同轴式二级圆柱齿轮减速器的设计文档格式.docx
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减速器横向尺寸较小，两大吃论浸油深度可以大致相同。
结构较复杂，轴向尺寸小。
3电动机的选择
1．电动机类型和结构的选择
按工作要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。
2．电动机容量的选择
1）工作机所需功率Pw
Pw＝2.02kW
其中，平带传动的效率0.98
2）电动机的输出功率
Po＝Pw/η
由[1]P134表10-1查得联轴器效率η＝0.99，一对齿轮传动效率η＝0.97，一对滚动轴承效率η＝0.99，因此
η＝0.9
Po＝2.24kW
3．电动机转速的选择
Pm=（1～1.3）Po=2.24——2.912kW
Nw=60Vw/Πd=60.05r/min
根据[1]P13表3-2确定单级圆柱齿轮传动比i=3～5
则总传动比的范围i=9～25
电动机的转速范围应为n=540.45～1501.25r/min
初选为同步转速为1000r/min的电动机
4．电动机型号的确定
综合考虑电动机和传动装置的情况后，根据[1]P223表10-110确定电动机的型号为Y132S-6。
额定功率为3kW，满载转速960r/min。
基本符合题目所需的要求。
计算传动装置的运动和动力参数
传动装置的总传动比及其分配
1．计算总传动比
由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为：
i＝nm/nw=960/60.57=15.99
2．合理分配各级传动比
I1=4.559
I2=3.507
各轴转速、输入功率、输入转矩
参数
轴名
电动机轴
I轴
II轴
III轴
滚筒轴
转速（r/min）
960
210.57
60.04
功率（kW）
3
2.97
2.85
2.74
2.69
转矩（N/m）
29.84
29.55
129.26
435.83
427.87
传动比i
1
4.559
3.507
效率
0.99
0.96
0.98
4传动件设计计算
1．选定齿轮传动类型、精度等级、材料及齿数热处理方式、确定许用应力。
1）直齿圆柱齿轮传动
2）材料及热处理；
选择小齿轮材料为45（正火），硬度为210HBS，大齿轮材料为45（正火），硬度为200HBS，二者材料硬度差为10HBS。
2）精度等级选用8级精度；
3）试选小齿轮齿数z1＝24，大齿轮齿数z2＝85的；
2．按齿面接触强度设计
因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算
按[2]P130式（7—37）试算，即
1）确定公式内的各计算数值
（2）由图7-31选取区域系数ZH＝2.5
（3）由表7-13选取尺宽系数ψd＝0.7
（5）由表7-11查得材料的弹性影响系数ZE＝189.8Mpa
（4）计算重合度εα
εα=1.88—3.2（1/z1+1/z2）=1.723
4
（6）由图10－21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1＝600MPa；
大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2＝550MPa；
（9）计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1％，安全系数S＝1，由式（10－12）得
[σH]1＝600MPa
[σH]2＝550MPa
2）计算
（1）试算小齿轮分度圆直径
do≥
79.637=80mm
（2）计算圆周速度
V=0.88m/s
（3）计算齿宽b及模数m
b=φddo=0.7×
80mm=56mm经圆整b=55mm
m=3.32经圆整m=3.5
h=2.25m=2.25×
3mm=6.75mm
（5）计算载荷系数K
已知载荷有轻微振动，所以取KA=1.25[2]P129表7-10
根据v=0.88m/s,8级精度，由[2]P128图7-28查得动载系数KV=1.2；
由表10—4查的KHβ的计算公式和直齿轮的相同，
故Kβ=1.19
由[2]图7-30查得Kβ=1.19
由[2]图7-29查得Kα=1.25。
故载荷系数
K=KAKVKαKβ=1.25×
1.2×
1.25×
1.19=2.23
（6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径
