二级直齿圆柱齿轮减速器.docx

1、二级直齿圆柱齿轮减速器设计任务书一、 设计课题：带式输送机传动装置设计二、 传动机构示意图原始数据项目输送带工作拉力输送带工作速度滚筒直径每日工作情况传动工作 年限参数25001.3200两班制10摘 要齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式。由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的作用。齿轮减速器的特点是效率高、寿命长、维护简便，因而应用极为广泛。本设计讲述了带式运输机的传动装置二级圆柱齿轮减速器的设计过程。首先进行了传动方案的评述，选择齿轮减速器作为传动装置，然后进行减速器的设计计算（包括选择电动机、设计齿轮传动、轴的结构设计、选

2、择并验算滚动轴承、选择并验算联轴器、校核平键联接、选择齿轮传动和轴承的润滑方式九部分内容）。运用Solid Works软件进行齿轮减速器的三维建模设计，生成平面工程图，完成齿轮减速器的二维平面零件图和装配图的绘制。目 录1、引言 12、电动机的选择 22.1. 电动机类型的选择 22.2电动机功率的选择 22.3确定电动机的转速 23、计算总传动比及分配各级的传动比 43.1. 总传动比 43.2分配各级传动比 44、计算传动装置的传动和动力参数 54.1.电动机轴的计算 54.2.轴的计算(减速器高速轴) 54.3.轴的计算(减速器中间轴) 54.4.轴的计算(减速器低速轴) 64.5.轴的

3、计算(卷筒轴) 65、传动零件V带的设计计算 75.1.确定计算功率 75.2.选择V带的型号 75.3.确定带轮的基准直径dd1 dd2 75.4.验算V带的速度 75.5.确定V带的基准长度Ld和实际中心距a 75.6.校验小带轮包角1 85.7.确定V带根数Z 85.8.求初拉力F0及带轮轴的压力FQ 85.9.设计结果 96、减速器齿轮传动的设计计算 106.1.高速级圆柱齿轮传动的设计计算 106.2.低速级圆柱齿轮传动的设计计算 117、轴的设计 147.1.高速轴的设计 147.2.中间轴的设计 157.3.低速轴的设计 168、滚动轴承的选择 209、键的选择 2010、联轴器

4、的选择 2111、齿轮的润滑 2112、滚动轴承的润滑 2113、润滑油的选择 2214、密封方法的选取 22结 论 23致 谢 24参考文献 251、引言浅谈减速器的发展趋势 1、高水平、高性能。圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高4倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。 2、积木式组合设计。基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。 3、型式多样化，变型设计多。摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。 促使减速器水平

5、提高的主要因素有： 理论知识的日趋完善，更接近实际（如齿轮强度计算方法、修形技术、变形计算、优化设计方法、齿根圆滑过渡、新结构等）。 采用好的材料，普遍采用各种优质合金钢锻件，材料和热处理质量控制水平提高。 结构设计更合理。 加工精度提高到ISO56级。 轴承质量和寿命提高。 润滑油质量提高。2、电动机的选择2.1. 电动机类型的选择按已知的工作要求和条件，选用Y型全封闭笼型三相异步电动机。2.2电动机功率的选择工作机所需功率Pw=FVw/1000w=2.61.5/0.94=4.15kw由电动机的至减速器之间的总效率为。=12332451、2、3、4、5分别为带的传动、齿轮传动的轴承、齿轮传动

6、、齿轮传动联轴器、卷筒轴的轴承、卷筒的效率。则=0.950.9930.9720.970.98=0.82P0=Pw/=4.150.82=5.06kw选择电动机的额定功率Pm=（11.3）P0 查表选取Pm=5.5kw2.3确定电动机的转速滚筒轴的工作转速为nW =601000VD=6010001.5300=95.49rmin取V带传动比i 1=24。 齿轮传动比i2=840。则总传动比为i总=16160故电动机转速的可选范围nd=i总nW =1616095.49rmin=1527.8415278.4rmin符合这一范围的同步转速有3000 rmin，再根据计算出的容量，由参考文献【3】 查得Y1

7、32s1-2符合条件型号额定功率同步转速满载转速Y132s1-25.5 kw3000rmin2900rmin3、计算总传动比及分配各级的传动比3.1. 总传动比i总=nm/nW=2900/95.49=30.373.2分配各级传动比i1为V带传动的传动比 i1的范围（24） i1=2.5i2为减速器高速级传动比i3为低速级传动比i4为联轴器连接的两轴间的传动比 i4 =1i总= i1 i2 i3 i4i2 i3=30.37/2.5=12.15i2=(1.3 i2 i3)1/2=3.97i3=3.064、计算传动装置的传动和动力参数4.1.电动机轴的计算n0=nm=2900rmin P0= Pd

8、=5.06kw T09550P0n095505.062900=16.66N.m4.2.轴的计算(减速器高速轴)n1=n0i1 =29002.5=1160rminP1=P015.060.954.81kwT19550P1n1带95504.81116039.57N.m4.3.轴的计算(减速器中间轴)n2=n1i2=11603.97=292.19 rminP2=P1223=4.810.9920.97=4.57kwT29550P2n295504.57292.19149.46N.m4.4.轴的计算(减速器低速轴)n3=n2i3=292.193.0694.49rminP3P2234.750.990.974.

