一级齿轮减速器设计讲稿

1、机械设计课程设计一概述一概述1 1准备准备 设计手册，图册，绘图工具等。设计手册，图册，绘图工具等。 复习内容：齿轮传动、轴、滚动轴承、键、螺纹联接、联轴复习内容：齿轮传动、轴、滚动轴承、键、螺纹联接、联轴器选择等。器选择等。2 2时间安排时间安排 1 1）电动机选择、传动比分配、运动参数、计算、传动零件）电动机选择、传动比分配、运动参数、计算、传动零件设计计算（一天）。设计计算（一天）。 2 2）轴的结构设计，绘装配草图（半天）。）轴的结构设计，绘装配草图（半天）。 3 3）画正式装配图：包括主要尺寸、配合公差、零件编号、）画正式装配图：包括主要尺寸、配合公差、零件编号、明细表、技术要求等（

2、两天）。明细表、技术要求等（两天）。 4 4）画零件图）画零件图1 1张（低速轴或低速轴上齿轮）。（半天）张（低速轴或低速轴上齿轮）。（半天） 5 5）编写计算说明书。（一天）编写计算说明书。（一天） 6 6）检查和装订。）检查和装订。32145机械设计课程设计任务书设计题目：带式输送机传动装置一级直齿圆柱齿轮减速器设计。设计带式输送机传动系统。采用一级圆柱齿轮减速器的传动系统参考方案（见图） 原始数据： 输送带有效拉力 F= 3600 N 减速器3的输出转速 n= 260 r/min （允许误差5%） 输送机滚筒直径 D= 280 mm 减速器设计寿命为10年。 工作条件：两班制，常温下连续

3、工作；空载起动，工作载荷平稳，单向运转；三相交流电源，电压为380/220伏。 带式输送机由电动机驱动。电动机1通过联轴器2将动力传入单级圆柱齿轮减速器3，再通过联轴器4，将动力传至输送机滚筒5，带动输送带工作。32145设计任务：1、减速器装配图1张（0号或1号图纸）； 2、零件图1张（齿轮或轴，2号图纸）；3、设计计算说明书1份。 设计期限： 年 月 日至 年 月 日颁发日期： 年 月 日二计算二计算1 1按照设计要求确定传动方案按照设计要求确定传动方案2 2选择电动机选择电动机 1 1）电机类型：）电机类型： 推荐推荐Y Y系列系列380V380V，三相异步电动机，三相异步电动机 2 2

4、）选择电动机功率）选择电动机功率P Peded 设：工作机（卷筒）所需功率设：工作机（卷筒）所需功率P PW W 卷筒效率卷筒效率W W 电机至卷筒轴电机至卷筒轴的传动总效率的传动总效率a a（减速器效率）（减速器效率） 电机需要的功率电机需要的功率P Pd d计算如下：计算如下：edWaWdPPP式中PWFV/1000 （kW） ）（smDnV/10006022联轴器齿轮轴承a卷筒轴承W995.099.097.099.098.0球滚子联轴器齿轮轴承96. 0卷筒举例：现算出举例：现算出Pd=2.08kWPd=2.08kW 查手册取查手册取Ped=2.2kWPed=2.2kW 对于对于Ped=

5、2.2kWPed=2.2kW的电动机型号有四种的电动机型号有四种型号型号Y90L-2Y90L-2Y100L1-4Y100L1-4Y112M-6Y112M-6Y132S-8Y132S-8同步转速同步转速3000 r/min3000 r/min1500 r/min1500 r/min1000 r/min1000 r/min750 r/min750 r/min满载转速满载转速2840 r/min2840 r/min1420 r/min1420 r/min940 r/min940 r/min710 r/min710 r/min3 3）确定电动机转速）确定电动机转速n nd d 已知卷筒转速为已知卷筒转

6、速为n n（r/minr/min） 一级减速器的总传动比合理范围是一级减速器的总传动比合理范围是i ia a=2=28 8 所以：电动机转速为所以：电动机转速为n nd d=i=ia an=n=（2 28 8）n n 例如例如 n=260 r/minn=260 r/min 则则 n nd d=520=5202080 r/min2080 r/min 该范围内的转速有该范围内的转速有 750 r/min, 750 r/min, 1000 r/min, 1500 r/min1000 r/min, 1500 r/min电动机方案比较电动机方案比较方方案案电动机电动机型号型号额定功率额定功率P Pede

