《齿轮减速器设计》doc版.docx

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《齿轮减速器设计》doc版毕业设计（说明书）题目：

齿轮减速器设计姓名：

XX学号：

20122000566平顶山工业职业技术学院2015年5月25日平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书摘摘要要减速器（又称减速机、减速箱）是一台独立的传动装置，它由密闭的箱体、互相啮合的一对或几对齿轮、传动轴及轴承等组成。

常安装在电动机（或其他原动机）与工作机之间。

作为一种重要的动力传递装置，在机械化生产中起着不可替代的作用。

减速器主要运用齿轮传动装置而实现运作。

本设计简述了带式输送机的动力传递装置—二级直齿圆柱齿轮减速器的设计过程。

主要包括传动方案设计、电动机的选择、V带设计选择、，齿轮传动设计及轴的设计选择和校核等。

其间设计过程多次运用CAXA、CAD软件设计绘制减速器装配图零件图来优化完整本设计，最终实现减速器的运动仿真并完成减速器的模拟设计。

关键词：

关键词：

减速器、传动装置、齿轮传动平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书目目录录摘要V目录VI第1章绪论.11.1设计任务书11.2工作条件：

11.3原始数据21.4设计内容21.5设计任务21.6设计进度21.7传动方案的拟定2第2章电动机的选择及计算.32.1电动机类型的选择：

32.2选择电动机容量：

32.3选择电动机的转速42.4计算传动装置总传动比和分配各级传动比42.5计算传动装置的运动和动力参数42.6各轴转矩5第3章传动零件V带的设计计算.73.1确定计算功率73.2选择V带的型号73.3确定带轮的基准直径dd1dd2.73.4验算V带的速度73.5确定V带的基准长度Ld和实际中心距a.73.6校验小带轮包角ɑ1.83.7确定V带根数Z.83.8求初拉力F0及带轮轴的压力FQ.93.9设计结果9第4章齿轮传动的设计计算.104.1高速级齿轮传动设计104.2低速级齿轮的设计12第5章轴的设计.165.1Ⅰ轴（输入轴）的设计165.2Ⅱ轴的设计215.3Ⅲ轴（输出轴）的设计27第6章键的选择.33第7章联轴器的选择.34第8章减速器箱体设计.35第9章润滑油及密封.36平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书总结.37致谢.38参考文献.39平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第1页第第11章章绪绪论论由于减速器是当今世界上最常用的传动装置，所以世界各国都不断的在改进它，寻求新的突破，降低其成本，提高其效率，扩大其应用范围。

为了更好的适应现代市场的需求，就必须运用计算机辅助设计技术解决过去计算繁琐，绘图工作量大及工作效率低，速度慢的问题。

当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。

运用PROE、CAXA、AUTOCAD等软件实现了二维、三维绘图，通过这些软件的三维设计功能优化设计方案，实现减速器的运动仿真并完成减速器的模拟设计，使其布局更合理，便于对生产进行严格的分工与科学管理，实现机械化和自动化生产。

1.1设计任务书总体布置简图η2η3η5η4η1IIIIIIIVPdPw图1-1总体布置简图1.2工作条件：

（每年工作300天），两班制，连续单向运动，带式运输机工作平稳，空载启动，使用期五年，小批量生产，运输带允许误差+-5%。

平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第2页1.3原始数据运输带工作转矩为：

500Nm1.4设计内容1）电动机的选择与运动参数计算2）传动装置的设计计算3）轴的设计4）滚动轴承的选择与校核5）键的选择和校核6）联轴器的选择7）装配图、零件图的绘制8）编写设计计算说明书1.5设计任务1）减速器总装配图一张2）低速轴、闷盖零件图各一张3）设计说明书一份1.6设计进度1）第一阶段：

总体计算和传动件参数计算2）第二阶段：

轴与轴系零件的设计3）第三阶段：

轴、轴承、键及联轴器的校核及草图绘制4）第四阶段：

装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写1.7传动方案的拟定由设计任务书知传动类型为：

二级直齿轮圆柱减速器。

本传动机构的特点是：

1）齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。

2）考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。

平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第3页第第22章章电动机的选择及计算电动机的选择及计算2.1电动机类型的选择：

