二级尺寸减速器设计概要.docx

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二级尺寸减速器设计概要

HefeiUniversity

课程设计

COURSEPROJECT

题目

级圆柱斜齿轮减速器的设计

系别:

机械工程系

专业:

材料成型及控制工程

（1）

学制:

四年

姓名:

马四海

学号:

1006031001

导师:

王锡明

2013年01月01日

1.3.

1.4.

1.5.

设计题目设计要求设计说明书的主要内容课程设计日程安排

1

1

....2

...2

^章

传动装置的总体设计

2.1.

22

2.3.

2.4.

^章

^章

^章

^章

参考文献.

传动方案拟定电动机的选择计算总传动比及分配各级的传动比运动参数及动力参数计算....

传动零件的设计计算

轴的设计计算

滚动轴承的选择及校核计算

键联接的选择及计算

连轴器的选择与计算

润滑密封设计

减速器铸造箱体设计

21

22

3

3

.......4

....5

10

16

18

18

18

机械设计课程设计任务书

1.1.设计题目

设计用于带式运输机的两级斜齿圆柱齿轮减速器，图示如示。

连续单向运转，载

荷平稳，两班制工作，使用寿命为5年，作业场尘土飞扬，运输带速度允许误差为±

5%。

图1带式运输机

表1设计数据

运输带工作拉力

F（N）

运输带工作速度

V（m/s）

卷筒直径

D（mm）

7000

0.40

500

1.减速器装配图A0一张

2.零件图1张

3.设计说明书一份约6000〜8000字

封面（标题及班级、姓名、学号、指导老师、完成日期目录（包括页次）

设计任务书

传动方案的分析与拟定（简单说明并附传动简图）电动机的选择计算

传动装置的运动及动力参数的选择和计算

传动零件的设计计算

轴的设计计算

滚动轴承的选择和计算

键联接选择和计算联轴器的选择

设计小结（体会、优缺点、改进意见）

参考文献

表2课程设计日程安排表

1）

准备阶段

|12月20日〜12月20日

1天

2）

传动装置总体设计阶段

12月21日〜12月22日

2天

3）

传动装置设计计算阶段

12月23日〜12月25日

3天

4）

1减速器装配图设计阶段

12月27日〜12月31日

5天

【5）

j零件工作图绘制阶段

|1月4日〜1月5日

2天

6）

设计计算说明书编写阶段

h月6日〜1月6日

1天

7）

设计总结和答辩

|1月7日

1天

传动装置的总体设计

2.1.传动方案拟定

由题目所知传动机构类型为：

展开式二级圆柱齿轮减速器，本传动机构的特点是:

减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。

高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭矩变形和轴在弯矩作用下产生的弯矩变形部分的抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。

但此结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难。

在多级传动中，各类传动机构的布置顺序不仅影响传动的平稳性和传动效率，且对整个传动装置的结构尺寸也有很大的影响。

因此，应根据各类传动机的结构特点合理布置，使各类机构得以发挥其特点。

带传动承载能力较低，但传动平稳，缓冲吸振能力强，故布置在高速级；斜齿轮传动比较平稳，常布置在高速级；低速级也采用圆柱斜齿轮传动。

380V.

按设计要求及工作条件选用丫系列三相异步电动机，卧式封闭结构，电压

2.2.电动机的选择

根据已知条件由计算得知工作机所需工作功率为

_PWFv

1-7得

=0.98,5=0.97,.=0.99,5=0.96

“2――滚动轴承的传动效率

*4――联轴器的传动效率

dn1000*

查机械课程设计手册表

叫=0.9642

“1――v带轮的传动效率，*3――齿轮的传动效率，“5――滚筒的传动效率

n/nyfnjs=0.96*0.984*0.972*0.99*0.96=0.79

FVg000X0-0!

