机械设计二减速箱设计

1、机械设计课程设计说明书 机械设计课程设计设计题目一级普通直齿圆柱齿轮减速器设计学院（系）：机械工程学院专业： 机电一体化班 级：14机电班姓 名：学 号：指导老师：陈萍完成日期：2015年12月30日新余学院指导老师陈萍学生姓名谢宝丰专业机电一体化课程设计(论文)题目一级直齿圆柱齿轮减速器完成日期：15年12月31日研究主要内容 及任 务一、设计课题一级直齿圆柱齿轮减速器（用于带式输送机传动系统中的减速器）二、主要技术参数说明运输带工作拉力F/kN运输带工作速度v/(m/s)运输带滚筒直径D/mm1.31.6260(附：运输带绕过滚筒的损失通过效率计算，取效率=0.97)三、传动系统工作条件：

2、带式输送机连续单向运转，载荷较平稳，三班制工作，每班工作四小时，空载启动，工作期限为十年，每年工作300天；检修期间隔为三年。在中小型机械厂小批量生产。四、传动系统方案简图五、设计任务 1、绘制减速器装配图1张（A1）。 2、零件工作图二张（大齿轮，输出轴）（A3）。 3、设计说明书一份。4、图纸装订、说明书装订并装袋。 技 术 要 求六、技术要求 1、零件的工作图包括：尺寸的标注、公差、精度、技术要求。 2、计算说明书（必须包含以下内容，并要求参照撰写格式要求书写）1）目录（标题、页次）；2）设计任务书：原始数据及工作条件，传动装置简图；3）设计计算：（1）要有详细的设计步骤，最后应有简短的

3、结论 ；（2）对所引用的计算公式和数据要标有来源即参考书的编号和页次； （3）为了清楚地说明计算内容，应附必要的插图 。4）参考文献资料（要包含资料的编号、作者名、书名、出版地、出版者、出版年月）。设计进度一、设计准备工作（2015年12月2812月29日）1、熟悉任务书，明确设计的内容和要求二、传动装置的总体设计（2015年12月2812月31日）1）传动方案的分析和拟定 2）选择电动机3）计算总传动比和分配传动比4）计算传动装置的运动和动力参数三、传动零件的设计（12月29日31日）1）齿轮传动的设计（确定齿轮的主要参数和尺寸）；2）轴的设计（初估轴径、结构设计和强度校核）；3）滚动轴承的

4、选择及验算； 4）键的选择及强度校核；5）联轴器的选择； 6）润滑油及润滑方式的选择。四、绘制零件图（12月29日31日）绘制零件的工作图 注：零件的工作图包括：尺寸的标注、公差、精度、技术要求。五撰写计算说明书（12月28日12月31日）六、准备答辩（12月31日1月 日）主要参考资料参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）1、学生具备机械基础知识；2、机械设计课程设计指导书；3、机械设计各种版本的教材；4、机械设计手册5、减速器实物；6、减速器图册。目 录第一部分 绪论1第二部分 课题题目及主要技术参数说明12.1 课题题目12.2 主要技术参数说明12.3 传动系统工作条件1

5、2.4 传动系统方案的选择2第三部分 减速器结构选择及相关性能参数计算2 3.1 减速器结构23.2电动机的选择33.3 传动比分配63.4 动力运动参数计算6第四部分 齿轮的设计计算74.1 齿轮材料和热处理的选择7 4.2 齿轮几何尺寸的设计计算74.3 齿轮的结构设计11第五部分 轴的设计计算125.1 轴的材料和热处理的选择125.2.2 轴的结构设计13 5.2.3 轴的强度校核13第六部分 轴承、键和联轴器的选择166.1 轴承的选择及校核16 6.2 键的选择计算及校核166.3 联轴器的选择17第七部分 减速器润滑、密封及箱体主要结构尺寸的计算177.1 润滑的选择确定177.

