二级圆柱齿轮减速器 课程设计.docx

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二级圆柱齿轮减速器课程设计

机械设计说明书

题目：

二级圆柱齿轮减速器

学号：

姓名：

学院：

专业：

班级：

导师：

绪论、机械设计基础课程设计任务书…………………….1

一、传动方案的拟定及说明…………………………….2

二、电动机的选择……………………………………….2

三、计算传动装置的运动和动力参数………………….3

四、传动件的设计计算…………………………………..5

五、轴的设计计算……………………………………….15

六、铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件的选择......22

七、润滑与密封方式的选择、润滑剂的选择………….26

八、课程设计总结…………………………….…………27

九、参考资料目录…………………………….…………28

一、课程设计的内容

设计带式输送机传动装置中的二级圆柱齿轮减速器（见图1）。

设计内容应包括：

传动装置的总体设计；传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择；减速器装配图和零件工作图设计；设计计算说明书的编写。

图1

二、课程设计的要求与数据

已知条件：

1．运输带工作拉力：

F=1.8kN；

2．运输带工作速度：

v=1.1m/s；

3．卷筒直径：

D=350mm；

4．工作条件：

单向运转，有轻微振动，经常满载，空载起动，

单班制工作、使用期限5年，输送带速度容许

误差为±5％。

三、课程设计应完成的工作

1．减速器装配图1张；

2．零件工作图2张（轴、齿轮各1张）；

3．设计说明书1份。

设计计算及说明

结　　果

一、传动方案的拟定及说明

传动方案给定为二级减速器（包含带轮传动和两级圆柱齿轮传动减速），说明如下：

为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和拟定传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速，即

由于齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大刚度，并将齿轮安装在输入轴的远端，使轴在弯矩作用下产生的弯矩变形和在转矩作用下产生的扭矩变形部分抵消，以减少载荷齿宽分布不均的现象，且工作转速一般、结构简单紧凑、加工方便、成本低、传动效率高以及使用和维护方便所以此展开式二级直齿圆柱齿轮减速系统能满足工作要求。

二、电动机选择

1．电动机容量

1）卷筒轴的输出功率ＰＷ

2）电动机输出功率Ｐd

传动装置的总效率

式中，为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。

由参考书附表2-3查得：

弹性联轴器；滚子轴承；圆柱齿轮传动；卷筒轴滑动轴承；V带传动=0.96

则

故

2．电动机额定功率

由附表6-1选取电动机额定功率

3．电动机的转速

为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。

由任务书中推荐减速装置传动比范围，则

电动机转速可选范围为

可见只有同步转速为1000r/min的电动机均符合。

选定电动机的型号为Y132S--6。

主要性能如下表：

电机型号

额定功率

满载转速

起运转矩

最大转矩

Y132S--6

3KW

960r/min

2.0

2.2

4、计算传动装置的总传动比并分配传动比

1）、总传动比=（符合8<<60）

2）、分配传动比假设V带传动分配的传动比，则二级展开式圆柱齿轮减速器总传动比=

二级减速器中：

高速级齿轮传动比

低速级齿轮传动比

三、计算传动装置的运动和动力参数

1．各轴转速

减速器传动装置各轴从高速轴至低速轴依次编号为：

Ⅰ轴、Ⅱ轴、Ⅲ轴。

各轴转速为：

2．各轴输入功率

按电动机所需功率计算各轴输入功率，即

3．各轴输入转矩T（N•m）

将计算结果汇总列表备用。

项目

电动机

高速轴Ⅰ

中间轴Ⅱ

低速轴Ⅲ

N转速（r/min）

960

480

137.1

59.6

P功率（kW）

2.6

2.5

2.4

2.3

转矩T（N•m）

i传动比

2

3.5

2.3

效率

0.96

0.96

0.96

四、传动件的设计计算

3.1带传动的设计

3.1.1V带传动设计要求

1.带传动设计的主要内容选择合理的传动参数；确定带的型号、长度、根数、传动中心距、安装要求、对轴的作用力及带的材料、结构和尺寸等。

2.设计依据传动的用途及工作情况；对外廓尺寸及传动位置的要求；原动机种类和所需的传动功率；主动轮和从动轮的转速等。

3.注意问题带传动中各有关尺寸的协调，如小带轮直径选定后要检查它与电动机中心高是否协调；大带轮直径选定后，要检查与箱体尺寸是否协调。

小带轮孔径要与所选电动机轴径一致；大带轮的孔径应注意与带轮直径尺寸相协调，以保证其装配稳定性；同时还应注意此孔径就是减速器小齿轮轴外伸段的最小轴径。

3.1.2V带传动设计的计算

（以下设计所需查表的数据均查自《机械设计基础》第二版刘江南郭克希主编湖南大学出版社）

1求计算功率:

根据公式：

=P

查表9-5知=1.2，得=1.22.6=3.1kw

2选择普通V带型号

根据=3.1kw和=960r/min，查表9-8知选用A型V带。

3确定带轮基准直径

查表9-2知A型V带轮的最小基准直径为75mm又从图9-8中查出建议值为80-100mm故暂取=100mm

由式（9-6）得大带轮的基准直径为：

=i（1-）=2100（1-0.02）=196mm

按表9-2取=200mm，此时实际传动比将发生改变，=/=/（1－）≈/=1.96

传动比改变量为（（－i）/i）×100％=2%

若仅考虑带传动本身，误差在5％以内是允许的。

4验算带速v

因为v=/601000=（3.14100960）/（601000）=5.02m/s

因为55.0225，故带速合适。

5确定基准长度和实际中心距

因为0.7（＋）≦≦2（＋），

即0.7（100＋200）≦≦2（100＋200）

所以有210≦≦600

初定中心距=300

又因为=2＋（/2）（＋）＋/4

将数据带入上式得=1079.6

由表9-3选用基准长度=1000mm

又因为实际中心距≈＋（－）/2=300＋（1000－1079.6）/2=260.2mm

中心距变动范围为：

=－0.015=260.2－0.015×1000=25.2mm，

=＋0.03=260.2＋0.03×1000=290.2mm。

6验算小带轮包角

由式≈－（（－）/）×=－（（200－100）/260.2）×=>合适

7确定V带根数z

由式z=/（（＋））

查表9-4查得=0.95kw，查表9-6得=0.11kw，查表9-7查得=0.94，查表9-3查得=0.89

则：

z=3.1/（（0.95＋0.11）0.940.89）=3.5

取z=4根

8求初拉力及带轮轴上的压力

由式=500/zv（2.5/－1）＋q，查表9-1知q=0.1kg/m,得=500×3.1/（4×5.02）×（2.5/0.94－1）＋0.1×5.02×5.02=133.7N

由式=2zsin（/2）=2×4×133.7×sin（158/2）=1049.95N

为方便数据查阅，绘制表3-1：

V型带传动相关数据

计算功率（kw）

传动比

i

带速

V（m/s）

带型

根数

单根初拉力（N）

压轴力

（N）

3.1

2

5.02

A

864.10

小带轮直径

（mm）

大带轮直径（mm）

中心距

（mm）

基准长度

（mm）

4

133.7

小带轮包角

100

200

260.2

1000

163.46

2减速器传动零部件-高速级齿轮的设计计算

1）选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数

按照已经选定的传动方案，高速级齿轮选择如下：

（1）.齿轮类型选用直齿圆柱齿轮传动

（2）.齿轮精度等级由于带式输送机速度较慢，查表6-5，选择8级精度等级

（3）.材料选择在确定大小齿轮时，由于小齿轮受载荷更频繁，故要使小齿轮硬度比大齿轮高30-50HBS，所以选择

小齿轮40Cr调质硬度241-286HBS

大齿轮45钢调质硬度217-255HBS

2）初步选取主要参数。

取小齿轮齿数=24，大齿轮齿数=i×=3.5×24=84，取=84，齿数比=i=3.5，

取齿宽系数=1

3）按齿面接触疲劳强度设计计算

由式（6-19）计算小轮分度圆直径

≧

确定各参数值

载荷系数，查表6-6，取K=1.2

小齿轮名义转矩

=9.55××P/=9.55××2.5/480=5×N.mm

材料弹性影响系数

查表6-8，=189.8

④区域系数：

=2.5

⑤重合度系数

因为=1.88－3.2（（1/）＋（1/））=1.88－3.2（（1/24）＋1/84）=1.7

===0.88

⑥许用应力，查表6-19（a）=750MPa，=600MPa

查表6-7，按一般可靠度要求取：

=1

则=/=750/1=750MPa

=/=600/1=600MPa

取俩式计算中较小值，即=600MPa

于是

≧

将上述数据带入上式中，得=42.1mm

4）确定模数

计算模数m=/≥42.1/24=1.75

取标准值m=2mm

5）按齿根弯曲疲劳强度校核计算

按式6-20校核

=（2K/bm）≤

式中小轮分度圆直径=2×24=48mm

齿轮啮合度b=×=1×48=48mm

复合齿形系数查表6-21，=4.25，=3.95

④重合度系数=0.25＋0.75/=0.25+0.75/1.7=0.7

⑤许用应力查图6-22（a）,=310MPa,=250MPa;

查表6-7，取=1.25，则

=/=310/1.25=248MPa

=/=250/1.25=200MPa

⑥计算大、小齿轮的/并进行比较：

/=4.25/248=0.017

/=3.95/200=0.02

因为/

于是=（2K/bm）=（2×1.2×5×/48×48×2）×3.95×0.7=72MPa<

故满足齿根弯曲疲劳强度要求。

6）几何尺寸计算：

=m=2×24=48mm

=m=2×84=168mm

a=（m/2）（＋）=1×（24＋84）=108mm

b=48,故=48

=＋（5-10）mm，取=55mm

7）验算初选精度等级是否合适

齿轮圆速度周=（××/60×1000）=（×48×480/60×1000）

=1.2m/s<6m/s

对照表6-5可知选择8级精度合适。

表3-2高速级齿轮设计几何尺寸及参数

齿轮

压力

角

模数

中心

距

齿数

比

齿数

分度圆

直径

齿宽

小齿轮

20°

2

108

3.5

24

48

55

大齿轮

84

168

48

3减速器传动零部件-低速级齿轮的设计

1）选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数

选用直齿圆柱齿轮传动

传动速度不高，选择8级精度（GB10095-88）

材料选择

小齿轮40Cr调质241-286HBS