展开式二级圆柱齿轮减速器(E7)

1、机械设计课程设计减速器设计齐齐哈尔大学普通高等教育 机械设计课程设计 题目题号： 展开式二级圆柱齿轮减速器（E7） 学 院： 机电工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 李明 成 绩： 2014 年 12 月 24 日机械设计课程设计成绩评阅表题目评分项目分值评价标准评价等级得分A级（系数1.0）C级（系数为0.6）选题合理性题目新颖性10课题符合本专业的培养要求，新颖、有创新基本符合，新颖性一般内容和方案技术先进性10设计内容符合本学科理论与实践发展趋势，科学性强。方案确定合理，技术方法正确有一定的科学性。方案及技术一般文字与图纸质量20设计说明书结构完整，层次清楚，语言流畅。设计图纸

2、质量高，错误较少。设计说明书结构一般，层次较清楚，无重大语法错误。图纸质量一般，有较多错误独立工作及创造性20完全独立工作，有一定创造性独立工作及创造性一般工作态度20遵守纪律，工作认真，勤奋好学。工作态度一般。答辩情况20介绍、发言准确、清晰，回答问题正确，介绍、发言情况一般，回答问题有较多错误。评价总分总体评价注：1、评价等级分为A、B、C、D四级，低于A高于C为B，低于C为D。2、每项得分分值×等级系数（等级系数：A为1.0，B为0.8，C为0.6，D为0.4）3、总体评价栏填写“优”、“良”、“中”、“及格”、“不及格”之一。 摘 要减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、

3、圆柱齿轮传动所组成的独立部件，齿轮传动是应用极为广泛和特别重要的一种机械传动形式，它可以用来在空间的任意轴之间传递运动和动力，目前齿轮传动装置正逐步向小型化，高速化，低噪声，高可靠性和硬齿面技术方向发展，齿轮传动具有传动平稳可靠，传动效率高，结构紧凑，维护方便等优点。因此，它在各种机械设备和仪器仪表中被广泛使用，常用在动力机与工作机之间的传动装置，本次设计的是带式运输机用的二级圆柱齿轮减速器。首先运用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。通过课程设计，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

4、问题的能力及学习机械设计的一般方法和步骤。关键词：圆柱齿轮 轴系 传动效率 齿轮传动 减速器设计目 录第一章 设计任务书51.1设计题目51.2.设计任务51.3.具体作业51.4.数据5第二章 电动机的选择62.1,选择电动机的类型和结构式62.2，选择电动机的容量72.3，确定电动机的转速7第三章 传动装置运动及动力参数计算83.1传动比分配93.2传动装置的运动和动力参数10第四章 传动零件的设计计算154.1带传动的设计174.2高速级齿轮设计计算194.3低速级齿轮设计计算20第五章 轴的设计及计算215.1高速轴（1轴）设计235.2中速轴（2轴）设计255.3低速轴（3轴）设计2

5、8第六章 滚动轴承的选择和计算306.1高速轴轴承326.2中速轴轴承346.3低速轴轴承36第七章 减速器结构及其附件的设计38 心得体会及参考书目39第1章 展开式二级圆柱齿轮减速器的设计齐齐哈尔大学机械设计课程设计任务书 姓名： 班级：机械班 学号：2011.设计题目 用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器。传动装置简图如右图所示。(1)带式运输机数据见数据表格。(2)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。运输带速度允许速度误差为±5%。(3)使用期限 工作期限为十年，检修期间隔为三年。(4)生产批量及加工条件 小批量生产。2.设计任务1)选择电动机

6、型号；2)确定带传动的主要参数及尺寸；3)设计减速器；4)选择联轴器。3.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.数据表运输机工作轴转矩T/(N·m)800850900950800850900800850900运输带工作速度v/(m/s)1.21.251.31.351.41.451.21.31.551.4运输带滚筒直径D/mm360370380390400410360370380390运输机工作轴转矩T=900/(N·m)运输带工作速度v=1.2/(m/s)运输带滚筒直径D=360/mm第二章 电动机的选择2.1,选择电动

