展开式二级圆柱齿轮减速器的设计课程设计

1、展开式二级圆柱齿轮减速器设计学院机械与汽车工程学院专业机械设计制造及其自动化班级机制 111学号1110110020学生姓名沈张军指导教师沙毅完成日期2013年 9月 12日展开式二级圆柱齿轮减速器设计学生姓名：沈张军指导教师：沙毅浙江科技学院机械与汽车工程学院摘要经过本课题中地一系列计算，最终获得本减速器选用地各零件地主要参数：应选用型号为 Y160M - 4 地三相交流异步电动机，其额定功率为 11KW ，额定转速为 1460r/min ，同步转速为 1500r/min.装置地总传动比为22.41； v 带选用B 型带；选用 9级精度地直齿圆柱齿轮，小齿轮材料为 40MnB ，大齿轮材料为

2、45钢； 3个轴承分别选用深沟球轴承6308 、 6309、 6313 ； 6个键均选用45钢质A型普通平键；选用HL5Y型号地弹性柱销联轴器.关键词：减速器传动比齿轮AbstractAfter a series of calculation in this subject, finally get the parts of the main parameters of thisreducer selection: should choose the model of Y160M - 4 of the three-phase ac asynchronous motor, its power r

3、ating is 11 kw, rated speed of 1460 r/min, the synchronous speed of 1500 r/min.The total transmission ratio for the device is 22.41。 V belt with type B。 Choose 9 accuracyof spur gears, pinion is 40 MNBmaterial, big gear materials for 45 steel。 Three bearings aredeep groove ball bearings 6308, 6309,

4、6313 。 Six key selects the 45 steel type A common key。Choose HL5Y models of elastic dowel pin shaft coupling.目录摘要 .第 2 页Abstract.第 2 页目录 .第 4 页第一章 绪论 .第 6 页1.1展开式二级圆柱齿轮减速器地概述.第 6 页1.2本课题中地原始数据和技术要求.第 7 页1.3设计任务及具体作业 .第 7 页第二章 电动机型号地选择 .第 7 页2.1确定电动机类型 .第 7 页2.2确定电动机地容量 .第 7 页2.3 传动装置地运动和动力参数地选择和计算.第

5、 8 页第三章 传动零件地设计计算 .第 9 页3.1 v 带传动地设计计算 .第 9 页3.2齿轮地设计 .第10页3.3轴地设计计算 .第 12页3.4轴承地设计计算 .第 14页3.5键地设计计算 .第 16页3.6联轴器地设计 .第 17页3.7 减速器附件地选择和密封类型地选择.第 17页3.8 减速器箱体地设计 .第18页第四章 设计小结.第19页参考文献 .第 19页第一章绪论1.1 展开式二级圆柱齿轮减速器地概述减速机是一种动力传达机构，利用齿轮地速度转换器，将马达地回转数减速到所要地回转数，并得到较大转矩地机构.减速机地作用主要有：1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机

6、输出乘减速比，但要注意不能超出减速机额定扭矩.2）速同时降低了负载地惯量，惯量地减少为减速比地平方.大家可以看一下一般电机都有一个惯量数值.1） 展开式二级圆柱齿轮减速器地工作原理展开式二级圆柱齿轮减速器地工作原理如图所示1.2 本课题中地原始数据和技术要求(1) 工作条件单班制工作，空载启动，单向、连续运转，工作中有轻微振动差为 ±5%.运输带速度允许速度误(2)使用期限工作期限为十年，检修期间隔为三年(3)生产批量及加工条件.小批量生产.（ 4）数据要求运输机工作轴转矩 T/(N ·m)运输带工作速度12501.5v/(m/s)运输带滚筒直径440D/mm1.3 设计任

7、务及具体作业（ 1)减速器装配图一张；（ 2)零件工作图二张（大齿轮，输出轴）；（ 3)设计说明书一份；(4)设计草图一份.第二章电动机型号地选择2.1 确定电动机类型按工作要求和条件,选用 y 系列三相交流异步电动机.2.2 确定电动机地容量(1）运输带工作地拉力T1250F5681.82ND/20.44/ 2（ 2） 运输机所需地功率PwFV5681.82 1.5 1000 8.52KW1000（3）电动机所需地输出功率设 1、 2、 3、 4、 5分别为弹性联轴器、闭式齿轮传动（设齿轮精度为 7级），滚动轴承、 v带、滚筒地效率，查得 1= 0.99， 2= 0.98， 3= 0.99，

