二级圆柱齿轮减速器毕业设计.doc

二级圆柱齿轮减速器浙江工业大学成人教育学院毕 业 论 文论文题目 二级圆柱齿轮减速器 专 业 机械制造与设计 班 级 11机械数控 姓 名 沈 韬 学 号 指导教师 起讫时间： 年 月 日 年 月 日（共 周）摘要齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式。它由齿轮、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autocad软件进行齿轮减速器的二维平面设计，完成齿轮减速器的二维平面零件图和装配图的绘制。 关键词:齿轮啮合 轴传动 传动比 传动效率目 录一、课程设计任务书 11.1 总体布置简图1 1.2已知条件2二、传动方案的拟定及说明4三、电动机的选择4四、计算传动装置的运动和动力参数5五、传动件的设计计算5六、轴的设计计算8七、滚动轴承的选择及计算14八、键联接的选择及校核计算16九、连轴器的选择16十、减速器附件的选择11十一、箱体结构的设计11十二、润滑与密封18十三、设计小结18十四、参考资料目录18十五、致谢1一、 机械设计课程设计任务书1.1总体布置简图 1电动机；2联轴器；3齿轮减速器；4带式运输机；5鼓轮；6联轴器1.2已知条件 1.运输带工作压力 f=6kn； 2.运输带工作速度v=1.3m/s；（允许运输带速度误差为5%） 3.滚筒的直径d=400mm； 4.滚筒效率j=0.96（包括滚筒与轴承的效率损失）； 5.工作情况 两班制，连续单向运作，载荷焦平稳； 6使用折旧期 8y； 7.工作环境 室内，灰尘较大，环境最高温度35； 8.动力来源 电力，三相交流电，电压380/220v; 9.检修间隔 四年一大修，两年一次中修，半年一次小修；1.3设计内容1. 电动机的选择与运动参数计算；2. 斜齿轮传动设计计算；3. 轴的设计；4. 滚动轴承的选择；5. 键和连轴器的选择与校核；6. 装配图、零件图的绘制；7. 设计计算说明书的编写；1.4设计任务1 减速器总装配图一张（a0或a1）；2 零件工作图1-3张3 设计说明书一份1.5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、联轴器、键的校核及草图绘制4、 第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写二、传动方案的拟定及说明由题目所知传动机构类型为：同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难。三、电动机的选择1 电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式y（ip44）系列的电动机。2 电动机容量的选择1） 工作机所需功率pw pw6kw*1.3m/s=7.8kw2） 电动机的输出功率pdpw/式中1，2，3，4为联轴器，轴承，齿轮传动和卷筒的传动效率。有表9.1可知，1=0.99，2，=0.98，3=0.98，4=0.96=0.9920.9840.9820.96=0.817所以电动机所需工作功率为pd= p/=9.55kw 3 电动机转速的选择按表9.2推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比i=840,而工作机卷筒的转速为nw=60*1000v/(400)=63r/min 所以电动机的转速的可选范围为 nd=inw=(840)63=(5042520)r/min符合这一范围的同步转速为750r/min，1000r/min,1500r/min三种。综合考虑电动机喝传动装置的尺寸，质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，觉得选用同步转速为1000r/min的电动机。4电动机型号的确定根据电动机的类型，容量和转速，有电机产品目录或有关手册选定电动机型号为 y160l6，其主要性能如表所示，电动机主要外形和安装尺寸如表所示。 电动机型号额定功率/kw满载转速r/min启动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩y160l6119702.02.0 da单位： mm型号habcdeggdgkbb1b2haabbhal1y160l1602542541084211012837153252551653857031420645二计算传动装置的传动装置的总传动比及其分配1 计算总传动比i由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为：inm/nw=970/63=15.42 分配传动比由于减速箱是同轴式布置，所以i1i2。因为i15.40，取i25，i1=i2=3.92速度偏差为0.5%5%，所以可行。