7、机的类型和结构式 选用三相鼠笼是异步电动机，有传动方案选择圆柱齿轮，无特殊要求，采用Y系列电机，为防止杂质侵入电机内部，电动机采用封闭式。2.2，选择电动机的容量运输机的工作转速 运输机的所需功率 电动机之运输机之间传动装置的总效率查表1-7 得各传动机构和摩擦副效率(从传输机到电动机) 取 滚动轴承（球）联轴器 齿轮副 V带 所需电机功率： 2.3，确定电动机的转速 为带传动比，取24为高速级传动比，取35为低速级传动比，取35且 则 n=11706000为减小电动机的结构尺寸，降低成本，取n=1500r/min查表12-1得 取 电动机型号 Y132M-4 查表12-3得 电动机基本参数

8、额定功率 7.5KW 满载转数 1440r/min 中心高度 132mm 表2-1 电动机参数选择 额定功率单位为KW，满载转速单位为r/min，堵转转矩与最大转矩单位都为N·m。第三章 传动装置运动及动力参数计算3.1传动比分配传动装置的总传动比要求为式中: -电动机满载转速, r/min.多级传动中,总传动比为: 分配传动比要考虑以下几点:(1)齿轮各级传动比要在要求的范围内:i=3-5,带传动比范围： i=2-4;(2)应使传动装置结构尺寸最小、重量最轻.(3)应使各传动尺寸协调,结构匀称合理.避免干涉碰撞.可采用推荐的,取=1.4,取带传动比 则 求得 但是在实际传动中有误差

9、,一般允许相对误差为.3.2传动装置的运动和动力参数设计计算传动件时,要用各轴的转速、转矩或功率,因此要将工作机上的转速、转矩或功率推算到各轴上.各轴转速 ，分别表示1，2，3轴的转速，r/min .1轴为高速轴，3轴低速轴； ， 分别表示带轮与高速轴，高、中速轴，中、低速轴间的传动比；各轴功率，1，2，3轴输入功率；表示各传动机构和摩擦副效率；各轴转矩电动机输出转矩：, , 1,2,3轴的输入转矩,N.m 。轴（电动机轴）： P0=Pd=6.8747 KW n0=nm=1440 r/min T0=9550·P0/n0 =95506.877/1440=45.6 N·m轴（高

10、速轴）： P1=P0·1=6.87470.96=6.53 KW n1=n0/i0 =1440/2=720 r/min T1=9550·P1/n1 =95506.877/720=86.7 N·m轴（中间轴）： P2=P1·12=P1·2·3=6.877×0.99×0.97=6.27 KW n2=n1/i12 =720/4 =180 r/min T2=9550·P2/n2 =9550×6.27/180=333 N·m轴（低速轴）： P3=P2·23=P2·2·

11、3=6.27×0.99×0.97=6.02 KW n3=n2/i23 =180/2 =63.2 r/min T3=9550·P3/n3 =9550×6.02/63.2=911.5 N·m轴（滚筒轴）： P4=P3·34=P3·2·4=6.02×0.99×0.99=5.90 KW n4=n3/i34 =63.2/1=63.2 r/min T4=9550·P4/n4 =9550×6.02/63.2=909.66 N·m见表2-2为各轴运动和动力参数数值，详细介绍各轴的功

12、率、转速、及转矩等值。表2-2 各轴运动和动力参数轴名功率 P/Kw转矩 T/N m转速n/(r/min)传动比i 效 率 输入 输出 输入 输出电动机轴6.87545.61440高速轴6.536.4786.786.0672020.99中间轴6.276.21333330.218040.99低速轴6.025.96911.590363.22.850.97滚筒轴5.95.84909.66901.3663.210.96第四章 传动零件的设计计算4.1带传动的设计（1） 确定计算功率由机械设计表8-6查得工作情况系数=1.1，故（2） 选取普通V带带型根据确定选用v带，由表8-6得，A型 初选小带轮的直

