机械设计课程设计二级展开式减速器.docx
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机械设计课程设计二级展开式减速器
二级展开式圆柱齿轮减速器-机械设计课程设计
目录
l设计任务.....................................................
2电动机的选择计算............................................3传动装置的运动和动力参数计算..............................
4带传动的设计计算..........................................5传动零件的设计计算.............................................
6轴的结构设计和强度校核.......................................
7滚动轴承的选择及计算..........................................
8箱体内键连接的选择及校对...........................
9箱体的结构设计......................................
10联轴器的选择.................................................
11减速器附件的选择............................................12润滑与密封..............................................13参考文献.....................................................14设计小结....................................................
xxxx工业大学机械设计基础课程设计说明书
一、设计任务
1、设计题目:
用于带式运输机的二级直齿圆柱齿轮减速器
2、系统简图:
3、工作条件:
工作有轻微振动，经常满载、空载起动、两班制工作，运输带允许速度误差为,,，减速器小批量生产，使用寿命八年，每年按300天计。
4、原始数据
已知
输送带拉力F（KN）2.4
输送带速度v（m/s）1.4
滚筒直径D（mm）400
5、设计工作量:
1.减速器装配图一张（1号图纸）
2.零件工作图二张（传动零件、轴各一张）
3.设计计算说明书一份（A4纸，6000-8000字）
二、电动机的选择计算
如系统简图所示的胶带运输带的有效拉力F=2.4KN，工作速度v=1.4m/s,传动滚动直径D=400mm，电源为三相交流，电压为380/220V试选择电动机。
工作条件:
单向运转，有轻微振动，空载起动，单班制工作，使用期限10年，输送带速度容许误差为?
5%。
1.选择电动机系列
按工作要求及工作条件选用三相异步电动机,封闭自扇冷式结构,电压为380V,Y系列。
.选择电动机功率2
FV2400，1.4,3.36,P=kwW10001000
传动装置的总效率:
,0.96V带传动效率b
圆柱齿轮的传动效率η=0.97g
2
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一对滚动轴承的效率η=0.98r
联轴器的效率η=0.99c
传动滚筒效率η=0.96滚筒
32,,,,,,,卷筒bcrg
传动总效率
32,,0.96，0.99，0.98，0.98，0.96,0.82所需电动机功率
3.36Pw,4.1==kwPr0.82,
3.电动机的转速
6060，1.4滚筒转速==66.88r/minn,W3.14，0.4,D
iV带=2~4b
i双级圆柱齿轮=8~40g
i=16~160取i=16~40
n=1070~2675r/min取n=1500r/min通过比较决定选择电动机型号为Y132S-4,同步转速为1440r/min，所选电动机的
数据和安装尺寸如下表
5.5电动机外伸轴直径D/mm38额定功率P/kw0
1440电动机外伸轴长度E/mm80满载转速n（r/min）0
额定扭矩2.2电动机中心高H/mm132
三、传动装置的运动及动力参数计算
1、分配传动比
电动机的满载转数n=1440r/min0
3
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总传动比I=n/n=1440/66.88=21.5总0w
分配传动装置各级传动比
，取带传动传动比i,2.5i,ii,iiibbgb12
ii,i/i,21.5/2.5,8.612b
令，代入上式求得:
i,1.3i12
高速级传动比，低速级传动比。
i,2.57i,3.3521
2、各轴功率、转速和转矩的计算a.各轴转速
1轴转速n,n/i,1440/2.5,576r/min1mb
2轴转速n,n/i,576/3.35,171.9r/min211
3轴转速n,n/i,171.9/2.57,66.9r/min322
n,n,66.9r/min卷筒轴转速43
b.各轴功率
P,P,,5.5，0.96,5.28kW1轴功率1nb
P,P,,,5.28，0.98，0.97,5.02kW2轴功率21rg
P,P,,,5.02，0.98，0.97,4.77kW3轴功率32rg
P,P，,，,,4.77，0.98，0.99,4.63kW卷筒轴功率43rcc.各轴转矩
3电机轴T,9550P/n,9550，5.5/1440，10N,mm,36476N,mmnm0
31轴T,9550P/n,9550，5.28/576，10N,mm,87542N,mm111
3T,9550P/n,9550，5.02/171.9，10N,mm,278889N,mm2轴222
3T,9550P/n,9550，4.77/66.9，10N,mm,680919N,mm3轴333
3T,9550P/n,9550，4.63/66.9，10N,mm,660934N,mm卷筒轴ww4
4
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计算结果如下表:
轴名电动机轴1轴2轴3轴卷筒轴
参数
转速n,171.9n,66.9n,66.9n,1440n,576234m,11n/（r,min）
P,5.5P,4.77P,4.63P,5.28P,5.02功率P/kWn3412
转矩T,680919T,36476T,87542T,278889T,66091430124T/N?
mm
传动比i2.53.352.571
效率η0.950.950.950.97
四、带传动的设计计算
P1确定设计功率d
由《机械设计》表5-6查K=1.1A
P,K,P,1.1，5.5kW,6.05kWdAn
2选择V带型号
Pn选择V带的带型，由图8-11选用A型ca0
dv3确定带轮的基准直径并验算带速d
d?
