机械课程设计二级展开式圆柱齿轮减速器.docx
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机械课程设计二级展开式圆柱齿轮减速器
机械设计课程设计
说
明
书
设计题目:
二级展开式圆柱齿轮减速器
第一章．机械设计课程设计任务书
学生班级：
机械1107学生姓名：
林乐
学号：
20118902设计名称：
二级展开式圆柱齿轮减速器
起止日期：
2013.11-2014.1.14指导老师：
岳大鑫
设计要求及基础资料：
1、运动简图
2、已知条件：
1）工作条件：
两班制，连续单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度35℃；
2）寿命要求：
检修间隔期：
四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；使用折旧期：
8年；
3）动力来源：
电力，三相交流，电压380/220V；
4）工作要求：
运输带允许速度误差：
5%；
5）制造条件及生产批量：
一般机械厂制造，小批量生产。
原始数据：
根据老师布置的题目，本次设计选用C10传动的方案，具体数据如下：
参数
数据
运输带工作拉力F/N
4800
运输带工作速度v/（m/s）
1.25
卷筒直径D/（mm）
500
每日工作时数（h）
16
使用期限（年）
8
3、设计工作量：
（1）减速器装配图1张（A0或A1）；
（2）零件工作图2张；
（3）设计说明书1份。
（4）磁盘一张（内装设计文件、）
交稿形式：
□手写稿□打印稿□磁盘□软件□图纸□其他
第二章．传动装置的总体设计
根据老师安排选择展开式二级圆柱齿轮减速器，用斜齿轮。
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：
图2.1
第三章．电动机的选择
选择电动机：
按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭型结构，电压380V，Y型。
1.选择电动机的容量：
计算项目
计算说明
计算结果
3.1、工作机需要的输入功率
工作机需要的输入功率的计算公式：
1）由已知有运输带工作拉力:
运输带工作速度:
2）运输带与卷筒之间及卷筒轴承的摩擦影响已经在F中考虑，则工作机效率
由1）2）得：
计算项目
计算说明
计算结果
3.2总效率的计算
由电动机到运输带的传动总功率为:
——带传动效率：
0.96
——每对轴承的传动效率：
0.99
——圆柱齿轮的传动效率：
0.96
——联轴器的传动效率：
0.99
则：
3.3工作机实际需要的电动机输出功率计算
3.4工作机的转速及电动机转速的可选范围的确定
工作机转速：
查《机械设计课程设计指导书》P7表1得：
取二级圆柱齿轮减速器的传动比为
故电动机转速可选范围为
依据工作及实际需要的电动机输出功率和电动机转速的可选范围，查《机械设计课程设计手册》P167中表12-1得：
选定电动机型号为，额定功率，满载转速，轴身尺寸：
电动机输出端直径，输出端长度,中心高H=160mm,电机长L=645mm
电动机型号为
第四章．传动装置的运动和动力参数计算
计算项目
计算说明
计算结果
4.1计算总传动比和分配各级传动比
1）总传动比的计算公式：
2）分配各级传动比
两级传动比
查《机械设计课程设计指导书》中P17图12得：
展开式二级圆柱齿轮减速器，
4.2计算传动装置运动的动力参数
1）各轴转速
2）各轴功率
3）各轴转矩
第五章．高速级齿轮传动计算
计算项目
计算说明
计算结果
5.1按齿根弯曲强度设计
（1）确定计算参数:
1）载荷系数
2）螺旋角影响系数（可取范围Yβ=0.85~0.92，β角大时取小值）
3）计算当量齿数
4）查取齿形系数
查《机械设计》P137中表6.4得：
取.
