二级减速器设计说明.docx

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二级减速器设计说明

职业技术学院

毕业设计（论文）

题目二级减速器设计

英文并列题目Designoftwostagereducer

院系机械技术学院班级机制11534班

学生吴侦权学号**********

所在团队

指导老师

（1）朱耀武职称副教授

指导老师

（2）职称

答辩委员会主任主答辩人

二零一八年四月

第一章绪论……………………………………………………………………………………5

1.1原始数据…………………………………………………………………………………5

1.2传动方案选择……………………………………………………………………………5

第二章电动机的选择计算……………………………………………………………………8

2.1电动机型号的确定………………………………………………………………………8

第三章轴的设计……………………………………………………………………………11

3.1轴的分类………………………………………………………………………………11

3.2轴的材料…………………………………………………………………………………11

3.3轴的设计计算……………………………………………………………………………13

3.3.1按扭转强度计算…………………………………………………………………13

3.3.2按弯扭合成强度计算……………………………………………………………14

3.3.3轴的刚度计算概念………………………………………………………………14

3.3.4轴的设计步骤……………………………………………………………………15

3.4各轴的计算……………………………………………………………………………15

3.4.1高速轴计算………………………………………………………………………15

3.4.2中间轴设计………………………………………………………………………17

3.4.3低速轴设计………………………………………………………………………21

3.5轴的设计与校核………………………………………………………………………23

3.5.1高速轴设计………………………………………………………………………23

3.5.2中间轴设计………………………………………………………………………24

3.5.3低速轴设计………………………………………………………………………24

3.5.4高速轴的校核……………………………………………………………………24

第四章联轴器的选择………………………………………………………………………26

4.1联轴器的功用…………………………………………………………………………26

4.2联轴器的类型特点……………………………………………………………………26

4.3联轴器的选用…………………………………………………………………………26

4.4联轴器材料……………………………………………………………………………27

第五章圆柱齿轮传动设计…………………………………………………………………29

5.1齿轮传动特点与分类…………………………………………………………………29

5.2齿轮传动的主要参数与基本要求……………………………………………………29

5.2.1主要参数…………………………………………………………………………29

5.2.2精度等级的选择…………………………………………………………………30

5.2.3齿轮传动的失效形式……………………………………………………………30

5.3齿轮参数计算………………………………………………………………………31

第六章轴承的设计及校核…………………………………………………………………40

6.1轴承种类的选择……………………………………………………………………40

6.2深沟球轴承结构……………………………………………………………………40

6.3轴承计算……………………………………………………………………………41

第七章箱体设计…………………………………………………………………………43

第八章设计结论…………………………………………………………………………44

第九章感………………………………………………………………………………45

第十章参考文献………………………………………………………………………46

二级减速器设计

摘要：

此设计要求设计一个二级圆柱齿轮减速器，齿轮的传动是一个在机械行业中很广泛的传动的方式。

它是由轴、联轴器、电动机、齿轮以及箱体组成的。

齿轮减速在机械制造中起着一个必不可少的作用，也是没法被替代的。

目前在减速器的领域中，大部分都是开发，生产产品为目的的。

减速器设计部的结构很复杂，如果单独用二维看上去不能很容易的识别，所以必须要用三维造型设计来解决这个问题，他能够使减速器部的部件很清晰的显示出来，也使减速器更加直观的设计出来。

关键词：

传动；齿轮；箱体；三维造型

Designoftwostagereducer

Abstract:

Thisdesignrequiresthedesignofatwo-stagecylindricalgearreducer,geartransmissionisaverywiderangeoftransmissioninthemechanicalindustry.Itconsistsofshafts,couplings,motors,gearsandboxes.Gearreductionplaysanessentialroleinmechanicalmanufacturingandcannotbereplaced.Atpresent,inthefieldofreducer,mostofthedevelopment,productionofproductsforthepurpose.Theinternalstructureofthereducerdesignisverycomplex,ifthetwo-dimensionaldesignalonecannotbeeasilyidentified,sowemustusethree-dimensionalmodelingdesigntosolvethisproblem,itcanmaketheinternalpartsofthereducerveryclear,andThereducerisdesignedmoreintuitively.

