毕业设计论文二级减速器doc陈祎文

1、 河北科技大学继续教育学院毕毕 业业 设设 计计院（系、所）：河北科技大学专 业：机电一体化 姓 名：陈 祎 文 指 导 教 师：苏 成 军 评 阅 教 师：陆 红 完 成 日 期： 2012.9.16 I毕业设计（论文）题目名称：二级减速器 总 计： 25 页表 格： 4 个插 图： 5 幅II摘摘 要要齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式。它由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的作用。齿轮减速器的特点是效率高、寿命长、维护简便，因而应用极为广泛。本设计讲述了带式运输机的传动装置二级圆柱齿轮减速器的设计过程。首先进行了传动方案的

2、评述，选择齿轮减速器作为传动装置，然后进行减速器的设计计算（包括选择电动机、设计齿轮传动、轴的结构设计、选择并验算滚动轴承、选择并验算联轴器、校核平键联接、选择齿轮传动和轴承的润滑方式九部分内容） 。运用 AutoCAD 软件进行齿轮减速器的二维平面设计，完成齿轮减速器的二维平面零件图和装配图的绘制。关键词：齿轮啮合 轴传动 传动比 传动效率III目目 录录1、引言.12、电动机的选择.22.1. 电动机类型的选择 .22.2电动机功率的选择 .22.3确定电动机的转速 .23、计算总传动比及分配各级的传动比.43.1. 总传动比 .43.2分配各级传动比 .44、计算传动装置的传动和动力参数

3、.54.1.电动机轴的计算 .54.2.轴的计算(减速器高速轴) .54.3.轴的计算(减速器中间轴) .54.4.轴的计算(减速器低速轴) .64.5.轴的计算(卷筒轴) .65、传动零件 V 带的设计计算.75.1.确定计算功率 .75.2.选择 V 带的型号 .75.3.确定带轮的基准直径 dd1 dd2.75.4.验算 V 带的速度 .75.5.确定 V 带的基准长度 Ld和实际中心距 a .75.6.校验小带轮包角 1.8IV5.7.确定 V 带根数 Z.85.8.求初拉力 F0及带轮轴的压力 FQ.85.9.设计结果 .96、减速器齿轮传动的设计计算.106.1.高速级圆柱齿轮传动

4、的设计计算 .106.2.低速级圆柱齿轮传动的设计计算 .117、轴的设计.147.1.高速轴的设计 .147.2.中间轴的设计 .157.3.低速轴的设计 .168、滚动轴承的选择.169、键的选择.1710、联轴器的选择.1711、齿轮的润滑.1712、滚动轴承的润滑.1813、润滑油的选择.1914、密封方法的选取.20结 论.21致 谢.22参考文献.2301、引言引言 计算过程及说明国外减速器现状，齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使用着，是一种不可缺少的机械传动装置。当前减速器普遍存在着体积大、重量大，或者传动比大而机械效率过低的问国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在

5、材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。最近报导，日本住友重工研制的 FA 型高精度减速器，美国 Jan-Newton 公司研制的 X-Y 式减速器，在传动原理和结构上与本项目类似或相近，都为目前先进的齿轮减速器。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。因此，除了不断改进材料品质、提高工艺水平外，还在传动原理和传动结构上深入探讨和创新，平动齿轮传动原理的出现就是一例。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。目前，超小型的减速器

6、的研究成果尚不明显。在医疗、生物工程、机器人等领域中，微型发动机已基本研制成功，美国和荷兰近期研制分子发动机的尺寸在纳米级范围如能辅以纳米级的减速器，则应用前景远大。11 1、电动机的选择、电动机的选择1.1. 电动机类型的选择按已知的工作要求和条件，选用 Y 型全封闭笼型三相异步电动机。1.2电动机功率的选择Pd=Fv/(1000w)由电动机的至工作机之间的总效率为。w=123324561、2、3、4、5、6分别为带的传动、齿轮传动的轴承、齿轮传动、齿轮传动联轴器、卷筒轴的轴承、卷筒的效率。则 w=0.960.9930.9720.970.980.96=0.82Pd=Fv/(1000w)=25