d1=84mm
3．按齿根弯曲强度设计[2]P131式7-39
σF1=108.85≤210
σF2=103≤210
满足强度要求
4．几何尺寸计算
1）计算中心距
z1=24，z2=85
a=190.75mm
B1=60mm，B2=55mm
同理可得，高速齿轮的几何尺寸
z1=24，z2=110
m=2
a=134mm
B1=40mm，B2=35mm
5）结构设计
以大齿轮为例。
因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式为宜。
其他有关尺寸参看大齿轮零件图。
5轴的设计计算
II轴：
1．初步确定轴的最小直径
d≥26.2mm
2．求作用在齿轮上的受力
Ft1=1174.9N
Fr1=427.6N
Ft2=3077N
Fr2=1120N
3．轴的结构设计
1）径向尺寸
d1、d7处与轴承内径相配合，为便于轴承安装，故取d1=d7=30mm，选定轴承型号为6306[1]P167表10-35。
d3、d5处与齿轮孔径相结合，为了便装配，按标准直径系列（[2]P280表14-6）取d3=33.5mm,d5=40mm。
d4处为轴环，起定位作用，取d4=46mm。
d2、d6处安装套筒，以固定齿轮和轴承。
2）轴向尺寸
与齿轮相配合的轴段长度，略小于其轮毂宽度。
大、小齿轮的轮毂宽度均为B=（1.2～1.5）×
30，取B=40mm，取轴段为L3=48,L5=43mm。
与轴承相配合的轴段L1、L7，轴承宽度为19mm，取挡油板为5mm，则L1=L7=19mm。
其他轴段长度与轴间配合有关，取L2=30mm，L6=10mm
4．求轴上的载荷
FH=503N
FV=2244N
5.求弯矩
大齿轮所在截面所受的水平弯矩等于：
MH=112.5x503=56587.5N*mm
大齿轮所在截面所受的垂直弯矩等于：
MV=112.5x2244=252450N*mm
合成弯矩：
=258714N*mm[2]P283
因为单相运转，转矩为脉动循环，α=0.6。
α*T=0.6x129243=77545.8N*mm
当量弯矩：
=270085.7N*mm
由[2]P280式14-4可知
da=31.42mm
dm=36.62mm
考虑键槽da=105%x31.42=32.99<
33.5mm
dm=105%x36.62=38.451<
40mm
强度满足
轴承的校核：
P1=2087.7N，P2=2251.98N
因为P1<
P2，取较大值P2。
查[2]P252表13-15
fp=1.1表13-14
ft=1
fp*P2/ft=1.1x2251.8/1=2477
根据P252式13-2计算
C=14101.2N<
20800N，满足强度要求
I轴：
d≥16.03mm
Ft1=1230,9N
Fr1=448N
从轴段d1=18mm开始
d2起固定作用，定位轴肩高度可在（0.07～0.1）d的范围内按经验选取，故d2=20.52～21.6,该直径处将安装密封毡圈，标准直径应取d2=20mm[2]P191表10-50，d3处与轴承内径相配合，为便于轴承安装，故取d3=d7=25mm，选定轴承型号为6005[1]P167表10-35。
d4处与齿轮孔径相结合，为了便装配，按标准直径系列（[2]P280表14-6）取d4=28mm。
d5起固定作用，由h=（0.07～0.1）d=1.96～2.8mm，取h=2mm，d5=35mm。
d7与轴承配合，取d7=d3=25mm。
d6为轴承轴肩，取d6=30mm
与齿轮相配合的轴段长度，略小于其轮毂宽度B=（1.2～1.5）=33.6～42mm,取B=40mm，取轴段L4=38mm.联轴器HL1的Y型轴孔B=30mm,取轴段长L1=28mm。
与轴承相配合的轴段L7，查轴承宽度为15mm，取挡油板为8mm，于是L7=15mm,L3=113mm
轴承端面与箱体内壁的距离Δ1与轴承润滑有关，取Δ1=5mm。
齿轮端面与箱体壁的距离Δ2=10～15mm。
分箱面宽与螺栓装拆空间有关，轴承盖螺钉至联轴器距离Δ3=10～15mm。
综合考虑取L2=55mm。
FH=116.7N
FV=320.6N
小齿轮截面所受的水平弯矩等于：
MH=123.5x116.7=14412.5N*mm
小齿轮截面所受的垂直弯矩等于：
MV=123.5x320.6=39594.1N*mm
=42135.9N*mm
α*T=0.6X29542=17725.2N*mm
=45712N*mm
da=14.77mm
