两级展开式圆柱齿轮减速器课程设计.docx

减速器设计计算说明书机械设计课程设计计算说明书目 录一、设计任务书 2（一）设计题目： 2（二）设计要求： 2（三）设计数据： 2（四）设计内容 2二、传动方案拟定与分析 2三、电动机的选择 3四、计算总传动比及分配各级传动比 五、计算传动装置的运动，动力参数 3六、传动零件设计计算 4七、轴的计算与校核 11八键联接的选择和计算 16 九、滚动轴承的计算与校核 17十、联轴器的选择 20十一、箱体结构设计 20十二、润滑方法和密封形式，润滑油牌号的选择 21十三、设计小结 22十四、参考资料 22机械设计课程设计二级减速器一、 设计任务书：（一）设计题目：两级展开式圆柱齿轮减速器二级减速器（二）设计要求：选择较为常用的，直齿形，三轴式，结构较为简单的两级展开式圆柱齿轮减速器，电机经传动装置，减速器，联轴器，带运输机转动，拖动输送链移动，运送原料或产品，输送机的使用寿命为5年，每年330天，每天单班工作，连续运转，载荷平稳，单向转动，极限温度为100C，输送链速5%。（三）设计数据： 输送链拉力F=2400N，输送链速度V=1.38m/s驱动链轮直径D=355mm （四）设计内容: 1、 确定传动装置的类型，画出机械系统传动简图。2、 选择电动机，进行传动装置的运动和动力参数计算。3、 传动装置中的传动零件设计计算。4、 绘制传动装置中减速器装配图一张（A0）。5、 绘制减速器箱体（A1）,齿轮及轴的零件图各一张（A2）。6、 编写设计计算说明书一份。二、传动方案拟定与分析:1、选择较为常用的，直齿形，三轴式，结构较为简单的两级展开式圆柱齿轮减速器2、采用闭式齿轮传动，可以得到良好的润滑与密封，更能适应在铸造车间繁重恶劣的条件下长期工作，且使用与维护方便。3、 综上所诉，所采用的系统传动方案如下图所示：计算及说明结果三、电动机的选择：1、类型选择Y系列三相异步电动机2、容量确定 工作机输入功率 ： 电动机的实际输入功率： = 3.94kw 则 4 kw 3、转速选择 4、电动机型号的确定 根据容量和转速范围，从手册中查出可选用的电动机型号为Y112M-4的Y型三项交流异步电动机，其基本参数如下： 额定功率 4 kw 满载转速 1440 r/min中心高 112mm四、计算传动装置的总传动比及分配各级传动比： 五、计算传动装置的运动，动力参数：1、计算各轴转速=670r/min=189r/min=74r/min2、各轴输入功率3、各轴输入转矩=53308.9Nmm=179378.3Nmm=434912.2Nmm将上述参数列入下表I轴II轴III轴转速n（r/min）67018974功率P（Kw）3.743.553.37转矩T（Nmm）53308.9179378.3434912.2六、传动零件设计计算：（一）、带传动设计：已知电动机功率P=3.94kw ，满载转速n=1440r/min， 单班制，载荷轻微冲击。1、 确定计算功率查表得工作状况系数 =1.0，故2、 选择V带的带型根据、n查图选用A型3、 确定小带轮基准直径并验算带速v查表初选小带轮基准直径=90mm带速 故带速合适大带轮基准直径 查表圆整为4、确定中心距a和基准长度初定中心距：取a0 = 500mm 由表选带的基准长度Ld=1400mm实际中心距5、小带轮包角：=1800-（）6、带根数z查表得： =1.064 kw P=0.17 kw z=3.46故：取4根带7、带的初拉力：查表得：A带q=0.1 v=6.78m/sF0min=500+qv2=82.3N8、轴压力： Fp=2zsin=956.4N大带轮宽度：B=（z-1）e+2f=65mm9、附注：经过检查带轮尺寸与传动装置外廓尺寸合适，装在电机轴上的小带轮直径与电机中心高基本相适宜，轴孔直径与电机轴径28是符合，大带轮不会与底板相碰。（二）、圆柱齿轮传动设计： A高速级齿轮1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）根据所选的减速器方案、选用直齿圆柱齿轮传动。（2）减速器为一般工作机，速度不高，选用7级精度。（3）材料选择。根据工况，可按软齿面来设计齿轮，由表10-1选小齿轮材料为45钢（调质），硬度为220HBS，大齿轮材料为45钢（常化）硬度为180HBS,二者硬度差为40HBS。