7、d（kWkW）电动机转速电动机转速电动机电动机重量重量（kgkg）参考参考价格价格减速器减速器传动比传动比i i同步转速同步转速满载满载转速转速1 1Y100L1Y100L14 42.22.2150015001420142040405.465.462 2Y112MY112M6 62.22.21000100094094046463.613.613 3Y132SY132S8 82.22.275075071071062622.732.73注：注：i ia a= =满载转速满载转速/n/n卷筒卷筒通过比较得知：一级减速器的最佳传动比为通过比较得知：一级减速器的最佳传动比为2 2 4 42 2号方案较好

8、，其重量轻，价格便宜，传动比适中号方案较好，其重量轻，价格便宜，传动比适中。 12212PP=dPPPP联轴器轴承齿轮卷筒联轴器6122129.55 10TT=TddddPTnTTiT 联轴器轴承齿轮卷筒联轴器3 3运动参数计算运动参数计算运动参数的计算（包括计算各轴的转速、功率和转矩）列表表示运动参数的计算（包括计算各轴的转速、功率和转矩）列表表示 将计算结果列成表格以便查找。轴号轴号功率功率P（kW）扭矩扭矩T（N.mm）转速转速传动比传动比效率效率1P1=T1=n1=2P2=T2=N2=卷筒卷筒P卷卷=T卷卷=N卷卷=N2=%5nnn误差卷筒 4 4传动零件设计计算传动零件设计计算 1

9、1）斜齿轮要计算的参数）斜齿轮要计算的参数 a a ; m; mn n ; z; z1 1 , z, z2 2; b; b1 1 , b, b2 2; ; ; ; d dai ai , d, dfi fi , d, di i (i=12)(i=12) 2 2）直齿轮要计算的参数）直齿轮要计算的参数 a a ; m; m ; z; z1 1 , z, z2 2; b; b1 1 , b, b2 2; ; d dai ai , d, dfi fi , d, di i (i=12)(i=12) 3 3）计算卷筒实际转速及误差）计算卷筒实际转速及误差)/(/1212zzninneded卷筒齿轮传动的设

10、计（复习教材，具体步骤可参考齿轮传动的设计（复习教材，具体步骤可参考教材例题）教材例题） 根据：传递功率根据：传递功率P；传动比；传动比i； 小齿轮的转速小齿轮的转速n; 工作时间、闭式传动。工作时间、闭式传动。 1 ） 选择材料、热处理、精度等级、决定齿面硬选择材料、热处理、精度等级、决定齿面硬度、表面粗糙度。度、表面粗糙度。 2 ） 软齿面按齿面接触疲劳强度设计，软齿面按齿面接触疲劳强度设计， A)确定确定Z1、Z2 和齿宽系数和齿宽系数 B)计算实际传动比计算实际传动比 、传动比误差、传动比误差 计算卷筒实际转速及误差计算卷筒实际转速及误差)/(/1212zzninneded卷筒%5nn

11、n误差卷筒 C)计算转矩计算转矩T D)确定载荷系数确定载荷系数K E)确定许用接触应力确定许用接触应力 F)查表确定查表确定 两齿轮的极限应力两齿轮的极限应力 G)计算应力循环次数计算应力循环次数N H)查表确定查表确定 两齿轮的接触疲劳寿命系数极限应力两齿轮的接触疲劳寿命系数极限应力ZNT1、 ZNT2。 I)查接触疲劳寿命的安全系数查接触疲劳寿命的安全系数 J)求出求出d1、确定标准模数、确定标准模数m 校核齿根弯曲疲劳强度校核齿根弯曲疲劳强度 A）两齿轮的分度圆直径）两齿轮的分度圆直径 B）两齿轮齿宽）两齿轮齿宽 C)查表两轮的齿形系数和应力修正系数查表两轮的齿形系数和应力修正系数 D