Keywords:

Transmission;Gear;Box;Three-DimensionalModeling

第一章绪论

1.1原始数据

运输带的有效的拉力等于F=1500N，工作的速度v=1.2m/s，卷筒的直径D=200mm

1.2传动方案选择

减速器有三个种类：

第一种是轴承不对称的展开式的减速器，所以沿转动的方向抗压能力不平衡，要求轴有很大的刚度；第二种为分流式的齿轮减速器，常用于较大功率、载荷变化的场合。

第三种是同轴式圆柱齿轮减速器，横向尺寸很小，但是轴向尺寸比较大，只是刚度不行。

两个齿轮相互紧靠，使得很容易让油润滑浸入，轴线可以上下、垂直或水平构造，如图：

图中展开式又可以分为以下两种，如下：

根据力学能够得出载荷想同下，a决策好于于b决策，所以选a

由装配图看出，。

由装配图查得，

综上所述：

可得y1＜y2。

所以选a方案。

第二章电动机的计算与选择

电动机的正确选择是合理使用的首要目的。

选择得当，电动机就可以安稳、实用、可行地运行下来；选择得不得当，很容易使得电动机毁坏造成事故。

电动机的容选择有很多种，例如频率、功率、电压、转动的速度、保护形式、结构形式.....接下来给大家确定电动机的型号

2.1电动机型号的确定

根据环境的分析与选择，我们选择Y型全封闭笼型三相异步电动机。

①由公式

电机转速n1===114.65.r/min

②求电机功率P5P=P电η

η=ηa·ηb·η齿2·ηz3P=Fv

查阅资料可得：

选取ŋ1=0.99—弹性柱销联轴器

ŋ2=0.97—6级精度齿轮的效率

ŋ3=0.98—7级精度齿轮的效率

ŋ4=0.938—滚动滚子轴承的效率

ŋ5=0.96—滚子链传动

则ף总=η1η2η3η4η5=0.8503

P5===2.127kw

查阅资料可得：

取i=8~60

则

综合比较，所选用的转速为的同步电机。

电动机型号额定功率满载转速极数（额定转矩）堵转转矩最大转矩（额定转矩）

第三章轴的设计

3.1轴的分类

按轴受的载荷和功用可分为：

1.心轴：

只让弯矩支撑而不会传接扭矩的一个轴。

2.传动轴：

传动轴是一个转动的速度很高，并且支承很少的的一个旋转体，汽车的轴就是这样的。

3.转轴：

当其运行时，弯、扭矩都是可以支撑起来的。

3.2轴的材料

弯、扭矩是其主要要支撑的。

如果轴崩坏，就会失去效用，所以轴必须具有一定的抗压能力、韧性和耐磨性。

轴的材料如下选择：

1.碳素钢

碳素钢是指钢中除了含有少量为了脱氧的圭和锰之类的合金元素外，其他的合金元素一点都不惨杂进去的一种钢

2.合金钢

碳钢强度高，价格也很便宜，低廉，是大型机械零部件的首要选择。

里面金元素的含量一般小于百分之五，碳钢的韧性也十分的好抗冲击能力也很强，当它受过处理之后能够获得更好的机械方面性能，制造的低合金钢比碳钢更好它能减小零件质量，使零件的使用寿命增强很多。

3.3轴的设计计算

3.3.1按扭转强度计算

在进行轴的设计计算时，一般用这种方法大体的估测轴的直径。

对于无非紧要的轴来说，也可作为最后计算结果。

轴的扭转的强度基准为：

强度条件：

Mpa

设计公式：

（mm）

轴上键槽有：

扩大：

一个键槽；二个键槽。

选择标准植

式中：

[τ]——许用扭转剪应力（N/mm2），

C是一个常数。

3.3.2按弯扭合成强度计算

由轴的研究得出，轴的重要的尺寸大小、轴上部件的方位以及载荷和支持相反的力的作用方位基本已经确定出来，轴的弯、扭矩已可以算出来了，因此可按弯、扭合成强度条件来实施强度的检验计算。