（4）2、按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-9a）进行试算，即 （1） 试选载荷系数。（2） 由表10-7查得齿宽系数。（3） 计算小齿轮转矩。（4） 查表10-6得材料的弹性影响系数。（5） 计算疲劳接触许用应力1）由表10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。2）由式10-13计算应力循环次数。 由图10-19取接触疲劳寿命系数。3）取失效率1%，安全系数S=1，由式（10-12）得 （6）计算小齿轮得分度圆的直径，带入的较小的值。（7）计算圆周速度。 （8）计算齿宽。 （9）计算齿宽和齿高比。 模数 齿高 (10)计算载荷系数。由图10-8查得动载荷系数；直齿轮，;由表10-4查得;查图10-13得;则载荷系数 (11)按实际载荷系数校正小齿轮的分度圆直径(12)计算模数 3、校核齿根弯曲疲劳强度 ，按下式校核 （1） 计算弯曲载荷系数（2）查取齿形系数和应力校正系数由表10-5得 （3）计算弯曲疲劳许用应力1） 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限;大齿轮弯曲强度极限2） 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数 3)弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由公式得 （4）计算大、小齿轮的。 （5）设计计算：=1.89mm 综上：m取2mm z 1 = = 30.712 (取31) z 2 =i1z1= 110.05(取110) （6）计算分度圆直径中心距，齿轮宽度 取。（7）实际传动比：i=3.548 ，相比于i=3.55设计误差小于5%且满足弯曲强度，中心距为141满足条件，故所选的参数符合要求。 B低速级齿轮（设计方法与高速级齿轮类似，所选参数也类似）1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）根据所选的减速器方案、选用直齿圆柱齿轮传动。（2）减速器为一般工作机，速度不高，选用7级精度。（3）材料选择。根据工况，可按软齿面来设计齿轮，由表10-1选小齿轮材料为45钢（调质），硬度为220HBS，大齿轮材料为45钢（常化）硬度为180HBS,二者硬度差为40HBS。（4）2、按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-9a）进行试算，即 （6） 试选载荷系数。（7） 由表10-7查得齿宽系数。（8） 计算小齿轮转矩。（9） 查表10-6得材料的弹性影响系数。（10） 计算疲劳接触许用应力1）由表10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。2）由式10-13计算应力循环次数。 由图10-19取接触疲劳寿命系数。3）取失效率1%，安全系数S=1，由式（10-12）得 （6）计算小齿轮得分度圆的直径，带入的较小的值。（7）计算圆周速度。 （8）计算齿宽。 （9）计算齿宽和齿高比。 模数 齿高 (10)计算载荷系数。由图10-8查得动载荷系数；直齿轮，;由表10-4查得;查图10-13得;则载荷系数 (11)按实际载荷系数校正小齿轮的分度圆直径(12)计算模数 3、校核齿根弯曲疲劳强度 ，按下式校核 （1）计算弯曲载荷系数（2）查取齿形系数和应力校正系数由表10-5得 （3）计算弯曲疲劳许用应力3） 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限;大齿轮弯曲强度极限4） 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数 3)弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由公式得 （4）计算大、小齿轮的。 （5）设计计算：=2.73 综上：m取3 z 1 = = 26.33 (取27) z 2 =i1z1= 68.58 (取69) （6）计算分度圆直径中心距，齿轮宽度 取。