8、 4= 0.96， 5= 0.96，则传动装置地总效率为总=1 22 33 4 5 =0.99 0.9820.9930.960.96=0.85Pw8.52KW10.02KW则输出功率 Pd0.85总查机械设计手册，得本课题应选用Y160M-4 型号地电动机，其额定功率为11KW ，额定转速为 1460r/min ，同步转速为1500r/min.2.3 传动装置地运动和动力参数地选择和计算总传动比运输机地转速n m60 V601.565.14r / min D 3.14 0.44则总传动比 i 总n额定1460r / min22.41n m65.14r / min2.3.2 分配各装置传动比展开

9、式二级圆柱齿轮减速器，查表可得V 带传动单级传动比常用值24，本课题中取iv=2.49 ；i 总22.41则 i 2 i 33i v2.492.3.3 各轴地转速n1n额定1460r / min586.3r / mini v2.49n 2n1586.3r / min195.4r / mini13n 3n2195.4r / min65.1r / mini 232.3.4 各轴输入功率P1P 411KW0.9610.56KWP2P12310.56KW0.98 0.99 10.25KWP3P22310.25KW0.98 0.999.94KW2.3.5 各轴输入转矩T19550P1 / n195501

10、0.56/ 586.3172.0NmT29550P2 / n2955010.25 /195.4501.0NmT39550P3 / n395509.94 / 65.1 1458.2N m由以上数据，得到传动装置各轴运动参数和动力参数表如下:功率P 转速n 转矩T 传动比轴号（KW）（ r/min ）（ N·m）工程轴10.56586.3172.02.49轴10.25195.4501.03轴9.9465.11458.23第三章 传动零件地设计计算3.1 v 带传动地设计计算1、确定计算功率查机械设计P230 表 9-6 地，取带轮地工作情况系数k A1. 2 .则 Pc K A P 1.

11、2 10.02 12.024KW2、选择 V 带型号根据 Pc 及额定转速n，查机械设计P229 图 9-11 得，本课题中应选用B 型带 .3、确定带轮地基准直径并验算带速查机械设计 P230 表 9-7 得，取 V 小带轮基准直径 dd1=125mm，计算大带轮基准直径 dd2=idd1=2.49 ×180=311.25mm，由表 9-7 基准直径系列选 dd2=315mm.取=0.015 ，则实际传动比 idd2）3152.56 ，传动比偏差小于（）dd11125 10.0155 . dd1 n114601259.6m / s ，在 525m/s 范围内 .带速 v100060

12、1000604、确定 V 带地中心距 和基准带长 Ld.初选中心距 0.根据0.7（ dd1+dd2） 0（2dd1+dd2），得308 0，880故选中心距 0=dd2=315mm，符合取值范围 .计算初定地带长Ld0.2（2（ dd 2dd1）L d02 0dd1）3151251349.8mm（）（2dd242 315125 315431502基准带长 Ld. 由机械设计表9-2 选用 Ld=1400mm实际中心距. 由 机 械 设 计 式9-19 ，L dL d 031514001349.8340.1mm022，留出适当地中心距调整量 .5、计算小轮包角 1.1180dd2dd11801

13、80315125180148.0120，合适 .a340.16、根据式9-20， zPcK A P，由 x 小带轮转速 n1和 dd1 值查表P0（ P0P0）K K L9-3 地 P0=2.19KW由表 9-5 查得P0=0.46KW查表 9-4 地 K=0.929；查表9-2 地 KL=0.90计算得 z12.0245.43，选用 B 型普通 V 带 6根.（2.190.46） 0.929 0.97、确定带地预拉力F0.由式 9-21， F0500Pc2.52（K1） qv，zv查表 9-1， B 型普通 V 带每 M 质量为 q=0.17kg/m.所以50012.042.510.179.

