同轴式二级圆柱直齿轮减速器的设计.docx

1、同轴式二级圆柱直齿轮减速器的设计设计说明书1、选择电动机1）电动机功率计算P工作机功率 ： = =2.5 kw电动机需要功率： Pd= P w /总效率 ： 其中，1_联轴器，为0.99 2_III轴轴承效率，为0.99 3_低速级齿轮啮合效率，为0.97 4_ II轴轴承效率，为0.99 5_ 高速级齿轮啮合效率，为0.96 6_ I轴轴承效率，为0.99 7_皮带效率，为0.96故，=0.86Pd=2.5/0.86=2.9 kw2）电动机转速计算工作机转速nw=14r/min 电动机转速: nd= nw*i总*iV带 其中：i总=840 i总为减速器总传动比 iV带取5 iV带为皮带传动比

2、故 nd=5602800 r/min3）选定电动机根据求出的P、n查手册。选定电动机：型号：Y100L24、 同步转速n=1500r/min、满载转速nm=1430r/min、 额定功率P额=3kw2、传动比的分配i总*iV带=nm/nw=1430/14=102.1其中，i总=i高*i低，且i高=i低故， i总= i低2=20.4故， i低=4.5，i高=4.53、计算各轴的n，P，T1）各轴转速电动机轴:nm为1430 r/minI轴: nI =nm/5=286 r/minII轴: n II =nI/i高=63.6 r/minIII轴： n III=n II/i低=14.1r/min2)各轴

3、输入功率电动机轴: Pd=Pw/总=2.9kwI轴: P I = Pd *9=2.8kwII轴: P I I= P I * 78=2.7kwIII轴： PIII=PII*56=2.6kw3)各轴扭矩T电动机轴：Td=9550*Pd/nm=19.4 N*m I轴： TI= Td*9=18.6 N*mII轴：TII= TI*78*i高=79.6N*mIII轴：TIII=TII*56*i低=344 N*m4、齿轮的设计计算（一）、高速级齿轮的设计计算1、选定尺寸类型、精度等级、材料及齿数1）、选定圆柱直齿轮传动2）、螺旋输送机机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度3）、选定材料：由表10-1选择

4、小齿轮材料为40Cr调制，硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢调制，硬度为240HBS4）、选定小齿轮齿数z1=24，大齿轮齿数2、按齿面接触强度计算由设计公式进行试算，即（1）、确定公式内各计算数值1）、试选载荷系数Kt=1.3。2)、计算小齿轮传递的扭矩3）、由表10-7选取宽度系数d=1。4）、由表10-6查得材料的弹性影响系数5）、由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限为=600MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限为=550MPa。6）、由式10-13计算应力循环次数7）、由图10-19取接触疲劳系数KHN1=0.9,KHN2=0.988）、计算接触疲劳许用应力。取失效概

5、率为1%，安全系数S=1,由式10-12得（2）、计算1）、计算小齿轮分度圆直径，代入中较小者的值=62.5544mm2）、计算圆周速度v3）、计算齿宽b4）、计算齿宽与齿高之比b/h模数 齿高 齿轮宽高比为： 5）、计算载荷系数根据圆周速度v，7级精度，由图10-8查得动载荷系数Kv=1.11直齿轮，；由表10-2查得使用系数=1由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时，=1.35由b/h、KHB查图10-13得故载荷系数6）、按实际载荷系数矫正所算得的分度圆直径，由式10-10a得7）、计算模数m3、按齿根弯曲强度设计由式10-5得弯曲强度设计公式为（1）、确定公式内的

6、各计算数值1）、由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限、大齿轮的弯曲强度极限2）、由图10-18取弯曲疲劳寿命系数3）、计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式10-12得4）、计算载荷系数K5）、查取齿形系数由表10-5得齿形系数6）、查取应力校正系数由表10-5查得7）、计算大、小齿轮的YFa*YSa/aF,并加以比较（2）、设计计算=2.0007取两次计算较小的模数m =2.0007将模数就近圆整为标准值得m=2.5按另一种方法计算出来的分度圆直径d =65.785mm计算小齿轮齿数取z1为z1=27大齿轮齿数z2=z1*i=1224、几何尺寸计算（1）、计算分度圆直

