[硕士论文精品]双极圆柱齿轮减速器设计机械设计课程设计.pdf

机械设计课程设计：双级圆柱齿轮减速器 - 1 - 目录 一、设计任务 . 1 二、传动系统方案拟定 1 三、电动机选择 1 四、传动比选择 2 五、传动系统的运动和动力参数计算 . 3 六、传动件的选择计算 4 七、减速器轴的设计 . 13 八、滚动轴承的选择 . 21 九、键联接联轴器的选择计算校核 . 22 十、减速器箱体的设计 24 十一、减速器附件设计 25 十二、润滑与密封 28 十三、设计小结 28 十四、参考资料 29 机械设计课程设计：双级圆柱齿轮减速器 1 计 算 及 说 明 结 果 一、设计任务书 1、设计任务 设计带式输送机的传动系统，采用两级圆柱齿轮减速器 2、原始数据 输送带有效拉力 f=3000n 输送带工作速度 v=1.4m/s（允许误差5%） 输送带滚筒直径 d=350mm 减速器设计寿命为 5 年 3、工作条件 两班制工作，空载起动，载荷有轻微震动，常温下连续（单 向）运转，工作环境多尘，电压三相交流电源为 380/220v 的。 二、传动系统方案拟定 带式输送机传动系统方案如下图所示： 带式输送机由电动机驱动，电动机 1 通过联轴器 2 将动力 传入减速器 3， 再经过联轴器 4 将动力传至输送机滚筒 5， 带动 输送带 7 工作。 三、电动机的选择 1、电动机容量的选择 由已知条件可以计算出工作机所需的有效功率 机械设计课程设计：双级圆柱齿轮减速器 2 计 算 及 说 明 结 果 pw= 1000 fv = 1000 4 . 13000 = 4.2 kw 总=011223344w =0.990.990.960.980.980.95 =0.84 pr= wp = 84. 0 4.2 =5 kw 取电动机额定功率 pm=5.5kw 2、电动机转速的选择 输送机滚筒轴的工作转速 n= d v60000 = 3504.13 4 . 160000 =76.43r/min 由于整个传动系统采用二级减速，因此总传动比不易过 大，所以选择同步转速 ns=750r/min 的电动机为宜。 3、电动机型号的确定 根据工作条件：单向运转、两班制连续工作，工作机所需 电动机功率 pr=750r/min 等，选用 y 型系列三相异步电动机， 卧式封闭结构，型号为 y160m28，其主要数据如下： 电动机额定功率 pm=5.5kw 电动机满载转速nm=720r/min 电动机轴伸直径 d=42mm 电动机轴伸长度 e=110mm 电动机中心高 h=160mm 四、传动比的分配 带式输送机传动系统的总传动比 i= n nm = 43.76 720 =9.42 由系统方案知 pw=4.2 kw 总=0.84 pr=5 kw pm=5.5kw ns=750r/min y160m28 i=9.42 机械设计课程设计：双级圆柱齿轮减速器 3 计 算 及 说 明 结 果 i01=1；i34=1 取高速传动比 i12= .3i1=42. 9.31=3.5 低速传动比 i23= 12 i i = 5 . 3 42. 9 =2.69 传动系统各传动比分别为： i01=1，i12=3.5，i23=2.69，i34=1 五、传动系统的运动和动力参数计算 0 轴（电动机轴） ： n0=nm=720r/min p0=pr=5kw t0=9550 0 0 n p =9550 5 720=66.32n m 1 轴（减速器高速轴） ： n1= 01 0 i n =720 1 =720r/min p1=p001=50.99=4.95kw t1=t0i0101=66.3210.99=65.67n m 2 轴（减速器中间轴） ： n2= 12 1 i n =720 3.5=205.71 r/min p2=p112=4.950.9603=4.75kw t2=t1i1212=65.673.50.9603=220.72n m 3 轴（减速器低速轴） ： n3= 23 2 i n =205.71 2.69 =76.47r/min p3=p223=4.750.9603=4.56kw t3=t2i2323=220.722.690.9603=570.17n m 上述计算结果和传动比效率汇总如下： i12=3.5 i23=2.69 n0=720r/min p0=5kw t0=66.32n m n1=720r/min p1=4.95kw t1=65.67n m