《齿轮减速器设计》doc版.docx

1、齿轮减速器设计doc版齿轮减速器设计doc版 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： X X 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

2、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.1 1.1 设计任务书1 1.2 工作条件：1 1.3 原始数据2 1.4 设计内容2 1.5 设计任务2 1.6 设计进度2 1.7 传动方案的拟定2 第 2 章 电动机的选择及计算.3 2.1 电动

3、机类型的选择：3 2.2 选择电动机容量：3 2.3 选择电动机的转速4 2.4 计算传动装置总传动比和分配各级传动比4 2.5 计算传动装置的运动和动力参数4 2.6 各轴转矩5 第 3 章 传动零件 V 带的设计计算.7 3.1 确定计算功率7 3.2 选择 V 带的型号7 3.3 确定带轮的基准直径 dd1 dd2.7 3.4 验算 V 带的速度7 3.5 确定 V 带的基准长度 Ld 和实际中心距 a.7 3.6 校验小带轮包角 1.8 3.7 确定 V 带根数 Z.8 3.8 求初拉力 F0 及带轮轴的压力 FQ.9 3.9 设计结果9 第 4 章 齿轮传动的设计计算.10 4.1

4、高速级齿轮传动设计10 4.2 低速级齿轮的设计12 第 5 章 轴的设计.16 5.1 轴（输入轴）的设计16 5.2 轴的设计21 5.3 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 1 1 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

5、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 2 3 5 4 1 I II III IV Pd Pw 图 1-1 总体布置简图 1.2 工作条件： （每年工作 300 天） ，两班制

6、，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：500Nm 1.4 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、

7、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 2 2 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 Pw Pw=FV/1000=22222/1000=4.4 kw (2.1)

8、 nw=601000V/D=84.9r/min 2）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/ (2.2) 试中 为从电动机到工作机主动轴之间的总效率，即 a=1233245 (2.3) 0.950.9530.9620.970.98 0.783； 1为 V 带的效率, 2为第一对轴承的效率，3为第二对轴承的效率，4为第三 对轴承的效率，5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 / (2.4) =4.4/0.775 =5.68kw 3）确定电动机的额定功率 P6d 选定电动机的额定功率 P6d

9、=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 i124，二级圆柱直齿轮 减速器传动比 i2840，则总传动比合理范围为 ia16160，电动机转速的可选范 围为 ndian（16160）84.91358.413584r/min。 由于 V 带的传动比 i1=24 级，二级圆柱轮减速器传动比 i2=16160 则总传动比 合理范围为 ia16160, 电动机转速的可选范围为 ndian（16160） 84.91358.413584r/min 由以上数据查机械电子手册所选定电动机

10、型号为： Y2-132M-4 PW=7.5KW n满=1440r/min 2.4 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) =16.69 2）分配各级传动比 ii0i1 (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 i02.1，则减速器传动比为 i1i/i016.69/2.37.37,根据各原则，查图得高速级传动比为 i13.24，则 i2i/i12.25，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，中速轴，低速级轴为，

11、滚筒轴为轴，则： nInm/i01440/2.1685.7r/min nIInI/i1685.7/3.24211.6r/min 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 5 页 nIII nII/ i2211.6/2.25=90.0 r/min nIV=nII=90.0 r/min 2）按电动机额定功率 P6d计算各轴输入功率 PIP6d17.50.957.125kW PIIPI237.1250.980.966.7kW PIIIPII236.70.980.966.3kW PIVPIII24=6.30.980.975.99kW 则各轴的输出功率： PIPI0.95=6.77 kW PIIPII0

12、.98=6.57 kW PIIIPIII0.96=6.04kW PIVPIV0.97=5.81kW 2.6 各轴转矩 TI=9550PI/nI=95506.77/658.7N m TII=9550PII/nII=95506.57/211.6 N m =296.52 N m TIII=9550PIII/nIII=95506.3/90.0 N m =668.5 N m TIV=9550PIV/nIV=95505.99/90.0 N m =635.6 N 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 P KW转矩 T N

13、m转速 r/min轴名 输入输出输出 电动机轴 7.549.741440 1 轴 7.1256.7798.15685.7 2 轴 6.76.57296.52211.6 3 轴 6.36.04668.590.0 4 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 3 3 章章 传动零件传动零件 V V 带的设计计算带的设计计算 3.1 确定计算功率 Pc=KAP额=1.27.5=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 dd1 dd2 由表 选取 dd112

14、0mm ，且 dd1120mmdmin112mm 大带轮基准直径为: dd2dd1nmn1 =1201440685.7196.75mm 参考机械设计手册选取标准值 dd2200mm 则实际传动比 i， idd2dd12001201.67 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 Vdd1nm601000 3.141201440/60000 9.04ms 在 525 ms 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 0.7dd1dd2）a 2dd1dd2 （3.2） 0.7320a2320 224a640 平顶山工业职业技术学院毕业

