级两圆柱齿轮减速器机械设计课程设计计算说明书大学论文.docx
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级两圆柱齿轮减速器机械设计课程设计计算说明书大学论文
机械设计课程设计计算说明书
设计题目：
两级圆柱齿轮减速器
学校：
学院：
机械工程学院
专业：
机械设计制造及其自动化
班级：
设计者：
学号：
指导老师：
2012年12月18日
设计任务书……………………………………………………3
传动方案的拟定及说明………………………………………3
电动机选择，传动系统运动学和动力学计算………………5
齿轮设计计算…………………………………………………8
轴的设计计算及校核…………………………………………16
键联接的选择和校核…………………………………………27
轴承寿命校核…………………………………………………29
联轴器的选择和校核…………………………………………39
箱体的设计……………………………………………………39
润滑和密封的选择，润滑剂的牌号及装油量计算…………41
设计小结………………………………………………………41
参考资料………………………………………………………43
设计任务书
1.原始条件和数据：
铸工车间碾砂机。
单班工作，每班工作8小时。
连续单向运转，载荷平稳，空载启动，室外工作，有粉尘；工作期限寿命10年（每年工作300天）。
立轴的速度允许误差为±5%。
开式锥齿轮的传动比i锥=4，小批生产。
其载荷变化图如下：
2.立轴工作所需转矩：
950N·m，立轴转速：
36r/min
3.方案
4.传动方案的拟定和说明
由题目所知传动机构类型为：
两级圆柱齿轮减速器。
故只要对本传动机构进行分析论证。
本传动机构的特点是：
共三根轴，每根轴直径依次增大，利用圆柱齿轮进行传动，载荷变动很小。
设计内容
计算及说明
结果
1.电机类型
2.确定电动机容量
1传动装置总传动比
2分配各级传动比
1.各轴转速
2.各轴输入功率
、
3．各轴转矩
4.数据列表
1选定齿轮类型，精度等级，材料
2．选齿轮齿数及螺旋角角
3.按齿面接触强度设计
4.确定公式内各计算数值
5.设计计算
6按齿根弯曲强度设计
7.确定公式内的各计算数值
8.设计计算
9．几何尺寸计算
1选定齿轮类型，精度等级，材料
2．选齿轮螺旋角及齿数
3.按齿面接触强度设计
4.确定公式内各计算数值
5.设计计算
6按齿根弯曲强度设计
7.确定公式内的各计算数值
8.设计计算
9．几何尺寸计算
10．齿轮数据列表
1．求输出轴的输出功率、转速和转矩
2．求作用在齿轮上的力
3.初步确定轴的最小直径
5．选联轴器，并确定轴的最小直径
6．轴的结构设计
5．轴上的载荷计算
6．按弯扭合成校核轴的强度
1．求轴的输出功率、转速和转矩
2．求作用在齿轮上的力
3．初步确定轴的最小直径
4．选联轴器，并确定轴的最小直径
5．轴的结构设计
6．轴的强度校核
对轴I进行校核
对轴II进行校核
1．键的类型及材料选择
2．键的尺寸选择及校核
1.确定各计算数值
（二）电动机的选择
图1轴与齿轮的编号
选用Y系笼型三相异步交流电动机（IP44）
（1）立轴输出功率
（2）电动机输出功率
传动装置的总效率η==0.79104
—圆柱齿轮传动0.97—开式圆锥齿轮传动0.93—滚动轴承0.98—弹性联轴器0.99
各轴间传递效率：
==0.99==0.9506
==0.9506==0.9702
==0.9114
电动机输出功率
（3）电动机额定功率选择
查机械设计手册，选
（4）.确定电动机转速
查课程设计手册表2-1得两级圆柱齿轮传动比范围为i=9~36
电机的转速范围=i**=1296~5184
可选同步转速为1500或1000的电机，现就两种电机方案进行比较，列表如下：
表1
方案
电动机型号
额定功率kw
电机转速
电动机
质量
传动装置传动比
同步
满载
总
1
Y132S1-2
5.5
3000
2900
64
80.56
4
20.14
2
Y132S-4
5.5
1500
1440
68
40
4
10
由表中的数据可知两个方案均可行，但方案2动比比较小，传动装置结构尺寸较小，因此采用方案2。
选用同步转速1500r/min的Y系列电动机Y132S-4,其满载转速=1440
二、计算传动装置总传动比和分配各级传动比
高速级传动比，低速级传动比通常取=（1.1～1.5）
开式圆锥齿轮=4减速器传动比=10
取高速级传动比
实际转速为：
立轴的速度误差：
因此，数据选择合理。
三、计算传动装置的运动参数
电动机轴为0轴，减速器高速轴为I轴，中间轴为II轴，低速轴为III轴，输出轴为IV轴，V轴为立轴，各轴转速为：
按电动机额定功率计算各轴输入功率即
0轴：
I轴：
II轴：
III轴：
IV轴：
V轴：
表2
项目
电动机轴0
高速轴I
中间轴II
低速轴III
外置轴IV
主轴V
转速
1440
1440
432
144
144
36
功率kw
5.5
5.45
5.18
4.92
4.77
4.35
转矩Nm
36.48
36.11
114.51
326.29
316.34
1153.96
传动比
1
3.3
3
1
4
效率
0.99
0.9506
0.9506
0.9702
0.9114
四、齿轮设计
（一）高速级齿轮传动设计计算
两级圆柱齿轮传动。
选定斜齿圆柱齿。
1）材料：
由《机械设计》表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质处理）硬度为270-290HBS.
