[毕业设计精品] 两级展开式圆柱齿轮减速器的设计

1、设计任务书：21.1传动装置的总体设计31.1.1 传动简图的确定31.1.2 电动机的选择31.1.3传动比的计算及分配51.1.4传动参数的计算61.2传动件的设计计算81.2.1减速器外传动件的设计81.2.2减速器外传动件的设计101.3斜齿圆柱齿轮上作用力的计算211.4减速器箱体的设计221.4.1减速器箱体的结构尺寸221.4.2减速器附件的设计与选择231.5减速器装配草图的设计241.5.1装配图的绘制准备工作241.6轴的设计计算251.6.1低速轴的设计计算25图1-4321.6.2高速轴的设计计算321.6.3中间轴的设计计算351.7减速器的润滑及密封选择,润滑剂牌号

2、及装油量351.8设计小结361.9参考资料36两级展开式圆柱齿轮减速器的设计设计任务书：设计一带式输送机传动装置设计参数（4-a）：输送带的牵引力，输送带的速度为,传送带滚筒直径为450mm。工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期十年（每年300个工作日），小批量生产，两班制工作，输输送机转速允许误差为5%。带式输送机传动功率为0.96。1.1传动装置的总体设计1.1.1 传动简图的确定传动方案有两种：一是，电动机接带轮，由带轮带动减速器驱动工作机；二是，电动机直接接减速器再经链轮驱动工作机。本设计中取第二种方案。带式输送机传动装置传动简图如图1-1所示：图1-11.1.2 电动机

3、的选择电动机的选择见表1-1表1-1：电动机的选择计算项目计算及说明计算结果1、选择电动机的类型根据用途选择y系列一般用途的全封闭自冷式三相异步电动机2、选择电动机的功率工作机所需功率（kw） 电动机至工作机间的总效率 由表12-6取：联轴器效率，一对轴承效率，斜齿圆柱齿轮传动效率，链传动效率。电动机所需功率： 电动机额定功率：由在表17-7中取3电动机转速的确定输送带带轮的转速： 查表3-2知，链传动传动比为，查机械设计表18-1知两级展开式圆柱齿轮减速器传动比； 总传动比范围： 电动机转速范围： 由于优先选用1000r/min及1500r/min的电机，考虑到1000r/min的电机体积大

4、而且较贵，查表8-2，故选用1500r/min的电机，其满载转速为1440r/min，其型号为y112m-4 选用y112m-4型号的电机，满载转速为,额定功率为1.1.3传动比的计算及分配各级传动比的计算及分配见表1-2表1-2：各级传动比的计算及分配计算项目计算及说明计算结果1、总传动比2、传动比的分配链轮传动比： 查表3-2，取。二级圆柱齿轮传动比分配： 二级圆柱齿轮传动比: ； 高速级传动比: ; 取； 低速级传动比: 。1.1.4传动参数的计算传动参数的计算见表1-3表1-3：传动参数的计算计算项目计算及说明计算结果1、各轴的转速n(r/min)电机轴的转速: ;高速轴的转速： ；中

5、速轴的转速： ；低速轴的转速： ；滚筒轴的转速： 2、各轴的输入功率p(kw)高速轴的输入功率: 中速轴的输入功率: 低速轴的输入功率: 滚筒轴的输入功率: 3各轴的输入转矩t()高速轴的输入转矩: 中速轴的输入转矩: 低速轴的输入转矩: 滚筒轴的输入转矩: 列传动参数的数据表见表1-4表1-4：传动参数的数据表电机轴轴1轴2轴3滚筒轴4功率43.963.7643.5783.367转矩26.2699.851287.625541.327转速14401440360118.859.421.2传动件的设计计算1.2.1减速器外传动件的设计 减速器外仅有链传动，故仅需对链传动进行设计计算。链传动设计计算

6、见表1-5表1-5：链传动设计计算计算项目计算及说明计算结果1、选定链轮齿数一般链轮齿数在之间，并且尽可能取奇数，与链节数互质。故取小链轮齿数为，大链轮齿数：，均在优先选用链轮齿数系列。2、计算当量单排链的计算功率取双排练计算。由机械设计表9-6，取工况系数;由机械设计表9-13，取主动链轮齿数系数；双排链系数；故：当量的单排链计算功率： 3、确定链条型号与节距 由及，查机械设计图9-11，可选链条型号为：16a。 查机械设计表9-1，链条节距为链条型号为：16a4、计算链节数与中心距初选中心距：取；链节数：取链节数为：；,查机械设计表9-7，插值得中心距系数故：链传动的最大中心距为取最大中心