15、设计说明书 第 8 页 一般取a0=（11.2）d2=200240 所以初定中心距 a0=220mm L02a0dd1dd22dd2dd124a0 2220（120+200）2（200-120）24220 =949.67mm 由机械设计基础课本表 7-11 选取基准长度 Ld900mm 实际中心距 a 为 aa0LdL02 （3.3） 276+900949.672 251.165mm 3.6 校验小带轮包角 1 180dd2dd1a 57.3 （3.4） 180230100233.3 57.3 161.75120 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

16、单根 V 带功率 P02.1kw 由机械设计基础课本表 7-4 表选取修正功率 P00.17kw 由机械设计基础课本表 7-12 表选取修正系数 Ka0.95 由机械设计基础课本表 7-11 选取长度因数 KL0.87 ZPcP0 PcP0P0Ka KL4.79 （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 q0.10kgm F0500Pd2.5Ka1zVqV2171.2N 轴上压力 FQ 为 FQ2F0zsin(161.752) （3.6） 2171.25sin(161.752) 1

17、677.76N 3.9 设计结果 选用 5 根 A1120GBT115441997 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 4 4 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：

18、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=200MPa 2 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 QH1= QHlim1/SH=550/1.1=500MPa QH2= QHlim2/SH=540/1.1=490.9 MPa 许用弯曲应力 QF1=QFlim1/SF=200/1.4=142.8 MPa QF2= QFlim2/SF=190/1.4=135.7 MPa 平顶山工业职业技术学院毕

19、业设计说明书 第 11 页 2）按接触强度设计 计算中心距 3 1 2 335 1 u KT H ua a （4.1） 取；QH= QH2=490.9 MPa 高速级小轮转矩 T1； T1=9.551067.1/685.7=98.9Nm （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=1.1 6.1143 24 . 3 4 . 0 9890001 . 1 ) .9490 335 () 124 . 3 ( 2 3 a （4.3） 初算中心距 ac=143.16mm 3) 确定基本参数

20、，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=0.4160=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

21、=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=21.12.71034.2/733228=135.6MPaQF1=142.08MPa QF2=21.12.71033.8/733228=122.7MPaQF2=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，

22、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=190MPa 4 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 QH3= Qhlim3/SH=550/1.0=550Mpa QH4= Qhlim4/SH=540/

23、1.0=540 MPa 许用弯曲应力 QF3=Qflim3/SF=190/1.3=146.15 MPa QF4= Qflim4/SF=180/1.3=138.46 MPa 按接触强度设计计算中心距 3 2 2 335 1 u KT H ua a （4.4） 取；QH= QH4=540 MPa 低速级小轮转矩 T2 T2=9.551066.7/211.6=3.03105mm 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 . 1 K 。 将以上数据代入得 mma170 2524 . 0 103.031 .

24、1 540 335 15.22 3 5 2 。 初算中心距 ac=170mm 2）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=0.4176=71mm，取 B3=67mm，b4=75m

25、m （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=21.13.031054.2/714227=91.27MPaQF3 QF4=21.13.031054.0/714227=86.9MPaQF4 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=30 Z2=98Z3=27 Z4=61 模数

26、m1=3m2=4 压力角 20 齿顶高系数 1 * a h 顶隙系数 25 . 0 * c 齿距 42 . 9 14 . 3 3 11 m56.12 22 m 分度圆直径 mmd75 1 mm mmd245 2 mmd108 3 mmd224 4 齿宽 mmbmmb61,67 21 mmb67 3 mmb75 4 中心距 mma160 1 mma176 2 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 16 页 第第 5 5 章章 轴的设计轴的设计 5.1 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)

27、初步确定轴的最小端直径 8.25 7.685 125.7 120 3 3 1 1 min n p Ad 考虑到轴端有键槽，轴径应增大 0 0 0 0 54 ,取 d1=26 2）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/1

28、5J 型轮槽的带轮总 宽度宽度 lmin=fmin8 初定轴段 1 长度 l1=130 因为 h=(0.070.1)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，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，

29、基本几何尺寸为 dDB=457516，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

30、 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=16 5-1 I 轴各轴段长度直径数据 1234567 直径 d/mm 26314151615141 长度 l/mm 130301680106516 4）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 5-1 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 5-2 I 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 N d T F I I t 2613 75 108.9022 5 （5.1） mm ll mm l ll l L mm l llL .540 2 L .5130 22 ,168 2 76 3 6 54 3 2 3 211 式中 I T 高速轴输入转矩； I d 高速轴上小齿轮 1 的分度圆直径。 NFF t 6.1947 0cos 20tan 2631 cos tan 0 0 r 式中，直齿轮压力角 0 20 ，直齿轮的螺旋角 0 0 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 19 页 003161tan ta FF (5.2) （2）计算支承反力