6、3减速器附件的选择确定18 7.4箱体主要结构尺寸计算18第八部分 总结18参 考 文 献20计 算 及 说 明计算结果第一部分 绪论减速器原理减速器是指原动机与工作机之间独立封闭式传动装置。此外，减速器也是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的问转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速器额定扭矩。 减速器的作用减速器的作用就是减速增矩，这个功能完全靠齿轮与齿轮之间的啮合完成，比较容易理解。 减速器的种类很多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星减速器以及它们互相组合起来的减速器;按照传动的级数

7、可分为单级和多级减速器;按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥一圆柱齿轮减速器;按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。 齿轮减速器应用范围广泛，例如，内平动齿轮传动与定轴齿轮传动和行星齿轮传动相比具有许多优点，能够适用于机械、冶金、矿山、建筑、轻工、国防等众多领域的大功率、大传动比场合，能够完全取代这些领域中的圆柱齿轮传动和蜗轮蜗杆传动，因此，内平动齿轮减速器有广泛的应用前景。第二部分 课题题目及主要技术参数说明2.1 课题题目一级直齿圆柱齿轮减速器2.2 主要技术参数说明 输送带的最大有效拉力F=1300N，输送带的工作速度V=1.6 m/s，输送机滚筒直径

8、D=260mm。(附：运输带绕过滚筒的损失通过效率计算，取效率=0.97）2.3 传动系统工作条件带式输送机连续单向运转，载荷较平稳，三班制工作，每班工作四小时，空载启动，工作期限为十年，每年工作300天；检修期间隔为三年。在中小型机械厂小批量生产。2.4 传动系统方案的选择方案拟定： 采用带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便，基本简图见图1图1 带式输送机传动系统简图第三部分 减速器结构选择及相关性能参数计算3.1 减速器结构减速器结构主要有以下部分组成1）齿轮、轴及轴承组合；2）

9、箱体；3）减速器附件。其基本结构如图2所示减速器的基本结构1-箱座2-箱盖3-上下箱联接螺栓4-通气器5-检查孔盖板6-吊环螺钉7-定位销8-油标尺9-放油螺塞10-平键11-油封12-齿轮轴13-挡油盘14-轴承15-轴承端盖16-轴17-齿轮18-轴套3.2电动机的选择（1）电动机类型和结构的选择 （1）工作机的功率 Pw Pw=FV/1000=1300*1.6/1000=2.08kw (2)总效率总 总=带 *齿轮*联轴器*滚筒*轴承2 =0.97*0.98*0.99*0.96*0.992=0.876 (3)所需电动机功率Pd Pd=Pw/n总=2.08/0.875=2.377kw （4

10、）确定电动机转速滚筒转速 nw=60*1000v/3.14D=60*1000*1.6/3.14*260=117.6（r/min） 传动比范围620 故电动机转速范围 （620）*117.6=（705.62352） 查机械设计基础课程设计指导书附表8.1 得Ped=4kw 考虑到发动机的轻便， 电动机选用Y112M-4 n满=1440（r/min） 3.3 传动比分配 (一)工作机的转速n=117.6r/min 总传动比：i=n满/n=12.24 取i带=3，i齿=i/i带=4.08 符合图2.2限定范围 n0=n满=1440（r/min） n1=n0/i带=n满/i带=1440/3=480（r

11、/min） n2=n1/n齿=480/4.08=117.6（r/min） n3=n2=117.6（r/min）3.4 动力参数计算 (一)功率P P0=Pd=2.377(kw) P1=P0*带=2.377*0.97=2.305(kw) P2=P1*齿轮*轴承=2.3057*0.98*0.99=2.237（kw） P3=P2*联轴器*轴承=2.237*0.99*0.99=2.1924(kw) （二）转矩T T0=9550*P0/n0=9550*2.377/1440=15.764（N.m） T1=T0*带*i带=15.764*0.97*3=45.873（N.m） T2=T1*带*轴承*i齿=45.