n2=205.71r/min p2=4.75kw t2=220.72n m n3=76.47 r/min p3=4.56kw t3=570.17n m 机械设计课程设计：双级圆柱齿轮减速器 4 计 算 及 说 明 结 果 轴 号 电动机 两级圆柱齿轮减速器 工作机 0 轴 1 轴 2 轴 3 轴 4 轴 转速 n(r/min) 720 720 205.71 76.44 76.44 功率 p(kw) 5 4.95 4.75 4.56 4.56 转矩 t(n m) 66.32 65.67 220.72 570.17 570.17 两轴连接件、 传动件 联轴器 齿轮 齿轮 联轴器 传动比 i 1 3.5 2.69 1 传动效率 099 0.9603 0.9603 0.9801 六、减速器传动零件的设计计算 1、高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 （1）选择齿轮材料及热处理方法 小齿轮选用 45 钢，调质处理 hbs=230250 大齿轮选用 45 钢，调质处理 hbs=190210 （2）确定许用弯曲应力： 弯曲疲劳极限应力 由图 13-9c 小齿轮 flim1=250mpa 大齿轮 flim2=220mpa 寿命系数 应力循环次数 nf1= jfn1t = 60 1 720 (5 250 16) = 0.865 109 nf1 = jfn1t = 60 1 205.71 (5 250 16) = 2.47 108 由图 13-10 yn1=0.87 yn2=0.92 应力修正系数 yst=2 最小安全系数 由表 13-4，按一般可靠度 sflim=1.25 hbs=230250 hbs=190210 nf1= 0.965109 nf2= 2.47108 yn1=0.87 yn2=0.92 yst=2 sflim=1.25 机械设计课程设计：双级圆柱齿轮减速器 5 计 算 及 说 明 结 果 许用弯曲应力 由试（13-8） mpa s yy f stnf f 348 25. 1 287. 0250 lim 11lim 1 f2= mpa s yy f stnf 84.323 25. 1 292. 0220 lim 11lim （3）许用接触应力计算 由机械设计图 1313（以下所用依据均为机械设计课本 中的图表）得： 两齿轮接触疲劳极限应力为 小齿轮 hlim1=580mpa 大齿轮 hlim2=550mpa 应力循环次数 nf1= jfn1t = 60 1 720 (5 250 16) = 0.865 109 nf1 = jfn1t = 60 1 205.71 (5 250 16) = 2.47 108 由图 1314 得 zn1 = 0.91 zn2 = 0.94 由表 13 4 得 最小安全系数 shmin = 1 则需用接触应力为： h1= hlim1 n1hlim1 s z = 1 0.91580 =527.8mpa h2= hlim2 n2hlim2 s z = 1 0.94550 =517mpa h1 h2 h = h2 = 517mpa （4）按齿面接触应力强度确定中心距 载荷系数 由表 132，取 k=1.2 齿宽系数 f1 =348mpa f2 =323.84mpa nh1 =0.865109 nh2 =2.47108 zn1=0.91 zn2=0.94 shmin=1 h1 =527.8mpa h2 = 517mpa h =517mpa k=1.2 机械设计课程设计：双级圆柱齿轮减速器 6 计 算 及 说 明 结 果 由表 136 ，软齿面取 d=1 由式 1315，a= 1u 2 d = 15 . 3 12 =0.44 弹性系数 由表 135 ， ze=189.8 节点区域系数 初设螺旋角 =12 由图 1312 ，zh=2.46 重合度系数 取 z1=25 ，z2=iz1=253.5 = 87.6，取 z2=88 i=u=88 25=3.52（误差 0.1% 1 z= 1 = 1 1.72 = 0.76 螺旋角系数 由式 1325 ，z=cos=0.989 设计中心距 由式 1313， a（u1）3 2 h he a zzzz u kt500 =（u1）3 2 517 989. 076. 046. 28 .189 52. 344. 0 65.672 . 