12、)计算许用弯曲应力计算许用弯曲应力 （查极限弯曲应力、弯曲寿命系数、应力修正系（查极限弯曲应力、弯曲寿命系数、应力修正系数、弯曲疲劳安全系数数、弯曲疲劳安全系数 E) 计算弯曲许用应力计算弯曲许用应力 F)计算弯曲应力计算弯曲应力 G)计算齿轮传动的中心距计算齿轮传动的中心距 H)计算齿轮的圆周速度计算齿轮的圆周速度两齿轮的几何尺寸计算 A)齿顶圆直径齿顶圆直径 B)齿根圆直径齿根圆直径 C)分度圆直径分度圆直径 D)基圆直径基圆直径 E)齿顶高、齿根高、齿全高齿顶高、齿根高、齿全高 F)齿顶径向间隙齿顶径向间隙 G)齿厚、齿槽宽、齿距齿厚、齿槽宽、齿距 H)两齿轮的中心距（尽量满足课程设计）

13、两齿轮的中心距（尽量满足课程设计） I)齿顶圆的压力角齿顶圆的压力角5 5注意事项注意事项 1 1）斜齿轮的中心距）斜齿轮的中心距a a要圆整，其尾数为要圆整，其尾数为0 0，2 2，5 5，8 8 2 2）模数取标准值，并且）模数取标准值，并且1.51.5 3 3）8 82020 当当8 81212时用时用“60000”60000”轴承轴承 当当12122020时用时用“30000”30000”或或“70000”70000”轴承轴承 4 4）小齿轮齿宽）小齿轮齿宽b1b1应比大齿轮齿宽应比大齿轮齿宽b2b2大大5 510mm10mm 取齿宽系数取齿宽系数d=1d=11.21.2 材料一般取材

14、料一般取4545钢，钢，Pd5.5kWPd5.5kW时用合金钢如时用合金钢如40Cr40Cr等等。三三 绘制装配草图：绘制装配草图：与轴的结构设计同时进行与轴的结构设计同时进行 1选择视图选择视图 一般用三视图，和必要的局部视图一般用三视图，和必要的局部视图 2布置图面布置图面 1）确定绘图的有效面积）确定绘图的有效面积 装配图：装配图：0号图纸，按号图纸，按1：1画。画。 零件图：零件图：2号图纸，按号图纸，按1：1画。画。 2）大体确定三视图的位置）大体确定三视图的位置 先画俯视图先画俯视图 （1）根据中心距先画俯视图的两根轴线）根据中心距先画俯视图的两根轴线; （2）然后画齿轮；）然后画

15、齿轮； （3）按设计资料确定零件与箱体内壁的间距）按设计资料确定零件与箱体内壁的间距1和和2（10-15mm），画出俯视图的箱体内框线；），画出俯视图的箱体内框线； （4）确定轴的支点和轴上零件力的作用点）确定轴的支点和轴上零件力的作用点mmnPAd203110min13220min2nPAd在开始设计轴时，轴的长度和跨距未定，支座反力和弯矩在开始设计轴时，轴的长度和跨距未定，支座反力和弯矩就无法求得，这时常用简单公式初步估算出轴的最细处直径就无法求得，这时常用简单公式初步估算出轴的最细处直径d dminmin，并依次进行轴的结构设计。，并依次进行轴的结构设计。 轴轴1 1的最细直径为的最细直

16、径为d d1min1min( (减速器的输入端减速器的输入端) ) 轴轴2 2的最细直径为的最细直径为d d2min2min（减速器的输出端减速器的输出端） 注意：有键槽处，估算直径要加大注意：有键槽处，估算直径要加大3 37 7；然后圆；然后圆整整。圆整后与联轴器、电机轴一致；圆整后与联轴器、电机轴一致；联轴器两端轴径允许不同，但相联轴器两端轴径允许不同，但相差不能太大，查表差不能太大，查表圆整后与联轴器一致；联轴器两圆整后与联轴器一致；联轴器两端轴径允许不同，但相差不能太端轴径允许不同，但相差不能太大，查表大，查表3 3进行轴的结构设计进行轴的结构设计 轴径设计、轴段长度设计轴径设计、轴段

