二级展开式圆柱齿轮减速器设计说明书

1、课程机械设计说明书题 目：二级展开式圆柱齿轮减速器 学 院： 机械工程学院 班 级： 过程1102姓 名： 马嘉宇学 号： 0402110211指导教师： 陆凤翔目 录一 课程设计任务书 1二 设计要求 2三 设计步骤 21. 传动装置总体设计方案 32. 电动机的选择 43. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 54. 计算传动装置的运动和动力参数 65. 齿轮的设计 76. 滚动轴承和传动轴的设计 117. 键联接设计 288.联轴器的计算 29带式运输机传动装置的设计设计任务书 D Fv 动力及传动装置已知条件1. 工作条件：8h/天，两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，

2、环境最高温度35；2. 使用折旧期：8年；3. 动力来源：电力，三相电流，电压380/220V；4. 运输带速度允许误差：±5%5. 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。设计数据（1号数据） 运输带工作拉力F=1500N 运输带工作速度v=1.1m/s 卷筒直径D=220mm 一、传动装置传动方案拟定和传动方案的确定1.二级展开式圆柱齿轮减速器：优点：齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之。缺点：减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难。2.锥圆柱

3、齿轮减速器：优点：齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长。缺点：结构较复杂，横向尺寸小，轴向尺寸大，间轴较长，刚度差，中间轴润滑比较困难。3.单级蜗杆减速器优点：在轮廓尺寸和结构质量较小的情况下，可得到较大的传动比（可大于7）； 在任何转速下使用均能工作得非常平稳且无噪声；能传递大的载荷，使用寿命长；在一定条件下，蜗杆传动可以自锁，有完全保护作用；结构简单且紧凑，拆装方便，调整容易。 缺点：由于蜗轮齿圈要求用高质量的锡青铜制作，故成本较高；另外，传动效率较低并且摩擦发热大。绝大多数是蜗杆为主动，蜗轮为从动。4.带-单级圆柱齿轮减速器：优点：结构简单，带传动易加工、成本低，可

4、吸振缓冲，应用较广泛。缺点：外廓尺寸大，带的寿命短，需经常更换。最终确定的方案为：方案1.二级展开式圆柱齿轮减速器111电动机的选择1）选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相异步电动机，电压380/220V。2）选择电动机的容量工作机的有效功率为从电动机到工作机传送带间的总效率为 由机械设计课程设计手册表1-7可知： ：滚动轴承效率 0.98（滚子轴承） ： 齿轮传动效率 0.97 （8级精度一般齿轮传动） ：联轴器传动效率 0.995（弹性联轴器） ：卷筒传动效率 0.96所以电动机所需工作功率为 3）确定电动机转速按表13-2推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比而工作

5、机卷筒轴的转速为 所以电动机转速的可选范围为符合这一范围的同步转速有1000、1500两种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1500的电动机。根据电动机类型、容量和转速，由机械设计课程设计手册表12-1选定电动机型号为Y100L1-4。其主要性能如下表：电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)Y100L1-4 2.2 1430 2.2 2.33.计算传动装置的总传动比并分配传动比(1).总传动比为 =15(2).分配传动比 考虑润滑条件等因素，初定 4. 计算传动装置的运动和动力参数1).各轴的转速 I轴 II轴 III轴 卷筒

6、轴 2).各轴的输入功率 I轴 II轴 III轴 卷筒轴 3）.各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩为 I轴 II轴 III轴 卷筒轴 将上述计算结果汇总与下表，以备查用。 轴名功率P/kw转矩T/(N·mm)转速n/(r/min)传动比效率I轴1.951430460.95II轴1.854310.873.30.96III轴1.76294.2010.98卷筒轴1.64994.205. 齿轮的设计一第一级齿轮计算1) 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数, 1)按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。(2)运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度。(3)材料选择。由机械设计表6.1选

7、择小齿轮材料为45钢（调质），硬度为280HBS，大齿轮为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。(4)选小齿轮齿数，则大齿轮齿数2) 初步设计齿轮主要尺寸 (1) 设计准则:先由齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。 (2) 按齿面接触疲劳强度设计，即 1> 确定公式内的各计算数值.试选载荷系数。.计算小齿轮传递的转矩 .由机械设计表6.5选取齿宽系数。.由机械设计表6.3查得材料的弹性影响系数。.由机械设计图6.8b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6.6取接触疲劳寿命系数；。.计算接触