（7）实际传动比：i=2.555，相比于i=2.54设计误差小于5%且满足弯曲强度，中心距为144，故所选的参数符合要求。 七、轴的计算与校核 1、轴尺寸的确定轴： =20.71mm d1 =30 mm l1=65mmd2 =36mm l2=54mm d3 =40mm l3=30mm d4 =48mm l4=114mm d5 =43mm l5=65mmd6=40mm l6=40mm 轴： =31.04mm 由于这段轴上有键，增大3%，为32.08 mm，圆整为33mm d1 =40mm l1=40mmd2 =46mm l2=84mm d3 =52mm l3=25mm d4 =43mm l4=60mm d5 =40mm l5=40mm轴：=41.69 由于这段轴上有键，增大3%，为43.88 mm，圆整为44 mm d1 =55mm l1=40mmd2 =58mm l2=79mm d3 =66mm l3=100mm d4 =55mm l4=30mm d5 =52mm l5=54mmd6=45mm l6=112mm 2、 各轴简图及尺寸见下图： 轴轴轴 其他轴向尺寸根据箱体尺寸确定。查表选择：轴选择6108型轴承轴选择6108型轴承轴选择6011型轴承3、轴的强度校核轴同时受弯矩和扭矩的作用，因此按弯扭合成强度条件计算。作轴的计算简图、弯矩图、以及扭矩图A(a)受力分析图 （b）X平面弯矩图（c）y平面弯矩图（d）合成弯矩图（e）扭矩图 通过以上分析，可初步判断平面A是危险截面 ，在A截面处（1）一轴支反力：弯矩：扭矩：抗弯截面系数W:按课本式15-5进行强度校核，切应力脉动循环变应力，故，则查表15-1可得45调质钢的。因此 ，故安全。（2）二轴支反力：弯矩：扭矩：抗弯截面系数W:按课本式15-5进行强度校核，切应力脉动循环变应力，故，则查表15-1可得45调质钢的。因此 ，故安全。（3）三轴支反力：弯矩：扭矩：抗弯截面系数W:按课本式15-5进行强度校核，切应力脉动循环变应力，故，则查表15-1可得45调质钢的。因此 ，故安全。八键联接的选择和计算 1)、选择键联接的类型和尺寸一般八级以上精度的齿轮有定心精度要求，应选用平键联接。由于齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（A型）。查表选择得：二轴小齿轮的键：L=50mm b=12mm h=8mm二轴大齿轮的键：L=60mm b=14m h=9m三轴齿轮的键：L=50mm b=16 h=10m2)、校核键联接的强度键，轴和轮毂的材料都是钢，由表5-1查得许用挤压应力为100120Mpa，取其平均值为110Mpa，键与轮毂槽的接触高度k = 0.5 h 二轴小齿轮的键：L=50mm b=12mm h=8mm可见联接的挤压强度满足。二轴大齿轮的键：L=60 b=14m h=9m可见联接的挤压强度满足。三轴大齿轮的键：L=50 b=16m h=10m可见联接的挤压强度满足。九、滚动轴承的计算与校核（1）一轴轴承6108算：、轴承受力分析如图所示 齿轮受到的径向力 求解轴承径向力 设左右轴承分别受径向力为XY -803-2404+X+Y=0 54.5Y-159.5X+238X803=0 解得：X=-1729N Y=1577N II、求当量动载荷查课本表13-6得 载荷系数于是 III、寿命校核轴承使用时间查手册得6108定载荷Cr=18MPa,则轴承校核结果满足使用要求。（2）二轴轴承6108校核计算：、轴承受力分析如图所示 齿轮受到的径向力 求解轴承径向力 设左右轴承分别受径向力为XY 7038+X+Y=0 54.5Y-159.5X+72.5 X 4657=0 解得：X=-2088Y=-3195 II、求当量动载荷查课本表13-6得 载荷系数于是 III、寿命校核轴承使用时间查手册得6108定载荷Cr=18MPa,则轴承校核结果满足使用要求。（3）三轴轴承6011校核计算：、轴承受力分析如图所示 齿轮受到的径向力 求解轴承径向力 设左右轴承分别受径向力为XY 4471+X+Y=0 74 X 4471=218Y 解得：X=1331N Y=2013N II、求当量动载荷查课本表13-6得 载荷系数于是 III、寿命校核轴承使用时间查手册得6010轴承的额定载荷Cr=22.0MPa,则轴承校核结果满足使用要求。