二级圆柱齿轮减速器 课程设计_图文.doc
《二级圆柱齿轮减速器 课程设计_图文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《二级圆柱齿轮减速器 课程设计_图文.doc（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
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：
目录
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。
-1-
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
大齿轮45调质217-255HBS
2）初步选取主要参数
取=26,=
==2.3，所以=2.3×26=59.8
取整=60
取=0.5，则=0.5（i+1）=1.08，符合表6-9范围
3）按齿面接触疲劳强度设计计算
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××/=9.55××2.4/137.1=16.7×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=1.88－3.2（1/＋1/）=1.7
==0.88
⑥许用应力查图6-19（a）=750MPa，=600MPa，
查表6-7，按一般可靠度要求取=1，
=/=750MPa
=/=600MPa
取两式中的较小值，即=600MPa；
于是≥
=
=63.7mm
4）确定模数
计算模数m=/=63.7/26=2.5mm
取标准值m=3mm
5）按齿根弯曲疲劳强度校核计算
按式校核=2K/bm≤
式中：
小圆分度直径=m=3×26=78mm
齿轮啮合宽度b=×=1.08×78=84.2mm
复合齿形系数查图6-21，=4.20，=3.97
④重合度系数=0.25＋0.75/=0.25＋0.75/1.7=0.69
⑤许用应力查图6-22（a），
=300MPa，=240MPa
查表6-7，取=1.25
则=/=300/1.25=240MPa
=/=240/1.25=192MPa
⑥计算大小齿轮的/并进行比较：
/=4.2/240=0.0175
于是=2K/bm=（2×1.2×16.7××4.0×0.71）/（84.2×78×3）=57.8<
故满足齿根弯曲疲劳强度要求。
6）几何尺寸计算：
=m×=3×26=78mm
=m×=3×60=180mm
a=m×（＋）/2=129mm
b=60.84mm
取=61mm
=＋（5-10）mm，取=66mm
7）验算初选精度等级是否合适
齿轮圆周速度=/（60×1000）
=×78×137.1/（60×1000）=0.56m/s<6m/s
对照表6-5可知选择8级精度合适。
表3-3低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°
3
129
2.3
26
78
66
大齿轮
60
180
61
五、轴的设计计算
为了对轴进行校核，先求作用在轴上的齿轮的啮合力。
第一对和第二对啮合齿轮上的作用力分别为
1．高速轴Ⅰ设计
输入功率P=2.5KW,转速n=480r/min,T=50000Nmm
由表4-3（机械设计课程设计指导书）选联轴器型号为TL4（GB/T4323-2002）
轴孔的直径=45mm长度L=84mm
1）按齿轮轴设计，轴的材料取与高速级小齿轮材料相同，40Cr，调质处理，查表14-2，取
2）初算轴的最小直径
高速轴Ⅰ为输入轴，最小直径处跟V带轮轴孔直径。
因为带轮轴上有键槽，故最小直径加大5%，=18.17mm。
取=20mm
高速轴工作简图如图（a）所示
首先确定个段直径
A段：
=20mm有最小直径算出）
B段：
=25mm，根据油封标准，选择毡圈孔径为25mm的
C段：
=30mm，与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合，取轴承内径
D段：
=36mm，设计非定位轴肩取轴肩高度h=3mm
E段：
=45.58mm，将高速级小齿轮设计为齿轮轴，考虑依据《课程设计指导书》p116