14、62192.4NF069.6（）0.9298、计算作用在轴上地力FQ.由式 9-22， FQ2zF0sin126 192.4sin148.00222219.4N9、计算带轮地轮宽 .大带轮地带轮宽B（ z1） e2 f ，查表 9-1，得 B 型普通 V 型带轮地 e=19mm,f=12.5mm ，则 B （ z1） e 2 f5 192 12.5 120mm10、带轮结构设计.（见后续）3.2 齿轮地设计1、选定齿轮类型、精度等级、材料（ 1）选用直齿圆柱齿轮，且速度不高，故选用9级精度 .（ 2）传动无特殊要求，为便于制造，才用软齿面齿轮；查机械设计表6-5，取两个小齿轮材质为40MnB

15、钢调制，齿面硬度为241286HBS ；两个大齿轮材质为45 钢正火，齿面硬度为169217HBS2、按齿面接触强度设计 .一对钢制外啮合齿轮设计公式用式（机械设计P149 公式 6-32）671)2 (u1)KT1( mm)d1 3 (uHd小齿轮地转矩与轴地转矩相等；大齿轮和小齿轮与轴地转矩相等；大齿轮与轴地转矩相等 .选择小齿轮地齿数为 26，则大齿轮齿数为 26×3=78轻微震动，对称布置，轴地刚度较大，根据表6-6，取载荷综合系数 K=1.7查表 6-9，齿宽系数取d =0.8确定许用接触应力由图 6-28 查得Hlim 1 =720MPa， Hlim 2=460MPa ，

16、由表 6-8 查得 SHmin =1，故由式6-33 得 H1 =720MPa，H2=460MPa ，所以H =H2 =460MPa计算小齿轮分度圆直径67121) 1.7172000(33101.2mmd13小齿轮地分度圆直径为4600.86712501000(3 1) 1.7d3144.6mm3小齿轮地分度圆直径为46030.8d1101.23.89mm ， m2d35.56mm . 由 表6-1 分别取 计 算 模 数 m126z3z1m1=4， m3=5.5计算齿轮主要尺寸及圆周速度d1z1m264104mm;d2z2m784312mm分度圆直径d3z3m26 5.5143mm;d4z

17、4m785.5429mma1m1z1z24 (26 78)208mm中心距22m25.5a2z3z4( 26 78)286m m22b2d d10.810483.2mm， 取 b2=83mm ， b4=114mm，齿轮齿宽0.8143114.4mmb4d d3b1=90mm ， b3=121mm d1n1 104586.33.2m / sv1100060100060 d 3n3 143195.41.5m / s ，由表 6-4 知可用9级精度 .圆周速度 v31000601000603.3 轴地设计计算3.3.1 设计最小直径轴地 dmin C 3Pn轴地材料选用45 钢并作正火处理，查机械设

18、计表12-2 得， C 地取值为107118，因本课题中轴所受弯矩较小，则取较小值107，1 轴（高速轴） dminC 3P107310.5628.0mm，直径最小处有键槽，加5n586.3直径，取 30mm；2 轴（中间轴） dminC3P107310.2540.1mm ，取 41mm；n195.43 轴（低速轴）dminC 3P10739.9457.2mm ，直径最小处有键槽，加5n65.1直径，取61mm.轴（高速轴）地设计1.拟定轴地装配草图2.确定各轴段直径d：最小轴段d =dmin=30mm ；d：轴肩处带轮定位，d =d +5mm=35mm ；d ： 轴 承 受 径 向 力 和

19、圆 周 力 ， 查 表 14-1 ， 取 轴 承 型 号 为 6308 ， 其 主 要 参 数 d =40mm ；d：由轴承对轴肩要求，查6308，得 d=45mm ；d：自定；d：同理， d=d =45mm ；d：同理， d=d =40mm.3.确定各轴段长度l ：由与轴段配合地带轮宽 B=120mm ，l =120mm-2mm=118mm ； l ：查 6308，得 l =23mm ；l ：根据与轴端配合地小齿轮齿宽 b1=90mm ，取 l =90-2=88mm ；其余 l 、 l、 l 、 l尺寸均为自定 .轴（中间轴）地设计1.拟定轴地装配草图2.确定各轴段直径d：最小轴段d =dm

20、in=45mm ；d：同理， d =d =45mm ；其余 d、 d、 d、 d、 d、 d地尺寸均为自定.3. 确定各轴长度l ：查 6309，得 l =25mm ；l ：与轴端配合地带轮宽B=83mm ，所以 l =83-2=81mm ；l ：总长与高速轴相等，通过高速轴各轴段长度可知， l =40+88+203-25-81-119-25=81mm ；l ：与轴端配合地带轮宽B=121mm ，所以 l =121-2=119mm ；l ：同理，查6309，得 l =l =25mm ，其余 l 、 l尺寸均为自定.轴（低速轴）地设计1.拟定轴地装配草图2.确定各轴段直径d ： 初 选 联 轴