1500 =102.67 d=1 a= 0.44 ze=189.8 zh=2.46 z1=25 z2=88 z=0.76 z=0.989 机械设计课程设计：双级圆柱齿轮减速器 7 计 算 及 说 明 结 果 mn 21 cos2 zz =2102.67cos12 25:88 =1.78 取 mn=2mm; 重求中心距 a = cos2 )(m 21n zz =2(25:88) 2cos12 =115.52mm 圆整中心距，取 a =115mm 调整 , = cos-1 a zzmn 2 )( 21 =cos-12(25:88) 2115 =10.7 （在 820取值范围内） （5）确定齿轮参数与尺寸 齿数： z1=25， z2=88 ； 模数： mn=2mm 确定实际齿数比：u = z1 z2 = 88 25 = 3.52 分度圆直径： d1= cos 1 zmn = 225 cos110.7=51mm; d2= cos 2 zmn = 288 cos10.2=179mm 确定齿宽： b=b2=aa=1150.44 =50.6mm 取 b=b2=50mm b1=b2+5=50+5=55mm （6）验算齿轮弯曲强度 由表 134 、 式 138 得 当量齿数 zv1= 3 1 cos z =44.25 7 .10cos 25 3 (按 25 查表) zv2= 3 2 cos z =55.89 7 .10cos 88 3 （按 90 查表） 齿形系数 yfa和修正系数 ysa 由表 133，yfa1=2.62 ysa1=2.20 mn=2mm a =115mm =10.7 d1=51 mm d2=179mm b=50mm b1=55mm yfa1=2.62 ysa1=2.20 机械设计课程设计：双级圆柱齿轮减速器 8 计 算 及 说 明 结 果 yfa2=1.59 ysa2=1.78 重合度系数 y由式 1319 cos 11 2 . 388. 1 21 zz a 72. 17 .10cos 88 1 25 1 2 . 388. 1 69. 0 72. 1 75. 0 25. 0 75. 0 25. 0 a y 螺旋角系数 查图 1317 ， 取 y= 0.88 校核弯曲强度 f1 = y yy mbd kt2000 1fa n1 = 2000 1.2 65.67 50 51 2 2.62 1.58 0.88 =77.68mpa e m 由结构确定 d4=d-(1015)mm =70mm b1 、d1 由密封尺寸确定 80mm m8 4 d0=d3+1mm =9mm 80mm m8 4 d0=d+2.5d3=102.5mm d2=d0+2.5d3=122.5mm e=1.2d3=9.6 14=e1e m 由结构确定 d4=d-(1015)mm =70mm b1 、d1 由密封尺寸确定 机械设计课程设计：双级圆柱齿轮减速器 27 d0=d3+1mm =11mm 120mm m10 6 d0=d+2.5d3=145mm d2=d0+2.5d3=170mm e=1.2d3=12 10=e1e m 由结构确定 d4=d-(1015)mm =110mm b1 ，d1 由密封尺寸确定 4、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=6mm。 5、起箱螺钉 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。 6、油标 指示减速箱内油面的高度，本处选用杆式油标，尺寸如下： d d1 d2 d3 h a b c d d1 m12 4 12 6 28 10 6 4 20 16 7、放油孔及放油螺塞 排放减速箱体内污油和便于清洗箱体内部，尺寸如下： 机械设计课程设计：双级圆柱齿轮减速器 28 d d0 l l a d s d1 d1 h m161.5 26 23 12 3 19.6 17 16.15 17 2 8、起吊装置 便于减速器的搬运，选用吊环，尺寸如下 r h d 7.5 20 20 十二、润滑与密封 由于该减速器是一般齿轮减速器，故采用油润滑。 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，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，所以用毡圈密封。 十三、设计小结 通过三周的实践设计， 感受