17、长度设计4 4轴的轴的强度强度及及轴承寿命轴承寿命计算，计算，键联接的强度验算键联接的强度验算等等 略（要求计算低速级）略（要求计算低速级）5 5轴上零件的具体结构设计轴上零件的具体结构设计 主要有：齿轮、套筒、联轴器等主要有：齿轮、套筒、联轴器等注意：注意：1）此时应考虑齿轮、轴承的润滑方式，连轴器）此时应考虑齿轮、轴承的润滑方式，连轴器的型号，考虑此润滑方式下密封以及它们对轴的要求：的型号，考虑此润滑方式下密封以及它们对轴的要求：如脂润滑应有挡油环，装在轴上位置，密封圈）轴承如脂润滑应有挡油环，装在轴上位置，密封圈）轴承v2m/s时，油润滑；时，油润滑； 2）联轴器的选择（低速级，高速级）

18、联轴器的选择（低速级，高速级）6 6箱体及其它零件设计箱体及其它零件设计四四 绘制正式装配图绘制正式装配图 1 1装配图的绘制略装配图的绘制略 图面尺寸：装订边：图面尺寸：装订边：25mm25mm，其余三边：，其余三边：10mm10mm 2 2尺寸标注尺寸标注 1 1）定位尺寸（齿轮中心距及偏差，地脚螺钉尺寸，）定位尺寸（齿轮中心距及偏差，地脚螺钉尺寸， 主、从动轴外伸端的配合长度和直径，机座中心高等）主、从动轴外伸端的配合长度和直径，机座中心高等） 2 2）配合尺寸（齿轮与轴，轴承与轴，轴承与箱体，等）配合尺寸（齿轮与轴，轴承与轴，轴承与箱体，等） 3 3）外廓尺寸（减速器的最大长、宽、高；

19、减速器底座的）外廓尺寸（减速器的最大长、宽、高；减速器底座的 长、宽、高）长、宽、高） 3 3技术要求技术要求 1 1）减速器特性（功率）减速器特性（功率, ,输入转速输入转速, ,总传动比总传动比, ,传动效率等）传动效率等） 2 2）技术要求）技术要求 4 4零件编号及明细表零件编号及明细表五五 绘制零件图绘制零件图( (轴、齿轮轴、齿轮) )六六 编写计算说明书及装订编写计算说明书及装订单级减速器减速器的内部结构10-15mm10-15mm5-8mm观察孔盖与透气器观察孔盖与透气器放油螺塞放油螺塞油标油标螺栓螺栓连接连接通孔端盖通孔端盖齿轮啮合的画法齿轮啮合的画法轴的施工图例齿轮轴施工图

20、例齿轮施工图例 试按试按弯扭合成弯扭合成法设法设计计算其计计算其主动轴主动轴。P=10kW，n=200r/min，斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动b=100mm，z=40，mn=5mm， =9 22 ，轴端装有联轴器。轴端装有联轴器。1Motor减速箱轴设计示例选择轴的材料选择轴的材料Solution选择轴的材料为选择轴的材料为45号钢，调质处理，硬度号钢，调质处理，硬度217255HBS。由表由表16.1查得对称循环弯曲许用应力查得对称循环弯曲许用应力 -1=180MPa。根据式根据式(16.2)，由表，由表16.3选系数选系数C=110，得，得初步计算轴径初步计算轴径因为因为轴端轴端装联轴

21、器需开装联轴器需开键槽键槽，会削弱轴的强度。故将轴径，会削弱轴的强度。故将轴径增加增加4%5%，取轴的，取轴的为为45mm。 P=10kW，n=200r/minmm5 .402001011033minnPAdC轴的结构设计轴的结构设计拟定轴上零件的布置方案拟定轴上零件的布置方案根据轴上齿轮、轴承、轴承盖、半联轴器等零件的装配方根据轴上齿轮、轴承、轴承盖、半联轴器等零件的装配方向、顺序和相互关系，确定轴上零件的布置方案。向、顺序和相互关系，确定轴上零件的布置方案。轴的结构设计轴的结构设计轴上零件的定位及轴主要尺寸的确定轴上零件的定位及轴主要尺寸的确定由查取联轴器工作情况系数由查取联轴器工作情况系