5）查取应力校正系数
6）小齿轮的弯曲疲劳强度极限
，
大齿轮的弯曲疲劳强度极限
7）弯曲疲劳寿命系数
8）计算弯曲疲劳许用应力
查《机械设计》P140中表6.5得：
（接触疲劳强度的最小安全系数取值：
1.0~1.6）
9）计算大、小齿轮的并加以比较
大齿轮的数值大
（2）设计计算:
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取，可满足弯曲强度。
但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。
于是由取
则,
取
（3）几何尺寸的计算:
1）计算中心距a
2）修正螺旋角
因值改变不多，故参数、、等值不必修正
3）计算大、小齿轮的分度圆直径
4）计算齿轮宽度
圆整后取，
第六章．低速级齿轮传动计算
计算项目
计算说明
计算结果
低速级齿轮传动设计
6.1选齿轮类型、精度等级、材料及齿数
（1）低速级的圆柱齿轮传动为直齿圆柱齿轮传动
（2）选与高速级齿轮传动精度一致，故选用7级精度（GB10095-88）
（3）材料选择。
由于同一减速器各级小齿轮（大齿轮）的材料，在没有特殊情况下应选用相同牌号，以减少材料品种和工艺要求；另外在齿轮工作过程中，小齿轮的轮齿接触次数比大齿轮多，为了使大小齿轮寿命接近，通常取小齿轮的硬度值比大齿轮的高20-40HBS。
即选择小齿轮材料为40Cr（表面淬火），硬度为480HBS，大齿轮材料为45钢（表面淬火），硬度为450HBS，二者材料硬度差为30HBS。
（4）选小齿轮齿数,大齿轮齿数,取
直齿圆柱齿轮传动
7级精度
40Cr（表面淬火）
45钢（表面淬火）
6.2按齿面接触强度设计
由设计计算公式进行试算，即
（1）确定公式内的各计算数值
1）确定载荷系数K：
查《机械设计》P133中表6.2得：
（原动机均匀工作，工作机轻微冲击）
由于斜齿轮为7级精度，速度较高，选用（斜齿轮可选值）
由于斜齿轮为7级精度，速度较高，选用（斜齿轮可选值）
由于齿轮非对称布置，切两轮之一为软齿面，选用（可选）
2）小齿轮传递的转矩
3）两支承相对于小齿轮做不对称布置，齿宽系数
4）材料的弹性影响系数
节点区域系数：
查《机械设计》中P135图6.12得：
取
重合度系数:
（重合度系数）
5）齿数比
6按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限
7）计算应力循环次数N（齿轮工作寿命为8年，设每天工作300天）
8）选取接触疲劳寿命系数
9）计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1%，查《机械设计》P140中表6.5得：
（接触疲劳强度的最小安全系数取值：
1.0~1.6）
取小者，即
（2）计算
1）试算小齿轮分度圆直径
2）计算圆周速度
3）计算齿宽
4）计算齿宽与齿高之比
模数
齿高
6.3按齿根弯曲强度设计
6.4几何尺寸的计算
由弯曲强度的计算公式有:
（1）确定公式内的各计算数值
1）小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限
2）查《机械设计》中P139图6.67得:
取弯曲疲劳寿命系数,
3）计算弯曲疲劳许用应力
查《机械设计》P140中表6.5得：
取弯曲疲劳安全系数（疲劳强度的取值：
1.4~3.0）
4）计算载荷系数
5）查取齿形系数
查《机械设计》P137中表6.4得：
6）查取应力校正系数
由表查得，
7）计算大、小齿轮的并加以比较
大齿轮的数值大
取
（2）设计计算
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮的直径（即模数与齿轮的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数2.894mm，并就近圆整，取，可满足弯曲强度。
但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径，算出小齿轮的齿数
大齿轮的齿数
取
（1）计算大、小齿轮的分度
（2）计算中心距a
（3）计算齿轮宽度
圆整后取，
第七章．齿轮传动参数表
名称
符号
单位
高速级
低速级
小齿轮
大齿轮
小齿轮
大齿轮
中心距
a
mm
178.554
225
传动比
i
5.6
3.68
模数
m
mm
2.75
3
螺旋角
β
º
14°0’1”
0
压力角
α
º
20
20
齿数
Z
19
107
32
118
分度圆直径
d
mm
53.85
303.257
96
354
齿顶圆直径
h
mm
59.35
308.759
102
360
齿根圆直径
df
mm
46.97
296.384
88.5
346.5
齿宽
b
mm
60
55
100
95
旋向
左旋
右旋
材料
40Cr
45钢
40Cr
45钢
热处理状态
表面淬火
表面淬火
表面淬火
表面淬火
齿面硬度
HBS
480
450
480
450
第八章．确定减速器箱体的主要结构尺寸
名称
符号
尺寸关系式
结果/mm
箱座壁厚
0.025a+38
9
箱盖壁厚
0.02a+38
8
箱盖凸缘厚度
1.5
12
箱座凸缘厚度
1.5
13.5
箱底座凸缘厚度
2.5
22.5
地脚螺栓直径
0.036a+12
M16
地脚螺栓数目
a250时，
4
轴承旁连接螺栓直径
0.75
M12
盖与座连接螺栓直径
（0.5~0.6）
M10
连接螺栓的间距
150~200
160
轴承端盖连接螺钉直径
（0.4~0.5）
M8
视孔盖螺钉直径
（0.3~0.4）
M6
定位销直径
（0.7~0.8）
M8
至外箱壁距离
=22
22
至外箱壁距离
=18
18
至外箱壁距离
=16
16
至凸缘边缘距离
=20
20
至凸缘边缘距离
=16
16
至凸缘边缘距离
=14
14
轴承旁凸台半径
16
凸台高度
外箱壁至轴承座端面距离
46
大齿轮顶圆与内箱壁距离
20
齿轮端面与内箱壁距离
12
箱体内壁至轴承端面的距离
轴承采用脂润滑
10
箱盖肋厚
7
箱座肋厚
8
轴承端盖外径
D+（5~5.5）
轴承端盖厚度
e
10
轴承旁连接螺柱距离
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