机械设计课程设计说明书-二级圆柱齿轮减速器.doc

课程设计说明书 设计题目：二级圆柱齿轮减速器 班级： 学号： 设计者： 指导老师： 完成时间：2010年1月4日22日设计任务:设计一用于带式运输机上的二级圆柱齿轮减速器。运输机工作有轻振，经常满载，空载起动，单向运转。减速器小批量生产，使用期限5年，单班制工作。运输带容许速度误差为5%。321辅助件有:观察孔盖,油标和油尺,放油螺塞,通气孔,吊环螺钉,吊耳和吊钩,定位销,启盖螺钉,轴承套,密封圈等.。主要部件选择:部件因素选择动力源电动机齿轮斜齿传动平稳高速级做成斜齿，低速级做成直齿轴承此减速器轴承所受轴向力不大球轴承联轴器结构简单，耐久性好弹性联轴器设计参数： （1）运输带拉力f =2400n （2）鼓轮直径 d= 300 mm （3）运输带速度v =1.2 m/s一 电动机的选择1.1 电动机类型和结构型式根据直流电动机需直流电源，结构复杂，成本高且一般车间都接有三相交流电，所以选用三相交流电动机。又由于y系列笼型三相异步交流电动机其效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、起动性能较好、价格低等优点均能满足工作条件和使用条件。根据需要运送型砂，为防止型砂等杂物掉入电动机，故选用封闭式电动机。根据本装置的安装需要和防护要求，采用卧式封闭型电动机。y(ip44)笼型封闭自扇冷式电动机,具有防止灰尘或其他杂物侵入之特点。故优先选用卧式封闭型y系列三相交流异步电动机。2.2.2 选择电动机容量(1)工作机所需功率pw工作机所需功率及所需的转速 kw=fd/2=360 n mr/min kw式中： v -传送速度; d -鼓轮直径; t-鼓轮轴所需的功率(2) 由电动机至工作机的总效率 h 一对滚动轴承的效率=0.980.995 取= 0.99一对齿轮传动的效率=0.960.98 取= 0.97联轴器的效率=0.990.995 取= 0.99 (3) 电动机所需的输出功率 kw(4) 确定电动机的额定功率ped 又ped pd 取 p ed=4.0 kw2.2.3 电动机额定转速的选择 式中: -电动机转速; -高速齿轮的传动比 -低速齿轮的传动比; -工作机的转速展开式双级圆柱齿轮减速器传动比 =936 = 687.512750.04 r/min2.2.4 确定电动机的型号一般同步转速取1000r/min或1500 r/min的电动机。 初选方案： 电动机型号额定功率kw同步转速r/min最大转矩额定转矩满载转速r/min质量kgy112m-44.01500 2.31440 452.2.5 电动机的主要参数（1） 电动机的主要技术数据 电动机型号额定功率kw同步转速r/min最大转矩额定转矩满载转速r/min质量kgy132s-45.51500 2.31440 68（2）电动机的外形示意图 y型三相异步电动机（3）电动机的安装尺寸表 （单位：mm） 电机型号y132s 型号尺 寸habcdefgdgadachdl132216140893880108332101353154752.3 总传动比的确定及各级传动比的分配2.3.1 理论总传动比 nm : 电动机满载转速2.3.2 各级传动比的分配(1)两级齿轮传动的传动比 (2)齿轮传动中，高低速级理论传动比的分配取，可使两极大齿轮直径相近，浸油深度接近，有利于浸油润滑。同时还可以使传动装置外廓尺寸紧凑，减小减速器的轮廓尺寸。但过大，有可能会使高速极大齿轮与低速级轴发生干涉碰撞。所以必须合理分配传动比，一般可在中取，要求d2 l - d2h2030 mm。 取 ，又 5.14，2.4 各轴转速，转矩与输入功率2.4.1 各轴理论转速设定： 高速轴为轴，图（1）左侧中间轴为轴，图（1）中间低速轴为轴，图（1）右侧联轴器为iv轴 555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555(1)电动机 r/min(2)轴 r/mim(3)轴 r/min(4)轴 r/min2.4.2 各轴的输入功率(1)电动机 kw(2)轴 kw(3)轴 kw(4)轴 kw2.4.3 各轴的理论转矩(1)电动机 (2)轴 nmm(3)轴 nmm(4)轴 = nmm2.4.4各轴运动和动力参数汇总表轴号理论转速（r/min）输入功率（kw）输入转矩(nmm)传动比电动轴14404.02.6531041第i轴14403.82.5201045.14第ii轴2803.6491.2451053.67第iii轴763.5044.403105三、传动设计3.2 高速级齿轮传动设计3.2.1原始数据输入转矩= nmm小齿轮转速=1440r/min齿数比=由电动机驱动单向运转、单班制工作、工作寿命为5年、工作机为带式运输机、载荷较平稳。