13、径.并验算带速v.1）初选小带轮的直径，由表8-6和表8-8. 取小带轮的基准直径.2).验算带速v. .故带速合适3）.大带轮的基准直径 已圆整。（3） 确定V带的基准长度和传动中心距1）.根据，初步确定中心距=300mm2).计算带所需的基准长度 由表8-2得取3).计算实际中心距a 中心矩的变动范围（5） 验算主动轮上的包角主动轮上的包角合适。（6） 计算V带的根数z1).计算单根V带的额定功率由和查表8-4a得根据和A型带.查表8-4b得查表8-5得表8-2得于是2）.计算v带根数 .取8根（7） 计算单根v带的初拉力的最小值 由表8-3得A型带的单位长度质量q=0.1kg/m 应该使

14、带的实际拉力（8） 计算作用在轴上的压轴力（9） 带轮结构设计小带轮采用实心失，大带轮采用腹板式调整高速轴的转速和转矩4.2高速级齿轮设计计算（一） 选取齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1） 选取直齿圆柱齿轮传动。（2） 带传动为一般工作机器，速度不高，选取7级精度（GB10095-88）（3） 材料选择：小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。（4） 选小齿轮齿数=24，则大齿轮齿数，取=96。(二) 按齿面接触强度设计由设计公式( 1 )定公式内的各计数数值并计算1、 选取载荷系数.2、 计算小齿轮传递的转距3、 选取齿宽系数。4、

15、 材料的弹性影响系数。5、 齿面硬度查10-21d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。6、 计算应力循环次数7、 接触疲劳寿命系数。8、 计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1%，安全系数S=1，9、 试算小齿轮分度圆直径计算圆周速度10、 计算齿宽b11、 计算齿宽与齿高之高比b/h 12、 计算载荷系数根据v=2.33m/s,7级精度，得 直齿轮，假设。得 由表10-2得使用系数7级精度，非对称布置 由，则载荷系数 13、 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 14、 计算模数（三） 按齿根弯曲强度设计弯曲强度计算公式（1） 确定公式内各计算数值1、小齿轮的弯曲疲劳极限，

16、大齿轮的弯曲疲劳极限。2、由图10-18得弯曲疲劳寿命系数。3、计算弯曲疲劳许用应力，取S=1.44、计算载荷系数K 5、查10-5得齿形系数 6、查10-5得应力校正系数 7、计算大、小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大。（2）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度设计计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度设计计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，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，则可取模数m=2.0,直径算处小齿轮齿数核算（四）几何尺寸计算（1）计算分度圆直径（2）计算中心距（3）计算齿轮宽度 取。（4）验算合适（5）齿轮结构为标准型的。调整第三

17、级传动比，及中速轴的转速和转矩4.3低速级齿轮设计计算（一） 选取齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1） 选取直齿圆柱齿轮传动。（2） 传输机为一般工作机器，速度不高，选取7级精度（3） 材料选择：小齿轮材料为40钢（调质），硬度为240HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。( 4 ) 选小齿轮齿数=23，则大齿轮齿数，取=66。（二） 按齿面接触强度设计由设计公式（2） 确定公式内的各计数数值1、 选取载荷系数.2、 计算小齿轮传递的转距3、 选取齿宽系数。4、 材料的弹性影响系数。5、 齿面硬度查10-21d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。6、 计算应

18、力循环次数7、 接触疲劳寿命系数。8、 计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1%，安全系数S=1，（3） 计算1、 试算小齿轮分度圆直径 计算圆周速度2、 计算齿宽b3、 计算齿宽与齿高之高比b/h 5、 计算载荷系数根据v=0.905m/s,7级精度，得直齿轮，假设。得 使用系数7级精度，非对称布置由，则载荷系数6、 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径7、 计算模数（三） 按齿根弯曲强度设计弯曲强度计算公式（1） 确定公式内各计算数值1、小齿轮的弯曲疲劳极限，大齿轮的弯曲疲劳极限。2、由图10-18得弯曲疲劳寿命系数。3、计算弯曲疲劳许用应力，取S=1.44、计算载荷系数K 5、查10-5

