机械设计二级减速器说明书

1、重庆大学.标准版 机械设计课程设计机械设计课程设计说明书目 录 课程设计任务书. 21、 确定传动方案，选择电动机及计算运动参数. 32、 齿轮传动的设计. 63、 轴的设计. 174、 滚动轴承的校核计算. 255、 平键联接的选用和计算. 276、 联轴器的选择计算. 387、 润滑方式. 398、 减速器附件. 309、 设计小结. 31参考资料目录. 33机械设计课程设计任务书设计题目：设计带式运输机传动装置设计参数： 运输带拉力F=2000N 运输带的线速度V=1.5m/s 驱动卷筒直径： 要求传动效率： 传动尺寸无严格要求，中小批量生产 使用期限八年，大修期3年，单班制工作，传动装

2、置布置图1、 设计要求： 1.二级减速器传动设计及计算； 2.二级减速器结构设计； 3.绘制减速器装配图及低速级大齿轮零件图； 4.编写设计计算说明书。2、 设计时间： 开始：2011年6月29日 结束：2011年7月15日一、确定传动方案，选择电动机及计算运动参数（1） 方案选择根据传动装置的工作特性和对它的工作要求，并查阅相关资料，可选择两级展开式减速器传动方案，如图所示。传动装置布置图（2） 电动机的选择1. 计算带式运输机所需功率（工作机传动效率为1）2. 初估电动机额定功率P电动机所需输出的功率3. 选用电动机查资料1表（2.1）选用Y112M-4电动机，其主要参数如下:电动机额定功

3、率P4kw电动机满载转速1440电动机轴伸出端直径28电动机伸出端安装长度60（三）传动比的分配及转速校核1. 总传动比运输机驱动卷筒转速总传动比2. 传动比分配与齿数比考虑两级齿轮润滑问题，两级齿轮应有相近的浸油深度。参考资料1式（2.10）取，总传动比15.072，经计算高速级传动比 低速级传动比因此闭式传动取高速级小齿轮齿数，大齿轮齿数齿数比低速级小齿轮齿数大齿轮齿数齿数比实际总传动比3. 核验工作机驱动卷筒的转速误差卷筒的实际转速转速误差，合乎要求（四）减速器各轴转速，功率，转矩的计算1. 传动装置的传动效率计算根据传动方案简图，并由资料1表（2.3）查出弹性联轴器效率8级精度圆柱齿轮

4、传动效率含轴承效率运输机驱动轴一对滚动轴承效率故传动装置总效率与估计值相近，电动机功率确定无误。2. 各轴功率计算带式运输机为通用工作机，取电动机额定功率为设计功率。高速轴输入功率：中间轴输入功率：低速轴输入功率：P3=p3. 各轴转速计算高速轴的转速：中间轴的转速：低速轴的转速：4. 各轴转矩的计算：高速轴转矩：中间轴转矩：低速轴转矩：各轴运功动力参数列入下表轴名称功率转速转矩高速轴3.96144026.263中间轴3.84326.605112.282低速轴3.7394.278377.430二、齿轮传动的设计（1） 高速级齿轮传动设计计算注：本部分所设计图表、公式均来自资料21. 选定齿轮类

5、型、精度等级、材料1） 按传动方案，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（GB10095-88） (见表10-8)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，二者材料硬度差为40HBS。4） 小齿轮齿数，大齿轮齿数2. 按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-9a)进行计算，即（1） 确定公式内的各计算数值1） 试选载荷系数2） 高速轴传递转矩3） 由表10-7选取齿宽系数。4） 由表10-6查得材料的弹性影响系数5） 由图10-21d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

6、疲劳强度极限。6） 由式10-13计算应力循环次数7） 由图10-19取接触疲劳寿命系数。8） 计算解除疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12）得（2） 计算1) 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。2） 计算圆周速度。3） 计算齿宽b4) 计算齿宽与齿高之比。模数齿高5） 计算载荷系数根据，8级精度，由图10-8查得动载系数；直齿轮，；由表10-2查得使用系数；由表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，。由，查图10-13得；故载荷系数6) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得7） 计算模数m。， 按齿根弯曲强度设计由