（设每年工作日为260天）3.2.2设计计算一 选齿轮类、精度等级、材料及齿数1 为提高传动平稳性及强度，选用斜齿圆柱齿轮；2 因为运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度；3 为简化齿轮加工工艺，选用闭式软齿面传动小齿轮材料：45号钢调质 hbs1=220接触疲劳强度极限mpa （由图10-21d）弯曲疲劳强度极限 mpa （由图10-20c）大齿轮材料：45号钢正火 hbs2=190接触疲劳强度极限 mpa （由图10-21c） 弯曲疲劳强度极限 mpa （由图10-20b）4初选小齿轮齿数大齿轮齿数z2 = z1= 245.14=123.36取1235初选螺旋角二 按齿面接触强度设计 计算公式： mm （由p203式10-9） 1 确定公式内的各计算参数数值初选载荷系数小齿轮传递的转矩 nmm齿宽系数 （由p205 表10-7） 材料的弹性影响系数 mpa1/2 （由p201表10-6）区域系数 （由p217图 10-30）， （由p215 图10-26） 应力循环次数接触疲劳寿命系数 （由p207 图10-19）接触疲劳许用应力取安全系数 取 mpa2 计算（1）试算小齿轮分度圆直径=42.4mm（2）计算圆周速度 3.20m/s（3）计算齿宽b及模数mnt mmb/h=10.97（4）计算纵向重合度（5） 计算载荷系数 使用系数 根据电动机驱动得 动载系数 根据v=3.2m/s、 7级精度 按齿面接触强度计算时的齿向载荷分布系数 根据小齿轮相对支承为非对称布置、7级精度、=1、 mm，得 =1.417 按齿根弯曲强度计算时的齿向载荷分布系数 根据b/h=10.97、 齿向载荷分配系数、 假设，根据7级精度，软齿面传动，得 =11.11.41.417=2.18（6） 按实际的载荷系数修正所算得的分度圆直径 三 按齿根弯曲强度设计 1 确定计算参数（1）计算载荷系数k （2）螺旋角影响系数 根据纵向重合系数，得0.88（3）弯曲疲劳系数kfn 得 （4）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数s=1.4 得 （5）计算当量齿数zv，（6）查取齿型系数yf 应力校正系数ys 得 （7）计算大小齿轮的 并加以比较 比较所以大齿轮的数值大，故取0.0164。2 计算=1.148mm四 分析对比计算结果对比计算结果，取=1.5已可满足齿根弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的d1 =42.4mm,来计算应有的 取27 取139需满足、互质五 几何尺寸计算1 计算中心距阿a将a圆整为182mm2 按圆整后的中心距修正螺旋角3 计算大小齿轮的分度圆直径d1、d2 42.64mm42.4mm214.3mm4 计算齿轮宽度b =42.4mm 圆整后 45mm 50mm六 验算 100n /mm 与初设相符 设计符合要求3.3 低速级齿轮传动设计3.3.1原始数据输入转矩= nmm小齿轮转速=141 r/min齿数比=由电动机驱动单向运转、双班制工作、工作寿命为8年、工作机为带式运输机、载荷较平稳。（设每年工作日为260天3.3.2设计计算一 选齿轮类、精度等级、材料及齿数1 为提高传动平稳性及强度，选用斜齿圆柱齿轮；2 因为运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度；3 为简化齿轮加工工艺，选用闭式软齿面传动小齿轮材料：45号钢调质 hbs3=220接触疲劳强度极限mpa （由p209图10-21d）弯曲疲劳强度极限 mpa （由 p209图10-20c）大齿轮材料：45号钢正火 hbs4=190接触疲劳强度极限 mpa （由 p209 图10-21c） 弯曲疲劳强度极限 mpa （由 p209图10-20b）4初选小齿轮齿数大齿轮齿数z4= z3= 283.17= 88.76取895初选螺旋角二 按齿面接触强度设计 计算公式： mm （由p218 式10-21） 1. 