19、得齿形系数 6、查10-5得应力校正系数 7、计算大、小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大。（2）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度设计计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度设计计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，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，则可取模数m=3.5,直径算处齿数核算（四）几何尺寸计算（1）计算分度圆直径（2）计算中心距（3）计算齿轮宽度 取。（4）验算合适（5）齿轮结构为标准型的 (6)因减速器的低速轴与运输机连接用的联轴器，由于轴的转速较底不必要求具有较小的转动惯量，但传递的转矩较大，又因为减速器与工作机不在同一底座上，要

20、求有较大的轴线偏移补偿，因此，选用无弹性的扰性联轴器，选用滚子链式联轴器。 由,取 查表8-4取型号GL9第五章 轴的设计及计算5.1高速轴设计 ， a 结构设计取轴的材料为45钢（调质），查表15-3，取=115。因为有键槽，则圆整，取 1 确定各轴段直径:最小轴段，：轴肩2处对带轮定位， ：轴肩3处为过度部位，区分加工表面，轴段34与轴承配合，轴承仅承受径向力，处取轴承型号6307，其主要参数， 该轴跨距 ：由轴承对轴肩要求，查6307得， ：同理 ：同理，2 确定各轴段长度:由与12轴段配合的带轮宽B=52mm,:查表11-1，地脚螺栓 得 轴承旁连接螺栓 ，取由表11-2得 箱体轴承孔

21、长轴承端盖厚e=10mm装拆螺钉余量取则 :与轴承配合，取:轴环宽度:由与之相配合的齿轮1宽得：3 确定轴上倒角和圆角 b 按许用弯曲应力校核轴强度（1） 轴上力的作用点及支点跨距的确定齿轮对轴的力作用点按简化原则应在齿轮宽的中心，因此可决定轴上齿轮力的作用点位置 (2) 绘轴的受力图(如下图)(3) 计算轴上的作用力 齿轮1的啮合力 V带作用的压轴力 (4)计算支反力 水平面内 解得 弯矩 垂直面内 解得 弯矩 两平面合成，得 受力弯矩图 (5)计算当量弯矩因为材料为45钢（调质），由表15-1查得 应力校正系数0.6 B,C为危险截面，分别校核，截面强度足够，高速轴安全；5.2中速轴设计

22、， a 结构设计取轴的材料为45钢（调质），查表15-3，取=115。圆整，取 4 确定各轴段直径:最小轴段为使之与轴承相适应，选轴承型号6308，则 ,该轴跨距：轴肩2为过渡部位，区分加工表 ：轴肩3处对齿轮2有轴向定位要求，取 ：同理与， ：同理5 确定各轴段长度:与轴承配合段，:与齿轮2配合段 :与齿轮3配合，取 :与轴承配合， :轴环宽度6 确定轴上倒角和圆角 b 按许用弯曲应力校核轴强度（2） 轴上力的作用点及支点跨距的确定齿轮对轴的力作用点按简化原则应在齿轮宽的中心，因此可决定轴上两齿轮力的作用点位置 (2) 绘轴的受力图(3) 计算轴上的作用力 齿轮1的啮合力 (4)计算支反力

23、水平面内 解得 弯矩 垂直面内 解得 弯矩 两平面合成，得 (5)计算当量弯矩因为材料为45钢（调质），由表15-1查得 应力校正系数0.6 G,F为危险截面，分别校核G 截面危险F截面强度足够；重新设计轴段45的直径为保证轴的强度及键的削弱，取则，；校核G截面强度重新设计后，G截面安全5.3低速轴设计 ， a 结构设计取轴的材料为45钢（调质），查表15-3，取=108。因为有键槽，则圆整，取 1） 定各轴段直径:最小轴段，与联轴器GL9相适应，取：轴肩2处对半联轴器有轴向定位，：轴肩3处为过度部位，区分加工表面，轴段34与轴承配合，轴承仅承受径向力，因，查表6-1，处取轴承型号6