9、39kwT39550P3n395504.3994.49443.55N.m4.5.轴的计算(滚筒轴)n4=n394.49rminP4P3454.420.980.974.17kwT49550P4n495504.1794.49400.58N.m设计结果如下 轴号参数电动机（0）轴轴（高速轴）轴（中间轴）轴（低速轴）轴（滚筒轴）转速n（r/min）29901160 292.19 94.49 94.49功率P(kw) 5.06 4.81 4.57 4.39 4.17转矩T（N.m） 16.66 39.57 149.46 443.55 400.58传动比i 2.5 3.97 3.06 1.0效率 0.95

10、 0.95 0.96 0.955、传动零件V带的设计计算5.1.确定计算功率 Pd=KAP额=1.35.5=7.15kw5.2.选择V带的型号 由PC的值和主动轮转速，由【1】图8-1选A型普通V带。5.3.确定带轮的基准直径dd1 dd2由【1】表8-6和8-12 选取dd1100mm ，且dd1100mmdmin75mm 大带轮基准直径为。 dd2dd1n0n1=29001001160250mm按【1】表8-12选取标准值dd2250mm 则实际传动比i， i dd2dd12501002.5主动轮的转速误差率在5内为允许值5.4.验算V带的速度 Vdd1n06000015.18ms 在52

11、5 ms范围内5.5.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0.55dd1dd2）+ha 2dd1dd2查表8-1得h=8mm200.5a700 一般取a0=（11.2）d2=250300所以初定中心距a0=500mm L02a0dd1dd22dd2dd124a0 2300（100+250）2（250-100）24300 =1168.53mm 由【1】表8-2选取基准长度Ld1120mm 实际中心距a为 aa0LdL02 300+11201168.532 275.74mm5.6.校验小带轮包角1180dd2dd1a 57.3 180250100275.74 57.3 14

12、8.83120所以符合要求 5.7.确定V带根数Z 查表8-5选取单根V带功率P02.05kw查表8-7 8-8选取修正功率P00.34kw查表8-9 8-10选取修正系数Ka0.915 KL0.91 ZPcP0 PcP0P0Ka KL3.59圆整得Z=45.8.求初拉力F0及带轮轴的压力FQ 查表取得q0.1kgm F0500Pd2.5K1zVqV2 126.95N 轴上压力FQ为 FQ2Fzsin148.8322126.954sin148.832 978.26N 5.9.设计结果 选用4根A1120GBT115441997的V带 中心距275.74mm 轴上压力978.26N 带轮直径10

13、0mm和250mm6、减速器齿轮传动的设计计算6.1.高速级圆柱齿轮传动的设计计算6.1.1.选择齿轮材料及精度等级 小齿轮选用40 Cr钢调质,硬度为240260HBS。大齿轮选用45号钢调质，硬度为220HBS。因为是普通减速器 故选用8级精度 ，要求齿面粗糙度Ra1.63.2m6.1.2.按齿面接触疲劳强度设计T1=3.957Nm=39570Nmm由【2】表12-4查得K=1.1选择齿轮齿数 小齿轮的齿数取28，则大齿轮齿数Z2=i2Z1=3.9728=111,圆整得Z1=111, 实际传动比i2= Z2 /Z1=3.96齿面为非对称软齿面，由【2】表12-7选取d=0.9由【2】表12

14、-3查得 H1 =650MPa H2 =520MPa d176.43KT1i21di2H1213 =76.431.1395703.9610.93.96520213 =46.42mm m= d1Z1=46.4228=1.66 由【2】表12-1知 标准模数 m=1.56.1.3.计算主要尺寸分度圆直径：d1=m Z1=1.528=42mm d2=m Z2=1.5111=166.5mm 齿宽： b=dd1=0.942=37.8mm 故：大齿轮的齿宽取 b1=40mm 小齿轮的齿宽取 b2=45mm a=mZ1Z22=1.528111）2=104.25m6.1.4.按齿根弯曲疲劳强度校核 查【2】表

