课程设计二级减速箱的设计.docx
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课程设计二级减速箱的设计
课程设计说明书
课程名称：
机械设计课程设计
设计题目：
二级减速箱的设计
专业：
过程装备与控制工程
班级：
学生姓名:
学号:
指导教师:
序言
浅谈减速器的发展趋势
1、高水平、高性能。
圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高4倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。
2、积木式组合设计。
基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。
3、型式多样化，变型设计多。
摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。
促使减速器水平提高的主要因素有：
①理论知识的日趋完善，更接近实际（如齿轮强度计算方法、修形技术、变形计算、优化设计方法、齿根圆滑过渡、新结构等）。
②采用好的材料，普遍采用各种优质合金钢锻件，材料和热处理质量控制水平提高。
③结构设计更合理。
④加工精度提高到ISO5－6级。
⑤轴承质量和寿命提高。
⑥润滑油质量提高。
一、课程设计方案
1.1已知条件：
注：
图中F为输送带拉力（或为输出转矩T），V为输送带速度
学号
1/17/33
2/18/34
3/19/35
4/20
5/21
6/22
7/23
8/24
鼓轮直径D（mm）
300
330
350
350
380
300
360
320
输送带速度v（m/s）
0.63
0.75
0.85
0.80
0.80
0.70
0.84
0.75
输出转矩T（N·m）
400
370
380
450
460
440
360
430
学号
9/25
10/26
11/27
12/28
13/29
14/30
15/31
16/32
鼓轮直径D（mm）
340
350
400
450
380
300
360
320
输送带速度v（m/s）
0.80
0.85
0.73
0.90
0.80
0.80
0.84
0.73
输出转矩T（N·m）
410
390
420
400
420
420
390
400
1.工作环境：
一般条件，通风良好；
2.载荷特性：
连续工作、近于平稳、单向运转；
3.使用期限：
8年，每日两班制工作；
4.卷筒效率：
η=0.96；
5.运输带允许速度误差：
±5%；
6.生产规模：
成批生产。
1.2设计内容：
1.设计传动方案；
2.设计减速器部件装配图（A1）；
3.绘制轴、齿轮零件图各一张（高速级从动齿轮、中间轴）；
4.编写设计计算说明书一份（约7000字）
二、电动机的选择
2.1选择电动机类型
按工作要求用Y型全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压为380V。
2.2选择电动机容量
输送带所需拉力为
电动机所需工作功率，按参考文献[1]的（2-1）为
由式（2-1）得
kw
根据带式运输机工作的类型，可取工作机效率0.96
传动装置的总效率
查参考文献[1]第10章中表10-2机械传动和摩擦副的效率概略值，确定各部分效率为：
联轴器效率，滚动轴承传动效率（一对）
开式齿轮传动效率，代入得
所需电动机功率为
因载荷平稳，电动机额定功率应大于，由参考文献[1]第19章所示Y型三相异步电动机的技术参数，选电动机的额定功率为3kw。
2.3确定电动机转速
卷筒轴工作转速为
由参考文献[1]表2-2可知，两级圆柱齿轮减速器一般传动比范围为8~40，则总传动比合理范围为，故电动机转速的可选范围为
符合这一范围的同步转速有1500和3000两种方案进行比较。
由参考文献[1]表19-1查得电动机数据及计算出的总传动比列于表1中
表1电动机数据及总传动比
方案
电动机型号
额定功率
电动机转速n/（）
同步
转速
满载
转速
1
Y100L2-4
3
1500
1420
2
Y100L-2
3
3000
2880
表1中，方案2的电动机重量轻，价格便宜，但总传动比大，传动装置外廓尺寸大，结构不紧凑，制造成本高，故不可取。
综合考虑电动机和传动装置的尺寸，重量，价格以及总传动比，选用方案1较好，即选定电动机型号为Y100L2-4。
三．传动装置的总传动比及其分配
计算总传动比：
根据电动机满载转速及工作机转速，可得传动装置所要求的总传动比为
合理分配各级传动比：
根据带传动传动比范围，取则减速器传动比为
对于两级展开式圆柱齿轮减速器，当两级齿轮的材料的材质相同，齿宽系数相同时，为使各级大齿轮浸油深度大致相近（即两个大齿轮分度园直径接近），且低速级大齿直径略大，传动比可按下式分配，即
=4.05～4.20
式中：
—高速级传动比
—减速器传动比
根据带传动传动比范围，取
四．计算传动装置的运动和动力参数
传动装置运动和动力参数的计算
4.1各轴转速
4.2各轴输入功率
工作机轴
4.3各轴输入转距
表2运动和动力参数
轴号
功率P/kw
转距T/（N.m）
转速
n/（r/min）
传动比i
电动机轴
3
20.176
1420
2.5
高速轴Ⅰ
2.88
48.42
568
4.2
中速轴Ⅱ
2.766
195.38
135.2
3
低速轴Ⅲ
2.656
562.76
45.07
1
工作机轴
2.603
551.56
45.07
五．传动件的设计计算
5.1减速器外传动件的设计
减速器外传动只有带传动，故只需对带传动进行设计。
5.1.1确定设计功率
查表得，工作情况系数,则
5.1.2选择带型
，查表选择A型V带
5.1.3确定带轮基准直径
查表，选小齿轮直径=100mm，则大带轮直径为
==2.5100mm=250mm
5.1.4验算带的速度
即v=7.43m/s<=25m/s,符合要求。
5..1.5确定中心距a和V带基准长度
根据：
初步确定中心距
0.7（100+250）=2452（100+250）=700;
考虑到应使结构紧凑，选取中心距=350mm
初算带的基准长度：
式中——带的标准基准长度；
——带的初算基准长度；
——初选中心距；
查教材表7.2普通带基准长度及长度系数确定
带的基准长度=1250mm；
5.1.6计算小轮包角
，包角合适。
5.1.7确定v带根数z
因，带速，传动比
查课本表8-5a或8-5c和8-5b或8-5d,并由内插值法得.