12、873*0.98*0.99*4=178.025（N.m） T3=T2*联轴器轴承*i齿=178.025*0.99*0.99*1=174.4823（N.m)轴号功率P/kwN/(r.min)T/(N.m) i 02.3771440 15.7643 0.96 12.305 480 45.873 22.237 120 178.0254 0.97 32.192 120174.482 1 0.98表1 电动机型号图3电动机主要外形表2 电动机安装尺寸中心高H外形尺寸Lx(AC/2+AD)×HD底角安装尺寸 A×B地脚螺栓孔直径 K 轴伸尺 寸D×E装键部位尺寸 F×

13、;GD112520×345×315216×1781228×8010×41第四部分 齿轮的设计计算4.1 齿轮材料和热处理的选择齿轮材料：选用45钢，齿面为软齿面，小齿轮采用调质处理，齿面硬度为（217255）HBS;；大齿轮采用正火处理，齿面硬度为（162217）HBS。齿轮精度：选用9级精度4.2 齿轮几何尺寸的设计计算由机械零件设计手册查得 H lim 1=5600MP，H lim2=520MPa，S hlim=280 Shlim=250 =n1/n2=480/120=4 由机械零件设计手册查得 ZN1=ZN2=1 YN1=YN2=1.1

14、（一） 小齿轮转矩T1 T1=9550P1/n1=9550*2.305/480=45.859（N.m） （二） 选载荷系数K 由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查机械原理与机械零件 取K=1.1 （三）计算尺寸比 =4 (四) 选择齿宽系数d 根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。 查机械原理与机械原理得， 取d=1 （五）机械设计图10-30得 （六）机械设计图10-29得 （七）计算应力循环次数： N1=60×n1 ×j×Lh=60×480×12×10×30=1.0368×

15、109 N2=N1/i2=1.036×109÷4=2.592×108 (八）机械设计图10-19查得（九）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S1，由机械设计式（10-12）有： （五）计算小齿轮分度圆直径d1 将上述值代入得 d1=43.576(mm) （六）确定齿轮模数m a=d1/2*（1+4.08）=43.576/2*（1+4.08）=110.68（mm） m=（0.0070.02）×a 取 m=2 （七）确定齿数Z1和Z2 Z1=d1/m=21.788 取 Z1=22 Z2=Z1=88.895 取 Z2=88 (八) 实际齿数比 =

16、Z2/Z1=88/22=4 (九) 计算齿轮主要尺寸 d1=mZ1=2*22=44（mm） d2=mZ2=2*88=176（mm） 中心距 a=0.2（d1+d2）=44（mm） 齿轮宽度 B2=d1=1*44=44（mm） B1=B2+(510)=4954（mm） 取B1=52（mm） （十）计算圆周转数v并选择齿轮精度 V=d1n1/60*1000=3.14*44*480/60*1000 =1.10528（m/s） 查表得齿轮精度为9级4.2.2 齿轮弯曲强度校核 （一）由4.2.1中得两齿轮的许用弯曲应力 F1=280MP F2250MP （二）计算两齿轮齿根的弯曲应力 由机械零件设计手

17、册得 YF1=2.63 YF2=2.19 比较YF/F得值 YF1/F1=2.63/280=0.0108> YF2/F2=2.19/250=0.0107F1=2000KT1YF1/B2M2Z2=2000*48.605*2.63/44*4*22 =132.56(MPa)< F1 齿轮弯曲强度足够 4.2.3 齿轮几何尺寸确定 查表得ha=1 c=0.25Da1=d1+2ha1=（Z1+2h）m=（22+2*1）*2=48（mm）Da2=（88+2*1）*2=180（mm） 齿距 P=2*3.14=6.28（mm） 齿根高 Hf=（ha+c）*m=2.5（mm） 齿顶高 Ha=ha*m

18、=1*2=2(mm) 齿根圆直径DfDf1=D1-2*Hf=48-2*2.5=43(mm)Df2=D2-2JHf=182-2*2.5=177(mm)4.3 齿轮的设计结构 小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构，大齿轮德尔有关尺寸计算如下： 轴孔直径 d=50（mm） 轮毂直径 D1=1.6d=1.6*50=80（mm） 轮毂长度 L=B2=44（mm） 轮缘厚度 =8（mm） 轮缘内径 D2=da2-2h-20=180-2*4.5-2*8 =159(mm) 取D2=150(mm) 腹板厚度 c=0.3B2=0.3*44=13.2(mm) 取C=14(mm) 腹板中心孔直径 D0

