二级齿轮减速器设计说明书1.docx
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二级齿轮减速器设计说明书1
附件1
广州铁路职业技术学院
课程设计说明书
课程设计题目
课程代码：
学时（周）：
系（部）专业（年级）
学生姓名学号
指导教师职称
年月日
目录
设计任务书···························2
传动方案拟定·························2
电动机的选择·························3
传动装置的运动和动力参数计算············4
高速级齿轮传动计算····················5
低速级齿轮传动计算····················6
齿轮传动参数表·······················8
轴的结构设计·························8
轴的校核计算·························11
滚动轴承的选择与计算··················16
键联接选择及校核·····················18
联轴器的选择与校核····················18
减速器附件的选择·····················19
润滑与密封···························20
设计小结·····························21
参考资料·····························21
设计任务书
设计题目：
设计带式输送机传动装置
设计要求：
输送带工作拉力F=4KN；
输送带工作速度V=1.5m/s允许输送带速度误差为±5%；
滚筒直径D=350mm；
滚筒效率η1=0.95（包括滚筒于轴承的效率损失）；
工作情况两班制，连续单向运转，载荷较平稳，工作有轻微震动；
工作折旧期5年；
设计内容：
传动方案拟定
电动机的选择
传动装置的运动和动力参数计算
齿轮传动设计计算
轴的设计计算
滚动轴承、键和连轴器的选择与校核；
装配图、零件图的绘制
设计计算说明书的编写
设计任务：
装配图一张（A1以上图纸打印）
零件图两张（一张打印一张手绘）
设计说明书一份
传动方案拟定
选择展开式二级圆柱齿轮减速器，其结构简单，但齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大的刚度，高速级齿轮布置在远离转矩的输入端，这样，轴载转矩的作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分相互抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象，用于载荷比较平稳的场合，高速级一般做成斜齿，低速级可做成直齿。
总体布置简图如下：
电动机的选择
电动机类型和结构的选择
根据输送机的工作环境选择封闭式小型三相异步电动机Y（IP44）系列
电动机功率的选择
运输机功率Pw=F
v=4x1.5=6KN
从电动机到输送带的传动总效率为η=η1η2²η3²η4η5=0.96×0.99²×0.98²×0.99×0.95=0.85
其中η1、η2、η3、η4、η5分别为带、轴承、齿轮传动、电动机联轴器、滚筒的效率
电动机功率P电=
=7.06Kw
3.电动机转速的选择
滚筒转速为n=60×
=81.9r／min
取带传动的传动比i1=2-5，二级圆柱齿轮减速器的传动比为i2=7.1—50，总传动比为i=14.2-250
故电动机转速可选范围为nd=i*n=1163—20475r/min
选取电动机的型号
综上所述选取电动机型号:
Y132M-4，额定功率为7.5kW,转速为1440r/min,质量81kg
传动装置的运动和动力参数计算
计算总传动比
i==49.3
计算各级传动比
按展开式二级圆柱齿轮减速器推荐高速级传动比i1=（1.3-1.5）i2,取i1=1.4i2,
i=i1*i2=1.4*i22的i2=5.93，i1=8.31
计算各轴转速
n1=nd=1440r/min
n2=288r/min
n3=82.3r/min
计算各轴输入功率
P1=Pd*η5=7.5kw
P2=P1*η32*η4=7.425kw
P3=P2*η32*η4=7.203kw
计算各轴输出功率
Pd=7.5kw
P1’=P1*η32=7..425kw
P2’=P2*η32=7.203kw
P3’=P3*η32=7.2kw
计算输出转矩
T1=49.2Nm
T2=238.87Nm
T3=835.6Nm
计算结果见下表：
项目
电动机轴
高速轴1
中间轴2
低速轴3
转速（r/min）
1440
1440
288
82.3
输入功率（kw）
7.5
7.5
7.425
7.203
输出功率（kw）
7.5
7.425
7.203
7.2
输出转矩（Nm）
49.2
49.2
238.87
835.6
高速级齿轮传动计算
选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
选用斜齿圆柱齿轮传动；
闭式传动。
采用齿面硬度小于等于350HBS的软齿面，小齿轮、大齿轮都用45号钢
σlim1=520Mpa,σlim2=470Mpa.取K=3,ZE=189.8
[σH1]=520Mpa[σH2]=470Mpa
分度圆直径d1=
=54.1mm
试选小齿轮齿数z1＝20，大齿轮齿数z2＝i1
z1=5×20=100，取z2＝100，齿数比u=
=5
初算模数m=
=
=2.705查表m=3则：
分度圆直径d1=mz1=3×20=60mmd2=mz2=3×100=300mm齿宽b=
d1=0.8×60=48mm所以：
大齿b=50mm小齿55mm
按照轮齿弯曲强度设计
取齿宽系数，载荷系数K=1
功率P1=7500×0.99=7.425Kw
小齿轮上的转矩T1=9.55×10³×
=49242Nmm
取YFa1=2.81,YFa2=2.18.