7、式（10-5）得弯曲强度的设计公式为（1） 确定公式内的各计算数值1） 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限；2） 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,;3） 计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得4） 计算载荷系数K。5) 查取齿形系数。由表10-5查得;6) 查取应力校正系数由表10-5查得；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计算的模数m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

8、与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.384并就近圆整为标准值m=2.0，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数。小齿轮齿数大齿轮齿数这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。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 齿顶圆直径齿根圆直径 2. 高速级齿轮传动的几何尺寸高速级齿轮传动的几何尺寸归于下表名称计算公式结果模数2.0法面压力角分度圆直径44.0194.0齿顶圆直径48198齿根圆直径 39189中心距119齿宽44493.齿轮的结构设计小齿轮1由于直径较小，采

9、用齿轮轴结构；大齿轮2的结构尺寸计算如下表代号结构尺寸计算公式结果轮毂处直径72轮毂轴向长L54倒角尺寸n1齿根圆处厚度6腹板最大直径177板孔分部圆直径124.5板孔直径26.25腹板厚 13结构草图如下 （2） 低速级齿轮传动设计计算注：本部分所设计图表、公式均来自资料21.选定齿轮类型、精度等级、材料1）按传动方案，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7级精度（GB10095-88） (见表10-8)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，二者材料硬度差为40HBS。4）小齿轮齿数，大齿轮

10、齿数Z4=972.按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-9a)进行计算，即（1）确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数2）高速轴传递转矩3）由表10-7选取齿宽系数。4）由表10-6查得材料的弹性影响系数5）由图10-21d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。6）由式10-13计算应力循环次数7）由图10-19取接触疲劳寿命系数。8）计算解除疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12）得（2）计算1）试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。2）计算圆周速度。3）计算齿宽b4）计算齿宽与齿高之比。模数齿高5）计算载荷系数根据，7级精度，由图10

11、-8查得动载系数；直齿轮，；由表10-2查得使用系数；由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，。，查图10-13得；故载荷系数6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得7）计算模数m。， 按齿根弯曲强度设计由式（10-5）得弯曲强度的设计公式为（1）确定公式内的各计算数值1）由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限；2）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,;3）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得4）计算载荷系数K。5）查取齿形系数。由表10-5查得;6）查取应力校正系数由表10-5查

12、得；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计算的模数m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（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.888并就近圆整为标准值m=2，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数。小齿轮齿数大齿轮齿数这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 几何尺寸计算（1）计算分度圆直径（2）计算中心距（3）计算齿轮宽度齿顶圆直径齿根圆直径 2.低速

13、级齿轮传动的几何尺寸低速级齿轮传动的几何尺寸归于下表名称计算公式结果模数2法面压力角分度圆直径70244齿顶圆直径74248齿根圆直径65239中心距157齿宽70753.齿轮的结构设计小齿轮3由于直径较小，采用齿轮轴结构；大齿轮4的结构尺寸计算如下表代号结构尺寸计算公式结果轮毂处直径91轮毂轴向长L68倒角尺寸n1齿根圆处厚度6腹板最大直径227板孔分部圆直径159板孔直径34腹板厚21结构草图如下3、 轴的设计 在两级展开式减速器中，三根轴跨距应该相等或相近，而中间轴跨距确定的自由度较小，故一般先进行中间轴的设计，以确定跨距。（1） 中间轴设计1.选择轴的材料因中间轴是齿轮轴，应与齿轮3的

14、材料一致，故材料为45Cr调质，由资料2P362表15-1查出，2. 轴的初步估算由资料2P370式（15-2） 由资料2P370表15-3查出，因此考虑该处轴直径尺寸应当大于高速级轴颈处直径，取3. 轴的结构设计根据轴上零件的定位、转配及轴的公益性要求，参考表8.3、图8.4，初步确定出中间轴的结构如图。（1）各轴段直径的确定由资料1P95表5.9查出优选6208深沟球轴承。轴颈直径齿轮2处轴头直径齿轮2定位轴肩高度，由资料1P67表4.1查出该处直径齿轮3的直径：，由资料1P94表5.9查出轴承的安装尺寸4. 按许用弯曲应力校核轴（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