7、001.710000.82=5.2kw1.3确定电动机的转速卷筒轴的工作转速为nW =601000VD=6010001.7300=108.28rmin取 V 带传动比 i 1=2 4。 齿轮传动比 i2=840。则总传动比为 i总=16160故电动机转速的可选范围nd=i总nW 2=16160108.28rmin=173217325rmin符合这一范围的同步转速有 3000 rmin，再根据计算出的容量，由参考文献【1】 查得 Y132s1-2 符合条件型号额定功率同步转速满载转速Y132s1-25.5 kw3000rmin2900rmin32 2、计算总传动比及分配各级的传动比、计算总传动比

8、及分配各级的传动比2.1. 总传动比i总=n电动/nW=2900/108.28=26.782.2分配各级传动比i1为 V 带传动的传动比 i1的范围（24） i1=2.5i2为减速器高速级传动比i3为低速级传动比i4为联轴器连接的两轴间的传动比 i4 =1i总= i1 i2 i3 i4i2 i3=26.78/2.5=10.71i2=(1.3 i2 i3)1/2=3.7i3=2.943 3、计算传动装置的传动和动力参数、计算传动装置的传动和动力参数3.1.电动机轴的计算n0=nm=2900rmin P0= Pd =5.2kw T09550P0n095505.22900=17.12N.m3.2.轴

9、的计算(减速器高速轴)n1=n0i1 =29002.5=1160rminP1=P015.20.964.99kwT19550P1n1 带95504.99116041.1N.m3.3.轴的计算(减速器中间轴)n2=n1i2=11603.7=313.51 rminP2=P1223=4.990.9920.97=4.75kwT29550P2n295504.75313.51144.57 N.m3.4.轴的计算(减速器低速轴)n3=n2i3=313.512.95108.11rminP3P22344.750.990.970.974.42kwT39550P3n395504.42108.11390.53 N.m3

10、.5.轴的计算(卷筒轴)n4=n3108.11rminP4P3564.420.980.964.16kwT49550P4n495504.16108.11367.41 N.m64 4、传动零件、传动零件 V V 带的设计计算带的设计计算4.1.确定计算功率 PC=KAP额=1.15.5=6.05 kw4.2.选择 V 带的型号 由 PC的值和主动轮转速，由【1】图 8.12 选 A 型普通 V 带。4.3.确定带轮的基准直径 dd1 dd2由【1】表 8.6 和图 8.12 选取 dd180mm ，且 dd180mmdmin75mm 大带轮基准直径为。 dd2dd1n0n1=29008011602

11、00mm按【1】表 8.3 选取标准值 dd2200mm 则实际传动比 i， i dd2dd1200802.5主动轮的转速误差率在5内为允许值4.4.验算 V 带的速度. Vdd1n06000012.14ms 在 525 ms 范围内4.5.确定 V 带的基准长度 Ld和实际中心距 a按结构设计要求初定中心距 a0=500mm L02 a0dd1dd22dd2dd124 a0 1000280216022000 =1446.8mm 由【1】表 8.4 选取基准长度 Ld1400mm 实际中心距 a 为 aa0LdL02 1000+14001446.82 476.6mm74.6.校验小带轮包角 1

12、180dd2dd1a 57.36 57.3 165.6120合格 4.7.确定 V 带根数 Z ZPcP0 PcP0P0KKcP01.221.291.2229002800320028001.24kwP0Kbn011Ki 0.00102752900111.1373 0.3573kwKL0.96K0.97 Z6.051.240.35730.970.964.06圆整得 Z=44.8.求初拉力 F0及带轮轴的压力 FQ 由【1】表 8.6 查得 q0.1kgm F0500Pc2.5K1zVqV2 113N 轴上压力 Fq为 Fq2Fzsin165.6221134sin165.