15、12-6得 齿形系数 YF1 =2.58 YF2=2.17 应力修正系数 YS1=1.61 YS2=1.82 许用弯曲应力F 由【2】表12-3查得 F1 =410MPa F2=305MPa 由公式(12-6)可得 F1= 2KT1 YF1YS1bm2Z1=143.49MPaF1 F2= 2KT2 YF2YS2bm2Z1=136.43MPaF2 所以齿根弯曲强度校核足够。6.1.5.检验齿轮圆周速度 Vd1n160000421160600002.55 m/s 所以选8级精度是合适的6.2.低速级圆柱齿轮传动的设计计算6.2.1.选择齿轮材料及精度等级 小齿轮选用40 Cr钢调质,硬度为2402

16、60HBS。大齿轮选用45号钢调质，硬度为220HBS。因为是普通减速器 故选用8级精度 ，要求齿面粗糙度Ra1.63.2m6.2.2.按齿面接触疲劳强度设计T2=149.46Nm=149460Nmm n2=292.19rmin由【2】表12-4查得K=1.1选择齿轮齿数 小齿轮的齿数取30，则大齿轮齿数Z2=i3Z1=3.0630=91.8,圆整得Z1=92，实际传动比i2= Z2 /Z1=3.07，齿面为非对称及软齿面，由【2】表12-7选取d=0.9由【2】表12-3查得 H1 =650MPa H2 =520MPad176.43KT1i21di3H1213 =76.431.1149460

17、3.0710.93.07520213=73.67mm m= d1Z1=73.6730=2.46 由【2】表12-1知 标准模数 m=2.56.2.3.计算主要尺寸分度圆直径：d1=m Z1=2.530=75mm d2=m Z2=2.592=230mm 齿宽：b=dd1=0.975=67.5mm 故 大齿轮的齿宽取 b2=70mm 小齿轮的齿宽取 b1=75mm a=mZ1Z22=2.53092)2=152.5m6.2.4.按齿根弯曲疲劳强度校核 查【2】表112-6得 齿形系数 YF1 =2.54 YF2=2.21 应力修正系数 YS1=1.63 YS2=1.787 许用弯曲应力F 由【2】表

18、12-3查得 F1 =410MPa F2=305MPa 由公式可得 F1=2KT1 YF1YS1bm2Z1 =103.72MPaF1 F2=2KT2 YF2YS2bm2Z2 =98.94MPaF2 所以齿根弯曲强度校核足够。6.2.5.检验齿轮圆周速度 Vd1n16000075292.19600001.15 m/s 所以选8级精度是合适的设计结果如下 参数齿轮齿数分度圆直径mm齿顶圆直径mm齿宽mm轴径mm模数中心距mm高速小齿轮 28 42 45 451.5104.25高速大齿轮 111 166.5 169.5 40 37低速小齿轮 30 75 80 75 372.5152.5低速大齿轮 9

19、2 230 235 70 587、轴的设计7.1.高速轴的设计7.1.1.选择轴的材料及热处理由已知条件知减速器传递的功率属于小功率 ，对材料无特殊要求 ，因为高速轴设计为齿轮轴，故选用40Cr钢并经调质处理。7.1.2.按钮转强度估算直径 根据表【1】表8-348得A97112 P1=4.81Kw，又由式 d1AP1n113 d1971124.8111601315.5817.99 mm 考虑到轴的最小直径要连接V带，会有键槽存在故将估算直径加大35。取为16.3618.89mm 由设计手册知标准直径为20mm7.1.3.设计轴的直径及绘制草图确定轴上零件的位置及固定方式 此轴为齿轮轴，无须对

20、齿轮定位。轴承安装于齿轮两侧的轴段采用轴肩定位，周向采用过盈配合。确定各轴段的直径，由整体系统初定各轴直径。轴颈最小处连接V带d1=20mm，d2=27mm，轴段3处安装轴承d3=30mm，齿轮轴段d4=35mm，d5=d3=30mm。确定各轴段的宽度由带轮的宽度确定轴段1的宽度，B=(Z-1)e+2f（由【1】表8-11得）B=63mm，所以b1=75mm；轴段2安装轴承端盖，b2取45mm，轴段3、轴段5安装轴承，由【4】表15-22查的，选6206标准轴承，宽度为16mm，b3=b5= 16mm；齿轮轴段由整体系统决定，初定此段的宽度为b4=175mm。 按设计结果画出草图，如图1-1。