Y系列三相异步电动机2.2选择电动机容量：

1）工作机所需功率PwPw=FV/1000=2222×2/1000=4.4kw（2.1）nw=60×1000V/πD=84.9r/min2）电动机输出功率Pd考虑传动装置的功率损耗，电动机的输出功率为:

Pd=Pw/η（2.2）试中η为从电动机到工作机主动轴之间的总效率，即ηa=η1η23η32η4η5（2.3）＝0.95×0.953×0.962×0.97×0.98＝0.783；η1为V带的效率,η2为第一对轴承的效率，η3为第二对轴承的效率，η4为第三对轴承的效率，η5为每对齿轮啮合传动的效率（齿轮为7级精度,闭式传动，圆柱齿轮）。

电动机的输出功率为:

Pd=Pw/η（2.4）=4.4/0.775=5.68kw3）确定电动机的额定功率P6d选定电动机的额定功率P6d=7.5kw平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第4页2.3选择电动机的转速nw=84.9r/min经查表按推荐的传动比合理范围，V带传动的传动比i1＝2～4，二级圆柱直齿轮减速器传动比i2＝8～40，则总传动比合理范围为ia＝16～160，电动机转速的可选范围为nd＝ia×n＝（16～160）×84.9＝1358.4～13584r/min。

由于V带的传动比i1=2～4级，二级圆柱轮减速器传动比i2=16～160则总传动比合理范围为ia＝16～160,电动机转速的可选范围为nd＝ia×n＝（16～160）×84.9＝1358.4～13584r/min由以上数据查机械电子手册所选定电动机型号为：

Y2-132M-4PW=7.5KWn满=1440r/min2.4计算传动装置总传动比和分配各级传动比1）传动装置总传动比i=nm/nw=1440/84.9（2.5）=16.692）分配各级传动比i＝i0×i1（2.6）式中i0,i1分别为带传动和减速器的传动比。

为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取i0＝2.1，则减速器传动比为i1＝i/i0＝16.69/2.3＝7.37,根据各原则，查图得高速级传动比为i1＝3.24，则i2＝i/i1＝2.25，由机械手册查得传动比合理。

2.5计算传动装置的运动和动力参数1）各轴转速减速器高速级轴为Ⅰ，中速轴Ⅱ，低速级轴为Ⅲ，滚筒轴为轴Ⅳ，则：

nI＝nm/i0＝1440/2.1＝685.7r/minnII＝nI/i1＝685.7/3.24＝211.6r/min平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第5页nIII＝nII/i2＝211.6/2.25=90.0r/minnIV=nII=90.0r/min2）按电动机额定功率P6d计算各轴输入功率PI＝P6d×η1＝7.5×0.95＝7.125kWPII＝PI×η2×η3＝7.125×0.98×0.96＝6.7kWPIII＝PII×η2×η3＝6.7×0.98×0.96＝6.3kWPIV＝PIII×η2×η4=6.3×0.98×0.97＝5.99kW则各轴的输出功率：

PI＝PI×0.95=6.77kWPII＝PII×0.98=6.57kWPIII＝PIII×0.96=6.04kWPIV＝PIV×0.97=5.81kW2.6各轴转矩TI=9550×PI/nI=9550×6.77/658.7N·mTII=9550×PII/nII=9550×6.57/211.6N·m=296.52N·mTIII=9550×PIII/nIII=9550×6.3/90.0N·m=668.5N·mTIV=9550×PIV/nIV=9550×5.99/90.0N·m=635.6N·m平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第6页运动和动力参数结果如下表2-1表2-1运动和动力参数结果功率PKW转矩TNm转速r/min轴名输入输出输出电动机轴7.549.7414401轴7.1256.7798.15685.72轴6.76.57296.52211.63轴6.36.04668.590.04轴5.995.81635.690.0平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第7页第第33章章传动零件传动零件VV带的设计计算带的设计计算3.1确定计算功率Pc=KA·P额=1.2·7.5=9kw（3.1）3.2选择V带的型号由PC的值和主动轮转速，由此选取A型普通V带3.3确定带轮的基准直径dd1dd2由表选取dd1＝120mm，且dd1＝120mm＞dmin＝112mm大带轮基准直径为:

dd2＝dd1×nm／n1=120×1440／685.7＝196.75mm参考机械设计手册选取标准值dd2＝200mm则实际传动比i，i＝dd2／dd1＝200／120＝1.67主动轮的转速误差率在±5％内为允许值3.4验算V带的速度V＝π×dd1×nm／60×1000＝3.14×120×1440/60000＝9.04m／s在5～25m／s范围内3.5确定V带的基准长度Ld和实际中心距a按结构设计要求初定中心距0.7﹙dd1＋dd2）≤a≤2﹙dd1＋dd2﹚（3.2）0.7×320≤a≤2×320224≤a≤640平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第8页一般取a0=（1～1.2）d2=200～240所以初定中心距a0=220mmL0＝2a0＋π﹙dd1＋dd2﹚／2＋﹙dd2－dd1﹚2／4a0＝2×220＋π×（120+200）／2＋（200-120）2／4×220=949.67mm由机械设计基础课本表7-11选取基准长度Ld＝900mm实际中心距a为a＝a0＋﹙Ld－L0﹚／2（3.3）＝276+﹙900－949.67﹚／2＝251.165mm3.6校验小带轮包角ɑ1α＝180°－﹙dd2－dd1﹚／a×57.3°（3.4）＝180°－[﹙230－100﹚／233.3]×57.3°＝161.75°＞120°所以符合要求3.7确定V带根数Z由机械设计基础课本表7-4表选取单根V带功率P0＝2.1kw由机械设计基础课本表7-4表选取修正功率ΔP0＝0.17kw由机械设计基础课本表7-12表选取修正系数Ka＝0.95由机械设计基础课本表7-11选取长度因数KL＝0.87Z≥Pc／[P0]＝Pc／﹙P0＋ΔP0﹚Ka×KL＝4.79（3.5）圆整得Z=5平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第9页3.8求初拉力F0及带轮轴的压力FQ查《机械设计基础》表7-1表取得q＝0.10kg／mF0＝500×Pd﹙2.5／Ka－1﹚／z×V＋qV2＝171.2N轴上压力FQ为FQ＝2×F0×z×sin（161.75°／2）（3.6）＝2×171.2×5×sin（161.75°／2）＝1677.76N3.9设计结果选用5根A－1120GB／T11544－1997的V带中心距251.165mm轴上压力1677.76N带轮直径200mm和120mm平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第10页第第44章章齿轮传动的设计计算齿轮传动的设计计算4.1高速级齿轮传动设计1）选择齿轮材料、确定许用应力查《机械设计基础》67页表5-4，可知：

高速级小齿轮选用45#钢调质，齿面硬度为220HBS；大齿轮选用45#钢，软齿面，正火热处理，齿面硬度为200HBS。

查《机械设计基础》72页图5-20、73页图5-21，分别可知：

表4-1高速齿轮弯曲接触疲劳极限高速类别接触疲劳极限弯曲疲劳极限1小齿轮QHlim1=550MPaQFlim1=200MPa2大齿轮QHlim1=540MPaQFlim1=190MPa由《机械设计基础》71页表5-6查得：

SH=1.1,SF=1.4故许用接触应力为[QH]1=QHlim1/SH=550/1.1=500MPa[QH]2=QHlim2/SH=540/1.1=490.9MPa许用弯曲应力[QF]1=QFlim1/SF=200/1.4=142.8MPa[QF]2=QFlim2/SF=190/1.4=135.7MPa平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第11页2）按接触强度设计计算中心距3123351uKTHuaa（4.1）取；[QH]=[QH]2=490.9MPa高速级小轮转矩T1；T1=9.55×106×7.1/685.7=98.9N·m（4.2）取齿宽系数ig=u=3.24由于原动机为电动机，平稳轻微冲击，支撑不对称布置，故选8级精度，《机械设计基础》69页表5-5查得：