13、62 894.93N 4.9.设计结果 选用 4 根 A1400GBT115441997 的 V 带 中心距 476.6mm 轴上压力894.93N 带轮直径 80mm 和 200mm85 5、减速器齿轮传动的设计计算、减速器齿轮传动的设计计算5.1.高速级圆柱齿轮传动的设计计算5.1.1.选择齿轮材料及精度等级 小齿轮选用 45 号钢调质,硬度为 220250HBS。大齿轮选用 45 号钢正火，硬度为 170210HBS。因为是普通减速器 故选用 9 级精度 ，要求齿面粗糙度Ra3.26.3m5.1.2.按齿面接触疲劳强度设计T1=41.1Nm=41100Nmm由【1】表 10.11 查得

14、K=1.1选择齿轮齿数 小齿轮的齿数取 25，则大齿轮齿数 Z2=i2Z1=92.5,圆整得 Z1=93，齿面为软齿面，由【1】表 10.20 选取 d=1由【1】图 10.24 查得 HLim1 =560 MPa HLim2 =530 MPa 由表【1】10.10 查得 SH=1 N1=60njLh=6011601( 1030016) 3.34109 N2= N1 i2=3.341093.7=9.08108 查【1】图 10.27 知 ZNT1=0.9 ZN=1 H1= ZNT1HLim1SH0.95601=504 MPa H2= ZNT2HLim2SH15301 =530 MPa 故 d1

15、76.43KT1i21di2H1213 =76.431.1411003.7113.7504213 =46.62mm m= d1Z1=46.6225=1.86 由【1】表 10.3 知 标准模数 m=25.1.3.计算主要尺寸d1=m Z1=225=50mm9 d2=m Z2=293=186mm b=dd1=150=50mm 小齿轮的齿宽取 b2=50mm 大齿轮的齿宽取 b1=55m a=mZ1Z22=225932=118m5.1.4.按齿根弯曲疲劳强度校核 查【1】表 10.13 得 YF1 =2.65 YF2=2.18 应力修正系数 YS 查【1】表 10.14 得 YS1=2.21 YS

16、2=1.79 许用弯曲应力F 由【1】图 10.25 查得 Flim1 =210 MPa Flim2 =190 MPa 由【1】表 10.10 差得 SF=1.3 由【1】图 10.26 查得 YNT1=YNT2=0.9 有公式(10.14)可得 F1= YNT1Flim1SF =2100.91.3=145.38 MPa F2= YNT2Flim2SF =1900.91.3=131.54 MPa 故 F1 =2KT YF YSbm2Z1=76.19MPaF1=145.38MPa F2 =F1YF2YS2YF1YS176.192.211.792.651.59 71.53MPaF2 131.54M

17、Pa所以齿根弯曲强度校核合格。5.1.5.检验齿轮圆周速度 Vd1n1600003.14501160600003.03 m/s 由【1】表 10.22 可知选 9 级精度是合适的5.2.低速级圆柱齿轮传动的设计计算5.2.1.选择齿轮材料及精度等级 小齿轮选用 45 号钢调质,硬度为 220250HBS。大齿轮选用 45 号钢正火，硬度为 170210HBS。因为是普通减速器 故选用 9 级精度 ，要求齿面粗糙度Ra3.26.3m5.2.2.按齿面接触疲劳强度设计T2=144.57Nm=145000Nmm n2=313.51rmin由【1】表 10.11 查得 K=1.110选择齿轮齿数 小齿

18、轮的齿数取 31，则大齿轮齿数 Z2=i3Z1=89.9,圆整得 Z1=90，齿面为软齿面，由【1】表 10.20 选取 d=1由【1】图 10.24 查得 HLim1 =550 MPa HLim2 =530 MPa 由表【1】10.10 查得 SH=1 N1=60njLh=60313.511( 1030016) 9.03108 N2= N1 i3=9.031082.9=3.11108 查【1】图 10.27 知 ZNT1=1 ZN=1.06 H1= ZNT1HLim1SH15501=550 MPa H2= ZNT2HLim2SH1.065301 =562 MPa 故 d176.43KT1i2