15、化原则应在齿宽的中点，因此可决定中间轴上两齿轮力的作用点位置。轴颈上安装的6208轴承从资料1P95表5.9可知B=18mm，故可计算出支点跨距和轴上各力作用点相互位置尺寸，见图。（2） 绘轴的受力图，参考资料5见附图。（3） 计算轴上的作用力：齿轮2：齿轮3：（4） 计算支反力垂直面支反力，参考附图绕支点B的力矩和,得同理，得 计算无误水平平面（XY平面）同样，由绕B点力矩的，得由，得 计算无误（5） 转矩，绘弯矩图垂直平面内的弯矩图：附图C处弯矩 D处弯矩 水平面弯矩图：附图C处弯矩 D处弯矩 （6） 合成弯矩：附图C处：D处：（7） 转矩及转矩图：附图（8） 计算当量弯矩，绘弯矩图应力校

16、正系数 C处：MC=D处：MD=弯矩图如下所示：（9） 校核轴径C剖面：强度足够D剖面：（齿根圆直径）强度足够5. 轴的细部结构设计由资料1P108表6.1查出键槽尺寸 ；由资料1P109表6.2查出键长L=40mm由表4.5查出导向锥面尺寸；由表4.3得砂轮越程槽尺寸 ；由资料1P365表15-2查出各倒角，圆角半径的推荐值。（2） 高速轴的设计1. 轴的材料由于该轴为齿轮轴，与齿轮1的材料相同，为40调质。2. 按切应力估算轴径由资料2查出系数C=112轴伸出段直径考虑与电机轴半联轴器相匹配的联轴器的孔径标准尺寸的选用，取。资料1P117表6.93.轴的结构设计1）划分轴段轴伸段；过密封圈

17、处轴段；轴颈；轴承安装定位轴段；齿轮轴段。2） 确定各轴段的直径由于轴伸直径比强度计算的值要大许多，考虑轴的紧凑性，其他阶梯轴段直径应尽可能以较小值增加，因此轴伸段联轴器用套筒轴向定位，与套筒配合的轴段直径。选择滚动轴承6207.，轴径直径（资料1）根据轴承的安装尺寸（资料1）齿轮段照前面齿轮的安装尺寸分度圆直径；齿顶圆直径；齿根圆直径。3） 确定各轴段的轴向长度两轴承颈间距（跨距）;A为箱体内壁间距离，由中间轴段设计知A=164mm。轴承内端面与内壁面之距取=10mm；B为轴承宽B=17mm轴伸段长度由联轴器轴向长决定 P117表6.9 轴颈段长度由轴承宽确定齿轮段轴向长度决定于齿轮宽度，轴

18、向位置由中间轴2齿轮所需啮合位置确定；直径为轴段长度在齿轮尺寸和位置确定后，即可自然获得。直径为轴段长由端盖外与端盖内两部分尺寸组成；端盖处尺寸为：,h为端盖螺钉（M8）六角厚度，。端盖内尺寸，根据其中，壁厚轴承旁联接螺栓扳手位置尺寸见资料1表7.1.，7.2端盖凸缘厚度 资料1表7.17轴承内端面与内壁的距离。B轴承宽度，6207轴承 B=17mm轴段长度高速轴的强度校核（略），跟中间轴一样经计算合格（3） 低速轴的设计1、 轴的材料由于该轴为齿轮轴，与齿轮1的材料相同，为40调质。2、 按切应力估算轴径由资料2查出系数C=112轴伸出段直径考虑与电机轴半联轴器相匹配的联轴器的孔径标准尺寸的