选K=1.16.114324.34.09890001.1）.9490335（）124.3（23a（4.3）初算中心距ac=143.16mm3）确定基本参数，计算主要尺寸

（1）选择齿数：

取Z1=30，则Z2=uZ1=3.24,取Z2=98注：

实际传动比i实=Z2/Z1=3.27，传动比误差：

△t=3.37-3.24/.24=100％

（2）确定模数：

由公式a=m（Z1+Z2/2）可得m=2.25，查表取m1=2.5平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第12页（3）确定中心距：

a=m（Z1+Z2）/2=2.5×（30+98/2）=160mm（4）计算齿宽：

b=Qaa=0.4×160=64mm，取b1=67mm，b2=61mm。

（5）两轮的分度圆直径：

d1=Z1m=75mm，d2=Z2m245mm校核弯曲强度：

QF1=2KT1YFS1/bm2Z1，QF2=2KT2YFS2/bm2Z2由《机械设计基础》71页图5-19查得：

YFS1=4.1,YFS2=3.8代入上式得：

QF1=2×1.1×2.7×103×4.2/73×32×28=135.6MPa〈[QF]1=142.08MPaQF2=2×1.1×2.7×103×3.8/73×32×28=122.7MPa〈[QF]2=142.8MPa弯曲强度满足。

4.2低速级齿轮的设计1）选择齿轮材料、确定许用应力查吉林大学出版社出版的《机械设计基础》67页表5-4，可知：

低速级小齿轮选用45#钢，软齿面渐开线直齿轮，调质热处理，齿面硬度为230HBS；大齿轮选用45#钢，软齿面，正火热处理，齿面硬度为200HBS。

查吉林大学出版社出版的《机械设计基础》72页图5-20、73页图5-21，分别可知：

表4-2低速齿轮接触疲劳强度极限低速类别接触疲劳极限弯曲疲劳极限3小齿轮QHlim3=550MPaQFlim3=190MPa4大齿轮QHlim4=530MPaQFlim4=180MPa由吉林大学出版社出版的《机械设计基础》71页表5-6查得：

SH=1.0,SF=1.3平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第13页故许用接触应力[QH]3=Qhlim3/SH=550/1.0=550Mpa[QH]4=Qhlim4/SH=540/1.0=540MPa许用弯曲应力[QF]3=Qflim3/SF=190/1.3=146.15MPa[QF]4=Qflim4/SF=180/1.3=138.46MPa按接触强度设计计算中心距3223351uKTHuaa（4.4）取；[QH]=[QH]4=540MPa低速级小轮转矩T2T2=9.55×106×6.7/211.6=3.03×105mm取齿宽系数id=u=2.25由于原动机为电动机，平稳微冲击支持不对称布置，故选级7精度由《机械设计基础》69页表5-5选1.1K。

将以上数据代入得mma1702524.0103.031.154033515.22352。

初算中心距ac=170mm2）确定基本参数，计算主要尺寸平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第14页

（1）选择齿数：

取Z3=27，则Z4=Uz3=2.2527=60.75,取Z4=61。

（2）确定模数：

由公式a=（Z3+Z4/2）可得m=3.86,（在此取a=ac=170）。

由吉林大学出版社出版的《机械设计基础》57页表5-1查得标准模数，取m2=4（3）确定中心距：

a=（Z3+Z4/2）=4（27+61/2）=176mm（4）计算齿宽：

b=Qaa=0.4×176=71mm，取B3=67mm，b4=75mm（5）两轮的分度圆直径：

d3=Z3m=108mm，d4=Z4m=224mm（6）校核弯曲强度：

QF3=2KT2YFS3/bm2Z3，QF2=2KT2YFS4/bm2Z3由吉林大学出版社出版的《机械设计基础》71页图5-19查得：

YFS3=4.2,YFS4=4.0代入上式QF3=2×1.1×3.03×105×4.2/71×42×27=91.27MPa〈[QF]3QF4=2×1.1×3.03×105×4.0/71×42×27=86.9MPa〈[QF]4弯曲强度满足。