19、1di3H1213 =76.431.11450002.9112.9550213 =68.02mm m= d1Z1=68.0231=2.2 由【1】表 10.3 知 标准模数 m=2.55.2.3.计算主要尺寸d1=m Z1=2.531=77.5mm d2=m Z2=2.590=225mm b=dd1=177.5=77.5mm 大齿轮的齿宽取 b2=80mm 小齿轮的齿宽取 b1=85mm a=mZ1Z22=23190)2=151.25m5.2.4.按齿根弯曲疲劳强度校核 查【1】表 10.13 得 YF1 =2.53 YF2=2.22 应力修正系数 YS 查【1】表 10.14 得 YS1=1

20、.64 YS2=1.79 许用弯曲应力F 由【1】图 10.25 查得 Flim1 =210 MPa Flim2 =190 MPa 由【1】表 10.10 差得 SF=1.311 由【1】图 10.26 查得 YNT1=YNT2=1 有公式(10.14)可得 F1= YNT1Flim1SF =21011.3=162 MPa F2= YNT2Flim2SF =19011.3=146 MPa 故 F1 =2KT YF YSbm2Z1=85.4MPaF1=162MPa F2 =F1YF2YS2YF1YS185.42.221.792.531.64 81.8MPaF2 146MPa所以齿根弯曲强度校核合

21、格。5.2.5.检验齿轮圆周速度 Vd1n1600003.1477.5313.51600001.27 m/s 由【1】表 10.22 可知选 9 级精度是合适的126 6、轴的设计、轴的设计6.1.高速轴的设计6.1.1.选择轴的材料及热处理由已知条件知减速器传递的功率属于小功率 ，对材料无特殊要求 ，故选用 45 号钢并经调质处理。6.1.2.按钮转强度估算直径 根据表【1】表 14.1 得 C107118 P1=4.99Kw，又由式 d1CP1n113 d11071184.9911601317.519.35 mm 考虑到轴的最小直径要连接 V 带，会有键槽存在故将估算直径加大 35。取为

22、18.0320.32mm 由设计手册知标准直径为 20mm6.1.3.设计轴的直径及绘制草图确定轴上零件的位置及固定方式 此轴为齿轮轴，无须对齿轮定位。轴承安装于齿轮两侧的轴段采用轴肩定位，周向采用过盈配合。确定各轴段的直径，由整体系统初定各轴直径。轴颈最小处连接 V 带 d1=20mm，d2=27mm，轴段 3 处安装轴承 d3=30mm，齿轮轴段 d4=38mm，d5=d3=30mm。确定各轴段的宽度由带轮的宽度确定轴段 1 的宽度，B=(Z-1)e+2f（由【1】表 8.5 得）B=63mm，所以 b1=75mm；轴段 2 安装轴承端盖，b2取 45mm，轴段 3、轴段 5 安装轴承，由

23、【2】附表 10.2 查的，选 6206 标准轴承，宽度为 16mm，b3=b5= 16mm；齿轮轴段由整体系统决定，初定此段的宽度为 b4=175mm。 按设计结果画出草图，如图 1-1。13图 1-16.2.中间轴的设计6.2.1.选择轴的材料及热处理由已知条件知减速器传递的功率属于小功率 ，对材料无特殊要求 ，故选用 45 号钢并经调质处理。6.2.2.按钮转强度估算直径 根据表【1】表 14.1 得 C107118 P2=4.75Kw，又由式 d1CP2n213 d11071184.75313.511326.7529.5 mm 由设计手册知标准直径为 30mm6.2.3.设计轴的直径及

24、绘制草图确定轴上零件的位置及固定方式 此轴安装 2 个齿轮，如图 2-1 所示，从两边安装齿轮，两边用套筒进行轴向定位，周向定位采用平键连接，轴承安装于齿轮两侧，轴向采用套筒定位，周向采用过盈配合固定。确定各轴段的直径，由整体系统初定各轴直径。轴段 1、5 安装轴承，d1=30mm，轴段 2、4 安装齿轮，d2=35mm，轴段 3 对两齿轮轴向定位，d3=42mm，d4=35mm，d5=d1=30mm。确定各轴段的宽度如图 2-1 所示，由轴承确定轴段 1 的宽度，由【2】附表 10.2 查的，选 6206 标准轴承，宽度为 16mm，所以 b1= b5=33mm；轴段 2 安装的齿轮轮毂的宽