7、距为。5、计算链速、确定润滑方式链传动平均链速： 确定润滑方式：查机械设计图9-14，选择润滑方式为滴油润滑。润滑方式为滴油润滑6、计算压轴力有效圆周力： ;链轮水平布置的压轴力系数为故：压轴力为:7、滚子链轮结构设计大链轮结构设计：大链轮齿顶圆直径： 小链轮结构设计：小链轮齿顶圆直径： 齿全宽 轮毂宽度：1.2.2减速器外传动件的设计 高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算见表1-6 表1-6：高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算计算项目计算及说明计算结果1、选择材料、热处理方法及公差等级考虑带式输送机为一般机械，强度、精度、速度都要求不高，故采用软齿面齿轮。查机械设计表10-1，小齿轮材料取40cr,调质处

8、理，硬度达到280hbs；大齿轮材料取45钢，调质处理，硬度达到240hbs，大小齿轮硬度差达到40hbs之间，满足要求。查机械设计表10-8，通用减速器精度等级为级，取精度等级为8级。小齿轮材料取40cr,调质处理大齿轮材料取45钢，调质处理精度等级为8级2、初选参数选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取；初选螺旋角；初选载荷系数。、3、按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，即 确定公式内的各计算数值计算小齿轮传递的转矩: 由机械设计表10-7，取齿宽系数由机械设计表10-6，查得材料的弹性影响系数由机械设计图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计算应力循环

9、次数： 由机械设计图10-19，取接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数,故： 故：；由机械设计图10-30，选取区域系数;由机械设计图10-26，查得端面重合度： 齿数比：；计算试算小齿轮分度圆直径： 计算圆周速度： 计算齿宽及模数： 计算纵向重合度： 计算载荷系数: 由机械设计表10-2，;由机械设计图10-8，；，由机械设计表10-3，;由机械设计表10-4，;由机械设计图10-13，； 故载荷系数;按实际载荷系数修正分度圆直径： 计算模数： 4、按齿根弯曲强度计算按设计计算公式进行计算，即确定公式内的各计算数值由机械设计图10-28，螺旋角影响系数计算当量齿数

10、： 由机械设计表10-5，查齿形系数及应力校正系数： 载荷系数: ;计算需用弯曲疲劳应力:由机械设计10-20c查取小齿轮的弯曲疲劳极限；大齿轮的弯曲疲劳极限由机械设计图10-18,取弯曲疲劳寿命系数;取弯曲疲劳安全系数故：计算大、小齿轮的并加以比较： 计算模数：取，这样接触疲劳强度及弯曲疲劳强度均能够满足。两齿轮中心距a：；取，并将a圆整为110mm。则螺旋角；因为螺旋角与初选值相差较大，故将于螺旋角有关的值进行修正如下: 小齿轮分度圆直径修正： ；速度修正： ；载荷系数k基本不变；故：小齿轮分度圆直径修正；模数：在第一标准系列中选取齿轮模数为：；两齿轮中心距a：；取中心距；螺旋角；5、齿轮

11、旋向小齿轮左旋；大齿轮右旋。小齿轮左旋；大齿轮右旋。6、几何尺寸计算计算分度圆直径： ； 计算齿宽： 计算齿顶高、齿根高、齿全高、顶隙： 计算齿顶圆直径、齿根圆直径： 低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算见表1-7 表1-7：低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算计算项目计算及说明计算结果1、选择材料、热处理方法及公差等级考虑带式输送机为一般机械，强度、精度、速度都要求不高，故采用软齿面齿轮。查机械设计表10-1，小齿轮材料取40cr,调质处理，硬度达到280hbs；大齿轮材料取45钢，调质处理，硬度达到240hbs，大小齿轮硬度差达到40hbs之间，满足要求。查机械设计表10-8，通用减速器精度等级为级，取精

12、度等级为8级。小齿轮材料取40cr大齿轮材料取45钢，调质处理精度等级为8级2、初选参数选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取；初选螺旋角；初选载荷系数。3、按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，即 确定公式内的各计算数值计算小齿轮传递的转矩: 由机械设计表10-7，取齿宽系数由机械设计表10-6，查得材料的弹性影响系数由机械设计图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计算应力循环次数： 由机械设计图10-19，取接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数,故： 故：；由机械设计图10-30，选取区域系数;由机械设计图10-26，查得端面重