19、=0.5(d1+d2)=0.5*（150+80）=115（mm）腹板孔直径 d0=0.25（D2-D1）=0.25*（150-80） =17.5（mm） 取 d0=15（mm） 齿轮倒角n=0.5m=0.5*2=1 第五章 轴的设计计算5.1 轴的材料和热处理的选择 由机械零件设计手册中查得 选45号钢，调质处理，HB217255 b=650MPa s=360MPa -1=280MPa5.2 轴几何尺寸的设计计算 5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径 从动轴d2=22.5285 考虑键槽d2=22.5285*1.05=23.659 选用标准直径d2=24 5.2.2 轴的结构设计 根据

20、轴上零件的定位、装拆方便的需求，同时考虑强度的原则，主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。 5.2.3 轴的强度校核 从动轴的强度校核 圆周力 Ff=2000T2/d2=2000*270.005/236=2288.177 径向力 F=Ft/tan=2288.177/tan20°=832.667 由于为直齿轮，轴向力为0 第六章 轴承、键和联轴器的选择6.1 轴承的选择及校核 考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用单列深沟球轴承主动轴承 ，根据轴径值查机械零件设计手册选择6207 2个（GB/T2761993）从动轴承6209 2个 寿命计划： 两轴承受纯径向载荷 P=Fr=832.667 X=

21、1 Y=0 从动轴承寿命：深沟球轴承6209，基本额定功负荷 Cr=25.6KN ft=1 =3 L10h=10881501 预期寿命：10年，三班制 L=10*300*12=36000<10881201 轴承寿命合格 6.2 键的选择计算及校核（一）从动轴外伸端 d=42，考虑键在轴中部安装故选键10*40GB/T10962003，b=16，L=50，h=10，选45号钢，其许用挤压应力=1000MPa p=Ft/Hl=4000*270.005/8*35*50=77.144<100 则强度足够，合格 6.3 联轴器的选择 由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装 方便及

22、经济问题，选用弹性套柱联轴器 K=1.3 Tc=9550KP2/n2=9550*1.3*2.03/76.403=329.86 选用TL9型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩Tn=350Tc<Tn。采用Y型轴孔，A型键轴孔。型号公称转矩许用转速轴孔直径轴孔长度外径材料轴孔；类型键槽类型TL935540004060160HT200 Y型 A型 第七章 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算及装配图 7.1润滑的选择确定 7.1.1润滑方式 1. 齿轮V=1.2<<12m/s 应用喷油润滑，但考虑成本需要，选用浸油润滑。 2. 轴承采用润滑脂润滑 7.1.2 润滑油牌

23、号及用量 1.齿轮润滑采用150号机械油， 需油量为1.5L左右 2.轴承润滑选用2L3型润滑脂，用油量为轴承间隙的1/31/2为宜 7.2 密封形式 1.箱座与箱盖凸缘接合面的密封 选用在结合面涂密封漆或水玻璃的方法 2.观察孔和油孔等处结合面的密封 在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封 3.轴承孔的密封 闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部 轴的外伸端与透盖的间隙，由于V<3故选用半粗羊毛毡加密封 4.轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部 7.3 减速器附件的选择名称功用数量材料螺栓安装端盖 12 Q235螺栓 安装端盖 24 Q235 销 定位 2 35 垫圈 调整安装 3 65Mn 螺母 安装 3 A3 游标尺 测量油面高度 1 组合件 通气器 透气 1 A37.4 箱体主要结构尺寸计算 箱座壁厚=10mm 箱座凸缘厚度=15mm 箱盖厚度=8mm 箱盖凸缘厚度=12mm 箱底座凸缘厚度=25mm，轴承旁凸台高度=45mm，凸台半径=20mm 齿轮轴端面与内机壁距离=18mm 大齿轮顶与内机壁距离=12mm 小齿轮端面到内机壁距离=15mm 上下机体筋板厚度m1=6.8mm，m2=8.5mm 主动轴承端外径=105mm 从动轴承端外径=130mm 地脚螺栓M16，数量6根 第八部