取YSa1=1.56,YSa2=1.80.
查机械手册[σF1]=301Mpa[σF2]=280Mpa
对齿轮进行弯曲强度计算：
大齿轮σF大=
=
=55.82Mpa﹤[σF2]
小齿轮σF小=
=56.69
因此，齿轮齿根的抗弯曲强度是安全的
低速级齿轮传动计算
选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
选用直齿圆柱齿轮传动；
材料及热处理；采用齿面硬度小于等于350HBS的软齿面，小齿轮、大齿轮都用45号钢
σlim1=520Mpa,σlim2=470Mpa，取K=1.3,
=0.9，ZE=189.8
[σH1]=520Mpa[σH2]=470Mpa
试选小齿轮齿数z1＝20，大齿轮齿数z2＝i1*z1=3.5×20=70
分度圆直径d1=
=90.4mm除算模数m=
=
=4.52查表m=5则：
分度圆直径d1=mz1=5×20=100mmd2=mz2=5×70=350mm齿宽b=
d1=0.9×100=90mm所以：
大齿b=90mm小齿95mm
按照轮齿弯曲强度设计
取齿宽系数，载荷系数K=1
功率P2=η3η4
P总=0.99×0.98×7.5=7.27Kw
小齿轮上的转矩T1=9.55×10³×
=241071Nmm
取YFa1=2.81,YFa2=2.25.
取YSa1=1.56,YSa2=1.77.
查机械手册[σF1]=301Mpa[σF2]=280Mpa
对齿轮进行弯曲强度计算：
大齿轮σF大=
=
=15.84Mpa﹤[σF2]
小齿轮σF小=
=57.84Mpa≦[σF1]
因此，齿轮齿根的抗弯曲强度是安全的
轴的结构设计
初选轴的最小直径
选取轴的材料为45号钢，热处理为正火回火。
取C=110，
第一根轴
轴的最小直径
=19mm
轴承选内径为25mm，宽为12mm，查设计手册得轴承代号为6005深沟球轴承
轴第1段的直径为25mm，长为80mm
第2段的直径为27mm，长为8mm
第3段的直径为29mm，长为5mm
第4段的直径为27mm，长为53mm
第5段的直径为25mm，长为15mm
所以轴的总长为161mm.