初选小带轮的基准直径。
由表8-6和表8-8，查取A型带轮，应D,75mmd1min使D,D，小带轮转速较低，选。
D,100mm1min1
验算带速v
D3.14，100，1440nv,,,7.536m/s60，100060，1000
D带速在5~25m/s之间，选择合适。
1
D,iD（1,,）,2.5，100，（1,0.01）,247.5mm21
D,250mm参考表8-8给出的带轮直径系列，取。
2
250,247.5,0.01,,5%转速误差247.5
5
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4确定中心距a和带长Ld
由式（8-20）0.7（D，D）,a,2（D，D）12012
245mm,a,700mm0
初选a,400mm0
2（D,D）,,21带长L,2a，（D，D），,1364mm012d24a0查表8-2取L,mm1400d
L,L,dd中心距a,a，,418mm02
a的调整范围
a,a,0.015L,397mmmind
a,a，0.03L,460mmmaxd
验算包角
DD,21,,180:
，57.3:
159.4:
1a
6确定V带根数
Pdz,按式（P，,P）KK00ac
P,1.32kW由表8-9a,插值求得得0
P,0.17kW由表8-4b查得0
K,0.95由表8-12查得a
K,0.96由表8-8查得L
代入求根数公式，得
P6.05dz,,,4.45PPKK（，,）（1.32，0.17），0.95，0.9600aL
取z=5,符合表5-7推荐的轮槽数。
F7确定初拉力0
6
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查表8-3得q,0.1kg/m
P2.52dF,500（,1），qv,136.7N0zvKa
8计算作用在轴上的压力FQ
1F,2zFsin,1345NQ02
9带轮结构设计
?
小带轮结构采用实心式电动机表8-11查的，D,38mm,e,15,0.4,f,90
。
轮毂宽，L,（1.5~2），D,57~76mmB,（z-1）e，zf,105mm0带带轮
五、传动零件的设计计算
?
--?
轴高速传动啮合的两直齿轮（传动比3.35）1、选精度等级、材料及齿数
（1）材料及热处理
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。
（2）运输机为一般工作机器，速度不高，故选取精度等级7级
（3）试选小齿轮齿数Z=23，大齿轮齿数Z?
7711
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
按式（10-9）试算，即
ZZZKTu，212,HE3d,（）,u,dH
3、确认公式中的各计算数值
（1）由图10-20选取区域系数ZH=2.5
（2）由表8-18选取尺宽系数Фd=1
（3）由表10-6查得材料弹性影响系数ZE=190Mpa
7
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（4）由式10-13计算应力循环次数
9N=60njL=605761（230088）=1.3310，，，，，，，,h11
8N=N/3.35=3.9710，12
（5）由图8-5查得接触疲劳寿命系数为1和1
（6）接触疲劳强度极限由图8-20a查=720Mpa;=580Mpa,,,HlimHlim1Hlim2
（7）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
Z720,HNlim1=720Mpa,,,,,H1S1H
Z580,HNlim2=580Mpa,,,,,H2S1H
,,=580MpaH
4、计算载荷系数K
（1）已知载荷轻微冲击，所以取Ka=1.25
根据8级精度，由图8-6查得动载系数Kv=1.1
（2）
（3）由表8-5查得K,1.1,
K由表10-4插值法查8级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时=1.05,
载荷系数K,K.K.K.K,1.25，1.1，1.1，1.05,1.59AVH,H,
Z（4）确定重合度系数,
11,,1.88,3.2（，）,1.7zz12
4,,Z,=0.88,3
（5）所需小齿轮直径d1
ZZZKTu，212HE,3d,（）1,u,dH
8
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2，1.59，875423.35，1190，2.5，0.8823==57.26mm,,（）13.35580
d1模数m==2.49
z
5、根据齿根弯度强度设计
由式（10-17）
YY2KTFS1,,,,m32,,,,zFd1
确定计算参数
1）由图10-20c查的小齿轮的弯度疲劳强度极限,=300Mpa;大齿轮,=220MpaF1F2
2）由图10-18取弯度疲劳寿命系数为YN为1和13）Yx1=1;Yx2=1
4）计算许用应力
取安全系数S=1.6，由式10-12得
YY2,FNxlim,=1=375MpaF1SF
YY2,FNxlim=1=275Mpa,F2SF
5）查取齿型系数和应力校正系数
YY由表10-5查得=2.52;=2.18F,1F,2
YY由表10-5查得=1.625;=1.81S,1S,2
YYFS,,6）计算大、小齿轮的并比较,,,F
YYF1S1,,=0.01092,,,F1
YY,,F2S2=0.01434,,,F2
大齿轮的数值大
7）载荷系数K=1.59
9
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8）设计计算
2，1.59，875423?