42cr

Pw===2.8kw

10001000

Pd=P%=3.54kw

卷筒轴工作转速为

60天1000咒¥60天1000天0.40■

兀X500

n===15.28r/min

兀D

经查表推荐的传动比合理范围，V带传动比i1^2~4，二级圆柱齿轮减速器的传动比

1,2=8~40，则总的传动比合理范围为ia=（16~160），电动机同步转速m=l>n=（16-160）勺5.28=244~2445r/min

查机械课程设计手册表12-1得

选用电动机的型号为丫132M1-6,额定功率为4KW同步转速为了1000人）门.

23计算总传动比及分配各级的传动比

1.总传动比

匕=_96^=62.83

n15.28

2.分配传动装置的传动比

in=i^i

i。

-带传动的传动比，i-减速器的传动比

为使V带传动外廓尺寸不致过大，初取3.7，则减速器的传动比16.98

3.

12得

分配减速器的传动比查机械设计课程设计指导书（第二版）图

"5

i16.98一

h5

24运动参数及动力参数计算

p354

Td=9550%竺=9550x^=35.22Nm

nm960

1轴：

=Tdxioxj=35.22x3.7x0.96=125.10Nm

2轴：

T2=「咒存""3=125.10x5x0.98x0.97=594.6Nm

3轴：

T3小2灯3=594.6x3.4x0.98x0.97=1921.77Nm

卷筒轴的输入转矩：

T4=T3咒S小4=1921.77x0.98咒0.96=1864.5Nrn

轴

转速（r/min）

功率（kw）

转矩（Nm）

1轴

259.46

3.40

125.10

2轴

51.89

3.23

594.6

3轴

15.28

3.07

1921.77

卷筒轴

15.28

2.98

1864.50

传动零件的设计计算

.V带的设计

1.

2.

3.

4.

5.

确定设计功率

由表12.6查得工作情况系数Ka=1.2,则

Pd=3P=1.2x4=4.8kw

n=960r/min

选取带的型号,根据pd,n1由图12-13查取，选a型带。

确定带的基准直径，根据表12.7推荐用最小直径，可选小带轮直径为D^106mm,

查得s=1%，则大带轮直径为D2=—咒D1（1-◎二一96^^106^99%=388.28mm

一259.46

根据表12-7取D2=375mm其传动比误差A<5%，故可用。

验算带的速度

兀D1n

—3.14咒106^960

v/（m/s）=1—==5.33<25m/S

60咒100060^1000

故符合要求。

确定V带长度和中心距

根据0.55（U+D2）+h

由表12.2查得h=8,贝U272.55

根据式12-2计算V带基准长度：

，兀（Do—DJ2

Ld=2a+—（Dj+D2）+———=2083mm

24a

由表12.3选V带基准长Ld=2000mm

由（式7.2）计算实际中心距：

2L-兀（D2+Dr）+J〔2L—兀（D2+DJ]2-8（D2-DJ2

a==607.53mm

6.计算小带轮包角

由（式7.3）得

8=180°-D2—Bq57.3°=154.63、120：

a

所以合格。

7.确定V带根数

查取单根V带所能传递的功率p0=0.97kw

查得

查得

查得

由表由表由表由表

12.4

12.5

12.8

12.3

ipo=0.11kwa=0.935

&=1.03

根据式7.23计算带的根数：

Pd4.8

Z"（P0+△PJkA-（0.97+0.11）x0.935x1.03一4.61,故取5根。

、斜齿圆柱齿轮传动设计

（一）高速级斜齿圆柱齿轮传动设计

1.选择齿轮材料、热处理方式和精度等级

考虑到此减速器传递的功率较大，故大小齿轮均选用

20Cr，米用硬齿面，即渗碳

淬火，齿面硬度为59HRC选用8级精度。

2.初步计算传动主要尺寸

由（图10-9C）

得bFlim1=crFlim2=450MPa，由表10.4取Sf=1.5，贝U

Gf1

]=屛2]=升吋

Sf

=警260MPa

由（图10-6C）

得bHlim1=bH|im2

=1500MPa,由表10.4取Sh=12贝U

=1500=1250MPa

1.2

3.因为是硬齿面闭式传动，故按轮齿弯曲强度设计计算

齿轮按8级精度制造，取载荷系数K=1.5，齿宽系数屮a=0.4。

小齿轮上的转矩

T1=125.10N-m125100Nmm

初步选择螺旋角

P=15°。

齿数取乙=20,

则Z2=1•z=5X20=100

齿形系数Zv1

*222，zv2代=111.1

由图10-8查得Yf1=2.82,

Yf2=2.2。

Yfi2.82=O.O1O85,

因=—

Hfi]26O

丫22

CT^"00846。

丫F1

Gfi】

YF2

Gf2

故应将丫F1

10-17）计算。

法向模数m

严J3.2KTYfQOS2^

n—Pa（i+1K2〔g]