22、数K=1.3，计算转矩为，计算转矩为轴端联轴器选用和定位轴端联轴器选用和定位查国标，选用查国标，选用HL4型型弹性柱销联轴弹性柱销联轴器器，J型轴孔，其型轴孔，其孔径孔径d1=45mm，与轴配合为与轴配合为H7/k6；联轴器的毂孔；联轴器的毂孔长长L1=84mm，故轴与其配合段长，故轴与其配合段长L-=82mm；按轴径选用平键截；按轴径选用平键截面尺寸面尺寸bh=149，键长为键长为70mm；按轴径选用按轴径选用轴端挡圈轴端挡圈直径直径D=55mm。mmN6207504775003 . 1 KTTCP=10kW，n=200r/min 45H7/k68284mmN477500/1055. 96n

23、PT轴承距箱体内壁为轴承距箱体内壁为5mm,则轴环宽度则轴环宽度b=20mm。齿轮右端采用轴套定位，齿轮右端采用轴套定位，其宽度为其宽度为20mm。取齿轮端取齿轮端面距箱体面距箱体内 壁 为内 壁 为15mm551001301515轴承、齿轮的定位及轴段主要尺寸轴承、齿轮的定位及轴段主要尺寸根据轴的受力，选取一对根据轴的受力，选取一对7211C滚动轴承滚动轴承，其尺寸为，其尺寸为dDB55mm100mm21mm, 配合段轴径配合段轴径d-=d-=55mm(k6)。左端。左端轴承采用轴肩作轴向定位，由手册确定轴肩处直径轴承采用轴肩作轴向定位，由手册确定轴肩处直径d-64mm，配，配合轴段长合轴段

24、长L-=23mm；右端采用轴套作轴向定位。；右端采用轴套作轴向定位。 55k6 55k623211002123 45H7/k68284取齿轮安装段直径取齿轮安装段直径d-=58mm(H7/r6),配合轴段长度取配合轴段长度取L-=98 mm。齿轮左端轴环定位，轴环高度齿轮左端轴环定位，轴环高度h0.07d，结合轴承轴肩的要求，取，结合轴承轴肩的要求，取h=6mm，则轴环直径，则轴环直径d-=67mm。 55k6 45H7/k6 67 58H7/r6 55H7/k623988221100218423轴承距箱体内壁为轴承距箱体内壁为5mm,则轴环宽度则轴环宽度b=20mm。齿轮右端采用轴套定位，齿

25、轮右端采用轴套定位，其宽度为其宽度为20mm。取齿轮端取齿轮端面距箱体面距箱体内 壁 为内 壁 为15mm 55k6 45H7/k6 67 58H7/r6 55H7/k62320988280.580.5215510013015211523 55k6 45H7/k6 67 58H7/r6 55H7/k6 5223209845608280.580.521552010013015211540402342取取平键平键16mm10mm90mm轴的结构设计轴的结构设计轴上零件的定位及轴主要尺寸的确定轴上零件的定位及轴主要尺寸的确定轴结构的工艺性轴结构的工艺性取轴端倒角为取轴端倒角为245 ，按规定确定各轴

26、肩的圆角半径，左，按规定确定各轴肩的圆角半径，左轴颈留有砂轮越程槽，键槽位于同一轴线上。轴颈留有砂轮越程槽，键槽位于同一轴线上。 55k6 45H7/k6 67 58H7/r6 55H7/k6 5223209845608280.580.521552010013015211540402342按弯扭合成校核轴的强度按弯扭合成校核轴的强度画轴空间受力简图画轴空间受力简图l 轴空间受力简图；轴空间受力简图；FrFaFVAFVBFtFHAFHBl 将轴上作用力分解为将轴上作用力分解为垂直面受力；垂直面受力；l 将轴上作用力分解为将轴上作用力分解为水平面受力。水平面受力。l 取集中力作用于齿轮取集中力作用

27、于齿轮和轴承宽度的中点。和轴承宽度的中点。 FrFtFaAB按弯扭合成校核轴的强度按弯扭合成校核轴的强度轴上受力分析轴上受力分析 齿轮的圆周力齿轮的圆周力 N4710229cos/5404775002cos/22111ntzmTdTF齿轮的径向力齿轮的径向力N1740229cos20tan4710costanntrFF齿轮的轴向力齿轮的轴向力N777229tan4710tantaFF按弯扭合成校核轴的强度按弯扭合成校核轴的强度计算作用于轴上的支反力计算作用于轴上的支反力 水平面内的支反力水平面内的支反力垂直面内的支反力垂直面内的支反力N23552/tHBHAFFFN1359)2/2/(11dF