第二根轴
轴的最小直径
=32.4mm
查机械设计手册可选轴承代号为106的，d=30mm，宽b=13mm
轴第1段的直径为30mm，长为15mm
第2段的直径为34mm，长为48mm
第3段的直径为36mm，长为10mm
第4段的直径为33mm，长为93mm
第5段的直径为30mm，长为15mm
所以轴的总长为181mm
第三根轴
轴的最小直径
=49.5mm
查机械设计手册可选轴承代号为110的，d=50mm，宽b=16mm
轴第1段的直径为50mm，长为18mm
第2段的直径为53mm，长为10mm
第3段的直径为55mm，长为88mm
第4段的直径为50mm，长为130
所以轴的总长为246mm
初选轴承
1轴选轴承为6005
2轴选轴承为6006
3轴选轴承为6010
各轴承参数见下表：
轴承代号
基本尺寸/mm
安装尺寸/mm
基本额定/kN
d
D
B
da
Da
动载荷Cr
静载荷Cor
6005
25
47
12
30
43
10
5.85
6006
30
55
13
36
50
13.2
8.30
6010
50
80
16
56
74
22
16.2
确定轴上零件的位置和固定方式
1轴：
由于高速轴齿根圆直径与轴径接近，将高速轴取为齿轮轴，左齿轮用轴肩固定，右齿轮用套筒固定，使用圆锥滚子轴承承载，一轴端连接电动机，采用弹性联轴器。
2轴：
低速级采用齿轮轴，高速级用锻造齿轮，锻造齿轮左端用轴肩固定，右端用套筒固定，使用圆锥滚子轴承承载。
3轴：
采用锻造齿轮，齿轮左端用套筒固定，右端用轴肩固定，为减轻轴的重量采用中轴颈，使用圆锥滚子轴承承载，右端连接运输带，采用凸缘联轴器连接。
键联接选择及校核
键类型的选择
1轴
因为第四段的直径为27mm，查书表8-2-1得键的b=8mm，h=7mm，L=40mm，
GB／T1096键8×40
2轴
因为第四段的直径为33mm，查书表8-2-1得键的b=10mm，h=8mm，L=80mm，
GB／T1096键10×80
3轴
因为第三段的直径为55mm，查书表8-2-1得键的b=16mm，h=10mm，L=70mm，
GB／T1096键16×70
键联接的强度校核
1轴
扭矩T=9550×
=49.2Nm，σp=22.7MPa
2轴
T=9550×
=238.87Nm，σp=36.2MPa
3轴
T=9550×
=835.6Nm，σp=54.3MPa
均在许用范围内。
联轴器的选择
高速轴联轴器
发动机轴选择LX型弹性柱销联轴器，查设计手册型号为LX2.
低速轴联轴器
输送机轴选择LX型弹性柱销联轴器，查设计手册型号为LX5.
带的设计
（1）.确定计算功率Pc，查表9-3-1可得工作情况系数KA=1.3所以Pc=KA
P=1.1×7.5=8.25KW
（2）选取V带型号。
根据Pc、n.由表9-3-1，选用A型V带
（3）确定带轮基准直径dd1、dd2.由表9-3-2选dd1=125mm.根据（9-2-6）.从动轮的基准直径为dd2=i
dd1=5×125=625mm取dd2=630mm
（4）验算带速V=
=9.42m／s
V在5m／s-15m／s范围内，故带的速度合适。
（5）确定V带的基准长度和传动中心距。
0.7（dd1﹢dd2）≤a0≤2（dd1﹢dd2）即528.5≤a0≤1510选a0=1000mm
根据式（9-1-2）计算带所需的基准长度：
L0＝2a0﹢
（dd1﹢dd2）﹢
＝
＝3249.1mm
由表9-1-2，选取带的基准长度Ld=3550mm
按式（9-3-5）计算实际中心距：
a=a0﹢
＝1000﹢
＝1150.45mm
﹙6﹚验算主动轮上的包角α1.
α1＝180°﹣
×57.3°
＝180°﹣
＝154.85°＞120°
故主动轮上的包角合适。
（7）计算V带的根数Z.