1.96m,,0.0143421，23
6、标准模数的选择
由于齿面接触疲劳强度计算模数m大于齿根弯度疲劳强度计算模数，由于齿轮模数的大小取决于弯度强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳的强度所决定的承载能力仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯度强度算得的模数1.96优先采用第一系列并就近圆整为标准值m=2mm，按接触疲劳强度算的分度圆直径的d1=57.26mm。
1）小齿轮的齿数
Z1=d1/m=28.6,取z1=28
2）大齿轮的齿数
Z2=z1×3.35=93.8,取z2=94
7、几何尺寸计算
1）计算中心距
，，z，zm12=122mm;a,2
2）计算大、小齿轮的分度圆直径
=×m=28×2=56mm;=×m=94×2=188mm,dzdz1122
计算齿轮宽度
b,,，d=56mmd1
小齿轮齿宽相对大一点，因此B1=60mm，B2=56mm
?
--?
轴低速传动啮合的两直齿轮（传动比2.57）
1、选精度等级、材料及齿数
（1）材料及热处理
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。
（2）选取精度等级7级
（3）试选小齿轮齿数Z=30，大齿轮齿数Z=7711
10
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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
按式（10-9）试算，即
KTu，ZZZ212,HE3d,（）,u,dH
3、确认公式中的各计算数值
（1）由图10-30选取区域系数ZH=2.5
（2）由表10-7选取尺宽系数Фd=1
（3）由表10-6查得材料弹性影响系数ZE=190Mpa
（4）由式10-13计算应力循环次数
8LN=60nj=60171.91（230088）=3.9610，，，，，，，,h11
8N=N/2.57=1.5410，12
（5）由图10-19查得接触疲劳寿命系数为1和1（不许出现点蚀）
（6）接触疲劳强度极限由图8-20a查=720Mpa;=580Mpa,,,HlimHlim1Hlim2
（7）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
Z720,HNlim1,,,,=720Mpa,H1S1H
Z580,HNlim2,,,,=580Mpa,H2S1H
,,=580MpaH
4、计算载荷系数K
（1）已知载荷轻微冲击，所以取Ka=1.25
（2）根据8级精度，由图8-6查得动载系数Kv=1.1
K,1.1（3）由表8-5查得,
K由表10-4插值法查8级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时=1.05,
载荷系数K,K.K.K.K,1.25，1.1，1.1，1.05,1.59AVH,H,
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Z（4）确定重合度系数,
11,,1.88,3.2（，）,1.732zz12
4,,Z,=0.87,3
（6）所需小齿轮直径d1
KTu，ZZZ212HE,3d,（）1,u,dH
2，1.59，6809192.57，1190，2.5，0.8723,,（）==115mm12.57580
d1模数m==3.83z
5、根据齿根弯度强度设计
17）由式（10-
2KTYYFS1,,,,3m2,,,,zFd1
确定计算参数
,1）由图10-20c查的小齿轮的弯度疲劳强度极限=300Mpa;大齿轮=220MpaF1F2
2）由图10-18取弯度疲劳寿命系数为YN为1和13）Yx1=1;Yx2=1
4）计算许用应力
取安全系数S=1.6，由式10-12得
YY2,FNxlim,=1=375MpaF1SF
YY2,FNxlim=1=275Mpa,F2SF
5）查取齿型系数和应力校正系数
YY由表10-5查得=2.52;=2.18F,1F,2
YY由表10-5查得=1.625;=1.81S,1S,2
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YYFS,,6）计算大、小齿轮的并比较
,,F
YYF1S1,,=0.01092,,,F1
YYF,2S,2=0.01434,,,F2
大齿轮的数值大
7）载荷系数K=1.59
8）设计计算
2，1.59，6809193?