三各轴转速、输入功率、输入转矩（1）各轴转速轴 =nm=970轴 626.09/3.92247.4r/min轴 /247.4/3.92=63 r/min=63 r/min（2）各轴输入功率110.9910.89kw210.890.980.9810.35kw210.350.980.989.84kw24=2.770.980.969.55kw（3） 各轴输入转矩= nm电动机轴的输出转矩=9550 =955011/970=108.3 nm所以: =108.30.99=107.2nm2=107.23.920.980.98=399.5 nm=399.53.920.980.98=1488.5nmt卷=12=1488.50.990.98=1444.2 nm项 目电动机轴高速轴i中间轴ii低速轴iii卷同轴转速（r/min）970970247.46363功率（kw）1110.9810.359.849.55转矩（nm）108.3107.2399.51488.51444.2传动比113.923.921效率10.990.950.950.97传动件设计计算1 选精度等级、材料及齿数1） 材料及热处理；选择小齿轮材料为40cr（调质），硬度为280hbs，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240hbs，二者材料硬度差为40hbs。2） 精度等级选用7级精度；3） 试选小齿轮齿数z120，大齿轮齿数z279的；4） 选取螺旋角。初选螺旋角142 按齿面接触强度设计因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算按式（1021）试算，即 dt1） 确定公式内的各计算数值 :试选kt1.6(1)由图1030选取区域系数zh2.433(2)由表107选取尺宽系数d1(3)由图1026查得10.75，20.86，则121.61(4)由表106查得材料的弹性影响系数ze189.8mpa0.5(5)由图1021d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限hlim1600mpa；大齿轮的解除疲劳强度极限hlim2550mpa；(6)由式1013计算应力循环次数n160n1jlh609701（283008）2.23488109 n2n1/i5.7012244108(7)由图1019查得接触疲劳寿命系数khn10.90；khn20.95(8)计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1，安全系数s1，由式（1012）得 h10.90600mpa540mpa h20.95550mpa522.5mpa 取 h522.5mpa2） 计算（1） 试算小齿轮分度圆直径d1td1t=91.99（2） 计算圆周速度v=1.19m/s(3)计算齿宽b及模数mntb=dd1t=191.99mm=91.99mmmnt=4.46mmh=2.25mnt=2.254.66mm=10.04mmb/h=91.99/10.04=9.16（3） 计算纵向重合度=0.138dz1tan=0.3181tan1420=1.586（4） 计算载荷系数k 已知载荷平稳，所以取ka=1根据v=1.19m/s,8级精度，由图108查得动载系数kv=1.11；由表104查的kh的计算公式和直齿轮的相同，故 kh=1.12+0.18(1+0.61)11+0.231067.85=1.42由表1013查得kf=1.35由表103查得kh=kh=1.4。故载荷系数 k=kakvkhkh=11.111.41.42=2.21 4.几何尺寸计算1） 计算中心距对比计算结果，有齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn小于由齿根弯曲疲劳想到计算的法面模数，取mn=3.5，可以满足强度要求，为了同时满足接触疲劳强度，需取安接触疲劳强度计算的到的分度圆直径d1=102.45mm来计算应有的齿数 a=250.69mma圆整后取251mm2) 按圆整后的中心距修正螺旋角=arcos=141630”3) 计算大、小齿轮的分度圆直径d1=101.12mmd2=400.88mm参看大齿轮零件图。轴的设计计算拟定输入轴齿轮为右旋ii轴：1 初步确定轴的最小直径d=34.2mm2 求作用在齿轮上的受力ft1=899nfr1=ft=337nfa1=fttan=223n；ft2=4494nfr2=1685nfa2=1115n3 轴的结构设计1） 拟定轴上零件的装配方案 i. i-ii段轴用于安装轴承30309，故取直径为35mm。ii. ii-iii段轴肩用于固定轴承，查手册得到直径为54mm。iii. iii-iv段轴肩,直径65mmiv. iv-段为小齿轮，直径60mm。v. v-段分隔两齿轮，直径为55mm。vi. -段安装大齿轮，直径为50mm。vii. -段安装套筒和轴承，直径为45mm。2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1. i-ii段轴承宽度为22.75mm，所以长度为22.75mm。2. ii-iii段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm，轴承和箱体的间隙4mm，所以长度为16mm。iii-iv段轴肩10mm3. iv-段为小齿轮，长度就等于小齿轮宽度减去2mm,为108mm。4. v-段用于隔开两个齿轮，长度为120mm。5. -段用于安装大齿轮，长度略小于齿轮的宽度，为105mm。6. -长度为44mm。4 求轴上的载荷 66 207.5 63.5fr1=1418.5nfr2=603.5n查得轴承30307的y值为1.6fd1=443nfd2=189n因为两个齿轮旋向都是左旋。故：fa1=638n fa2=189n5 精确校核轴的疲劳强度1） 判断危险截面 由于截面iv处受的载荷较大，直径较小，所以判断为危险截面2） 截面iv右侧的截面上的转切应力为由于轴选用40cr，调质处理，所以，。综合系数的计算由，经直线插入，知道因轴肩而形成的理论应力集中为，轴的材料敏感系数为，故有效应力集中系数为 查得尺寸系数为，扭转尺寸系数为，轴采用磨削加工，表面质量系数为，轴表面未经强化处理，即，则综合系数值为碳钢系数的确定碳钢的特性系数取为，安全系数的计算:轴的疲劳安全系数为故轴的选用安全。