13、合度： 齿数比：；计算试算小齿轮分度圆直径： 计算圆周速度： 计算齿宽及模数： 计算纵向重合度： 计算载荷系数: 由机械设计表10-2，;由机械设计图10-8，；，由机械设计表10-3，;由机械设计表10-4，;由机械设计图10-13，； 故载荷系数;按实际载荷系数修正分度圆直径： 计算模数： 4、按齿根弯曲强度计算按设计计算公式进行计算，即确定公式内的各计算数值由机械设计图10-28，螺旋角影响系数计算当量齿数： 由机械设计表10-5，查齿形系数及应力校正系数： 载荷系数: ;计算需用弯曲疲劳应力:由机械设计10-20c查取小齿轮的弯曲疲劳极限；大齿轮的弯曲疲劳极限由机械设计图10-18,取

14、弯曲疲劳寿命系数;取弯曲疲劳安全系数故：计算大、小齿轮的并加以比较： 计算模数：取，这样接触疲劳强度及弯曲疲劳强度均能够满足。两齿轮中心距a：；将a圆整为130mm。则螺旋角；因为螺旋角与初选值相差不大，故不需要进行修正。5、齿轮旋向 为抵消中间轴上的部分轴向力，取低速级上小齿轮旋向与高速级大齿轮旋向相同，同为右旋，大齿轮旋向为左旋。小齿轮旋向右旋、大齿轮旋向为左旋6、几何尺寸计算计算分度圆直径： ； 计算齿宽： 计算齿顶高、齿根高、齿全高、顶隙： 计算齿顶圆直径、齿根圆直径： 1.3斜齿圆柱齿轮上作用力的计算 齿轮上的作用力的计算为后续轴的设计与校核、键的选择与验算以及轴承的选择和校核提供数

15、据其计算见表1-8：表1-8：斜齿圆柱齿轮上作用力的计算计算项目计算及说明计算结果1、高速级齿轮传动的作用力已知条件： 高速轴传递的转矩，转速，高速级齿轮的螺旋角，小齿轮左旋，大齿轮右旋，小齿轮分度圆直径；齿轮1（小齿轮）的作用力：圆周力：其方向与力的作用点圆周速度方向相反；径向力：其方向为由力的作用点指向轮1的转动中心；轴向力：方向由左手定则确定。法向力：齿轮2（大齿轮）上的作用力： 齿轮2上的作用力与齿轮1上的作用力大小相等方向相反。待添加的隐藏文字内容22、低速级齿轮传动的作用力已知条件： 中速轴传递的转矩，转速，高速级齿轮的螺旋角，小齿轮左旋，大齿轮右旋，小齿轮分度圆直径；齿轮3（小齿

16、轮）的作用力：圆周力：其方向与力的作用点圆周速度方向相反；径向力：其方向为由力的作用点指向轮1的转动中心；轴向力：方向由左手定则确定。法向力：齿轮4（大齿轮）上的作用力： 齿轮4上的作用力与齿轮1上的作用力大小相等方向相反。1.4减速器箱体的设计1.4.1减速器箱体的结构尺寸 减速器采用剖分式铸造箱体，查表5-1、5-2、5-3得到减速器箱体的主要结构尺寸见表1-9.表1-9：减速器箱体的主要结构尺寸名称代号尺寸/mm高速级中心距110低速级中心距130箱座壁厚8箱盖壁厚8地脚螺栓直径m16地脚螺栓数目4地脚螺栓通孔直径17地脚螺栓沉头孔直径33箱座凸缘厚度12箱盖凸缘厚度12箱座底凸缘58箱

17、座底凸缘厚度20轴承旁连接螺栓直径m12箱座与箱盖连接螺栓直径m0连接螺栓的间距150200轴承盖螺钉直径m8视孔盖螺钉直径m6定位销直径8轴承旁凸台半径16凸台高度结构确定外箱壁至轴承座端面距离50大齿轮齿顶圆与内箱壁的距离10齿轮端面与内箱壁的距离10箱盖肋板厚度8箱座肋板厚度8轴承盖外径由轴承确定轴承旁连接螺栓距离1.4.2减速器附件的设计与选择1、 视孔和视孔盖 视孔尺寸为115mm115mm，位置为两啮合点上方；视孔盖尺寸为150mm150mm。2、 通气器 通气器选用简易式通气器，由表7-1查取相关尺寸。3、 油标 油标选用油尺，相关尺寸查表7-3.4、 放油孔及螺塞 设置一放油孔