7、径d1=z1*m=67.54mmd2=z2*m=305mm（2）、计算中心距a=(d1+d2)/2=186.25mm（3）、计算齿轮宽度b=d*d1=67.5mm取B2 =68mm,B1 =72mm（2）、低速级齿轮的设计计算设计步骤同高速级齿轮设计，设计计算结果如下：模数 m=4齿数：z1=27，z2=122分度圆直径：d1=108mm，d2=488mm中心距：a=298mm齿宽：B1=116mm，B2=112mm因减速器为同轴式，故高速级齿轮中心距与低速级齿轮中心距应相等，为满足齿轮强度要求，故高速级齿轮应按照低速级齿轮设计。因此，高速级与低速级齿轮参数均如下所示：模数 m=4齿数：z1=

8、27，z2=122分度圆直径：d1=108mm，d2=488mm中心距：a=298mm齿宽：B1=112mm，B2=108mm5、轴的设计计算与强度校核（1）、高速轴的设计计算1、已知条件：轴的输入功率P、转速n、转矩T分别为：P=2.8kW，n=286r/min，T=18.6Nm2、初步确定轴的最小直径先按式15-2初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。 查表取A0=112，则最小直径 取安全系数S=1.3，最小直径为dmin=31mm3、轴的结构设计（1）、最小直径处显然是安装皮带轮，取皮带轮宽度为50，为保证其与轴端挡圈充分接触，应取轴的长度略小于其宽度,故，取第1段轴的

9、长度和轴径分别为l1=49mm，d1=31mm，(2)联轴器采用轴肩定位，取轴肩高度为4mm，故第2段轴径和长度分别为l2=50mm，d2 =39mm，（3）、初步确定滚动轴承型号查设计手册，确定滚动轴承为6209，其尺寸为 故，第3段轴的轴径和长度分别为d3=45mm，l3=40mm，（4）、第4段轴安装高速级齿轮，考虑到齿轮应与定位块充分接触，故应取轴的长度略短于齿轮宽度，现已知齿轮宽度为B=112mm，则，取第四段轴的轴径和长度分别为d4=50mm，l4 =111mm，（5）、齿轮采用轴肩进行定位，取轴肩高度为h=7mm,宽度为10mm，则第5段轴的轴径和长度分别为d5 =64mm，l5

10、 =10mm。（6）、第6段轴应考虑到轴承的安装尺寸，故其轴径和长度分别为d6=56mm，l6=10mm。(7）、第7段轴安装轴承，故d7=d3，则其轴径和长度分别为d7 =45mm，l7=19mm。（二）、中间轴的设计计算1、已知条件：轴的输入功率P、转速n分别为：P=2.7kW，n=63.6r/min2、初步确定轴的最小直径先按式15-2初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。 查表取A0=112，则最小直径 取安全系数S=1.2，故最小直径为dmin=48mm3、轴的结构设计（1）、最小直径处显然是安装滚动轴承，查设计手册，初步确定滚动轴承的型号为6210，基本尺寸为，取轴

11、承距箱体内壁距离为10，高速级小齿轮距箱体内壁距离为10，则第1段轴的轴径及长度分别为d1=50mm，l1=41mm（2）、第2段轴安装中间轴大齿轮，由前面设计可知大齿轮宽度B=108，为保证齿轮与固定块的充分接触，应取轴的长度略小于齿轮宽度,故第2段轴的长度和轴径分别取l2=107mm，d2=65mm(3）、齿轮采用轴肩定位，为保证两对齿轮能够正确啮合，取轴肩宽度为120mm，高度h=7mm，故第3段轴的轴径和长度分别为l3=120mm，d3=80mm（4）、第4段轴安装中间轴小齿轮，为保证小齿轮与定位块充分接触，应取轴长略小于齿轮宽度。前面已计算得小齿轮宽度为B=112mm，故，轴径和轴长

