二级圆柱齿轮减速器设计说明书

1、机械设计（论文）说明书 题 目： 系 别： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称：2014年12月6日目录课程设计任务书1一、传动方案的拟定及电动机的选择3二、V带选择 4三高速级齿轮传动设计6四、轴的设计计算 10五、滚动轴承的选择及计算13六、键联接的选择及校核计算14七、联轴器的选择15八、减速器附件的选择15九、润滑与密封16十、减速器及其附件的设计16十一、润滑与密封设计17十二、设计小结18十三、参考资料目录19 课程设计任务书 设计课题：设计一用于带式运输机上的两级展开式圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效

2、率的损失),减速器小批量生产,使用期限10年(250天/年),2班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V，环境最高温度35C0。设计题目：带式运输机用展开式二级圆柱齿轮减速器设计。设计用于带式运输机上的展开二级圆柱齿轮减速器。连续单向运转，空载启动，中等冲击，二班制工作，运输带速度允许误差为5%，工作期限为10年。设计原始参数表如下：运输机工作压力F（N）： 1800运输机带工作速度V（m/s）： 1.9卷筒直径D（mm）： 190 设计要求:1.减速器装配图一张(A1或A0)。2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3或A2)。3.设计说明书一份。 设计步骤:1.

3、 传动装置总体设计方案2. 电动机的选择3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比4. 计算传动装置的运动和动力参数5. 设计V带和带轮6. 齿轮的设计7. 滚动轴承和传动轴的设计8. 键联接设计9. 箱体结构设计10. 润滑密封设计11. 联轴器设计一、拟定传动方案由已知条件计算驱动滚筒的转速n,即r/min一般选用同步转速为1000r/min或1500r/min 的电动机作为原动机，因此传动装置传动比约为6或8。根据总传动比数值，初步拟定出以一级传动为主的多种传动方案。2.选择电动机1）电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y（IP44）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构

4、。2）电动机容量（1）滚筒输出功率Pw （2）电动机输出功率P 根据传动装置总效率及查表2-4得：V带传动1=0.945；滚动轴承2 =0.98；圆柱齿轮传动 3 =0.97；弹性联轴器4 =0.99；滚筒轴滑动轴承5 =0.94。（3）电动机额定功率Ped 由表20-1选取电动机额定功率Ped =5.5kw。3）电动机的转速为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由表2-1查得V带传动常用传动比范围i1 =24,单级圆柱齿轮传动比范围i2 =36，则电动机转速可选范围为nd= n·i1·=5732292r/min方案电动机型号额定功率（kw）电动机转速（r/m

5、in）电动机质量（kg）传动装置的传动比同步满载总传动比V带传动单级减速器1Y132S-45.515001440687.8532.6172Y132M-65.51000960855.232.52.092 由表中数据可知两个方案均可行，方案1相对价格便宜，但方案2的传动比较小，传动装置结构尺寸较小，整体结构更紧凑，价格也可下调，因此采用方案2，选定电动机的型号为Y132M-6。4）电动机的技术数据和外形、安装尺寸由表20-1，20-2查出Y132M-6 型电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸，并列表记录备用（略）。3.计算传动装置传动比和分配各级传动比1）传动装置传动比2）分配各级传动比取V带传动

6、的传动比i1 =2.5，则单级圆柱齿轮减速器传动比为所得i2值符合一般圆柱齿轮传动和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。4.计算传动装置的运动和动力参数1）各轴转速电动机轴为0轴，皮带轴为I轴，减速器轴为轴，各轴转速为 n0=nm=960r/min nI=n0/i1=960/2.5384nII=nI/i2=384/2192r/min2）各轴输入功率按电动机额定功率Ped 计算各轴输入功率，即P0=Ped=5.5kwPI=P01=5.5x0.9455.1975kwPII=PI2 3 =5.1975x0.98x0.974.94kw3）各轴转矩 To=9550x P0/n0=9550x5.5/960

7、=54.71N·mTI=9550x PI/nI=9550x5.1975/384=129.26N·mTII=9550x PII/nII=9550x4.94/192=245.71N·m二、V带选择1 选择V带的型号根据任务书说明，每天工作8小时，载荷平稳，由精密机械设计的表7-5查得KA =1.0。则Pd=PI·KA =1.0×4.43=4.43kW 根据Pd=4.43和n1=960r/min,由机械设计基础课程设计图7-17确定选取A型普通V带。2 确定带轮直径D1，D2。由图7-17可知，A型V带推荐小带轮直径D1=125140mm。考虑到带速

8、不宜过低，否则带的根数将要增多，对传动不利。因此确定小带轮直径D1=125mm。大带轮直径，由公式D2=iD1（1-） (其中取0.02) 由查机械设计基础课程设计表9-1，取 D2=315mm。3 检验带速v v=1.6m/s<25m/s4 确定带的基准长度根据公式729：0.7（D1+D2）<a<2（D1+D2）初定中心距500mm依据式（7-12）计算带的近似长度L= 1708.9mm由表7-3选取Ld=1800mm，KL=1.015 确定实际中心距a=545.6mm6 验算小带包角1 =16007 计算V带的根数z。由表7-8查得P01.40，由表7-9查得Ka=0.