=J3.2"5%12510"2.8"^215。

=1.85mm

0.4x（5+1F202x260

由表4.1

故取中心距

取mn=2mm

mn（乙节2）F（20+120）=i24.24mm,2cosP2xcos15。

Earccosmn（Zi+Z2）2x（20+100）

P=arccos=arccos=16.26

2a2x125

取a=145mm则

•a=0.4x125=50nm,取b2=50mmb1=55mm

齿轮分度圆直径

dj==41.67mm

cosP

大齿轮分度圆直径

d21

二mnZ；=208.33mmcosP

4.

验算齿面接触强度

将各参数代入式（1O-14）

可得

t=305小5

iba2

posJ"1）3"5"25100

Y5X50X125

=665.2mPa€丘円】,安全。

5.齿轮的圆周速度

—yni

60X1000

=0.566m/s

对照表1O.2可知选

8级精度是合宜的。

（二）低速级斜齿圆柱齿轮传动设计

1.选择齿轮材料、热处理方式和精度等级

考虑到此减速器传递的功率较大，故大小齿轮均选用

20Cr，米用硬齿面，即渗碳

淬火，齿面硬度为59HRC选用8级精度。

2.初步计算传动主要尺寸

由（图10-9c）得升吋=升讪2=390MPa,由表10.4取Sf=1.5，贝U

3.因为是硬齿面闭式传动，故按轮齿弯曲强度设计计算

齿轮按8级精度制造，取载荷系数K=1.5，齿宽系数屮a=0.4。

初步选择螺旋角

d2^m-^Zr=262.73mm

COSP

4.验算齿面接触强度

5.齿轮的圆周速度

对照表10.2可知选8级精度是合宜的。

轴的设计计算

一、轴的材料选择和最小直径估算

根据工作条件，初选轴的材料为45钢，调质处理，按扭转强度条件进行最小直

径估算，即dmin=cW'p/n。

初算轴径时，若最小直径段开有键槽，还要考虑槽对轴强度的影响，当该轴段截面上有一个键槽时，d增大5%两个键槽时增大10%-15%,C值由表14.4可查得，取

C=105。

高速轴：

5=3.33Kwn=259.46r/min贝U1md=24.58mn设有一键槽，因高速轴

最小直径处安装滚动轴承，故取标准值d^in=25mm。

中间轴：

P2=3.17Kwn=51.9r/min贝U2md^40.3nnn有一键槽，且中间轴最小

直径处安装滚动轴承，故取标准值d2mi^40mmo

低速轴：

P3=3.01Kw，n3=15.28r/min，则d3mi^60.1mm，因低速轴最小直径处安装联轴器，且轴上设有两键槽，参见联轴器选择，取d3min=60mmo

二、轴的设计

1.高速轴的设计。

轴的结构图如下图一所示:

（1）各轴段直径确定

L1:

最小直径，滚动轴承段轴段，D1=40mm

L2:

低速级小齿轮轴段，取d2=45mm

L3;根据齿轮的轴向定位要求取为70mm

L4:

高级大齿轮段，取为d4=45mm

L5:

滚动轴承处轴段取为d5=40mm

（2）各轴段长度的确定

39.11mm

74mm

11:

由滚动轴承，挡油盘及装配关系取为

12：

由低速级小齿轮的毂孔宽度确定取为

13

49mm

:

由定位关系，取为5mm

14:

由高速级大齿轮的毂孔宽度确定取为

15

30.43mm

（1）各轴段直径确定滚动轴承处轴段。

滚动轴承选取深沟球轴承低速大齿轮轴段，按照结构要求取为按照结构要求取为

滚动轴承段，滚动轴承选取深沟球轴承6012，其尺寸为d5=65mm

安装联轴器，为使轴与联轴器吻合。

故同时选取联轴器型号，查表，取

k=1.5,Tc=KxT4=1.5x1576.52=2740.8Jm

因为计算转矩小于联轴器公称转矩条件，查取机械表，选用GY8型许用转矩为3150N.m,

故适合。

故d6=60mm

（1）各段轴长度的确定

L1:

由滚动轴承，挡油盘及装配器关系确定，取为35mm

L2:

由低速级大齿轮的鼓孔宽确定，取为68mm

L3:

按照结构设计要求取为6mm

L4:

由装配关系，箱体结构等确定，L4=56.3mm

L5:

由滚动轴承，挡油盘及装配器关系确定，取为58.6mm

L7:

由联轴器的毂孔宽142确定取为57mm

三、高速轴强度校核斜齿轮受力：

並=2"25.1004.3N

d141.67咒10

FY=Ft•需=6004少胳=2276®

Fa=FYtanP=706,6N

L,+L2=60mm+125.25mm=185.25mm

L160

-—Ft=6004.3X=1944.7N

J+L2185.25

L2125.25

=—Ft=6004.3X=4059.6N

L1+L2185.25

FNH1

FnH2

Ft=6004.3

FNV1=

Fr*

2

2263.2倔+706"38.8

2

185.25

L1+L2

Fnv2=Fr-Fnv1=2263.2-807=1456.2N

MH=Fnh2*L1=3993.94X60=239636.4N

Mv1=Fnv1L2=807x125.25=101076.75N”mm

=807N

MV2=FNV2L1=1456.2X60=87372Nmm

M4=JmH+mV—J239636.42+101076.752=260080.97N-mm

（3）.校核轴的强度

A剖面的左侧，因弯矩大，有转矩，还有键槽引起的引力集中，故险剖面。

由附表10.1，抗弯剖面模量

A剖面的左侧为危

2

W…3bt（d-t）c.…314x5.4x（38.8-5.4）uccc「3

W=0.1d—=0.1X38.8—=5808.57mm

2d

2

3-bt（d—t）=0.2x38.8

Wt=0.2d

2d

2x38.8

2

-14®"38.8」4）=10595.4mm3

2咒38.8

弯曲应力

M1

-W

=阵

=0

bb

ba

260080.97

-5808.57

=44.77Mpa

=44.77MPa

bm

扭剪应力

W

114.6X103

10595.4"0.8MPa

Tt

Gf记=5.4MPa

2

对于调制处理的20Cr，由表14.1

注（2得材料的等效系数屮b

键槽引起的应力集中系数，由附表

绝对尺寸系数，由附图10.1查得

轴磨削加工时的表面质量系数由附图

查得CTB=650MPa,cr4=280MPa,J=160MPa；由表10-1=02屮0.1

10.4查得Kb=2.08,Kt=1.625

备=0.8,%-0.76

10.2查得P=0.92

安全系数Scj^—

就J+屮八m

型=2.2

208X44.77+0.2X0

0.92X0.8

St=

型=12.2

1.625咒5.4+0.仔5.4

0.92X0.76

2.2X12.2

TS^g+12.22二218

由表10.5得许用安全系数ls]=1.3—1.5,因S>[S],故a-a面安全、取折合系数a=0.6,

则当量应力

be=JcTb2+4（aTt）2=J44.772+4X（0.6x10.8f=46.6MP

前已选轴材料为20Cr，渗碳淬火处理。

查表10-4得t打=75MPa

因CTeWfcr打，故此轴合理安全

四、低速轴强度的校核

⑴.判断危险截面

截面A,n,m,B只受扭矩作用。

所以Anmb无需校核.从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面W和％处过盈配合引起的应力集中最严重，从受载来看，截面C

上的应力最大.截面W的应力集中的影响和截面％的相近，但是截面W不受扭矩作用，

同时轴径也较大，故不必做强度校核.截面C上虽然应力最大，但是应力集中不大，而且这里的直径最大，故C截面也不必做强度校核，截面W和V显然更加不必要做强度校核.