12、分别为d4=65mm,l4=111mm(5）、第5段轴安装轴承，取中间轴小齿轮距箱体内壁的距离为10mm，则d5=50mm，l5=41mm。（三）、输出轴的设计计算1、已知条件：轴的输入功率P、转速n分别为：P=2.6kW，n=14.1r/min2、初步确定轴的最小直径先按式15-2初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。 查表取A0=112，则最小直径 取安全系数S=1.1，故最小直径为dmin=69.63、轴的结构设计（1）、最小直径处显然是安装联轴器，查设计手册，确定联轴器的型号为 LX5-Y，基本尺寸为，为保证其与轴端挡圈充分接触，应取轴的长度略小于其宽度,故，取1段轴的

13、长度和轴径分别为l1=141mm，d1=71mm。(2)联轴器采用轴肩定位，取轴肩高度为5mm，故第2段轴径和长度分别为l2=50mm，d2 =81mm。（3）、初步确定滚动轴承型号查设计手册，确定滚动轴承为6217，其尺寸为 故，第3段轴的轴径和长度分别为d3=85mm，l3=49mm。（4）、第4段轴安装低速级齿轮，考虑到齿轮应与定位块充分接触，故应取轴的长度略短于齿轮宽度，现已知齿轮宽度为B=108mm，则，取第四段轴的轴径和长度分别为d4=90mm，l4 =107mm。（5）、齿轮采用轴肩进行定位，取轴肩高度为7mm，故d5=104mm，l5 =10mm。（6）、第6段轴应考虑到轴承的

14、安装尺寸，故其轴径和长度分别为d6=100mm，l6=10mm。(7）、第7段轴安装轴承，故d7=d3，则其轴径和长度分别为d7 =85mm，l7=28mm。（4）、输出轴的强度校核1、求作用在齿轮上的力已知齿轮的分度圆直径为，而， 轴计算简图及载荷方向如下图所示。则，垂直方向，即水平方向，2、做出弯矩图和扭矩图根据轴的计算简图和各力的值，做出弯矩图和扭矩图如下 3、按弯扭合成应力校核轴的强度通过弯矩图和扭矩图可以明显看出，轴上齿轮处承受最大弯矩和扭矩，为危险截面。根据式15-5及齿轮处的数据，以及单向旋转、扭转切应力为动脉循环变应力，取a=0.6，轴的应力为 前面已经选定轴的材料为45钢，调

15、质处理，由表15-1查得 故安全。6、轴承的寿命校核（输出轴）根据轴承寿命的计算公式 其中，查设计手册可得，深沟球轴承6217的基本额定动载荷Cr=83.2kN，P为轴的输入功率，为2.6kW，n为轴的转速，为14.1r/min，代入计算公式，得出轴承的工作寿命为 而减速器的要求工作寿命为 因为，故轴承符合要求。7、键的选取与强度校核（1）、输入轴键的选择 1、输入轴与皮带轮采用键连接，根据 d=31mm，l=49mm查设计手册，选择键的型号为 C 键 10X45 GB/T 1096-20032、输入轴齿轮与输入轴采用键连接，根据 d=50mm，l=111mm查设计手册，选取键的型号为 键 1

16、4X100 GB/T 1096-2003（2）、中间轴键的选择 1、中间轴大齿轮与轴的连接采用键连接，根据 d=65mm，l=107mm查设计手册，选择键的型号为 键 18X100 GB/T 1096-2003 2、中间轴小齿轮与轴的连接采用键连接，根据 d=65mm，l=111mm查设计手册，选择键的型号为 键 18X100 GB/T 1096-2003（3）、输出轴键的选取 1、输出轴与联轴器连接处采用键连接，根据 d=71mm，l=141mm 查设计手册，选取键的型号为 C 键 20X125 GB/T 1096-20032、输出轴与输出轴齿轮连接处采用键连接，根据 d=90mm，l=10

17、7mm,查设计手册，选取键的型号为 键 25X100 1096-2003（4）、输出轴与输出轴齿轮连接处键的校核 1、已知条件 传递的转矩 T =344000 Nmm 轴的直径 d =90 mm 2、查设计手册可得 键的截面尺寸bh =25x14 mm 键的长度L =100 mm 键的有效长度L0 =75mm 接触高度k =5.6 mm 许用应力p =110 MPa 3、计算应力 4、校核计算结果：，满足八、减速箱的润滑与密封的选择 1.润滑方式的选择在减速器中，良好的润滑可以减少相对运动表面间的摩擦磨损和发热，还可起到冷却散热防锈冲洗金属磨粒和降低噪声的作用，从而保证减速器的正常工作及寿命。