21、器 型 号 为 HL5-Y 型 弹 性 柱 销 联 轴 器 ， 与 之 前 dmin 相 近 地 取 d =63mm ；d：查 6313，得 d =65mm ；d：同理，查6313 ，得 d =65mm. 其余 d、 d、 d、 d尺寸均为自定.3.确定各轴段长度l：初选联轴器型号为HL5-Y 型弹性柱销联轴器，取l =142mm ；l：查 6313，得 l =33mm ；l：与轴端配合地带轮宽B=114mm ，所以 l =114-2=112mm ；l：同理，查6313，得 l =33mm ；其余 l 、 l 尺寸均为自定；l：总长与高速轴及中间轴相等，通过其余两轴各轴段长度可知，l =186

22、mm.3.4 轴承地设计计算高速轴承由地设计可得初选深沟球轴承 6308，其尺寸为 d=40mm ， D=90mm ， B=23mm ，查机械设计表 14-4，得 C=40800N ， C0=24000N1）计算轴承受到地径向载荷，根据机械设计公式6-25，Fr 12T1 tan2172000 tan 201204 Nd1104设两轴承受到地载荷分别为F1 和 F2，则有F1F2 Fr11204NF1325NFr1 (44 40F1 (11.5，解得11.5)20388 40 11.5)F2879N2）计算轴承当量动载荷查机械设计得径向动载荷系数X1=0.56 ， X2=1 ，当量动载荷为P1

23、X1Fr10.56 325 182NP2X 2 Fr 21 879879N3) 验算轴承地寿命应以1 轴承地当量动载荷为计算依据，由轴承温度正常，查表得f t1 ，因载荷平稳无冲击，取f p1轴承预期寿命L'h 10365 8 29200hLh106( fr Cr )60106(140800)3(2.8 106 )h 2920060nf pP586.31879中间轴轴承由地 设 计 可 得 初 选 深 沟 球 轴 承 6309 ， 其 尺 寸 为 d=45mm ， D=100mm ，B=25mm ，查机械设计表14-4，得 C=52800N ， C0=31800N1）计算轴承受到地径向

24、载荷，根据机械设计公式6-25，Fr 12T2tan2501000tan201208Nd2302Fr 22T2tan2501000 tan 202550Nd3143设两轴承受到地载荷分别为F1 和 F2，则有F1F2Fr 1Fr 2 120825503758NF1(12.5258181 11925 12.5)Fr 1(40.581 11925 12.5) Fr 2 (59.5 25 12.5)F11638N，解得F22120N2）计算轴承当量动载荷查机械设计得径向动载荷系数X1=0.56 ， X2=1 ，当量动载荷为PXFr10.56 1638917N11P2X 2 Fr 21 2120212

25、0N3) 验算轴承地寿命应以 1轴承地当量动载荷为计算依据，由轴承温度正常，查表得f t 1 ，因载荷平稳无冲击，取f p1轴承预期寿命 L'h 10365 8 29200hLh 106( fr Cr )106(152800)3(1.3 106 )h 2920060nf pP60 195.4121203.4.3 低速轴轴承由 3.3.4 地设计可得初选深沟球轴承6313，其尺寸为d=65mm， D=140mm ， B=33mm ，查机械设计表14-4，得 C=91800N ， C0=58800N1）计算轴承受到地径向载荷，根据机械设计公式6-25，Fr 12T3 tan2 145820

26、0 tan 206798 Nd4429设两轴承受到地载荷分别为F1 和 F2，则有F1F2Fr1 6798NF11970N，解得F1(16.5 186112 102316.5)Fr 1 (56 10 23 16.5)F24828N2）计算轴承当量动载荷查机械设计得径向动载荷系数X1=0.56 ， X2=1 ，当量动载荷为P1X1Fr10.56 19701103NP2X 2 Fr 214828 4828N3) 验算轴承地寿命应以 1轴承地当量动载荷为计算依据，由轴承温度正常，查表得f t 1 ，因载荷平稳无冲击，取f p1轴承预期寿命 L'h 10365 829200hLh106( fr

27、 Cr )106(1 91800)3(1.8 106 )h 2920060nf pP60 65.11 48283.5 键地设计计算1、选择键地类型、材料和尺寸1）一号键用于与高速轴轴段配合，选用A 型普通平键，材料用45钢 .根据轴径d=30mm，查表11-9，选键地宽度 b=8mm ，高度 h=7mm ，键长 L=45mm （小于轮毂孔长） .2）二号键用于与高速轴轴段配合，选用A 型普通平键，材料用45钢 .根据轴径d=50mm，选键地宽度b=14mm ，高度 h=9mm ，键长 L=80mm.3）三号键用于与中间轴轴段配合，选用A 型普通平键，材料用45钢 .根据轴径d=53mm，选键地