25、为1485mm，b2取 83mm，轴段 4 安装的齿轮轮毂的宽为 50mm，b4=48mm。按设计结果画出草图，如图 2-1。图 2-16.3.低速轴的设计6.3.1.选择轴的材料及热处理由已知条件知减速器传递的功率属于小功率 ，对材料无特殊要求 ，故选用 45 号钢并经调质处理。由【1】表 14.7 查的强度极限b650MP，再由表14.2 得需用弯曲用力1b60MPa。6.3.2.按钮转强度估算直径 根据【1】表 14.1 得 C107118 P3=4.42Kw，T3390.53 N.mn3108.11rmin又由式 d1CP3n313 d11071184.42108.111337.454

26、1.3 mm考虑到轴的最小直径要安装联轴器，会有键槽存在故将估算直径加大 35。取为 38.5743.37mm由设计手册知标准直径为 40mm6.3.3.设计轴的直径及绘制草图确定轴上零件的位置及固定方式 如图 3-1 所示，齿轮的左右两边分别用轴肩和套筒对其轴向固定，齿轮的周向固定采用平键连接，轴承安装于轴段 2 和轴段 6 处，分别用轴肩和套筒对其轴15向固定，周向采用过盈配合固定。确定各轴段的直径，由整体系统初定各轴直径。轴颈最小处连接轴承 d1=40mm，轴段 2 轴段 6 处安装轴承 d2=d6=45mm， d3=53mm，轴段 4 对齿轮进行轴向定位，d4=63mm，轴段 5 安装

27、大齿轮，d5= 56mm。确定各轴段的宽度由联轴器的宽度确定轴段 1 的宽度，选用 HL 型弹性柱销联轴器，由【2】附表9.4 查得选 HL3 型号，所以 b1取 94mm；轴段 2 安装轴承端盖和轴承，由【2】附表 10.2 查的，选 6209 标准轴承，宽度为 b2取 65mm，由整体系统确定轴段 3取 65mm，b4=12.5mm，轴段 5 安装的齿轮轮毂的宽为 80mmb5=78mm，轴段 6 安装轴承和套筒，b6=38.5mm。按设计结果画出草图。如图 3-1。 6.3.4.按弯扭合成强度校核轴径画出轴的受力图。 （如图 3-2）做水平面内的弯矩图。 （如图 3-3） 圆周力 FT

28、2T3d39053022253471.38N 径向力 FrFttan3471.380.3641263.58N 支点反力为 FHAL2FTL1L23471.38126681262254.61N FHcL1FTL1L23471.386868126 1216.77N B-B 截面的弯矩 MHB 左FHAL12254.6168153313.48 N.mm MHB 右FHCL21216.77126153313.02 N.mm做垂直面内的弯矩图。 （如图 3-4） 支点反力为 FVAL2FrL1L2）1263.5812668126820.58 N FVcL1FrL1L21263.586868126442.

29、90 N B-B 截面的弯矩 MVB 左FVAL1820.586855806.24N.mm MVB 右FVCL2442.9012655805.40N.mm16做合成弯矩图。 （如图 3- 5） 合弯矩 Me 左MHB 左2MVB 左2 12 153313.48255806.242 12 163154.4 N.mmMe 右MHB 右2MVB 右2 12 153313.02255805.402 12163153.68 N.mm求转矩图。 （如图 3- 6） T39550P3n395504.42108.11390.53 N.m求当量弯矩。修正系数 0.6 MeM2T212285534.21 N.mm

30、确定危险截面及校核强度。 eBMeW285534.210.1（50）316.26MPa 查【1】表 14.2 得知 满足 1b 60MPa 的条件 故设计的轴有足够的强度，并有一定的余量。图 3-117187 7、滚动轴承的选择、滚动轴承的选择轴型号d（mm）D（mm）B（mm）高速轴6206306216中间轴6206306216低速轴62094585198 8、键的选择、键的选择 由【1】表 14.8 查得，选用 A 型普通平键轴轴径（mm）键宽（mm）键高（mm）键长（mm）高速轴2066603510870中间轴35108404012884低速轴56161068199 9、联轴器的选择、联