18、齿轮圆周速度：高速齿轮低速齿轮 由于V不均小于2m/s，所以轴承采用油润滑润滑，齿轮靠机体油的飞溅润滑。2.润滑油的选择由于该减速器是一般齿轮减速器，故选用N200工业齿轮油3.密封方式的选择输入轴和输出轴的外伸处，为防止润滑脂外漏及外界的灰尘等造成轴承的磨损或腐蚀，要求设置密封装置。因用脂润滑，所以采用毛毡圈油封，即在轴承盖上开出梯形槽，将毛毡按标准制成环形，放置在梯形槽中以与轴密合接触；或在轴承盖上开缺口放置毡圈油封，然后用另一个零件压在毡圈油封上，以调整毛毡密封效果，它的结构简单。所以用毡圈油封。 9、箱体的设计 名称计算公式结 果机座壁厚=0.025a+1810mm机盖壁厚11=0.0

19、2a+1810mm机座凸缘壁厚b=1.515 mm机盖凸缘壁厚b1=1.5115 mm机座底凸缘壁厚b2=2.525mm地脚螺钉直径df =0.036a+12=17.90420mm地脚螺钉数目a1.214 mm齿轮端面与箱体内壁距离2210 mmdf,d1,d2至外机壁距离C1=1.2d+(58)C1f=30mmC11=20mmC12=20mmdf,d1,d2至凸台边缘距离C2C2f=24mmC21=20mmC22=16mm机壳上部（下部）凸缘宽度K= C1+ C2Kf=54mmK1=40mmK2=36mm轴承孔边缘到螺钉d1中心线距离e=(11.2)d116mm轴承座凸起部分宽度L1C1f+

20、 C2f+(35)58 mm吊环螺钉直径dq=0.8df16mm10、减速器附件的选用1.观察孔盖由于减速器属于中小型，查表确定尺寸如下（单位：mm）检查孔尺寸检查孔盖尺寸BLb1L1b2L2R孔径d4孔数n6812010015084 13556.542.通气器设在观察孔盖上以使空气自由溢出，现选通气塞。查表确定尺寸如下：DDD1SLlad1M201.53025.4222815463.游标选游标尺，为稳定油痕位置，采用隔离套。查表确定尺寸如下：dd1d2d3habcDD1M12412628106420164.油塞dD0LhbDSed1HM181.52527153282124.215.825.吊

21、环螺钉dd1Dd2h1lhr1ra1d3abD2h2d1M1614343412283161613416224.5626.定位销为保证箱体轴承座的镗制和装配精度，需在箱体分箱面凸缘长度方向两侧各安装一个圆锥定位销。定位销直径d=(0.70.8)d2, d2为凸缘上螺栓直径，长度等于分箱面凸缘总厚度。7.起盖螺钉为便于开启箱盖，在箱盖侧边凸缘上安装一个起盖螺钉，螺钉螺纹段要高出凸缘厚度，螺钉端部做成圆柱形。第三章 设计总结作为一名机械设计制造及自动化大三的学生，我觉得能做类似的课程设计是十分有意义，而且是十分必要的。在已度过的大三的时间里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基

22、础课的理论面，如何去锻炼我们的实践面？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当数查阅大量的设计手册了。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计手册是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在作设计，但我们不是艺术家。他们可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依.有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。参考文献1.机械原理 孙桓、陈作模、葛文杰主编高等教育出版社 2006年2.机械设计 濮良贵 纪名刚主编 高等教育出版社 2001年3.机械设计手册 吴宗泽 罗圣田主编 高等教育出版社 1993年4.机械设计课程设计 刘俊龙 何在洲主编 机械工业出版社 1992年5.机械设计课程设计 卢颂峰 王大康主编 北京工业大学出版社 1993年6.机械设计课程设计蔡广新 主编 机械工业出版社2002年