二级减速箱机械设计课程设计说明书

1、1 目录设计任务书2 传动方案的拟定及说明3 电动机的选择3 传动装置的运动和动力参数的选择和计算4 传动零件的设计计算5 轴的设计计算13 滚动轴承的选择和计算20 键联接的选择和计算21 减速器附件的选择和密封类型的选择21 联轴器的选择22 减速器箱体的设计22 设计小结24 参考文献24 2 设计任务书题目：设计热处理车间清洗零件用的传送设备上的两级二级圆柱齿轮减速器。单向运转，工作平稳，两班值工作，每班工作8 小时，使用年限为 10 年。所选参数 如下：传送带拽引力2000n传送带运行速度0.80m/s 传送带鼓轮直径200mm方案的草图 如下：1，带传动的效率 ; 2，轴承的效率

2、; 3，齿轮传动效率 ; 4，联轴器的传动效率 ; 5，鼓轮上的传动效率。3 一、传动方案的拟定根据要求电机与减速器间选用v带传动， 减速器与工作机间选用联轴器传动，减速器为二级圆柱直齿齿轮减速器。方案草图如上。二、电动机的选择1、电机类型和结构型式。根据电源及工作机工作条件，工作平稳，单向运转，两班制工作，选用y系列三相笼型异步电动机。2、传动总效率nw=dv100060 =6010000.80/ （3.14200） =76r/min 卷筒所需功率pw=fv/1000=20000.80/1000=1.60kw 传动装置的总效率=1243245取 v带的效率1=0.96 轴承的效率2=0.99

3、 直齿圆柱齿轮的传动效率3=0.97 联轴器的效率4=0.99 鼓轮上的传动效率5=0.96 总效率 =0.950.9940.9720.99 0.96=0.824 3、确定电动机转速按推荐的传动比合理范围，带传动传动比i1 =24，二级圆柱齿轮减速器传动比 i2 =840 ，i=i1 i2 =16160而工作机卷筒轴转速为 =76r/min ，所以电动机转速的可选范围为dn=iwn=（16160）x76=（121612160）r/min 符合这一范围的同步转速有1500r/min、3000r/min 两种。综合考虑电动机和传动装置尺寸、质量和价格等因素，选用同步转速为1500r/min 的电动

4、机。4、确定电动机型号4 电动机的输出功率ped=pw/ =1.6/0.824=1.94 kw 由已有的标准的电机可知，选择的电机的额定功率 ped=3 kw 按工作要求和工作条件选用y 系列同步转速为1500r/min 的三相笼型异步电动机具体规格如下：类型额定功率（kw ）电 动 机同 步 转速（ r/min）满 载 转速（r/min）v带传动比y100l2-4 3 1500 1420 2 三、传动装置的运动和动力参数的选择和计算计算传动装置总传动比和分配各级传动比1)传动装置总传动比由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为 i=wmnn=1420/76=

5、18.68 2）分配各级传动比取 v带传动的传动比为i1=2；为满足相近的浸油条件，高速齿轮传动比为i2=1.4i3；所以由 i= i1 i2i3取 i2=3.62 i3=2.58 n0=1420r/min; n1=n0/ i1=1420/2=710r/min n = n/ i2=710/3.62=196.1r/min ; n = n / i3 =196.1/2.58=76 r/min ; 3) 各轴输入功率p = ped =1.94kw; 5 p = p1=1.940.96=1.86 kw ; p = p23=1.860.990.97=1.79 kw ; p = p 23=1.790.99

6、0.97=1.72kw; 4) 各轴输入转矩t = 9550 p/ n0=95501.94/1420=13.05 n ?m ; t1= 9550 p/ n =95501.86/710=25.06 n ?m ; t2=9550 p/ n =95501.79/196.1=87.12 n?m ; t3 =9550 p / n =95501.72/76=215.85n ?m ; 四、传动零件的设计计算v带的设计1、确定计算功率 pc 由表 8-7 查得工作情况系数 ka=1.2 故 pc= kap=1.233.6kw 2、选择 v带的带型根据 pc及 n1由图 8-11 选用 a型带3、确定带轮的基准

7、直径d1d并验算带速1）初选小带轮的基准直径dd1. 由表 86 和表 88，取带轮的基准直径d1d=100mm 2）验算带速 v： v=10006011ndd=3.141001420601000m/s=7.435m/s 由于 5m/sv1.5（f0）min=202.47 7 8、计算压轴力：(fp)min=2z（f0）minsin2=802.95n 9、带轮的结构设计 1 ）小带轮的结构设计由 n0= 1420 r/min选择小带轮的材料为铸钢；由 d1d=100mm300, 结合轴选择小带轮的结构形式为腹板式。 2 ）大带轮的结构设计由 n=710 r/min 选择大带轮的材料为ht200