G段，=30mm,与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合，取轴承内径
F段：
=36mm,设计非定位轴肩取轴肩高度h=3mm
第二、确定各段轴的长度
A段：
=1.6*20=32mm,圆整取=30mm
B段：
=54mm，考虑轴承盖与其螺钉长度然后圆整取54mm
C段：
=28mm,与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合,加上挡油盘长度
=B+△3+2=16+10+2=28mm
G段：
=29mm,与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合,加上挡油盘长度
F段：
，=△2-2=10-2=8mm
E段：
，齿轮的齿宽
D段：
=92mm,考虑各齿轮齿宽及其间隙距离，箱体内壁宽度减去箱体内已定长度后圆整得=92mm
轴总长L=290mm
两轴承间距离（不包括轴承长度）S=174mm，
2、轴Ⅱ的设计计算
1）、按齿轮轴设计，轴的材料取与高速级小齿轮材料相同，40Cr，调质处理，查表15-31，取
2）初算轴的最小直径
因为带轮轴上有键槽，故最小直径加大5%，=27.27mm。
根据减速器的结构，轴Ⅱ的最小直径应该设计在与轴承配合部分，初选圆锥滚子轴承30206，故取=30mm
轴Ⅱ的设计图如下：
首先，确定各段的直径
A段:
=30mm,与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合
F段：
=30mm，与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合
E段：
=38mm，非定位轴肩
B段：
=48mm,非定位轴肩，与齿轮配合
C段：
=64.94mm,齿轮轴上齿轮的分度圆直径
D段：
=50mm,定位轴肩
然后确定各段距离：
A段：
=29mm,考虑轴承（圆锥滚子轴承30207）宽度与挡油盘的长度
B段：
=8mm,根据轴齿轮到内壁的距离及其厚度
C段：
=75mm,根据齿轮轴上齿轮的齿宽
E段：
=43mm,根据高速级大齿轮齿宽减去2mm（为了安装固定）
F段：
=41.5mm，考虑了轴承长度与箱体内壁到齿轮齿面的距离
D段：
=9.5mm,由轴Ⅰ得出的两轴承间距离（不包括轴承长度）S=174mm减去已知长度得出
3、轴Ⅲ的设计计算
输入功率P=2.3KW,转速n=59.6r/min,T=360000Nmm
轴的材料选用40Cr（调质），可由表15-3查得=110
所以轴的直径:
=33.8mm。
因为轴上有两个键槽，故最小直径加大12%，=37.86mm。
由表4-3（机械设计课程设计指导书）选联轴器型号为TL3
轴孔的直径=40mm长度L=84mm
轴Ⅲ设计图如下：
首先，确定各轴段直径
A段:
=40mm,与轴承（圆锥滚子轴承30211）配合
B段:
=60mm,非定位轴肩,h取2.5mm
C段:
=72mm,定位轴肩，取h=6mm
D段:
=68mm,非定位轴肩，h=6.5mm
E段:
=55mm,与轴承（圆锥滚子轴承30211）配合
F段:
=60mm,按照齿轮的安装尺寸确定
G段:
=45mm,联轴器的孔径
然后、确定各段轴的长度
A段:
=46.5mm,由轴承长度，△3，△2，挡油盘尺寸
B段:
=68mm，齿轮齿宽减去2mm，便于安装
C段:
=10mm,轴环宽度，取圆整值
根据轴承（圆锥滚子轴承30212）宽度需要
D段:
=57.5mm,由两轴承间距减去已知长度确定
E段:
=33mm,由轴承长度，△3，△2，挡油盘尺寸
F段:
=65mm,考虑轴承盖及其螺钉长度，圆整得到
G段:
=84mm,联轴器孔长度
轴的校核计算,
第一根轴:
求轴上载荷
已知：
设该齿轮轴齿向是右
旋，受力如右图：
由材料力学知识可求得
水平支反力:
垂直支反力:
合成弯矩
由图可知,危险截面在C右边
W=0.1=9469
=/W=8.28MPa<70MPa
轴材料选用40Cr查手册
符合强度条件!
第二根轴
求轴上载荷
已
设该齿轮轴齿向两个都是左旋，受力如右图：
由材料力学知识可求得
水平支反力:
垂直支反力:
合成弯矩
由图可知,危险截面在B右边
W=0.1=33774
=/W=0.23MPa<70MPa
轴材料选用40Cr查手册
符合强度条件!
第三根轴:
求
升级会员 