18、，便于润滑油的更换。螺塞选用,相关尺寸查表7-4。5、 起盖螺钉 取两个起盖螺钉，起盖螺钉查表14-10，取螺钉。顶杆末端要做成半圆形或者制出较大的倒角。6、 定位销 取两个定位销，定位销查表14-28，取销。7、 起吊装置 箱盖采用吊耳，箱座采用吊钩，由图7-21查取相关尺寸。8、 油杯 轴承采用脂润滑，在轴承座或轴承盖相应部位安装油杯。取旋盖式油杯,相关尺寸查表16-6。1.5减速器装配草图的设计1.5.1装配图的绘制准备工作 减速器的装配图一般需要主视图、俯视图、左视图三个视图来表达。必要时添加剖视及局部视图。二级减速器用a0图纸绘制装配图，选用比例绘制。1.5.2装配图草图的初步绘制；

19、减速器草图绘制如图1-2示图1-21.6轴的设计计算 轴的设计计算与轴上齿轮及带轮轮毂孔的内径及宽度、滚动轴承的选择与校核、键的选择与校核、与轴连接的半联轴器的选择同步进行。1.6.1低速轴的设计计算低速轴的设计计算见表1-10表1-10：低速轴的设计计算计算项目计算及说明计算结果1、已知条件低速轴传递的功率，转速，齿轮4分度圆直径，齿轮宽度2、选择轴的材料因为传递功率不大，并且对重量及结构尺寸无特殊要求，故查机械设计表15-1选用常用材料45钢，调质处理45钢，调质处理3、初算轴径查机械设计表15-3，因为转速较低、载荷较平稳，故 ，则 ；输出轴与链轮相连有一个键槽，轴径应当增大。轴端最细处

20、直径取轴端最细处直径为。 4、结构设计轴的结构构想图如图1-4按零件的安装顺序，从最小轴径处开始设计：链轮轮毂与轴段： 该轴段安装链轮轮毂，此轴段设计与链轮轮毂同步设计。该处轴径取，链轮轮毂宽度为60mm，轴的长度略小于轮毂孔的宽度，取。密封圈与轴段： 在确定轴段的轴径时，应当考虑链轮的轴向定位以及密封圈的尺寸。链轮用轴肩定位，轴肩高度。轴段的轴径为，最终由密封圈确定，该处轴的圆周速度小于，可选用毡圈密封，查表16-9选毡圈,则。轴承端盖外缘到链轮距离为。（）轴承与轴段及轴段的设计： 轴段及轴段上安装轴承，其轴径应满足轴承内径系列。有径向力存在，采用圆锥滚子轴承，由轴段到轴段需要有安装轴肩，轴

21、肩高度为，取，则轴段及轴段的轴径为，查表15-1选取圆锥滚子轴承。轴承内径为，轴承外径为,宽度为。轴承采用脂润滑，故需要甩油环，甩油环宽度定为,则轴段的长度为。根据轴承外径确定轴承端盖：查图6-17，选取铸铁制造的透盖，另一端选用铸铁制造的闷盖。主要尺寸：；因为轴承均为配对使用，故轴段轴径，轴承端盖用闷盖，尺寸与上同；长度。则轴段的长度。齿轮与轴段的设计： 由轴段到轴段需要有安装轴肩，轴肩高度为，取，则轴段的轴径为，齿轮左端用套筒定位，右端用轴肩定位，齿轮4轮毂长度为,要使齿轮4能很好的定位，必须使该段轴比齿轮轮毂长度略短，则取。轴段的设计： 为了使甩油环轴向定位，轴段到轴段需要有定位轴肩，取

22、，则该轴段轴径为。轴段的设计： 为了定位齿轮4，轴段到轴段需要有定位轴肩（在该处形成轴环），取，则该轴段轴径为，长度，取。5、键连接链轮与轴段以及齿轮4与轴段间均采用a型普通平键连接，查表14-26，得其型号分别为；6、轴的受力分析画轴的受力简图： 轴的受力简图如图1-3所示计算支反力： 在水平面上为 在垂直面上 轴承1的总支撑反力： 轴承2的总支撑反力：画弯矩图： 弯矩图如图1-3所示 在水平面上 a-a剖面： b-b右侧： b-b左侧： 在垂直面上 a-a剖面： b-b剖面: 合成弯矩： a-a剖面： b-b右侧： b-b左侧：画转矩图： 作转矩图如图1-3 转矩: 7、校核轴的强度a-a