十、联轴器的选择：按计算转矩并兼顾所联接两轴的尺寸选定TL8型钢材料的弹性联轴器，=50查表得;KA=1.5TcKAT=1.5434.9=652.35Nm710NmN=75.82r/min4.5Kr/min故所选TL8联轴器满足条件。十一、箱体结构设计 1. 箱体材料为HT150，采用剖分式箱体，箱体结构最原始的构思：上下箱作成具有一定壁厚取8mm，箱体内侧壁与大圆柱齿轮两端面有间距8-10mm，下箱体内低壁与大齿轮顶圆的间距应不小于。2. 为适应轴承宽度和安放轴承盖，不是加大箱体两侧壁厚而是采取在座孔周围箱壁外扩成具有一定宽度的轴承座，并在轴承座两旁设置凸台结构，是联接螺栓能紧靠座孔以提高联接刚性。3. 为使下箱座与其他座驾联接，下箱座亦需做出凸缘底座。4. 为增加轴承座的刚性，轴承座处可设肋板，肋板的厚度通常取壁厚的0.85倍,本设计取8mm。5. 具体尺寸：符号 尺寸关系 壁厚 取8mm 取8mm 低速级大齿轮 D= 105mm 凸缘厚度取：H=0.36D取40mm M16 4个 0.75M16 取M12 螺栓间距 轴承座孔（外圈）直径D=110mm-140mm 取M6 螺钉数目4 取M6 螺钉数目4 位置参照课程设计表24-4 L1 L1=27mm =16mm 根据低速轴轴承座外径和扳手空间的要求由结构确定 =20+16+8+10=54mm 取8-10mm十二、润滑方法和密封形式，润滑油牌号的选择算1）减速器的润滑1. 该减速器采用油润滑，对于的齿轮传动可采用油润滑，将齿轮浸入油中。当齿轮回转时粘在其上的油液被带到啮合区进行润滑，同时油池的油被甩上箱壁，有助散热。2. 为避免浸油润滑的搅油功耗太大和保证齿轮啮合区的充分润滑，传动件浸入油中的深度不宜太深或太浅，一般浸油深度以浸油齿轮的一个齿高为适度，但不少于10mm.3. 一般齿顶圆至油池底面的距离不应小于3050mm，为了有利于散热，每传递功率的需油量约为，所以此减速器的需油量为。4. 高速圆周速，可选用320工业闭式齿轮油。2)减速器的密封1. 轴伸出处的密封为占圈式密封，轴承室内侧的密封为封油环密封，检查孔盖板，排油螺塞，油标与箱体的接合面均需加纸封油垫或皮封油圈。2. 减速器采用钙钠基润滑脂（）。十三、设计小结： 课程设计是做一个减速器，以前在工程制图里面做过好多回了，本以为很简单，但是当我真正在老师的指导下开始设计的我才发现这是一项伟大的工程！从最初的大体方案的提出，减速比的确定，再到各个传动部件的参数计算，再到一个一个的强度刚度寿命校核，这些可把我累坏了，但是收获却是满满的，通过这次课程设计我把以前课上所学的东西进行了巩固，而且在实际设计应用中发挥了他们的作用，真正做到理论与实际相结合，在学习中也遇到很多问题，比如说齿轮的画法，轴承的寿命计算等等不很清楚的地方，我想老师和同学一一请教，最终基本都得到了满意的结果，让我感觉受益匪浅。在这次设计过程中也应用了好几种计算机辅助设计，例如CAXA，CAD等工程软件，这对于我来说是一次十分难得的机会，很有助于我们将来在实际工作中的应用。我也体会到了应用计算机辅助设计的简便与快捷，增强了我学习工程软件的兴趣。在最后绘制A0图纸的过程中，经过多次仔细的修改，基本满足了草图绘制的要求，学到不少绘图中要注意的问题。总之，非常感谢谭老师的辛勤指导和不厌其烦的教诲，让我在这次课程设计中受益匪浅。十四、参考资料：1、机械设计课程设计 龚云鹏 科学技术出版社 19992、机械设计 纪明钢 高等教育出版社 20053 、机械工程图学 侯洪生 科学出版社 20014 、机械设计手册 成大先 机械工业出版社 19995、工程图学 霍光清 林业大学出版社 20026、互换性与技术测量基础 胡凤兰 高等教育出版社 20057、机械CAD教程 吕建平 梅军进 北京大学出版社 2008Pw=3.312kw= 0.841Pd = 3.94 kw4 kw1440 r/min = 19.39 =2.15 = 3.55=2.54n=670r/minn=189r/minn=74r/minP= 3.74kwP= 3.55 kwP= 3.37kw T= 53308.9NmmT= 179378.3NmmT= 434912.2Nmm a=472mmLd=1400mm= 取4根带Fp=956.4N小齿轮材料45钢（调质）齿面硬度为2