8、 ；d2d=180mm ，所以选腹板式带轮。齿轮的设计（一）高速级齿轮传动的设计1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）根据要求的传动方案，选用标准直齿圆柱齿轮2）传送设备的速度不高，故选用8 级精度（ gb 10095 88）3）材料选择。查表10-1, 小齿轮选用 40cr 钢（调质）硬度为280hbs ，大齿轮选用 45 钢（调质）硬度为240hbs 试选小齿轮齿数 z1=24,大齿轮的齿数 z2=3.6224=86.88，取 z2=87; 2、按齿面接触强度设计按式（ 109a）试算，即dt2.32321?hedzuukt（1）确定公式内的各计算数值1）试选 kt1.3 2）小齿轮的

9、输入转矩为 t1=2.506104n?mm 3）由表 107 选取尺宽系数d1 4) 由表 106 查得材料的弹性影响系数ze 189.8mpa215）由图1021d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限1limh650mpa ；大齿轮的接触疲劳强度极限2limh550mpa ；6）由式 1013 计算应力循环次数8 n160njlh 607101（2836010）2.48 109h n2n1/i22.48 109/3.62=6.85 108h 7）由图 1019 查得接触疲劳寿命系数k1hn0.90；k2hn0.92 8）计算接触疲劳许用应力取失效概率为 1，安全系数 s1，由式（ 101

10、2）得skhnh1hlim110.9 650mpa=585mpa skhnhhlim2220.92 550mpa=506mpa （2）计算试算小齿轮分度圆直径d1tbdt 12.32311?hedzuukt=2.32325068.18962.3162.3110000506.23. 1）（=41.803mm （3）计算圆周速度v=100060d11tn=10006071063.40=1.554m/s （4）计算齿宽 b 及模数 mtb=ddt1=140.63=41.803mm mt=1t1zd=24803.41=1.74mm h=2.25 mt=2.251.74mm=3.92mm b/h=40.

11、63/3.81=10.66 （5）计算载荷系数 k 已知载荷平稳，由表10-2 取 ka=1.0; 根据 v=1.51m/s,8 级精度，由图 109 8 查得动载系数 kv=1.12；由表 104 插值法查得 kh=1.452; 由图 1013 查得 kf =1.35; 由表 103 查得 kh =kf =1 故载荷系数 k= ka kv kh kh=1.01.1211.452=1.626 (6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（1010a）得d1= d1t3tkk=41.80333.1626.1=45.04mm 计算模数 m m = d1/ z1=45.04/24mm=1.87

12、7mm 3. 按齿根弯曲强度设计由式(105) m31212fsfdyyzkt(1) 确定计算参数1) 计算载荷系数k=kakvkfkf =1.0 1.1211.35=1.512 2）由图 1020c 得1fe=500mpa 2fe=380mpa 3）由图 1018 取弯曲疲劳寿命系数 k1fn=0.83 k2fn=0.85 4) 查取齿型系数由表 105 查得 y1af=2.65；y2af=2.206 5) 查取应力校正系数由表 105 查得 y1as=1.58；y2as=1.78 6) 计算弯曲疲劳许用应力f取弯曲疲劳安全系数s=1.4 f1= k1fn1fe/s=0.83 500/1.4

13、mpa=296.43mpa f2= k2fn2fe/s=3800.85/1.4mpa=230.71mpa 7) 计算大、小齿轮的fsafayy并加以比较10 111afsafyy=2.651.58 296.43=0.01412 222fsfyy=2.2061.78230.71=0.01702 大齿轮的数值大。(2) 设计计算m 301702.02424110000506.2512.12=1.308mm 对比结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m的大小主要取决于弯曲强度决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，则取m=2m

14、m，按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d1=45.72mm于是z1= d1/m=45.04/2=22.52 取 z1=23 则 z2=i2z1b=3.6223=83.26 取 z2=83 4. 几何尺寸计算1） 、计算中心距a=( z1+ z2)m/2=(23+83) 2/2=106mm 2） 、计算大、小齿轮的分度圆直径d1=m z1=223mm=46mm d2=m z2=293mm=166mm 3） 、计算齿轮宽度b=d d1 =146mm=46mm 圆整后取 b2=45mm ，b1=50mm ( 二) 低速级齿轮传动的设计1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）根据要求的传动方案，选用标

15、准直齿圆柱齿轮2）传送设备的速度不高，故选用8 级精度（ gb 10095 88）3）材料选择。小齿轮选用45 钢（表面淬火）齿面硬度约为280hbs ，大齿轮选用 45 钢（表面淬火）硬度为240hbs; 4）试选小齿轮齿数za24，大齿轮齿数 zb i3za=2.5824=61.92, 取z2=62；2、按齿面接触强度设计因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算按式（ 109a）试算，即dt2.32321?hedzuukt1）确定公式内的各计算数值11 1）试选 kt1.3 2）小齿轮传递的转矩t2=87.12104n ?mm 3) 由表 107 选取尺宽系数d1 4