对于钢制的轴，我们需要的强度标准为：

设计公式：

（mm）

式中、：

为应力，。

d为直径，;为弯矩；为截面的弯矩；；为水平上的弯矩；为垂直面上的弯矩；为轴截面抗弯截面系数；——为将扭矩换算为相同弯矩的系数

与扭矩变化情况有关

——扭矩对等循环变化

=——扭矩脉动循环变化

——不变的扭矩

，，分别为对等循环、脉动循环及静应力状态下的许用弯曲应力。

对于重要的轴，还要考虑影响疲劳强度的一些因素而作准确的检测。

具体的详情看书。

3.3.3轴的刚度计算概念

轴在过载影响下，将产生弯曲或扭曲变形。

若形变的量超过允许围，就会影响轴上部件的正常工作，甚至会失去机械应有的工作效能。

轴的弯曲刚度是以挠度y或偏转角θ以及扭转角ф来检查，其检验的公式为：

式中：

[y]、[θ]、[ф]分别为轴的许用挠度、许用转角和许用扭转角。

3.3.4轴的设计步骤

设计轴的一般步骤为：

（1）选择轴的材料视情况而定，我们要选取即经济又实惠的材料而且同时也能符合轴的需求。

（2）轴直径的选取由公式计算，得出轴的最小块部分的直径。

（3）轴结构的制造标准：

①轴的部件需要合适的工作位置来工作；②轴的部件需要简单容易来拆分，装合；③轴应有较好的制定工艺来满足需求。

④最大化的避免受力过于集中的问题；依靠轴上部件的构造的方式，先要选择出首要部件的安装的方向，它是轴设计的最基本的要求，然后书写装合的方法，这里需要书写多种方法可供选择，然后挑出最好的。

原则：

1）；2）。

3.4各轴的计算

3.4.1高速轴计算

（1）查得C=118（低速轴弯矩较大），由公式

取高速轴的直径d=45mm。

（2）求作用在齿轮上的力

（3）（图a）

（4）

a（b图）

c

b（c图）

（d图）

d画扭矩图（e图）

则

e（f图）

3.4.2中间轴设计

（1）查得C=118（低速轴弯矩较大），由公式

。

（2）

（3）（图a）

垂直支反力

（4）

a（b图）

b（c图）

C（d图）

D

d（e图）

又根据

查得

则

e（f图）

3.4.3低速轴设计

（1）查得C=118，由公式

。

（2）

（3）（图a）

水平支反力

垂直支反力

（4）画弯矩图

a水平面图

截面c

b（c图）

截面c

C（d图）

d（e图）

又根据

查得

则

e（f图）

3.5轴的设计与校核

3.5.1高速轴设计

选取最小的直径，选材质为。

取（不同）

则

最小轴径处有键槽

最小直径选取，总体分析选用弹性套柱联轴器，轴孔半径。

选择轴径最小为。

由于轴承同时受到水平和垂直方向上的影响，故选用滚子轴承按国际的标准是

所以轴承处轴向直径是

高速轴简图如下：

取,取挡圈直径,取。

联轴器用键：

圆头普通平键。

齿轮用键：

同上。

长,倒角为度

3.5.2中间轴设计

中间轴粗略图如下：

选择的直径最小值是

选用轴承，

取L2=19,L4=120mm，

齿轮用键：

圆头普通键：

3.5.3低速轴设计

最小的直径选择是：

取小轴径处有键槽

取

齿轮用键：

圆头普通键：

选用轴承：

3.5.4高速轴的校核

在减速器校验中，高速轴是最轻易被毁坏的，所以在开展检查的时候，必须全面的进行仔细校验。

校核计算结果如下所示：

齿轮受力：

支撑力：

Óca=

[Ó-1]=>Óca

所以轴安全。

第四章联轴器的选择

4.1联轴器的功用

联轴器连接着不同机构的主、从动轴的，让其一起传输扭矩并且让他们转动，一些联轴器还有减少其振动和提高动态轴的能力的效用。

4.2联轴器的类型特点

刚性联轴器：

（1）十分地轻巧，敏感度非常的高;