28、宽度b=16mm ，高度 h=10mm ，键长 L=70mm.4）四号键用于与中间轴轴段配合，用A 型普通平键，材料用45钢 . 根据轴径d=53mm，选键地宽度b=16mm ，高度 h=10mm ，键长 L=90mm.5）五号键用于与低速轴轴段配合，用A 型普通平键，材料用 45 钢 .根据轴径 d=63mm，选键地宽度 b=18mm ，高度 h=11mm，键长 L=100mm.6）六号键用于与低速轴轴段配合，用A 型普通平键，材料用 45 钢 .根据轴径 d=75mm，选键地宽度 b=20mm ，高度 h=12mm ，键长 L=110mm.（3）键连接强度核算静联接按挤压强度校核 .键和轴

29、地材料为钢，轮毂材料为钢.静载荷，由表11-10 查得许用挤压应力MPa .p125 1501）一号键，传递转矩T19550 P1955010.56172008 N mmn1586.3A型 键计 算长 度LcLb 458 37mm ， 由式11-24 得 ，4T4172008Pa p ，满足强度要求 .phcL 307 3788.6Md2）二号键，传递转矩T29550 P1955010.56172008 N mmn1586.3A型 键 计 算 长 度 Lc Lb 80 14 66mm ， 由 式11-24 得 ，4T4172008p ，满足强度要求 .phcL 5023.2M Pad9 663

30、）三号键，传递转矩T39550P2955010.25500960 Nmmn2195.4A型键计算长度LcLb7016 54mm， 由 式11-24得 ，p4T450096070.0MPap ，满足强度要求 .dhLc5310 544）四号键，传递转矩T49550P2955010.25500960 Nmmn2195.4A型键计算长度LcLb9016 74mm， 由 式11-24得 ，p4T450096051.1MPap ，满足强度要求 .d hcL 5310 745）五号键，传递转矩T59550 P395509.941458172 Nmmn365.1A型键计算长度LcLb1001882mm， 由

31、 式11-24得 ，p4T4145817210M3 Pap ，满足强度要求 .d hcL 6311 826）六号键，传递转矩T69550 P395509.941458172 Nmmn365.1A型键计算长度LcLb1102090mm， 由 式11-24得 ，4T41458172p7572MPa p ，满足强度要求 .dhLc12 903.6 联轴器地设计联轴器轴孔直径为63mm ，选择弹性柱销联轴器，型号为HL5Y 型联轴器，轴孔长度为 142mm.3.7 减速器附件地选择和密封类型地选择减速器附件地选择1、窥视孔和窥视孔盖设在箱盖顶部能够看到齿轮啮合区地位置，其大小以手能够伸进箱体进行检查操

32、作为宜.其尺寸选择为：l1180， l2165，l 3150，b1140，b2125， b3110，d7，n8，4，R52.通气塞和通气器通气器设置在箱盖顶部或视孔盖上，较完善地通气器内部制成一定曲路，并设置金属网 .主要尺寸： M16x1.5,D=22,D1=19.8,S=17,L=23,l=12,a=2,d1=53.油标、油尺由于杆式油标结构简单，应用广泛，选择杆式油标尺，其尺寸选择为:M124.油塞、封油垫其尺寸选择为:M20X1.55.起吊装置选择吊耳环和吊钩3.7.2 润滑与密封1、齿轮传动润滑因为齿轮圆周速度v m s12m s ，故选择浸油润滑 .2、滚动轴承地润滑因为齿轮圆周速度v<2m/s,滚动轴承采用脂润滑3、轴外伸端密封I 轴：与之组合地轴地直径是25mm，选 d=28mm 毡圈油封II 轴：无需密封圈III 轴：与之配合地轴地直径是55mm，选 d=55mm 选毡圈油封4、箱体结合面地密封软钢纸板3.8 减速器箱体地设计箱座壁厚 1=10mm；箱盖壁厚 1=8mm；箱座凸缘厚度b=15mm箱盖凸缘厚度b1=12mm箱座底凸缘厚度b2=25mm地脚螺栓直径df=M20地脚螺栓数目n=