23、剖面校核： 作用有弯矩和扭矩，采用弯扭合成强度校核。 抗弯截面系数为：； 抗扭截面系数为：； 弯曲应力为：； 扭剪应力为： ；按弯扭合成强度进行校核计算，对于单向转动的转轴，转矩按脉动循环处理，故取折合系数，则当量应力为：查机械设计表15-1，许用弯曲应力为，故强度满足要求。b-b右侧校核： 作用有弯矩和扭矩，采用弯扭合成强度校核。 抗弯截面系数为：； 抗扭截面系数为：； 弯曲应力为：； 扭剪应力为： ；按弯扭合成强度进行校核计算，对于单向转动的转轴，转矩按脉动循环处理，故取折合系数，则当量应力为：查机械设计表15-1，许用弯曲应力为，故强度满足要求。-b左侧校核： 仅作用有弯矩，采用弯曲合成

24、强度校核。 抗弯截面系数为：； 弯曲应力为：；查机械设计表15-1，许用弯曲应力为，故强度满足要求。综上所述：轴的强度满足要求。强度满足要求强度满足要求强度满足要求轴的强度满足要求。8、校核键的强度链轮处键连接的挤压应力： 齿轮4处键连接的挤压应力：查机械设计表6-2，许用挤压应力为；故键的强度满足要求。键的强度满足要求。9、校核轴承寿命选用轴承为30209圆锥滚子轴承。查表15-1，查得派生轴向力：外部轴向力向右，轴承2压紧，轴承1放松，故：;计算当量动载荷： ； 故： 轴承1的当量动载荷为： 轴承2 的当量动载荷为：校核轴承寿命： 因为,故仅需校核轴承2。查机械设计表13-4，;查机械设计

25、表13-6,;轴承寿命为：；故轴承寿命足够。轴承寿命足够。 图1-3图1-41.6.2高速轴的设计计算高速轴的设计计算见表1-11表1-11：高速轴的设计计算计算项目计算及说明计算结果1、已知条件高速轴传递的功率，转速，齿轮1分度圆直径，齿轮宽度2、选择轴的材料因为传递功率不大，并且对重量及结构尺寸无特殊要求，故查机械设计表15-1选用常用材料钢，调质处理钢，调质处理3、初算轴径查机械设计表15-3，因为转速较高，故 ，则 ；输出轴与链轮相连有一个键槽，轴径应当增大。轴端最细处直径取轴端最细处直径为。 4、结构设计轴的结构构想图如图1-5按零件的安装顺序，从最小轴径处开始设计：联轴器与轴段：

26、该轴段安装联轴器，此轴段设计与联轴器同步设计。该处轴径取，为补偿连接两轴的安装误差，选用弹性套柱销联轴器。查机械设计表14-1取工作情况系数为,则计算转矩为： ；查表17-4得中的lx4型联轴器符合要求：公称转矩为，许用转速为，轴孔范围为。取联轴器轴孔直径为，轴孔长度为，j型轴孔，a型键槽。联轴器代号为;轴的长度略小于轮毂孔的宽度，取。密封圈与轴段： 在确定轴段的轴径时，应当考虑联轴器的轴向定位以及密封圈的尺寸。联轴器用轴肩定位，轴肩高度。轴段的轴径为，最终由密封圈确定，该处轴的圆周速度小于，可选用毡圈密封，查表16-9选毡圈,则。轴承端盖外缘到联轴器距离查表17-4得，取。轴承与轴段及轴段的设计： 轴段及轴段上安装轴承，其轴径应满足轴承内径系列。有径向力存在，采用圆锥滚子轴承，由轴段到轴段需要有安装轴肩，轴肩高度为，取，则轴段及轴段的轴径为，查表15-1选取圆锥滚子轴承。轴承内径为，轴承外径为,宽度为。轴承采用脂润滑，故需要甩油环，甩油环宽度定为,则轴段的长度为。根据轴承外径确定轴承端盖：查图6-17，选取铸铁制造的透盖，另一端选用铸铁制造的闷盖。主要尺寸：；因为轴承均为配对使用，故轴段轴径，轴承端盖用闷盖，尺寸与上同；长度。则轴段的长度。轴段的设计： 为了使甩油环轴向定位，轴段到轴段需要有定位轴肩，取，则该轴段轴径为。齿轮与轴段的设计：齿根圆直径：查表14-26，键槽上端