8、疲劳许用应力取安全系数S=1 2>.计算. 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。 .计算圆周速度 . 计算载荷系数 根据，8级精度，由机械设计图6.10查得动载系数； 由机械设计表6.2查得使用系数； 由机械设计图6.13用插值法查得小齿轮非对称分布时，； 故载荷系数IV.按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 (3)计算齿轮传动的几何尺寸1>.计算模数 ，按标准取模数m=2.5 mm2>.计算分度圆直径 3>.计算中心距 4>.计算齿轮宽度 取，。5>.计算齿高 h=2.25m=5.625mm(3).按齿根弯曲强度设计 由式6.12， 1>.确定公

9、式内的各计算数值.由机械设计图6.9b查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限；.由机械设计图6.7取弯曲疲劳寿命系数，；.计算弯曲疲劳许用应力； 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，应力修正系数YST=2.0 . 查取齿形系数和应力校正系数； 由机械设计表6.4查得；. 计算大、小齿轮的并加以比较； ，小齿轮的数值较大。2>.校核计算 二第二级齿轮的计算（1) 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1)按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。(2)运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度。(3)材料选择。由机械设计表6.1选择小齿轮材料为45钢（调质），硬度为280HBS，

10、大齿轮为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。(4)选小齿轮齿数Z1=24，则大齿轮齿数Z2=892) 初步设计齿轮主要尺寸 (1) 设计准则:先由齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。 (2) 按齿面接触疲劳强度设计，即 2> 确定公式内的各计算数值.试选载荷系数。.计算小齿轮传递的转矩 .由机械设计表6.5选取齿宽系数。.由机械设计表6.3查得材料的弹性影响系数。.由机械设计图6.8b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6.6取接触疲劳寿命系数；。.计算接触疲劳许用应力取安全系数S=1

11、2>.计算. 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。 .计算圆周速度 . 计算载荷系数 根据，8级精度，由机械设计图6.10查得动载系数； 由机械设计表6.2查得使用系数； 由机械设计图6.13用插值法查得小齿轮非对称分布时，； 故载荷系数IV.按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 (3)计算齿轮传动的几何尺寸1>.计算模数 ，按标准取模数m=2.5 mm2>.计算分度圆直径 3>.计算中心距 4>.计算齿轮宽度 取，。5>.计算齿高 h=2.25m=5.625mm(3).按齿根弯曲强度设计 由式6.12， 1>.确定公式内的各计算数值.由机械设计图

12、6.9b查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限；.由机械设计图6.7取弯曲疲劳寿命系数，；.计算弯曲疲劳许用应力； 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，应力修正系数YST=2.0 . 查取齿形系数和应力校正系数； 由机械设计表6.4查得；. 计算大、小齿轮的并加以比较； ，小齿轮的数值较大。2>.校核计算 (5).结构设计及绘制齿轮零件图 首先考虑大齿轮，因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式结构为宜。其他有关尺寸按机械设计图6.26荐用的结构尺寸设计，并绘制大齿轮零件图如下。其次考虑小齿轮，由于小齿轮齿顶圆直径较小，若采用齿轮结构，不宜与轴进行安装，

13、故采用齿轮轴结构，其零件图见滚动轴承和传动.6. 滚动轴承和传动轴的设计(一).轴的设计.输出轴上的功率、转速和转矩 由上可知，.求作用在齿轮上的力 因已知低速大齿轮的分度圆直径 而 .初步确定轴的最小直径 材料为45钢，正火处理。根据机械设计表11.3，得 ，由于键槽的影响，故 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩，查机械设计表10.1，取，则： 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册，选用LX2型弹性柱销联轴器，其公称转矩为 。半联轴器的孔径 ，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度.