dm=20.26mm
考虑键槽da=105%x14.77=15.5<
18mm
dm=105%x20.5=21.27<
28mm
P1=331.3N,P2=968.8N
fp*P2/ft=1.1x968.8/1=945
C=10058N<
10800N，满足强度要求
III轴：
d≥39.31mm
Ft1=2929.6N
Fr1=1066.4N
从轴段d1=40mm开始
d2起固定作用，定位轴肩高度可在（0.07～0.1）d1的范围内按经验选取，故d2=45.6～48mm,该直径处将安装密封毡圈，标准直径应取d2=55mm[2]P191表10-50，d3处与轴承内径相配合，为便于轴承安装，故取d3=60mm，选定轴承型号为6012[1]P167表10-35。
d6处与齿轮孔径相结合，为了便装配，按标准直径系列（[2]P280表14-6）取d4=71mm。
d5处为轴环，起定位作用，取d4=70mm。
d7与轴承配合，取d7=d3=60mm。
d6为轴承轴肩，取d5=80mm。
与齿轮相配合的轴段长度，略小于其轮毂宽度B=（1.2～1.5）d=63.6～79.5mm,取B=86mm，取轴段L4=84mm.联轴器HL3的J型轴孔B=84mm,取轴段长L1=82mm。
与轴承相配合的轴段L7，查轴承宽度为19mm，取挡油板为20mm，于是L7=33mm
分箱面宽与螺栓装拆空间有关，轴承盖螺钉至联轴器距离Δ3=10～15mm，
L3、L6的长度与其他轴的配合有关，分别取L3=38mm、L6=11.5mm。
轴环宽度L5=15.5mm。
FH=572N
FV=357.8N
大齿轮截面所受的水平弯矩等于：
MH=88x572=50336N*mm
大齿轮截面所受的垂直弯矩等于：
MV=88x1357.8=119486.4N*mm
。
=129656.13N*mm
α*T=0.6x435781=261469N*mm
=291850.56N*mm
da=36.23mm
dm=58mm
考虑键槽da=105%X36.23=37.58<
dm=105%x58=60.9<
71mm
P1=1572.2N，P2=1647.98N
fp*P2/ft=1.1x1647.98/1=1812.8
C=6791.9N<
24500N，满足强度要求
6键连接的选择及校核计算
键的位置
b×
h
所在轴
直径
工作长度
工作高度
转矩
极限应力
高速轴
齿轮
8X7
28
30
3.3
29．55
117
联轴器
6×
6
18
23
2.8
56
中间轴
大齿轮
10×
8
40
129．26
小齿轮
33.5
低速轴
20X12
53
44
4.9
435．83
100
14×
9
60
72
3.8
95
所选键槽为A和C型键槽，由于键采用静联接，冲击轻微，所以许用挤压应力为100～120MPa，所以上述键皆安全。
7连轴器的选择
由于弹性联轴器的诸多优点，所以考虑选用它。
二、高速轴用联轴器的设计计算
由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为K=1.3，
计算名义转矩为Tc=K*T=28.47N/m
考虑电动机外伸轴径，选用弹性柱销联轴器HL1（GB5014—85）
其主要参数如下：
公称转矩160N/m
轴孔直径，18
轴孔长，30
（[2]P184表10-43）（GB5014—85）
三、第二个联轴器的设计计算
由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为K=1.3，
计算转矩为Tc=K*T=430.82N/m
所以选用凸缘联轴器YL10（GB5843—86）
材料HT200
公称转矩630N/m
轴孔直径405mm
轴孔长，84mm
（[2]P184表10-41）（GB5014—85）
8减速器箱体的结构设计
1、减速器箱体的结构：
铸造的卧式剖分箱体
2、轴承类型及润滑方式：
齿轮油润滑，轴承采用深沟球轴承，由于第二级级齿轮的圆周速度v＜2m/s时，轴承采用脂润滑。
3、轴承盖的结构形式：
凸缘式轴承盖
4、轴承组合结构方案：
两端固定式
5、铸造减速器机体主要结构尺寸：
[1]P23表5-1
机座壁厚：
δ=8mm，机盖壁厚：
δ1=8mm，
机座凸缘厚度：
b=12mm，机盖凸缘厚度b1=12mm，
机座底凸缘厚度：
b2=20mm，地脚螺钉直径：
df=16mm，
地脚螺钉数目：
n=6
轴承旁连接螺栓直径：
d1=12mm，盖与座连接螺栓直径：
d2=8mm，
连接螺栓间距：