由第3章的附录可知，键槽的应力集中较系数比过盈配合的小，因而，该轴只需校核截

面％左右两侧即可.抗弯系数W=0.1d3=0.1X603=21600

而2J2>d608.32=12330.4n

d2260.87x10山

Fy=Ft”ta^=12330.4xtan20。

=4665.56NcosPCOS15.9

Fa-F^tanP=1329.02N

L,+L^54.75mm+119mm=173.75mm

547745.13““仆

=25.4MPa

21565.6

=25.4Mpa

J608*32"。

3=37.26MPa

43165.6

Tt

—=18.63MPa

2

对于调制处理的20Cr，由表14.1查得CTB=650MPa,b4=280MPa,J=160MPa；由表10-1

注（2得材料的等效系数Wb=02屮0.1

键槽引起的应力集中系数，由附表10.4查得Kb=2.08,Kt=1.625

绝对尺寸系数，由附图10.1查得备=0.8,9=0.76

轴磨削加工时的表面质量系数由附图

10.2查得P=0.92

安全系数S^——

Ja+屮宀

280

09H.4g0

=3.9

ST—K1625

汙.+Fm0.92x0.7^18.6^0.^18.63

3.9x3.54

=2.62

J3.92+3.542

由表10.5得许用安全系数

b]=1.3_1.5,因S〉〔Sl故a-a面安全、取折合系数a=0.6，

则当量应力

企=如2+451）2=J25.42+4x（0.6x37.26；2=63.06MPa

前已选轴材料为20Cr，渗碳淬火处理。

查表10-4得b打=75MPa

因beqL打，故此轴合理安全

滚动轴承的选择及校核计算

1、高速轴上滚动轴承的选择

高速轴安装轴承的轴段直径25mm由《机械设计课程设计手册》表6-1查得应选用深

沟球轴承6005GB/T276-1994，

C0r-15.02kN,Cr=25.5kN

n=259.46r/min

6=0.706kN

计算当量载荷Fr二Fnv1=0-807kN

相对轴向载荷12.3Fa/C0r二0.578

由《机械设计基础》表16.5用线性法求判别系数

0.345）=0.25

0.26-0.22小厂”

e=0.22+汎（0.578

0.689-0.345

由于Fa/Fr二0.56》e

由《机械设计基础》表16.5查得径向系数X=0.56

轴向系数y由线性插值法求得

171-199

丫=1.99+（0.578-0.345）=1.8

0.689-0.345

F=11

由于有轻微冲击，故《机械设计基础》表16.6取P■

由式P=fp（XFr+YFa）=1.89kN

取ft=ro

Lh

106=——（ftC/P）"=127918h

60n故寿命足够。

相对轴向载荷12.3Fa/C0^°-55

由《机械设计基础》表16.5用线性法求判别系数e

e=0.22+0.26~0.22沢（0.55-0.345）=0.24

0.689-0.345

由于Fa/Fr=0.53>e

由《机械设计基础》表16.5查得径向系数X=0.56

轴向系数y由线性插值法求得

171-199

丫=1.99+（0.55-0.345）=1.823

0.689-0.345

由于有轻微冲击，故《机械设计基础》表16.6取Fp=1.1

由式P二fp（XFr+YFa）=2.09kN

取ft=ro

Lh=1^（ftC/P广=241391h

60nt故寿命足够。

9.3低速轴上滚动轴承的选择

高速轴安装轴承的轴段直径为60mm由设计手则查得应选用深沟球轴承6012

GB/T276-94

Co「=24.2kN，C「=31.5kN

n=15.28r/min

/Co厂0.66

16.5用线性法求判别系数e

0.26-0.22

e=0.22+咒（0.66-0.345）=0.257

0.689-0.345

由于Fa/Fr>e

由《机械设计基础》表16.5查得径向系数X=0.56

轴向系数y由线性插值法求得

171-199

丫=1.99+（0.66-0.345）=1.734

0.68