14、轴的结构设计(1).根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1).为保证半联轴器轴向定位的可靠性， 应略小于，故取=582）处轴肩高h=(0.070.1）d,故取h=3mm,则 2).初步选择滚动轴承。因轴承受径向力，故选用圆锥滚子轴承。按照工作要求并根据，查手册选取型号为30208的轴承，其尺寸为，故 3）为方便安装， ，取=45mm4)为使套筒端面可靠的压紧齿轮，5)齿轮的定位轴肩高度h=(0.070.1）d,取h=3.5,取5）参见表11.6，轴环的宽度b1.4h=4.9,故取6）取7）参考资料，a=10,s=10,则(2).轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接

15、。按由机械设计手册查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配额为；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。(3).确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计手册，取右轴端圆角，左轴端为.求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取值。对于7008AC型角接触球轴承，由手册中查得。因此。作为简支梁的轴的支撑跨距。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将

16、计算处的截面C处的、及的值列于下表。载荷 水平面H 垂直面V支反力弯矩总弯矩 ，扭矩.按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度根据上表数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，正火处理，由机械设计表15-1查得因此，故安全。.精确校核轴的疲劳强度 (1).判断危险截面截面A，,B只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的，所以截面A,B均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面和处过盈配合引起的应力

17、集中最严重；从受载的情况来看，截面C上的应力最大。截面的应力集中的影响和截面的相近，但截面不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必做强度校核。截面C上最然应力最大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴的直径最大，故截面C也不必校核。截面显然更不必校核。由机械设计第三章附录可知，键槽的应力集中系数比过盈配合的小，因而该轴只需校核截面左右两侧即可。 (2).截面左侧 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面左侧的弯矩为 截面 上的扭矩为 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 轴的材料为45钢，正火处理，由机械设计表11.2,得，。 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机械设

18、计附表3-2查取。因，经差值后可查得 ， 又由机械设计附图3-1可得轴的材料的敏性系数为 ，故有效应力集中系数为 由机械设计附图3-2 的尺寸系数；由附图3-3的扭转尺寸系数轴按磨削加工，由附图2.12得表面质量系数为 轴未经表面强化处理，即，则综合系数为 查手册得碳钢的特性系数 ，取,，取于是，计算安全系数值，则 故可知其安全。 (3).截面右侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面右侧的弯矩为 截面 上的扭矩为 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 过盈配合处的，由附表1.4用插值法求出，并取，于是得 ，轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为 故得综合系数为 所以轴在截面右侧的安全系数为 故

19、该轴在截面右侧的强度也是足够的。.绘制轴的工作图，如下：(二).齿轮轴的设计.输出轴上的功率、转速和转矩 由上可知，.求作用在齿轮上的力 因已知低速大齿轮的分度圆直径 而 .初步确定轴的最小直径 材料为45钢，正火处理。根据机械设计表15-3，取，于是，由于键槽的影响，故 输出轴的最小直径显然是安装带轮处的直径，取，根据带轮结构和尺寸，取。.齿轮轴的结构设计(1).根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1).为了满足带轮的轴向定位要求，-段右端需制出一轴肩，故取-段的直径； 2).初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承。按照工作要求并根据，查手册选取单列角接

20、触球轴承7006AC，其尺寸为，故；而。 3).由小齿轮尺寸可知，齿轮处的轴端-的直径，。轴肩高度，故取，则轴环处的直径。轴环宽度，取。 4).轴承端盖的总宽度为(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离，故。 5).取齿轮距箱体内壁的距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动承位置时，应距箱体内壁一段距离，取，已知滚动轴承宽度，则 至此，已初步确定了轴的各段和长度。(2).轴上零件的周向定位 带轮与轴的周向定位均采用平键连接。按由机械设计表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为。滚动轴承与轴的周向定位是由过度

21、配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。(3).确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计表15-2，取轴端圆角。.求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取值。对于7008AC型角接触球轴承，由手册中查得。因此。作为简支梁的轴的支撑跨距。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算处的截面C处的、及的值列于下表。载荷 水平面H 垂直面V支反力弯矩总弯矩 ，扭矩.按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据上表数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，正火处理，由机械设计表15-1查得因此，故安全。(三).滚动轴承的校核轴承的预计寿命 计算输入轴承 (1).已知，两轴承的径向反力