确定公式内的各计算参数数值初选载荷系数小齿轮传递的转矩 nmm齿宽系数 （由1p205表10-7） 材料的弹性影响系数 mpa1/2 （由1p201表10-6）区域系数 （由1p217 图10-30）， （由1 p215图10-26） 应力循环次数接触疲劳寿命系数 （由1p207图10-19）接触疲劳许用应力取安全系数 取 mpa2. 计算（1）试算小齿轮分度圆直径=92.27mm（2）计算圆周速度 0.68 m/s（3）计算齿宽b及模数mnt mmb/h=73.82/7.2=10.25（4）计算纵向重合度 （5） 计算载荷系数 使用系数 根据电动机驱动得 动载系数 根据v=0. 77m/s 7级精度 按齿面接触强度计算时的齿向载荷分布系数 根据小齿轮相对支承为非对称布置、7级精度、=0.8 mm，得 =1.297 按齿根弯曲强度计算时的齿向载荷分布系数 根据b/h=10.25 齿向载荷分配系数、 假设，根据7级精度，软齿面传动，得 =11.11.41.297=1.997（6） 按实际的载荷系数修正所算得的分度圆直径 99.35mm三 按齿根弯曲强度设计 1 确定计算参数（1）计算载荷系数k （2）螺旋角影响系数 根据纵向重合系数，得0.88（3）弯曲疲劳系数kfn 得 （4）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数s=1.4 得（5）计算当量齿数zv， ，（6）查取齿型系数yf 应力校正系数ys 得 （7）计算大小齿轮的 并加以比较 比较所以大齿轮的数值大，故取0.018。2 计算=2.67m四 分析对比计算结果对比计算结果，取=3已可满足齿根弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的d3=99.35mm来计算应有的 取33 取105需满足、互质五 几何尺寸计算1 计算中心距阿a将a圆整为213mm2 按圆整后的中心距修正螺旋角3 计算大小齿轮的分度圆直径d3、d4 101.870mm324.131mm4 计算齿轮宽度b =81.5mm 圆整后 82mm 87mm六 验算 100n/mm 与初设相符 设计符合要求3.4 齿轮参数汇总表高速级齿轮齿数分度圆直径d(mm)da(mm)df(mm)精度等级z13367.86471.84962.8487z2144296.136300.136291.136传动传动比i中心距a模数mn螺旋角计算齿宽b2(mm)4.37182213.46155低速级齿轮齿数分度圆直径d(mm)da(mm)df(mm)精度等级z333101.870107.8794.377z4105324.131330.131316.631传动传动比i中心距a模数mn螺旋角计算齿宽b4(mm)3.17213313.632823.5 齿轮结构参照2/p66表9-2，齿轮1、3采用齿轮轴，齿轮2、4采用腹板式。四. 轴及轮毂连接4.1 低速轴的结构设计4.1.1低速轴上的功率p、转速n、转矩tp=4.818kw n=44r/min t= nmm4.1.2估算轴的最小直径低速轴选用材料：45号钢，调质处理。 取a 0 =110由于需要考虑轴上的键槽放大,d0 =55mm段轴需与联轴器连接，为使该段直径与连轴器的孔径相适应，所以需同时选用连轴器，又由于本减速器属于中小型减速器，其输出轴与工作机轴的轴线偏移不大。其次为了能够使传送平稳，所以必须使传送装置具有缓冲，吸振的特性。因此选用弹性柱销联轴器。 得： 得： 工作情况系数 1.5 得： 选用hl4型弹性柱销联轴器hl4型弹性柱销联轴器主要参数为：公称转矩tn1250 nmm轴孔长度l=112 mm.减速器轴及轴承装置、键的设计1轴（输入轴）及其轴承装置、键的设计输入轴上的功率=3.96kw,转速=1440r/min转矩=2.626*nmm求作用在齿轮上的力 初定轴的最小直径选轴的材料为钢，调质处理。