查课本表8-2得=0.93.
查课本表8-8,并由内插值法得=0.935
由公式8-22得
故选Z=3根带。
5.1.8 计算预紧力
查课本表8-3可得,故:
单根普通Ｖ带张紧后的初拉力为
5.1.9 计算作用在轴上的压轴力
利用公式8-24可得:
5.2.1带轮结构设计
1.带轮材料选择
本设计中转速要求不高，材料选用HT200；
2.带轮结构形式
本方案中带轮为中小尺寸，选用腹板轮。
3.带轮结构尺寸
查教材表7.9得，，e=150.3，，，
B=（z-1）e+2f＝（3-1）x15+20=50mm;C=10mm;
；，取=55mm;
6.1高速级齿轮的设计
设计参数：
两级展开式圆柱齿轮减速器，高速级常用斜齿轮，则设计第一传动所用齿轮为斜齿圆柱齿传动。
6.1.1选定齿轮的精度等级、材料及齿数。
1）运输机为一般工作机器，转速不高，故选用7级精度（GB10095-88）
2）材料及热处理：
由参考文献[2]表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。
3）试选小齿轮齿数，大齿轮齿数
，取
4）选取螺旋角。
初选螺旋角β=12°。
6.1.2按按齿面接触强度设计
按参考文献[2]式（10-21）计算，即
（1）确定公式内的各计算数值
1）试选Kt=1.6
2）由参考文献[2]图10-30选取区域系数ZH=2.433
3）由参考文献[2]表10-7选取齿宽系数Φd=1
4）由参考文献[2]图10-26查得
5）小齿轮转56.8N.mm
6）由由参考文[2]表10-6查得材料的弹性影响系数
7）由参考文献[2]图10-21d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
8）由参考文献[2]式（10-13）计算应力循环次数
N=
9）由参考文献[2]图10-19查得接触疲劳寿命系；
10）计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1%，安全系数S=1，由参考文献[2]式（10-12）得
6.1.3计算
1）试计算小齿轮分度圆直径，有计算公式得
2）计算圆周速度
3）计算齿宽b及模数
4）计算纵向重合度
5）计算载荷系数K
已知载荷平稳，由参考文献[2]表10-2选取使用系数取
根据，7级精度，由参考文献[2]图10-8查得动载系数由表10-4查得的计算公式和直齿轮的相同
故；
由参考文献[2]图10-13查得
由表10-3查得。
故载荷系数
6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由参考文献[2]式（10-10a）
得
7）计算模数
6.1.4按齿根弯曲强度设计
由参考文献[2]式（10-17）
（1）确定计算参数
1）计算载荷系数
2）根据纵向重合度，从参考文献[2]图10-28查得螺旋角影响系数Y=0.88
3）计算当量齿数
4）查取齿型系数由参考文献[2]表10-5查得；
5）查取应力校正系数由参考文献[2]表10-5查得；
6）由参考文献[2]图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳极限，大齿轮的弯曲疲劳极限
7）由参考文献[2]图10-18，查得弯曲疲劳寿命系数，；
8）计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳许用应力S=1.4，由文献[2]式（10-12）得
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跟弯曲疲劳强度计算的法面模数，取，已可满足弯曲强度。
但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算出的分度圆直径=40.25mm来计算应有的齿数。
于是由
取=24，则，取=101。
6.1.5几何尺寸计算
（1）计算中心距
将中心距圆整为154mm。
（2）按圆整后的中心距修正螺旋角
因值改变不多，故参数、、等不必修正。
（3）计算大、小齿轮的分度圆直径
（4）计算齿轮宽度
B=
圆整后取；。
6.2低速级齿轮的设计
设计参数：
6.2.1选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数。
1）按图2所示的传动方案，选用直齿轮圆柱齿轮传动。
2）运输机为一般工作机器，转速不高，故选用7级精度（GB10095-88）
3）材料及热处理：
选择参考文献[2]表10-1小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质
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