（2）不需要维修，不粘油和防酸性侵染性能高;（3）无力进行心的偏离，最好在露出轴后使用;（4）重要的材料选择铝合金或者不锈钢;（5）有顶丝还有夹紧的方式来固定。

挠性联轴器：

是一种转子可以有轴方向的移动，并且两个连接到转子对中间允许有一定的偏差的联轴器

安全联轴器：

在结构上可以得出它存在一个自我保护的环节，就是它所承受的荷载力有一定的围。

当实际的载荷高于额定时，自我保护就会发生改变，停断运动与运行力的传播，从而使机械受到保护而不会被破坏，有效的保护了机器不受损。

起动安全联轴器：

除了当载荷超过时受保护之外，还有就是将带载变成无载运行的效用。

4.3联轴器的选则

联轴器的挑选要求：

转矩T：

T↑，选择转矩适合减速器的联轴器，并且具体情况具体分析，选择优选的方法；

转速n：

n↑，选取转速适合的联轴器来进行连接；

对中性：

对中性好的则选则刚性的，需要做补偿的时候选挠性的来进行连接；

装拆：

想要选择安装，卸载很方便的话，联轴器有一种径向移动的选择；

环境：

加入联轴器运行的环境的气温十分的高，那么不是金属的联轴器就显得那么格格不入了；

成本：

大体情况下，我们优先选择既便宜又适合安装的联轴器，其次选择其他的；

4.4联轴器材料

半联轴器的材料一般选择45号钢，有的也选用40Cr，40Crm的等等。

一般来说梅花，星型，滚子链轮胎型，都是选择45号钢的，一些刚性联轴器用的材质差些，一般选用铸铁，铸钢。

本机构查，选用型套柱销的联轴器，它的尺寸如下所见，

类型号公称转矩N.m轴孔直径轴孔长度L、L1DSAD0B质量

Y,J,J1,ZKg

d1，d2，dzL、L1TlTLL

-18--1.16-

-318--1.64-

-435--2.2-

-435--3.2-

TLL144-82452008.36

TLL254525010510.3615.3

TLL340-4854531513215.730.0

TLL46531513225.439.6

TLL5665315168

TLL68040016865.992.6

TLL710100500122.6172.3

TLL8130500/630210/265218.4304.3

TLL914180710298425.8576.8

取KA=1.7则

许用转距：

许用最大转速：

轴径：

第六章圆柱齿轮传动设计

齿轮传动应用的非常广泛，是用来传输机械效率的，其运转速度围是100m/s-300m/s，直径可以达到十几或者更高，齿轮传动的比比较高，因此可以在很多方面，领域被应用。

1.1齿轮传动特点

相比较于其他的的传动方式，齿轮传动有以下几个好处：

启动时安全可靠，可以使用的时间也很长；瞬时的传动比为一个定值不会有变化；运行的效率也非常高；可以使用的围很广，也容易被接受使用。

不好的地方也有：

铸造齿轮时需要的机床设备等66之类的器械，价格昂贵，必须外国进口；准确度不高时，会产生很大的声音，嘈杂声；最好不适用于间距较大的动力传输。

6.2齿轮传动的主要参数与基本要求

齿轮的传动能够满足以下两个比较大的特点:

1）传动时的稳健;2）支撑的能力非常强。

在齿轮的、研究和制造中，关于齿轮的轮廓线、齿轮的刚度、生产的精准度、加工的方式等等，很大的一部分的准则是这两个。

6.2．1主要的参数

——齿轮基本轮廓。

齿轮的基本轮廓以及其基本的标准请搜索相关的机械书籍。

——模数。

为了使齿轮的模的数量竟可能的减少，具体的标准的模数可以在网上XX谷歌查得到。

——中心距。

我们建议的中心距也同样可以去图书馆找相关的机械手册来寻找。

——传动比。

主、从轮旋转速度之比。

6.2.2精度等级的选择

在精度标准中，将其分为十二个层次，从精准的的等级分依次1—12，根据对运动的安稳性，速度之类的综合考虑每一个层次的对应的公差依然向下分为三个等级分别为第一，第二，第三组

