )mnarccos(1962) 315 21322a21269、确定齿轮的分度圆直径：d1z1mn19359.11mmcoscos15 2132d2z2 mn623192.88mmcoscos15 213210、齿轮宽度：bd d1 0.644.03226.42mm 圆整为 36 mm圆整后取；。11、重合度确定，查表得0 .7420.8481.5900.318d z1 tan0.3180.6 19 tan 15 21 32 0 .996所以1.5900.9962.586=12、齿轮尺寸表：将

19、几何尺寸汇于表：序号名称符号计算公式及参数选择1端面模数2螺旋角3分度圆直径4齿顶高5齿根高6全齿高7顶隙8齿顶圆直径9齿根圆直径10中心距126验算齿面接触强度zEzH2kT1u 1H 1z bd12u189.82.5cos15 213221.389.731033.2112759.1123.21838.71MPaH 1 1200MPa可知是安全的zE zH2kT2u 1H 2z bd2 2u189.82.50.98221.3277.41033.21127192.8823.21452.18MPaH 2 1140MPa较合安全。验算齿面弯曲强度F 12KT1t YF 1YSa12 1.389.7

20、310 32.98 1.55bd1t mn2759.113225.07576MpaYFa 2YSa21.732.32F 2F1Y Y225.071.552.98Fa1 Sa1195.57560Mpa较合安全5.2 齿轮传动设计（3、 4 齿轮的设计）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=56

21、0MPa2、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%按尺面接触强度较合1、 d32KT 2u1Z E Z H Z23()u H d（1）、取载荷（2）、（3）、，321.3277.41032.261 189.82.50.983 2d() 66.2130.62.2611402、计算模数d3 cos66.21 cos15，mnt2.78mmz323b d d30.6 66.21 39.73mm3、计算齿轮圆周速度 vd3n3.14 66.21 3231000601.12m / s601000按轮齿弯曲强度设计计算因为所选材料硬大度于

22、350HBS,所以为硬齿面。1、法向模数 mn2KT2 cos2YF YS32 F d Z32、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zv3z323cos3cos325.5215zv4z45257.70cos3cos3 15查机械设计基础图11-8 得：，查机械设计基础图11-9 得：，因为 YF3YS32.801.580.00768和F 1576YF4YS42.341.710.00695比较F 2576所以对小齿轮进行弯曲强度计算。6、法向模数2KT2 cos2YF YSmn3d Z32F 32 1.3277.4

23、103cos2 150.007682.53mmmn0.6232取7、中心距(z3z4 ) mn(2352) 3mm116.47mma2cos152 cos圆整为 120mm。8、确定螺旋角：arccos( z3z4 )mnarccos(2352) 320 21502a21209、确定齿轮的分度圆直径：z3 mn233d373.6mmcoscos15 5632z4 mn523d 4169.6mmcoscos15 563210、齿轮宽度：bd d30.673.644.16mm 圆整为 45mm圆整后取；。11、重合度确定，查表得0.318 d z3 tan0.318 0.623tan 20 215

24、01.629所以=12、齿轮尺寸表格：将几何尺寸汇于表：序号名称符号计算公式及参数选择1端面模数2螺旋角3 分度圆直径4齿顶高5齿根高6全齿高7顶隙8 齿顶圆直径9 齿根圆直径10中心距11重合度验算齿面接触强度2kT2u 1H 3zE zHz bd3 2u21.3277.41032.261189.82.50.9864573.622.26966.55M P a H 3 1200M P a可知是安全的zEzHz2kT3 u1H 4bd42u189.82.50.96821.3612.061032.26145169.6 22.26611.67M P a H 1t 1140M P a较合安全验算齿面弯

25、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：，2KT2YFa 3YSa321.3277.41031.58 321.13 576MpaF 3bd3mn4573.6 32.80YFa 4YSa4321.131.712.34290.45560M p aF 4F 3 YFa 3YSa32.801.586 轴的设计（中速轴）6.1 求作用在齿轮上的力因为高速轴的小齿轮与中速轴的大齿轮相啮合，故两齿轮所受的、都是作用力与反作用力的关系，则大齿轮上所受的力为轮圆周力：F2T12T1 cos2 215.81000 cos15 2132 7339Ntd1z1mn193齿轮劲向力：FrFt

26、tan n3035.98tan 202770Ncoscos15 2132齿轮轴向力：FaFt tan3035.98tan15 21322015.8N同理中速轴小齿轮上的三个力分别为：6.2 选取材料可选轴的材料为45 钢，调质处理。查表b650 MPa,s360 MPa,1270 MPa,1155 MPa, E2.15 105MPa轴最小直径的确定根据表，取得d C 3P211234.29 mm 34.43mmn2147.69考虑到轴上有两个键所直径增加4%5%, 故取最小直径 35mm且出现在轴承处。根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度初选圆锥滚子轴承30207 型号 ,GBT 297

27、 1994：dDBTC35mm72mm1718.2515mm6.3 键的选择（1）采用圆头普通平键A 型（ GBT 1096 1979）连接，大齿轮处键的尺寸lbh28mm12mm8mm，小齿轮处键的尺寸为d b h 36mm 14mm 9mm ，。齿轮与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为。（2）键的较合4T p pdhl4277.3103p122894.32Mpa 110Mpa356.4 求两轴所受的垂直支反力和水平支反力受力图分析将轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系。总受力图：铅垂方向受力图 :水平方向受力图 :垂直支反力求解对左端点 O 点取矩Fr大 x1Fr 小 (x1x2 ) Fa小 d小 / 2 Fa大 d大 / 2 Fv2 ( x1x2x3) 0227062.5 6903127.5 6713 34.5 2015.8 46.5 Fv 21750依铅垂方向受力图可知Fv 1 Fv 2Fr 大Fr 小 0F v11766 .731145 .932856 .050水平支反力求解同理解得6.5 剪力图和弯矩图垂直方向剪力图垂直方向弯矩图段弯矩：MFs x56.61x (x (0,62.5)段弯矩：M Fsx Fr 大 x1 Fa大d大 / 2 0M 1089.32x 149174.255(x (62.5,127.