31、轴器的选择 低速轴和滚筒轴用联轴器连接，由题意选 LT 型弹性柱销联轴器，由【2】附表 9.4 查得 HL3 联轴器型号公称扭矩（Nm）许用转速（rmin）轴径（mm）轴孔长度（mm）D（mm）HL3630500040601601010、齿轮的润滑、齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度低，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为 35mm。1111、滚动轴承的润滑、滚动轴承的润滑如果减速器用的是滚动轴承，则轴承的润滑方法可以根据齿轮或蜗杆的圆周速度来选择：圆周速度在 2ms3ms 以上时，可以采用飞溅润滑。把飞溅到箱盖上的油，汇集到箱体剖分面上的油沟中，然后流进轴承进行润滑。飞溅润滑最简

32、单，在减速器中应用最广。这时，箱内的润滑油粘度完全由齿轮传动决定。圆周速度在 2m/s3m/s 以下时，由于飞溅的油量不能满足轴承的需要，所以最好采用刮油润滑，或根据轴承转动座圈速度的大小选用脂润滑或滴油润滑。利用刮板刮下齿轮或蜗轮端面的油，并导入油沟和流入轴承进行润滑的方法称为刮油润滑。201212、润滑油的选择、润滑油的选择采用脂润滑时，应在轴承内侧设置挡油环或其他内部密封装置，以免油池中的油进入轴承稀释润滑脂。滴油润滑有间歇滴油润滑和连续滴油润滑两种方式。为保证机器起动时轴承能得到一定量的润滑油，最好在轴承内侧设置一圆缺形挡板，以便轴承能积存少量的油。挡板高度不超过最低滚珠(柱)的中心。

33、经常运转的减速器可以不设这种挡板。转速很高的轴承需要采用压力喷油润滑。如果减速器用的是滑动轴承，由于传动用油的粘度太高不能在轴承中使用，所以轴承润滑就需要采用独自的润滑系统。这时应根据轴承的受载情况和滑动速度等工作条件选择合适的润滑方法和油的粘度。 齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用 L-AN15 润滑油。 1313、密封方法的选取、密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-42-7-ACM， （F）B70-90-10-ACM。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。21结结 论

34、论我们的设计是自己独立完成的一项设计任务，我们工科生作为祖国的应用型人才，将来所从事的工作都是实际的操作及高新技术的应用。所以我们应该培养自己市场调查、收集资料、综合应用能力，提高计算、绘图、实验这些环节来锻炼自己的技术应用能力。本次毕业设计针对“二级圆柱齿轮减速器设计”的要求，在满足各种参数要求的前提下，拿出一个具体实际可行的方案，因此我们从实际出发，认真的思考与筛选，经过一个多月的努力终于有了现在的收获。回想起来，在创作过程中真的是酸甜苦辣咸味味俱全。有时为了实现一个参数翻上好几本资料，然而也不见得如人心愿。在制作的过程中，遇到了很多的困难，通过去图书馆查阅资料，上网搜索，还有和老师与同学

35、之间的讨论、交流，最终实现了这些问题较好的解决。由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的作用,在现代机械中应用极为广泛。本次设计的是带式运输机用的二级圆柱齿轮减速器。首先熟悉题目，收集资料，理解题目，借取一些工具书。进行了传动方案的评述，选择齿轮减速器作为传动装置，然后进行减速器的设计计算（包括选择电动机、设计齿轮传动、轴的结构设计、选择并验算滚动轴承、选择并验算联轴器、校核平键联接、选择齿轮传动和轴承的润滑方式九部分内容） 。然后用 AutoCAD 进行传统的二维平面设计，完成圆柱齿轮减速器的平面零件图和装配图的绘制。通过毕业设计，树立正确的设计思想，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与生产实际知识来分析和解决机械设计问题的能力及学习机械设计的