6.3齿轮参数计算

材料选择：

小齿轮（调质）硬度大齿轮钢（调质）硬度；（硬度差）

材料选择：

器械运行准度不高，所以精度级别大约6、7级（）

选择初选螺旋角度，取

高速级斜齿轮、圆柱齿轮传动的设计计算

（1）选择精度等级、材料及齿数

选择小齿轮材质为（调质），硬度为，大齿轮材质为钢（调质），硬度为；

（）

选择z1=20，由z2=i高z1=53.45，圆整z2=54

则

Δi=%i高=i高’=2.7

选取螺旋角，初选螺旋角β=14°

（2）按齿面接触强度设计

d1t≥

1试选载荷系数kt=

2调查文档可知，选取区域系数

3调查文档可知，=,=,

则：

=+==

4调查可知，小齿轮的能够抵抗形变和断开的最大强度是=，大齿轮的能够抵抗形变和断开的最大强度是=

5调查可知，选取齿宽系数=1

6调查可知，材料的弹性影响系数zE=

7调查可知，应力循环次数计算值为

N1=60·nⅢJLh=

N2=N1/μ

8调查可知，接触疲劳强度系数，

9计算接触疲劳许用应力

取失效概率为，安全系数

==1×560＝560Mpa

==1.11×531＝589.4Mpa

（3）计算小齿轮分度圆直径dt

=（+）/2=Mpa

1d1t==29mm

2计算圆周速度

v===2.1m/s

3计算齿宽b及模数mnt

b=φdd1t=1×29=29mm

mnt=

h=2.25mnt=2.25×1.34=3.28mm

b/h=29/3.28=8.84

4计算纵向重合度

=×=

5计算载荷系数

查阅可得，

根据，准度级为，调查可得，

查阅资料可得，的计算公式

调查可得，

调查可得，==

载荷系数===

6按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，

d1=d1t=29=32.77mm

7计算模数

mn=

（3）按齿根弯曲强度设计

mn≥

确定计算参数

①计算载荷系数

k=kAkvkFαkFβ=

②根据纵向的合在一起的程度，调查可得，螺旋角影响系数

③计算当量齿数

zr1===

zr2===

④查取齿形系数，

由资料可得，

⑤查取应力校正系数，

⑥查阅可得，小齿轮的对周期力的最大承受能力为=Mpa，大齿轮的对周期力最大承受能力为=Mpa

⑦查阅可得，弯曲的疲劳寿命系数，，

8计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数s＝，

===Mpa

===Mpa

⑨计算大、小齿轮的并加以比较

====

大齿轮的数值大。

设计计算

mn≥=mm

比较结果，由法面模数mn大于法面模数，mn＝2，但为了同时满足疲劳强度的需求，则算得的分度圆直径d1=29

z1===

取z1=20，则，圆整取。

（4）几何尺寸计算

1计算中心矩

a===mm

圆整中心矩a=mm

2按圆整中心矩修正螺旋角

β=arccos=arccos=°

因值没有太大，故参数、、zH等可以不做任何改变。

3计算大、小齿轮的分度圆直径

d1===mm

d2===mm

4计算齿轮宽度

b==1×29=mm

圆整后取B2=mm，B1=mm

低速级斜齿轮圆柱齿轮传动的设计计算

（1）选精度等级、材料及齿数

1材料及热处理仍按高速级的选取

2精度等级选择

3选小齿轮齿数，由i低，则z2=z1i低，圆整为

i低′=，Δi=×100%=±2.5%，

i高=

4选取螺旋角，初选螺旋角β＝°

（2）按齿面接触强度设计

（a）d1t≥

1试选载荷系数：

kt=

2查阅可得，选取区域系数

③查阅可得：

则

④查阅可得，按齿面硬度查得小齿轮的抵抗周期力形变的能力为：

，大齿轮的抵抗周期力形变的能力为：

。

⑤查阅可得选取齿轮系数：

⑥查阅可得材料的弹性影响系数：

⑦计算应力循环次数：

⑧查阅可得接触疲劳寿命系数，

⑨计算接触疲劳许用应力取决效概率为1％，安全系数S=L

计算小齿轮分度圆直径d1t

①

②计算圆周速度

③计算齿宽及模数mnt

h＝2.25mnt＝2.25×2.048＝4.608mm

④计算纵向的吻合度

⑤计算载荷系数k

查阅资料可得

根据级精度，查阅可得动载系数，查阅资料可得的计算公式：

＝（1+0.6）+0.31×10-3×

＝

查阅资料可得=

查阅资料可得

载荷系数：

⑥实际情况得到的分度圆直径，查阅资料可得

⑦计算模数mn

（2）按齿根弯曲强度设计，

确定计算参数

①计算载荷系数

②根据纵向重合度＝，查阅资料可得螺旋角影响系数＝。

③计算当量齿数

④直取齿形系数（插值法）

查阅资料可得＝；＝

⑤查取校正系数

查阅资料可得＝；＝

⑥查阅资料可得小齿轮的弯曲强度极限，大齿轮的弯曲强度极限

⑦查阅资料可得弯曲疲劳寿命系数：

＝；＝

⑧计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数：

S=，

⑨计算大小齿轮的并加以比较

大齿轮的数值大

（3）设计计算

对比结果选择mn＝2，目的是疲劳强度相同，接触疲劳强度算得的分度圆直径，则由：

圆整Z3＝

圆整Z4＝

（4）几何尺寸计算

①计算中心距

圆整中心矩a＝mm

②按圆整后的中心距修正螺旋角

因值变化不大，故参数、、等无需任何改变。

③计算大小齿