平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第15页表4-3齿轮的参数表高速级低速级齿数Z1=30Z2=98Z3=27Z4=61模数m1=3m2=4压力角20齿顶高系数1*ah顶隙系数25.0*c齿距42.914.3311m56.1222m分度圆直径mmd751mmmmd2452mmd1083mmd2244齿宽mmbmmb61,6721mmb673mmb754中心距mma1601mma1762平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第16页第第55章章轴的设计轴的设计5.1Ⅰ轴（输入轴）的设计1）初定I轴的最小直径选定I轴的材料为45钢，调质处理，由《机械设计手册》查得：

A=120（以下轴均取此值）初步确定轴的最小端直径8.257.685125.71203311minnpAd考虑到轴端有键槽，轴径应增大000054,取d1=262）轴上零件的定位、固定和装配二级减速器中可将高速齿轮安排在箱体右侧，相对于轴承不对称分布，齿轮左侧由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，靠平键和过盈配合实现周向固定。

轴承分别以轴肩和套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定，轴通过两端轴承实现轴向定位。

大带轮、平键和螺栓分别实现轴向定位和周向固定。

3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度轴段1：

已知轴的最小端直径d1=26,查《机械设计手册》可知：

15N/15J型轮槽的带轮总宽度宽度lmin=fmin×8初定轴段1长度l1=130因为h=（0.07~0.1）d，所以无特殊说明以下各轴段轴肩均按5mm扩大。

注：

轴的直径应按2h扩大。

轴段2：

轴段2处为安装轴承端盖的位置，为满足带轮轴向定位要求，１轴段右端需为轴肩，故取轴段2的直径d2=31取l2=30mm。

轴段3：

轴段3处安装轴承，因为轴承内径要与轴段3直径保持一致且轴段2右端有一轴平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第16页肩，平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第17页查《机械设计手册》选型号为6009的滚动轴承，基本几何尺寸为d×D×B=45×75×16，基本额定动载荷Cr=21，基本额定静载荷Cor=14.8,da=51mm,da=69,故，取到d3=41，i3=B=16轴段4：

因为6009型轴d3=41，取d4=51mm，考虑到低速级小齿轮3的齿宽b3=67高速轴大齿轮与低速轴小齿轮间应留有一定空间，齿轮左端面应与箱体留有一定的空间，则取l4=80。

轴段5：

齿轮左端用轴肩固定，则：

取d5=61,l5=1.4h,取l5=10mm轴段6：

轴段6上安装齿轮，初定d6=d4=51，齿轮右端采用套筒固定，为使套筒端面顶在齿轮左端面上,即靠紧,轴段6的长度应比齿轮毂长略短,若毂长与齿宽相同,已知齿宽b1=67,故取l6=65。

轴段7：

轴段7与轴段3为安装轴承位置，故d3=d7=41，l3=l7=165-1I轴各轴段长度直径数据1234567直径d/mm26314151615141长度l/mm1303016801065164）轴的简易结构布置图如下：

轴段1轴段2轴段3轴段4轴段5轴段6轴段7图5-1Ｉ轴平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第18页5）I轴的受力分析及弯矩、扭矩计算图5-2I轴的受力分析取齿轮齿宽的中间、轴承宽中点为受力点，则：

（1）求作用在齿轮上的力NdTFIIt261375108.90225（5.1）mmllmmllllLmmlllL.5402L.513022,1682763654323211式中IT—高速轴输入转矩；Id—高速轴上小齿轮1的分度圆直径。

NFFt6.19470cos20tan2631costan00r式中，直齿轮压力角020，直齿轮的螺旋角00平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第19页003161tantaFF（5.2）

（2）计算支承反力