9、95，由表7-10查得P0=0.11，则V带的根数 =3.4根 取z=4三齿轮传动设计1） 选择材料、精度及参数小齿轮：45钢，调质，HB1 =240大齿轮：45钢，正火，HB2 =190模数：m=2齿数：z1=24 z2=48齿数比： u=z2/z1=48/24=2精度等级：选8级（GB10095-88）齿宽系数d: d =0.83 （推荐取值：0.81.4）齿轮直径：d1=mz1=48mm d2=mz2=96mm压力角：a=200齿顶高：ha=m=2mm齿根高：hf=1.25m2.5mm全齿高：h=(ha+hf)=4.5mm中心距：a=m(z1+z2)/2=72mm小齿轮宽：b1=d

10、83;d1=0.83×48=39.84mm大齿轮宽：根据机械设计基础课程设计P24,为保证全齿宽接触，通常使小齿轮较大齿轮宽，因此得：b2=40mm1 计算齿轮上的作用力设高速轴为1，低速轴为2圆周力：Ft1=2T1/d=2279N Ft2=2T/d=2692.9N径向力：Fr1=F1t·tana=829N Fr2=F2t·tana=980N轴向力为几乎为零 2）齿轮许用应力H F 及校验ZH节点齿合系数。对于标准直齿轮，an=20º,=0,ZH=1.76ZE弹性系数，。当两轮皆为钢制齿轮（=0.3，E1=E2=2.10x10N/mm2）时，ZE=271

11、；Z重合系数，。对于直齿轮，Z=1。.K载荷集中系数，由精密机械设计图8-38选取，k =1.08Kv动载荷系数，精密机械设计图8-39，kv=1.02计算得 H=465.00 N·mm-2对应于NHO的齿面接触极限应力其值决定于齿轮齿轮材料及热处理条件，精密机械设计表8-10；=2HBS+69=240x2+69=549N·mm-2。SH安全系数。对于正火、调质、整体淬火的齿轮，去SH=1.1；KHL寿命系数。式中NHO：循环基数，查精密机械设计图8-41，NHO=1.5x107；NH：齿轮的应力循环次数，NH=60nt=60x376x60x8=1.08288x107；取K

12、HL =1.06=529.04 N·mm-2H=465.00 N·mm-2=529.04 N·mm-2因此接触强度足够B齿宽，=0.83x48=39.84；许用弯曲应力；查表8-11得=1.8x240=432 N·mm-2，=1.8，=1 （齿轮双面受载时的影响系数，单面取1，双面区0.70.8），（寿命系数）循环基数取4x106 ,循环次数=60nt=60x376x60x8=1.08288x107 KFL =0.8471YF齿形系数。查精密机械设计图8-44，YF=3.73计算得=240 N·mm-2F=113.45 N·mm-2F

13、因此弯曲强度足够四、轴的结构设计1 轴的材料选用45钢2 估算轴的直径根据精密机械设计P257式(10-2)，查表10-2轴的最小直径取C=110或=30计算得d1min20mmd2min30mm取 d1=20mm，d2=30mm3 轴的各段轴径根据机械设计基础课程设计P26，当轴肩用于轴上零件定位和承受内力时，应具有一定高度，轴肩差一般可取610mm。用作滚动轴承内圈定位时，轴肩的直径应按轴承的安装尺寸取。如果两相邻轴段直径的变化仅是为了轴上零件装拆方便或区分加工表面时两直径略有差值即可，例如取15mm也可以采用相同公称直径而不同的公差数值。按照这些原则高速轴的轴径由小到大分别为：20mm,

14、22mm,25mm,48mm,25mm；低速轴的轴径由小到大分别为：30mm,32mm,35mm,40mm,48mm，35mm。4 轴的各段长度设计1) 根据机械设计基础课程设计表3-1，表4-1以及图4-1，得取8mm, 1取8mm, 齿轮顶圆至箱体内壁的距离：1=10mm 齿轮端面至箱体内壁的距离：2=10mm 轴承端面至箱体内壁的距离（轴承用油润滑时）：3=5mm 箱体外壁至轴承座孔端面的距离：L1=+C1+C2+(510)=45mm 轴承端盖凸缘厚度：e=10mm 2) 带轮宽：35mm 联轴器端：60mm1) 轴承的厚度B01=15mm,B02=17mm根据上面数据，可以确定各段轴长

15、，由小端到大端依次为：高速轴：35mm,42mm，16mm,12mm,40mm,12mm,16mm低速轴：60mm,40mm,30mm，40mm，10mm,17mm5 轴的校核计算（精密机械设计P257P262，机械设计手册）对于高速轴校核：FrFtFzLc LaLb L垂直面内支点反力：La:28.5带轮中径到轴承距离，Lb：67.5mm两轴承间距离。·校核FrA= Fr+ FrB1065.5N=（749.2+316.3）N类似方法求水平面内支点反力：V带在轴上的载荷可近似地由下式确定： ； F0单根V带的张紧力（N）Pd计算功率Pd=5.19Kw ;ZV带的根数；=6.2 m&#