24、013，其主要参数， 该轴跨距 ：由轴承对轴肩要求，查表6-1型号6013得，：同理， ：对轴承轴肩的要求通过套筒来实现， ：轴肩8对齿轮4有轴向定位要求，2） 定各轴段长度:由与12轴段配合的半连轴器孔长B=84mm, :查表11-1，地脚螺栓 得 轴承旁连接螺栓 ，取由表11-2得 箱体轴承孔长轴承端盖厚e=10mm装拆螺钉余量取则 :与轴承6013配合，取:轴环宽度:由与之相配合的齿轮4宽得：3）确定轴上倒角和圆角 b 按许用弯曲应力校核轴强度（3） 轴上力的作用点及支点跨距的确定齿轮对轴的力作用点按简化原则应在齿轮宽的中心，因此可决定轴上齿轮力的作用点位置 (2) 绘轴的受力图(3)

25、计算轴上的作用力 齿轮4的啮合力 (4)计算支反力 水平面内 解得 弯矩 垂直面内 解得 弯矩 两平面合成，得 (5)计算当量弯矩因为材料为45钢（调质），由表15-1查得 应力校正系数0.6 Q为危险截面，分别校核Q截面强度足够，低速轴安全；第六章 滚动轴承的选择和计算6.1高速轴轴承由计算轴时初选轴承型号6307，因轴承支点跨距<300mm采用两端固定的轴承组合两轴承分别受的径向力为，。转速得当量动载荷查表13-4得 传动机构有轻微冲击，查表13-6得载荷系数查表6-1得6037的基本额定动载荷所以 预期计算寿命 ：选取窄一点的轴承6207查表6-1得 基本额定动载荷 6207合适，

26、多余宽度留与轴承与箱体内端面的间隙。6.2中速轴轴承由计算轴时初选轴承型号6308，因轴承支点跨距<300mm采用两端固定的轴承组合两轴承分别受的径向力为，。转速得当量动载荷查表13-4得 传动机构有轻微冲击，查表13-6得载荷系数查表6-1得6013的基本额定动载荷所以 选取窄一点的轴承6208查表6-1得 基本额定动载荷但按三年间修期则，六年更换一次 6208合适，多余宽度留与轴承与箱体内端面的间隙。6.3低速轴轴承由计算轴时初选轴承型号6013，因轴承支点跨距<300mm采用两端固定的轴承组合两轴承分别受的径向力为，。转速得当量动载荷查表13-4得 传动机构有轻微冲击，查表1

27、3-6得载荷系数查表6-1得6013的基本额定动载荷，所以 预期计算寿命 ： 轴承6013合适。第七章 减速器结构及其附件的设计1箱体尺寸参考课程设计书上的参数，可计算出尺寸如下：尺寸表名 称符 号减速器型式及尺寸关系箱座厚度9mm箱盖厚度18mm箱盖凸缘厚度b112mm箱座凸缘厚度b13.5 mm箱座底凸缘厚度b220 mm地脚螺钉数目n4地脚螺钉直径df20mm轴承旁边联结螺栓直径d116mm盖与座联结螺栓直径d212 mm联接螺栓d2的间距l200 mm轴承端盖螺钉直径d38 mm视孔盖螺钉直径d48 mm定位销直径d8 mm至外箱壁距离、至凸缘边缘距离C1C2地脚螺栓：C1min=24mm,C 2min=22mm,D0=36mm轴承旁联接螺栓：C1min=20mm,C2min=18mm,D0=30mm盖与座联接螺栓：C1min=16mm,C 2min=14mm,D0=22mm轴承旁凸台半径R125mm凸台高度h50mm外箱壁至轴承座端面距离l143mm铸造过度尺寸x,yX=3mm,y=15mm大齿轮顶圆与内箱壁距离115mm齿轮端面与内箱壁距离k15mm箱盖，箱座肋