根据表，取（以下轴均取此值），于是由式初步估算轴的最小直径输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径 与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩tca=kat1,查表14-1,考虑到转矩的变化很小,故取ka=1.3,则， 查机械设计手册，选用hl型弹性柱销联轴器，其公称转矩为160000n。半联轴器的孔径，故取半联轴器长度l42，半联轴器与轴配合的毂孔长度。轴的结构设计 ）拟定轴上零件的装配方案（见下图） ）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 （）为满足半联轴器的轴向定位要求，轴段右端需制处一轴肩，轴肩高度,故取段的直径 。半联轴器与轴配合的毂孔长度=30mm.，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故的长度应该比略短一点，现取 （2）初步选择滚动轴承 参照工作要求并根据，初选型号6205轴承，其尺寸为，基本额定动载荷基本额定静载荷，故,轴段7的长度与轴承宽度相同,故取(3)取齿轮左端面与箱体内壁间留有足够间距，取。为减小应力集中,并考虑右轴承的拆卸,轴段4的直径应根据的深沟球轴承的定位轴肩直径确定（4）轴段5上安装齿轮,为便于齿轮的安装, 应略大与,可取.齿轮左端用套筒固定,为使套筒端面顶在齿轮左端面上,即靠紧,轴段5的长度应比齿轮毂长略短,若毂长与齿宽相同,已知齿宽,故取。齿轮右端用肩固定,由此可确定轴段6的直径, 轴肩高度,取,故取 为减小应力集中,并考虑右轴承的拆卸,轴段7的直径应根据的深沟球轴承的定位轴肩直径确定,即，（5）取齿轮齿宽中间为力作用点,则可得,，(6)参考表152，取轴端为，各轴肩处的圆角半径见cad图。 2轴（中间轴）及其轴承装置、键的设计1. 中间轴上的功率转矩求作用在齿轮上的力高速大齿轮: 低速小齿轮: 初定轴的最小直径 选轴的材料为钢，调质处理。根据表，取，于是由式初步估算轴的最小直径这是安装轴承处轴的最小直径4根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（ 1 ）初选型号6206的深沟球轴承参数如下基本额定动载荷基本额定静载荷 故。轴段1和7的长度与轴承宽度相同,故取，( 2 )轴段3上安装低速级小齿轮,为便于齿轮的安装,应略大与,可取。齿轮左端用套筒固定,为使套筒端面顶在齿轮左端面上,即靠紧,轴段3的长度应比齿轮毂长略短,若毂长与齿宽相同,已知齿宽，取。小齿轮右端用轴肩固定,由此可确定轴段4的直径, 轴肩高度,取,故取( 3)轴段5上安装高速级大齿轮,为便于齿轮的安装, 应略大与,可取。齿轮右端用套筒固定,为使套筒端面顶在齿轮右端面上,即靠紧,轴段5的长度应比齿轮毂长略短,若毂长与齿宽相同,已知齿宽，取。大齿轮左端用轴肩固定,由此可确定轴段4的直径, 轴肩高度,取,故取。取齿轮齿宽中间为力作用点,则可得, ，（4）参考表152，取轴端为，各轴肩处的圆角半径见cad图。3.轴（输出轴）及其轴承装置、键的设计 输入功率输=3.504kw,转速=76r/min转矩=440.3nm2 第三轴上齿轮受力3初定轴的直径轴的材料同上。由式，初步估算轴的最小直径这是安装链轮处轴的最小直径，取，查机械手册可得到安装在链轮孔的轴的长度：，为保证链轮与箱体的距离，取4轴的结构设计）拟定轴的结构和尺寸（见下图）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（1）轴段2和轴段7用来安装轴承，根据，初选型号6309的深沟球轴承，参数基本： 基本额定动载荷基本额定静载荷。由此可以确定： （2）为减小应力集中,并考虑左右轴承的拆卸,轴段3和6的直径应根据6309的深沟球轴承的定位轴肩直径确定,即，取( 3)轴段5上安装低速级大齿轮,为便于齿轮的安装, 应略大与,可取。齿轮左端用套筒固定,为使套筒端面顶在齿轮右端面上,即靠紧,轴段5的长度应比齿轮毂长略短,若毂长与齿宽相同,已知齿宽，取。大齿轮