16、183;s-1（为带速）Ka包角修正系数Ka=0.95qV带单位长度质量q=0.10（kg·m-1）精密机械设计表7-11计算得F0=144.7Fz=570N（lc =Lc =67中轴到轴承距离）N,MA=Fr·La=21352.2N·mmMB=0同理求得： M=A=Ft·La=64951.5N·mmM=B=Fz·Lc=38190 N·mmN·mmN·mm已知T=129000N·mm，选用轴的材料为45钢，并经正火处理。查精密机械设计表10-1，其强度极限=600N·mm-2 ，并查表

17、10-3与其对应的=55N· mm-2，=95 N·mm-2故可求出N·mm同理得MvB=31098.7 N·mmmm在结构设计中定出的该处直径dA=30mm,故强度足够。同理对高速轴的校核中： d=36.2mm, 在结构设计中定出的该处直径d=40mm,故强度足够。五、滚动轴承的选择及校核计算根据任务书上表明的条件：载荷平稳，以及轴承主要受到轴向力，所以选择圆锥滚子轴承。由轴径的相应段根据机械设计基础课程设计表15-7选择轻窄（2）系列，其尺寸分别为：内径：d1=30mm,d2=40mm外径：D1=55mm. D2=68mm宽度：B1=13mm，B2=

18、15mm滚动轴承的当量载荷为：0，X=1；Y=0；则C额定动载荷，机械设计基础课程设计表15-7而题目要求的轴承寿命为<，故轴承的寿命完全符合要求六、键联接的选择及校核计算1根据轴径的尺寸，由机械设计基础课程设计表14-1高速轴与V带轮联接的键为：键C8X30 GB1096-79大齿轮与轴连接的键为：键 12X32 GB1096-79轴与联轴器的键为：键C8X50 GB1096-792键的强度校核 齿轮与轴上的键 ：键C12×32 GB1096-79b×h=12×8,L=52,则Ls=L-b=40mm圆周力：Fr=2TII/d=2×245710/4

19、0=12285.5N挤压强度：=76.78<125150MPa=p因此挤压强度足够剪切强度：=51<120MPa=因此剪切强度足够键C8×52 GB1096-79和键C8×65 GB1096-79根据上面的步骤校核，并且符合要求。七、 联轴器的选择 根据轴径的和机械设计基础课程设计表17-1选择联轴器的型号：GB3852-83 J1一对组合轴孔直径：d=30mm,长度：L=60mm 八、减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M16×1.5油面指示器选用游标尺M16起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳，双螺钉起吊螺钉放油螺塞选用外六角

20、油塞及垫片M14×1.5根据机械设计基础课程设计表13-7选择适当型号：起盖螺钉型号：GB578386 M6×20,材料Q235高速轴轴承盖上的螺钉：GB578386 M6×20,材料Q235低速轴轴承盖上的螺钉：GB578386 M6×20,材料Q235螺栓：GB578286 M10×80，材料Q235九、润滑与密封1.齿轮的润滑采用浸油润滑，由于为单级圆柱齿轮减速器，速度<12m/s，当m<20 时，浸油深度h约为1个齿高，但不小于10mm，所以浸油高度约为36mm。2.滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑

21、。3.润滑油的选择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GB443-89全损耗系统用油L-AN15润滑油。4.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GB894.1-86-25轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。十、减速器及其附件的设计1 箱体（箱盖）的分析： 箱体是减速器中较为复杂的一个零件，设计时应力求各零件之间配置恰当，并且满足强度，刚度，寿命，工艺、经济性等要求，以期得到工作性能良好，便于制造，重量轻，成本低廉的机器。2 箱体（盖）的材料： 由于本课题所设计的减速器为普通型，故常用H

22、T15-33灰铸铁制造。这是因为铸造的减速箱刚性好,易得到美观的外形,易切削,适应于成批生产。3 箱体的设计计算，箱体尺寸如下： 代号 名称 计算与说明 结果 d 箱体壁厚 d = 0.025a+3 8 取d = 10 mm d1 箱盖壁厚 d1 = 0.02a+3 8 取d1 = 10 mm d' 箱体加强筋厚 d' = 0.85d1 = 0.85×10 = 8.5 取d' = 10 mm d1' 箱盖加强筋厚 d1' = 0.85d1 = 0.85×10 = 8.5 取d1' = 10 mm b 箱体分箱面凸缘厚 b1.5d = 1.5×10 = 15mm 取b = 15 mm b1 箱盖分箱面凸缘厚 b11.5d11.5×10 = 15mm 取b1 = 15 mm b2 平凸缘底厚 b22.35d = 2.35×10 = 23.5mm取b2 = 24 mm df 地脚螺栓 df = 0.036a+12 = 18.37 取df = 20 mm d1 轴承螺栓 d1 = 0.7df = 12.86 取d1 = 14 mm d2 联接分箱螺栓 d2 = (0.5-0.7)df = 10-14 取d2 = 10 mm d3 轴承盖螺钉