28、lFlFaABrABVAN38113591740VArVBFFFFtFHAFHBABFrFaFVAFVBAB按弯扭合成校核轴的强度按弯扭合成校核轴的强度画弯矩图，并计算轴的弯矩画弯矩图，并计算轴的弯矩计算截面计算截面 处的弯矩处的弯矩 mmN189578HAACHFlMmmN1094001VAACVFlMmmN306512/12dFFlMaVAACVFrFaFVAFVBFtFHAFHBVHAABB30651N mm109400N mm189578N mm分别画出垂直面和水平面分别画出垂直面和水平面的弯矩图的弯矩图按弯扭合成校核轴的强度按弯扭合成校核轴的强度画其弯矩图并求合成弯矩画其弯矩图并求合

29、成弯矩mmN2188792121VHMMMmmN1920402222VHMMM画弯矩图，并计算轴的弯矩画弯矩图，并计算轴的弯矩VHAB30651N mm109400N mm189578N mm合成合成ABABM1M2按弯扭合成校核轴的强度按弯扭合成校核轴的强度画扭矩图画扭矩图 校核轴的强度校核轴的强度多为承受多为承受，通常只需对该，通常只需对该截面进行校核。必要时也对其他危险截面（如弯矩不是最截面进行校核。必要时也对其他危险截面（如弯矩不是最大但轴径较小的截面）进行强度校核。根据式大但轴径较小的截面）进行强度校核。根据式(19.6)，取，取 0.7（单向转动，（单向转动，转矩按脉动变化转矩按脉

30、动变化）；）； =0(实心圆轴实心圆轴)；考虑考虑键槽键槽影响，影响，d1乘以乘以0.94），则有），则有 MPa25)5894. 0(1 . 0)4775007 . 0(2188791 . 0)(3223221dTMc扭矩扭矩AB477500N mm因因45钢轴材料钢轴材料 -1=180MPa，故，故C处轴径安全处轴径安全。轴的零件图(略)1.理由：理由：插孔位置太高，插孔位置太高，测油杆不便插入和拔出，测油杆不便插入和拔出，凸台无法加工。凸台无法加工。改进措施改进措施：将插孔位置：将插孔位置往下移，以便测油杆能往下移，以便测油杆能顺利的插入和拔出。顺利的插入和拔出。易出错的结构提示易出错的

31、结构提示 2.理由理由：放油孔位置偏高，放油孔位置偏高，箱内的油放不干净。箱内的油放不干净。改进措施改进措施：放油孔应设计放油孔应设计在油池的最低处。在油池的最低处。不合理不合理合理合理3.理由：油塞与箱座接合处未油塞与箱座接合处未设计密封件，会造成漏油。设计密封件，会造成漏油。改进措施：在接合处加上一在接合处加上一密封圈。密封圈。4.理由：装油塞处箱壁装油塞处箱壁太薄，不利于螺钉联接太薄，不利于螺钉联接改进措施：装油塞处应装油塞处应设计凸台。设计凸台。不合理不合理合理合理改进措施：a.应将螺栓移到与轴承座孔外圆相切的位置。应将螺栓移到与轴承座孔外圆相切的位置。b.将轴承盖螺钉转一个角度，沿圆

32、周均匀分布。将轴承盖螺钉转一个角度，沿圆周均匀分布。不合理不合理合理合理5.理由：a.轴承旁螺栓距轴承座孔中心太远轴承旁螺栓距轴承座孔中心太远或太近，不利于提高联接刚度和拧紧操作；或太近，不利于提高联接刚度和拧紧操作；b.轴承盖螺钉设计在剖分面上轴承盖螺钉设计在剖分面上,是错误的。是错误的。 不合理不合理6.理由：两螺栓靠得两螺栓靠得太近，用扳手拧紧或太近，用扳手拧紧或松开螺母时，扳手空松开螺母时，扳手空间不够。间不够。改进措施：两螺栓要两螺栓要有一定的间距使扳手有一定的间距使扳手有足够的空间。有足够的空间。7.理由：定位销孔位置不当。定位销孔位置不当。改进措施：定位销孔应布置在定位销孔应布置在箱盖与箱