大齿轮材料为45钢（调质处理）硬度为230-250HBS,硬度差为40HBS.
2）由于碾砂机为一般工作机器，速度不高，故精度等级选7级
选小齿轮齿数选小齿轮齿数，大齿轮齿数取=83
初选齿轮螺旋角=14°
由设计计算公式进行试算，即
1）试取载荷系数为Kt=1.6
2）由《机械设计》图10-30取区域系数=2.433
3）由表10-7取齿宽系数=1.
4）由表10-6查得材料弹性影响系数=189.8.
5）由图10-26查得：
，因此
6）,由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600MPa.大齿轮接触疲劳强度极限=550MPa.
7）应力循环次数
由10-19取接触疲劳寿命系数
接触疲劳许用应力:
取失效概率为1%.安全系数为S=1.
由式
则许用接触应力
1）计算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值
＝
mm
2）计算圆周速度V
3）齿宽b及模数
4）计算纵向重合度
5）计算载荷系数K
由表10-2得使用系数，
根据v=3.12m/s,七级精度等级由图10-8查的动载系数，
由表10-4查的，由图10-13查的，
表10-3查得=1.4
6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径。
7）计算模数m
由式（10-17）
1）计算载荷系数
2）根据纵向重合度,由图10-28查得螺旋角影响系数
3）计算当量齿数
4）由表10-5查得齿形系数
5）应力校正系数
6）由图10-20C查得小齿轮弯曲疲劳强度
查得大齿轮弯曲疲劳强度
7）由图10-18查弯曲疲劳寿命系数
小、大齿轮的寿命
取
8）计算弯曲疲劳许用应力，取S=1.4，由式10-12得
9）计算
由式（10—5）得弯曲强度的设计公式为
综合考虑，取m=1.5,按接触疲劳强度算得分度圆直径，取为34
（1）计算几何中心距
圆整后取中心距a＝114mm
（2）按圆整后的中心距修正螺旋角
因为值改变不多。
故参数
（3）计算大小齿轮的分度圆直径
取d1=53mm,d2=176mm
（4）计算齿轮宽度
（二）低速级齿轮传动设计计算
1）1与高速级相同，低速级亦选斜齿圆柱齿轮，
2）7级精度
3）由《机械设计》表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质处理）硬度为270-290HBS.
大齿轮材料为45钢（调质处理）硬度为230-250HBS,硬度差为40HBS.
初选取螺旋角=14°
选择小齿轮齿数为=20，则大齿轮的齿数=
1）确定式中各值
8）试取载荷系数为Kt=1.3
9）由《机械设计》图10-30取区域系数=2.433
10）由表10-7取齿宽系数=1.
11）由表10-6查得材料弹性影响系数=189.8.
12）由图10-26查得：
，因此
13）,由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600MPa.大齿轮接触疲劳强度极限=550MPa.
14）应力循环次数
由10-19取接触疲劳寿命系数
接触疲劳许用应力:
取失效概率为1%.安全系数为S=1.
由式
则许用接触应力
2）计算
（1）小齿轮分度圆直径.
＝
mm
（2）计算圆周速度
（3）齿宽b及模数
（4）计算纵向重合度
（5）计算载荷系数K
由表10-2得使用系数，
根据v=1.29m/s,七级精度等级由图10-8查的动载系数，
由表10-4查的，由图10-13查的，
表10-3查得=1.2
（6）按实际载荷系数下的校正分度圆直径
（7）计算模数m
由式（10-17）
1）计算载荷系数
2）根据纵向重合度,由图10-28查得螺旋角影响系数
3）计算当量齿数
4）由表10-5查得齿形系数
5）应力校正系数:
6）由图10-20C查得小齿轮弯曲疲劳强度
查得大齿轮弯曲疲劳强度
7）由图10-18查弯曲疲劳寿命系数
小、大齿轮的寿命
取
8）计算弯曲疲劳许用应力，取S=1.4，由式10-12得
9）计算
＝
综合考虑取m=2mm按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数
取为31
（1）计算几何中心距
圆整后取中心距a＝128mm
（2）按圆整后的中心距修正螺旋角
因为值改变不多。
故参数
（3）计算大小齿轮的分度圆直径
（4）计算齿轮宽度
齿轮
项目
齿轮
1
齿轮
2
齿轮
3
齿轮
4
齿数
34
113
31
93
模数（mm）
1.52
螺旋角（°）
14.7414.36
分度圆直径（mm）
53
176
64
192
齿宽（mm）
60
55
70
65
五、轴的设计计算及校核
（一）输出轴（轴III）的设计计算及校核
由前面的表2知：
低速级大齿轮分度圆直径=2×93=196mm
先按式（15—2）初步估算轴的最小直径，选取轴的材料为45钢，调质处理，根据表15—3，取于是可得
输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径。
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