二级展开式圆柱齿轮减速器设计计算说明书.doc
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机械设计课程设计
计算说明书
设计题目二级展开式圆柱齿轮减速器
学院工程机械
专业工程机械
班级
姓名
学号
指导教师
2015年7月
目录
一课程设计任务书2
二设计要求2
三设计步骤2
1.传动装置总体设计方案3
2.电动机的选择3
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比4
4.计算传动装置的运动和动力参数5
5.齿轮的设计6
6.滚动轴承和传动轴的设计19
7.键联接设计31
8.箱体结构的设计33
9.润滑密封设计35
10.联轴器设计35
四设计小结35
五参考资料36
六设计日志37
一课程设计任务书
课程设计题目：
二级展开式圆柱齿轮减速器
设计带式运输机传动装置（简图如下）
1——二级展开式圆柱齿轮减速器
2——运输带
3——联轴器（输入轴,输出轴均用弹性联轴器）
4——电动机
5——卷筒
设计数据：
数据编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
运输带工作拉力F/
1500
2200
2300
2500
2600
2800
3300
4000
4500
4800
运输带工作速度v/（m/s）
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.4
1.2
1.6
1.8
1.25
卷筒直径D/mm
220
240
300
400
220
350
350
400
400
500
已知条件
1）工作条件：
两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度35℃；
2）使用折旧期：
8年；
3）检修间隔期：
四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；
4）动力来源：
电力，三相交流，电压380/220V
5）运输带速度允许误差为±5%；
6）制造条件及生产批量：
一般机械厂制造，小批量生产。
二.设计要求
1.完成减速器装配图一张。
2.绘制轴、齿轮零件图各一张。
3.编写设计计算说明书一份。
三.设计步骤
1.传动装置总体设计方案
本组设计数据：
第2组数据：
运送带工作拉力F/N2200N。
运输带工作速度v/（m/s）1.1m/s。
卷筒直径D/mm240mm。
1）减速器为二级展开式圆柱齿轮减速器。
2）方案简图如下图
3）该方案的优缺点：
二级展开式圆柱齿轮减速器具有传递功率大，轴具有较大刚性,制造简单,维修方便,使用寿命长等许多优点,在工业上得到广泛应用。
2、电动机的选择
1）选择电动机的类型
按工作要求和工作条件选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V。
2）选择电动机的功率
取为工作机卷筒传动的效率
工作机的所需功率为：
从电动机到工作机传送带间的总效率为：
由《机械设计课程设计手册》表1-5可知：
：
滚动轴承效率0.99（球轴承（稀油润滑））
：
齿轮传动效率0.98（7级精度一般齿轮传动）
：
联轴器传动效率0.99（弹性联轴器）
所以工作机实际需要的电动机输出功率为：
考虑储备功率取
3）选择电动机转速
按手册表14-2推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动范围为3~5，则二级展开式圆柱齿轮减速器传动比
而工作机卷筒轴的转速为
所以电动机转速的可选范围为
符合这一范围的同步转速有1000、1500两种。
这里选择这两种电机进行比较，其主要性能如下表：
方案
电动机型号
额定功率（kW）
电动机转速（r/min）
电动机质量（kg）
价格因素
同步
满载
参考比价
1
Y132S-6
3
1000
960
63
3.09
2
Y100L2-4
3
1500
1430
38
1.87
3.计算传动装置的总传动比并分配传动比
1）.总传动比为
2）.分配传动比
其中：
为高速级传动比，为低速级传动比，且展开式二级圆柱齿轮减速器
考虑润滑条件等因素，取=1.334初定
4.计算传动装置的运动和动力参数
该传动装置从电动机到工作机共有三轴，依次为Ⅰ轴Ⅱ轴Ⅲ轴
1）.各轴的转速
I轴
II轴
III轴
卷筒轴
2）.各轴的输入功率
I轴
II轴
III轴
卷筒轴
3）.各轴的输入转矩
电动机轴的输出转矩为
I轴
II轴
III轴
卷筒轴
将上述计算结果汇总与下表，以备查用。
轴名
功率P（kw）
转矩T/（N·mm）
转速n/（r/min）
传动比
I轴
2.651
17.706
1430
4.571
II轴
2.572
78.514
312.842
3.574
III轴
2.495
272.209
87.533
1
卷筒轴
2.470
269.487
87.533
4）.验证带速