i轴：1 作用在齿轮上的力fh1=fh2=337/2=168.5fv1=fv2=889/2=444.52 初步确定轴的最小直径3 轴的结构设计1） 确定轴上零件的装配方案2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度a) 由于联轴器一端连接电动机，另一端连接输入轴，所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制，选为25mm。b) 考虑到联轴器的轴向定位可靠，定位轴肩高度应达2.5mm，所以该段直径选为30。c) 该段轴要安装轴承，考虑到轴肩要有2mm的圆角，则轴承选用30207型，即该段直径定为35mm。d) 该段轴要安装齿轮，考虑到轴肩要有2mm的圆角，经标准化，定为40mm。e) 为了齿轮轴向定位可靠，定位轴肩高度应达5mm，所以该段直径选为46mm。f) 轴肩固定轴承，直径为42mm。g) 该段轴要安装轴承，直径定为35mm。1） 各段长度的确定各段长度的确定从左到右分述如下：a) 该段轴安装轴承和挡油盘，轴承宽18.25mm，该段长度定为18.25mm。b) 该段为轴环，宽度不小于7mm，定为11mm。c) 该段安装齿轮，要求长度要比轮毂短2mm，齿轮宽为90mm，定为88mm。d) 该段综合考虑齿轮与箱体内壁的距离取13.5mm、轴承与箱体内壁距离取4mm（采用油润滑），轴承宽18.25mm，定为41.25mm。e) 该段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端盖厚度及联轴器安装尺寸，定为57mm。f) 该段由联轴器孔长决定为42mm4 按弯扭合成应力校核轴的强度w=62748n.mmt=39400n.mm45钢的强度极限为，又由于轴受的载荷为脉动的，所以。iii轴1 作用在齿轮上的力fh1=fh2=4494/2=2247nfv1=fv2=1685/2=842.5n2 初步确定轴的最小直径3 轴的结构设计1） 轴上零件的装配方案2） 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度i-iiii-iviv-vv-vivi-viivii-viii直径607075877970长度105113.758399.533.255 求轴上的载荷mm=316767n.mmt=925200n.mm6. 弯扭校合滚动轴承的选择及计算i轴：1 求两轴承受到的径向载荷5、 轴承30206的校核1） 径向力2） 派生力，3） 轴向力由于，所以轴向力为，4） 当量载荷由于，所以，。由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为5） 轴承寿命的校核ii轴：6、 轴承30307的校核1） 径向力2） 派生力，轴向力由于，所以轴向力为，当量载荷由于，所以，。由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为轴承寿命的校核iii轴：7、 轴承32214的校核径向力派生力，轴向力由于，所以轴向力为，当量载荷由于，所以，。由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为(5) 轴承寿命的校核 键连接的选择及校核计算代号直径（mm）工作长度（mm）工作高度（mm）转矩（nm）极限应力（mpa）高速轴8760（单头）25353.539.826.012880（单头）4068439.87.32中间轴12870（单头）4058419141.2低速轴201280（单头）75606925.268.51811110（单头）601075.5925.252.4由于键采用静联接，冲击轻微，所以许用挤压应力为，所以上述键皆安全。连轴器的选择由于弹性联轴器的诸多优点，所以考虑选用它。一、高速轴用联轴器的设计计算由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为，计算转矩为所以考虑选用弹性柱销联轴器tl4（gb4323-84），但由于联轴器一端与电动机相连，其孔径受电动机外伸轴径限制，所以选用tl5（gb4323-84）其主要参数如下：材料ht200公称转矩轴孔直径，轴孔长，装配尺寸半联轴器厚（1p163表17-3）（gb4323-84）二、第二个联轴器的设计计算由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为，计算转矩为所以选用弹性柱销联轴器tl10（gb4323-84）其主要参数如下：材料ht200公称转矩轴孔直径 轴孔长， 装配尺寸半联轴器厚减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用m181.5油面指示器选用游标尺m16起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳放油螺塞选用外六角油塞及垫片m161.5润滑与密封1.齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径.2.滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。3.润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油