l≤150~200mm,轴承端盖螺钉直径：
d3=8mm（6005），10mm（6005），10mm（6010）
df，d1，d2至外和内机壁距离：
Do=34mm，Ro=8mm，r=3mm，
d1、d2至凸缘边缘距离：
c1=22mm，c2=12mm，
轴承旁凸台半径R1=20mm，h待定，
大齿轮顶圆与内机壁距离：
Δ1=9mm，齿轮端面与内机壁距离：
Δ2=9mm，
机座肋厚：
m1=8mm，机盖肋厚m=8mm，
9减速器附件的选择
窥视孔盖螺钉直径：
d4=8mm,定位销直径：
d=6mm，
通气器
由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M14×
1.5[1]P49表5-18
油面指示器
选用游标尺M12[1]P51表5-19
起吊装置
采用箱盖吊耳、箱座吊耳[1]P52表5-20
放油螺塞
选用外六角油塞及垫片M16×
1.5[1]P48表5-17
10润滑与密封
一、齿轮的润滑
采用浸油润滑，由于低速级周向速度，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为40mm。
二、滚动轴承的润滑
由于轴承周向速度太低（v<
1.5～1.2m/s），所以采用润滑脂润滑。
四、密封方法的选取
选用凸缘式端盖易于调整，采用毡圈式密封。
密封圈型号按所装配轴的直径确定。
[1]P191表10-50
轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。
设计小结
由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，比如说齿轮的计算不够精确等等缺陷，我相信，通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备。
11参考资料
[1]《机械设计基础课程设计》，中国矿业大学出版社，张建中主编，2006年9月第2版；
[2]《机械设计基础》，中国矿业大学出版社，张建中主编，2006年1月第3版；
结果：
Pm=3kW
Y132S-6
nm960r/min
I=15.99
[σH]1＝600MPa[σH]2＝550MPa
V=0.88m/s
合适
b=55mm
m=3.5
h=6.75mm
高速齿轮的几何尺寸
z1=24，z2=110
a=134mmB1=40mm，B2=35mm
d1=d7=30mm
d3=35.5mm
d5=40mm
d4=46mm
L3=48mm,
L5=43mm
L1=L7=19mm
L2=30mm，
L6=10mm
MH=56587.5N*mm
MV=252450N*mm
M=258714N*mm
M’=270085.7N*mm
da=105%x31.42=32.99<
dm=105%x36.62
=38.451<
强强度满足
C=
14101.2N<
20800N满足强度要求
Ft1=1230.9N
d1=18mm
d2=20mm
d3=d7=25mm
d4=28mm
d5=35mm
d6=30mm
L4=38mm
L1=28mm
L2=55mm
L7=15mm
L3113mm
MH=14412.5N*mm
MV=39594.1N*mm
M’=45712N*mm
da=15.5<
18mmdm=21.27<
210800N
d1=40mm
d2=55mm
d3=60mm
d4=70mm
d5=80mm
d7=d3=60mm
d6=71mm
L1=82mm
L7=33mm
L4=15.5mm
L3=38mm
L6=84mm
L5=11.5mm
MH=50336N*mm
MV=119486.4N*mm
M’=291850.56N*mm
da=36.23<
40mmdm=58<
C=6791.9N<
24500N
弹性柱销联轴器HL1（GB5014—85）
凸缘联轴器YL10（GB5843—86）
δ=8mm
b2=20mm
δ1=8mm
b1=12mm
df=16mm
d1=12mm
d2=8mm
l≤150~200mm
d3=8mm（6005）8mm（6005）
10mm（6010）
Do=34mm
Ro=8mm
r=3mm
c1=22mm
c2=12mm
R1=20mm
Δ1=9mm
Δ2=9mm
m1=8mm
m=8mm
d4=8mm
d=6mm
M14×
1.5
M16
外六角油塞及垫片M16×
1.5
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