16、) 由表 106 查得材料的弹性影响系数ze 189.8mpa215）由图1021d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限ah lim600mpa ；大齿轮的接触疲劳强度极限bh lim550mpa ；6）由式 1013 计算应力循环次数n160 n jlh 6.85 108h n2n1/i36.85 108/2.58=2.66 108h 7）由图 1019 查得接触疲劳寿命系数k1hn0.92；k2hn0.96 8）计算接触疲劳许用应力取失效概率为 1，安全系数 s1，由式（ 1012）得ah0.92 600mpa 552mpa bh0.96 550mpa 528mpa （2）试算小齿轮分

17、度圆直径 d2tdt22.32321?hedzuukt=2.32325288.18958.2158.2110000712.83. 1）（=63.3mm （3）计算圆周速度v=100060d2t2n=1000601 .1963 .6314.3=0.65m/s （4）计算齿宽 b 及模数 mtb=ddt1=163.3=63.3mm 12 mt=12zdt=243 .63=2.64mm h=2.25 mt=2.252.64=5.93mm b/h=63.3/5.93=10.67 （5）计算载荷系数 k 已知载荷平稳，由表10-2 取 ka=1.0, 根据 v=0.65m/s,8 级精度，由图 108

18、查得动载系数 kv=1.0；由表 104 插值法查得 kh=1.456 由图 1013 查得 kf =1.4 由表 103 查得 kh = kf =1 故载荷系数 k= ka kv kh kh=1.01.011.456=1.456 (6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（1010a）得d2= dt23tkk=63.333.1456.1=65.74mm 计算模数 m m = d2/ z1=65.74/24=2.74mm 3. 按齿根弯曲强度设计由式(105) m31222fsfdyyzkt(1) 确定计算参数1) 计算载荷系数k=kakvkfkf =1.0 1.0 11.4=1.4

19、2）由图 1020c 得1fe=500mpa 2fe=380mpa 3）由图 1018 取弯曲疲劳寿命系数 k1fn=0.85 k2fn=0.90 4) 查取齿型系数由表 105 查得 y1af=2.65；y2af=2.27 5) 查取应力校正系数由表 105 查得 y1as=1.58；y2sa=1.73 6) 计算弯曲疲劳许用应力f13 取弯曲疲劳安全系数s=1.4 f1= k1fn1fe/s=0.85 500/1.4map=303.57mpa f2=k2fn2fe/s=0.9 380/1.4map=244.29mpa 7) 计算大、小齿轮的fsafayy并加以比较111fsafayy=2.

20、651.58 303.57=0.0138 222afsafyy=2.271.73244.29=0.0161 大齿轮的数值大。(2) 设计计算m 30161.02424110000712. 840.12=1.896mm 对比结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m的大小主要取决于弯曲强度决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，则取m=2.5mm ，按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d1=73.01mm于是z1= d1/m=65.74/2 32.87 取 z1= 33 则 z2=i3z1=2.583385.14 取 z2=86

21、 4. 几何尺寸计算1） 、计算中心距a=( z1+ z2)m/2=(33+86) 2/2=119mm 2） 、计算大、小齿轮的分度圆直径d1=m z1=233=66mm d2=m z2=286=172mm 3 ） 、计算齿轮宽度b=d d1 =166=66mm 圆整后取 b2=65mm ，b1=70mm 五、轴的设计计算轴：1找出输入轴上的功率p1、转速 n1和转矩 t1p1=1.86kw n1=710r/min t1=25.06n.m 选取轴的材料为45 钢，调质处理。根据表153，取 c的值为 112 由此确定最小轴的直径14 d311npc371086. 1112=15.45mm 选

22、d=20mm 2求作用在齿轮上的受力ft=dt2=1089.6n fr= tantf=396.6n（=20 ）3轴的结构设计1）拟定轴上零件的装配方案，如下（1）第一段轴用于安装带轮（经过受力分析满足要求），外形尺寸为 :d l=2040mm ，即直径为 20mm ，长度为 40mm 。（2）第二段轴肩用于对带轮进行轴向固定，取直径为 25mm ，长度为 76mm 。（3） 第三段用于安装深沟球轴承6206 和挡油板，取内径为 30mm, 长度 26mm （4） 第四段为轴肩，为深沟球轴承进行轴向定位， 直径为 38mm 长度为 87mm. （5） 第五段为小齿轮， 齿轮采用齿轮轴的形式， 直径为 34mm ， 长度为 46mm 。 (6) 第六段用于安装深沟球轴承6206和挡油板， 取内径为 30mm, 长度 42mm 4载荷分析将带轮的压轴力 fq看作水平。（1）弯矩在水平面内 fq=1204.43n ft=1089.6n 15 求得支反力1rf=321.86n 2rf=767.74n 水平面内最大的弯矩在b断面内， mbh=41841n mm在铅垂面内 fr=396.6n 求得支反力 1rf=2065.8n 2rf=-464.77n 铅垂面内最大的弯矩在b断面内， mbv