5.齿轮的设计
①.高速级大小齿轮的设计
1）选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
（1）按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动，压力角取为。
（2）带式运输机为一般工作机器，速度不高，故参考《机械设计》表10-6选用7级精度。
（3）材料选择。
由《机械设计》表10-1，选择小齿轮材料为,40Cr（调质），齿面硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调制），齿面硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。
（4）选小齿轮齿数，则大齿轮齿数，取。
2）按齿面接触疲劳强度设计
（1）由下式算小齿轮分度圆直径，即
1>确定公式内的各计算数值
Ⅰ.试选。
Ⅱ.计算小齿轮传递的转矩
Ⅲ.由课本表10-7选取齿宽系数
Ⅳ.由课本图10-20查得区域系数
Ⅴ.由课本表10-5查得材料的弹性影响系数
Ⅵ.计算接触疲劳强度用重合度系数
Ⅶ.计算接触疲劳许用应力
由课本图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳强度极限分别为、
由课本式（10-15）计算应力循环次数：
由课本图10-23查取接触疲劳寿命系数、
取失效概率为1%、安全系数S=1，由课本式（10-14）得
取和中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即
2>.试算小齿轮分度圆直径
（2）调整小齿轮分度圆直径
1>.计算实际载荷系数前的数据准备
Ⅰ.圆周速度。
Ⅱ.齿宽。
2>.计算实际载荷系数
Ⅰ.由课本表10-2查得使用系数
Ⅱ.根据，7级精度，由课本图10-8查得动载系数；
Ⅲ.齿轮的圆周力
查课本表10-3得齿间载荷分配系数
Ⅳ.由课本表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称分步时，得齿向载荷分布系数
由此，得到实际载荷系数：
（3）.由课本式（10-12），可得按实际载荷系数算得的分度圆直径
及相应的齿轮模数
3）按齿根弯曲疲劳强度设计
（1）.由课本式（10-7）试算模数，即
1>.确定公式中的各参数值
Ⅰ.试选
Ⅱ.由课本式（10-5）计算弯曲疲劳强度用重合度系数
Ⅲ.计算
由课本图10-17查得齿形系数、
由课本图10-18查得应力修正系数、
由课本图10-24c查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为、
由课本图10-22查得弯曲疲劳寿命系数、
取弯曲疲劳安全系数，由式（10-14）得
因为大齿轮的大于小齿轮，所以取
2>.试算模数
（2）调整齿轮模数
1>.计算实际载荷系数前的数据准备
Ⅰ.圆周速度
Ⅱ.齿宽
Ⅲ.宽高比
2>.计算实际载荷系数
Ⅰ.根据，7级精度，由课本图10-8查得动载荷
Ⅱ.由，
，查课本表10-3得齿间载荷分配系数
Ⅲ.由课本表10-4用插值法查得，结合查课本图10-13，
得。
则载荷系数为
3>.由课本式（10-13），可得按实际载荷系数算得的齿轮模数
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模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲疲劳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，仅与齿轮直径有关，可取弯曲疲劳强度算得的模数并就近圆整为标准值，按接触疲劳强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数。
取，则大齿轮齿数，取，与互为质数。
这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。
4）几何尺寸计算
1>.计算分度圆直径
2>.计算中心距
3>.计算齿轮宽度
取
5）圆整中心距后的强度校核
1>.计算变位系数
取
2>.齿面接触疲劳强度校核
3>.齿根弯曲疲劳强度校核
6）主要设计结论:
参数
齿数z
模数m/mm
压力角α/°
变位系数x
中心距a/mm
齿宽b/mm
小齿轮
25
1.5
20
0.500
105
45
大齿轮
113
0.552
37.5
小齿轮材料为40Cr（调质），齿面硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调制），齿面硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。
齿轮按7级精度设计。
②.低速级大小
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