21、图1-17.2.中间轴的设计7.2.1.选择轴的材料及热处理由已知条件知减速器传递的功率属于小功率 ，对材料无特殊要求 ，故选用45号钢并经调质处理。7.2.2.按钮转强度估算直径 根据表【1】表8-348得A103126 P2=4.57Kw，又由式 d1AP2n213 d11031264.57292.191325.7631.51 mm 由设计手册知标准直径为32mm7.2.3.设计轴的直径及绘制草图确定轴上零件的位置及固定方式 此轴安装2个齿轮，如图2-1所示，从两边安装齿轮，两边用套筒进行轴向定位，周向定位采用平键连接，轴承安装于齿轮两侧，轴向采用套筒定位，周向采用过盈配合固定。确定各轴段

22、的直径，由整体系统初定各轴直径。轴段1、5安装轴承，d1=32mm，轴段2、4安装齿轮，d2=37mm，轴段3对两齿轮轴向定位，d3=44mm，d4=37mm，d5=d1=32mm。确定各轴段的宽度如图2-1所示，由轴承确定轴段1的宽度，由【4】表15-22查的，选62/32标准轴承，宽度为17mm，所以b1= b5=15+17+2=34mm；轴段2安装的齿轮轮毂的宽为40mm，b2取38mm，轴段4安装的齿轮轮毂的宽为75mm，b4=73mm。按设计结果画出草图，如图2-1。图2-17.3.低速轴的设计7.3.1.选择轴的材料及热处理由已知条件知减速器传递的功率属于小功率 ，对材料无特殊要求

23、 ，故选用45号钢并经调质处理。由【1】表8-346查的强度极限b650MP，许用弯曲用力1b60MPa。7.3.2.按钮转强度估算直径 根据【1】表8-348得A103126 P3=4.39Kw，T3443.55N.mn394.49rmin又由式 d1AP3n313 d11031264.3994.491337.0345.30mm考虑到轴的最小直径要安装联轴器，会有键槽存在故将估算直径加大35。取为38.8947.57mm由设计手册知标准直径为45mm7.3.3.设计轴的直径及绘制草图确定轴上零件的位置及固定方式 如图3-1所示，齿轮的左右两边分别用轴肩和套筒对其轴向固定，齿轮的周向固定采用平

24、键连接，轴承安装于轴段2和轴段6 处，分别用轴肩和套筒对其轴向固定，周向采用过盈配合固定。确定各轴段的直径，由整体系统初定各轴直径。轴颈最小处连接轴承d1=45mm，轴段2轴段6处安装轴承d2=d6=50mm， d3=58mm，轴段4对齿轮进行轴向定位，d4=65mm，轴段5安装大齿轮，d5= 58mm。确定各轴段的宽度由联轴器的宽度确定轴段1的宽度，选用HL型弹性柱销联轴器，由【4】表17-11查得选HL3型号，所以b1取120mm；轴段2安装轴承端盖和轴承，由【4】表15-22查得选6210标准轴承，b=20,宽度为b2取80.5mm，由整体系统确定轴段3取51mm，b4=15mm，轴段5

25、安装的齿轮轮毂的宽为70mmb5=68mm，轴段6安装轴承和套筒，b6=36.5mm。按设计结果画出草图。如图3-1。 7.3.4.按弯扭合成强度校核轴径画出轴的受力图。（如图3-2）做水平面内的弯矩图。（如图3-3） 圆周力 FT 2T3d44355022303856.96N 径向力 FrFttan3856.96tan201403.82N 支点反力为 FHAL2FTL1L23856.96118118522677.18N FHcL1FTL1L23856.965211852 1179.78N B-B截面的弯矩 MHB左FHAL12677.1852139213.36 N.mm MHB右FHCL21

26、179.78118139214.04 N.mm做垂直面内的弯矩图。（如图3-4） 支点反力为FVAL2FrL1L2）1403.8211811852974.42 N FVcL1FrL1L21403.826811852429.40 N B-B截面的弯矩 MVB左FVAL1974.425250669.84N.mm MVB右FVCL2429.4011850669.20N.mm做合成弯矩图。（如图3- 5） 合弯矩 Me左MHB左2MVB左2 12 139213.36250669.842 12148147.87 N.mmMe右MHB右2MVB右2 12 139214.04250669.202 12148

27、147.87N.mm求转矩图。（如图3- 6） T3443550N.mm求当量弯矩。修正系数0.6 Mem2T212148147.8720.64435502 12304586.55 N.mm确定危险截面及校核强度。 eBMeW304586.550.1（58）315.61MPa 查【1】表14.2得知 满足1b 60MPa的条件 故设计的轴有足够的强度，并有一定的余量。图3-18、滚动轴承的选择轴型号d（mm）D（mm）B（mm）高速轴6206306216中间轴62/32326517低速轴62105090209、键的选择 由【1】表14.8查得，选用A型普通平键轴轴径（mm）键宽（mm）键高（mm）键长（mm）高速206660中间大齿轮3712830小齿轮3712860低速联轴器45149100