Z=
由n1=1440r／min，dd1=125mm
查表9-3-4得△Po=0.17Kw
查表9-3-5得Ka=0.93
查表9-1-2得Kl=1.19
查表9-3-3得Po=1.93
Z=
＝3.55
取Z=4根
（8）计算V带合适的拉力Fo
＋qv²
查表9-1-1得q=0.11
∴Fo＝
＋0.11＋9.42²
＝194.57N
﹙9﹚计算作用在轴上的载荷FQ
FQ=2
Z
sin
＝1519.2N
减速器附件的选择
箱体设计
名称
符号
参数
设计原则
箱体壁厚
δ
8.625
0.025a+3>8
箱盖壁厚
δ1
7.5
0.02a+3>8
凸缘厚度
箱座
b
12.9
1.5δ
箱盖
b1
11.25
1.5δ1
底座
b2
21.56
2.5δ
箱座肋厚
m
7.3
0.85δ
箱盖肋厚
m1
6.37
0.85δ1
地脚螺钉
型号
df
M20
0.036a+12
数目
n
4
轴承旁联接螺栓直径
d1
M15
0.75df
箱座、箱盖联接螺栓直径尺寸
d2
M11
（0.5-0.6）df
连接螺栓的间距
l
180
150~200
轴承盖螺钉直径
d3
9
（0.4-0.5）df
观察孔盖螺钉
d4
7
（0.3-0.4）df
定位销直径
d
8
（0.7-0.8）d2
d1,d2至外箱壁距离
C1
26
C1>=C1min
d2至凸缘边缘距离
C2
24
C2>=C2min
凸台高度
h
60
凸台半径
R1
24
箱体外壁至轴承盖座端面的距离
l1
60
C1+C2+（5~10）
轴承端盖外径
D2
97135
轴承旁连接螺栓距离
S
97135
注释：
a取低速级中心距，a＝225mm
附件
为了保证减速器的正常工作，除了对齿轮、轴、轴承组合和箱体的结构设计给予足够的重视外，还应考虑到为减速器润滑油池注油、排油、检查油面高度、加工及拆装检修时箱盖与箱座的精确定位、吊装等辅助零件和部件的合理选择和设计。
名称
规格或参数
作用
窥视孔
视孔盖
120×80
为检查传动零件的啮合情况，并向箱内注入润滑油，应在箱体的适当位置设置检查孔。
图中检查孔设在上箱盖顶部能直接观察到齿轮啮合部位处。
平时，检查孔的盖板用螺钉固定在箱盖上。
材料为Q235
通气器
通气螺塞
M12×1.25
减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大，为使箱内热胀空气能自由排出，以保持箱内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件等其他缝隙渗漏，通常在箱体顶部装设通气器。
材料为Q235
轴承盖
凸缘式轴承盖
六角螺栓（M8）
固定轴系部件的轴向位置并承受轴向载荷，轴承座孔两端用轴承盖封闭。
轴承盖有凸缘式和嵌入式两种。
图中采用的是凸缘式轴承盖，利用六角螺栓固定在箱体上，外伸轴处的轴承盖是通孔，其中装有密封装置。
材料为HT200
定位销
M9×35
为保证每次拆装箱盖时，仍保持轴承座孔制造加工时的精度，应在精加工轴承孔前，在箱盖与箱座的联接凸缘上配装定位销。
中采用的两个定位圆锥销，安置在箱体纵向两侧联接凸缘上，对称箱体应呈对称布置，以免错装。
材料为45号钢
油面指示器
油标尺M12
检查减速器内油池油面的高度，经常保持油池内有适量的油，一般在箱体便于观察、油面较稳定的部位，装设油面指示器，采用2型
油塞
M14×1.5
换油时，排放污油和清洗剂，应在箱座底部，油池的最低位置处开设放油孔，平时用螺塞将放油孔堵住，油塞和箱体接合面间应加防漏用的垫圈（耐油橡胶）。
材料为Q235
起盖螺钉
M8×30
为加强密封效果，通常在装配时于箱体剖分面上涂以水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因胶结紧密难于开盖。
为此常在箱盖联接凸缘的适当位置，加工出1个螺孔，旋入启箱用的圆柱端或平端的启箱螺钉。
旋动启箱螺钉便可将上箱盖顶起。
起吊装置
吊耳
经过估算减速器重量约为1.05-2.1kN，为了便于搬运，在箱体设置起吊装置，采用箱座吊耳，孔径16。
润滑与密封
润滑
本设计采用油润滑，润滑方式为飞溅润滑，并通过适当的油沟来把油引入各个轴承中。
齿轮的润滑
采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为50+10～20㎜。
取为60㎜。
滚动轴承的润滑
由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。
润滑油的选择
齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。
密封
选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。
轴与轴承盖之间用接触式毡圈密封，型号根据轴段直径选取。
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.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。
参考资料
《机械设计基础》高等教育出版社杨可桢程光蕴李仲生主编
《机械设计课程设计指导书》高等教育出版社宋宝玉主编吴宗泽主审
《机械设计课程设计》华中科技大学出版社金清肃主编范顺成主审
《机械设计手册软件版V1.3》数字化手册编委会
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