3.25m,,0.0143421，30
7、标准模数的选择
由于齿面接触疲劳强度计算模数m大于齿根弯度疲劳强度计算模数，由于齿轮模数的大小取决于弯度强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳的强度所决定的承载能力仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯度强度算得的模数3.2优先采用第一系列并就近圆整为标准值m=3mm，按接触疲劳强度算的分度圆直径的d1=115mm。
3）小齿轮的齿数
Z1=d1/m=38.3,取z1=38
4）大齿轮的齿数
Z2=z1×2.57=97.7,取z2=98
7、几何尺寸计算
1）计算中心距
，，z，zm12=204mma,2
2）计算大、小齿轮的分度圆直径
=×m=38×3=114mm;=×m=98×3=294mm,dzdz1122
计算齿轮宽度
b,,，d=114mmd1
小齿轮齿宽相对大一点，因此B1=120mm，B2=114mm
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六、轴的结构设计和强度校核
第一部分轴的设计
（一）结构设计
1、初选轴的最小直径
选取轴的材料为45#钢，热处理为调质。
A取=110，=30~40Mpa,,,0
P1dA31轴23.02mm，考虑到联轴器、键槽的影响，取=25mm,,d110n1
P232轴d,A,33.87mm，取=35mmd202n2
P33dd,A,45.63轴mm，取=46mm330n3
2、初选轴承
1轴高速轴选轴承为7207C
2轴中间轴选轴承为7208C
3轴低速轴选轴承为7211C
各轴承参数见下表
基本尺寸/mm安装尺寸/mm基本额定/kN轴承代号
dDBdaDa动载荷Cr静载荷Cor
7207C357217426523.517.5
7208C408018477336.830.8
7211C5510021649142.836.8
3、确定轴上零件的位置和定位方式
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1轴:
由于高速轴转速高，传动载荷不大时，为保证传动平稳，提高传动效率，
将高速轴取为齿轮轴，使用角接触球轴承承载。
2轴:
低速啮合、高速啮合均用锻造齿轮。
低速啮合齿轮左端用甩油环定位，
右端用轴肩定位，高速啮合齿轮左端用轴肩，右端用甩油环定位，两端使用角
接触球轴承承载。
3轴:
采用锻造齿轮，齿轮左端用甩油环定位，右端用轴肩定位，为减轻轴的
重量采用中轴颈，使用角接触球轴承承载，右端连接单排滚子链。
（?
）高速轴的结构设计
1）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度:
A）为了满足V带轮的轴向定位，此段设计应与带轮轮毂孔的设计同步进行
选为25mm。
选毡圈油封，查表8-27，选取毡圈30JB/ZQ4606—1997，则d2=30mmB）
C）该段轴要安装轴承，考虑到轴肩要有2.5mm的圆角，则轴承选用7207C
型，该段直径定位35mm。
D）该段轴为齿轮，考虑到轴肩要有2mm的圆角，经标准化，定为40mm。
E）为了齿轮轴向定位可靠，定位轴肩高度应达5mm，所以该段直径选为50mm。
F）轴肩固定轴承，直径为35mm。
2）各段长度确定:
A）该段轴连接带轮与轴配合的毂孔长度为65mm，该段长度定为63mm;
B）该段取90mm;
C）该段安装轴承，考虑间隙取该段为40mm
D）该段考虑齿轮的宽度，根据齿轮校核，选定该段54mm;
E）该段轴肩选定10mm;
F）该段取17mm;
（?
）中间轴的结构设计
15
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1）拟定轴上零件的装配方案轴的各段直径:
a）I段轴用于安装轴承7208，故取直径为40mm。
b）II段该段轴要安装齿轮，考虑到轴肩要有2mm的圆角，经强度计算，直径
定为44mm。
c）III段为轴肩，相比较比II段取直径为52mm。
d）IV段安装大齿轮直径为44mm。
e）V段安装轴承，与I段相同直径为40mm。
2）根据轴向定位的要求确定轴的各段长度:
a）I段轴承安装轴承和挡油环，轴承7208C宽度B=18，该段长度选为28mm。
b）II段轴考虑到齿轮齿宽的影响，所以长度为80mm。
c）III段为定位轴肩，长度略小8mm。
d）IV段用于安装大齿轮，考虑齿宽长度为44mm。
e）V段用于安装轴承与挡油环，长度与I相同，为28mm。
（?
）低速轴的结构设计
1）拟定轴上零件的装配方案轴的各段直径
a）I段轴用于安装轴承7211C，故取直径为55mm。
b）II段该段轴要安装齿轮，考虑到轴肩要有2.5mm的圆角，经强度计算，直径定为60mm。
c）III段为定位轴肩，取72mm。
d）IV段安装大齿轮直径与II段相同，直径为60mm。
e）V段安装轴
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