19、选用，取。用金属滑块联轴器 资料1P117表6.93.轴的结构设计1）划分轴段轴伸段；过密封圈处轴段；轴颈；轴承安装定位轴段；齿轮轴段。4） 确定各轴段的直径由于轴伸直径比强度计算的值要大许多，考虑轴的紧凑性，其他阶梯轴段直径应尽可能以较小值增加，因此轴伸段联轴器用套筒轴向定位，与套筒配合的轴段直径。选择滚动轴承6210.，轴径直径（资料1）根据轴承的安装尺寸（资料1）齿轮段照前面齿轮的安装尺寸分度圆直径；齿顶圆直径；齿根圆直径。5） 确定各轴段的轴向长度两轴承颈间距（跨距）;A为箱体内壁间距离，由中间轴段设计知A=164mm。轴承内端面与内壁面之距取=10mm；B为轴承宽B=20mm轴伸段长

20、度由联轴器轴向长决定 P117表6.9 轴颈段长度由轴承宽确定齿轮段轴向长度决定于齿轮宽度，轴向位置由中间轴2齿轮所需啮合位置确定；直径为轴段长度在齿轮尺寸和位置确定后，即可自然获得。直径为轴段长由端盖外与端盖内两部分尺寸组成；端盖处尺寸为：,h为端盖螺钉（M8）六角厚度，。端盖内尺寸，根据其中，壁厚轴承旁联接螺栓扳手位置尺寸见资料1表7.1.，7.2端盖凸缘厚度 资料1表7.17轴承内端面与内壁的距离。B轴承宽度，6210轴承 B=20mm轴段长度低速轴的强度校核（略），跟中间轴一样经计算合格低速级轴结构如图4、 滚动轴承的校核计算考虑轴受力较小，且主要是径向力，故选用的是单列深沟球轴承中间

21、轴6208两个，高速轴6207两个，低速轴6210两个（GB/T276-94）寿命计算：图参考资料5中间轴滚动轴承校核计算选用的轴承型号为6208，所以1. 查课程设计表5.9 ，1、 径向负荷 2. 已知预期寿命8年，单班制轴承实际寿命=16670/326.605* >19200h具有足够使用寿命3、三根轴的组合如下图所示 减速器内各零件结构及相互位置联系尺寸草图5、 平键联接的选用和计算1. 键类型的选择选择45钢，其许用挤压应力高速轴右端联接弹性联轴器，键槽部分轴径为32mm，轴段长60mm，所以选择双圆头普通平键（A型）键b=14mm,h=9mm,L=45mm.低速轴轴径为45m

22、m，轴段长90mm，所以选择双圆头普通平键（A型）键b=14mm,h=9mm,L=45mm.中间轴轴径为45mm，轴段长50mm，所以选择双圆头普通平键（A型）键b=14mm,h=9mm,L=45mm.2. 键类型的校核高速轴键的接触长度 ，接触高度 ，则强度足够，合格中间轴键的接触长度 ，接触高度 ，则强度足够，合格低速轴键的接触长度 ，接触高度 ，则强度足够，合格6、 联轴器的选择计算（一）高速轴输入端联轴器的选择高速级的转速较高，选用有缓冲功能的弹性套柱销联轴器。由表6.5查出载荷系数K=1.5，则计算转矩 工作转速 轴径，电动机查表6.9选用联轴器为：合乎上述工作要求。（二）低速轴输出

23、端联轴器的选择低速级同样选用有缓冲功能的弹性套柱销联轴器计算转矩 工作转速 轴径， 查表6.9选用联轴器为：七、润滑方式 由于所设计的减速器齿轮圆周速度较小，低于2m/s，故齿轮的润滑方式选用油润滑，轴承的润滑方式选用脂润滑。考虑到减速器的工作载荷不是太大，故润滑油选用中负荷工业齿轮油（GB59031986），牌号选68号。润滑油在油池中的深度保持在6880mm之间。轴承的润滑脂选用合成锂基润滑脂（SY14131980）。牌号为ZL2H。由于轴承选用了脂润滑，故要防止齿轮的润滑油进入轴承将润滑脂稀释，也要防止润滑脂流如油池中将润滑油污染。所以要轴承与集体内壁之间设置挡油环。八、减速器附件1.窥

24、视孔及窥视孔盖：由于受集体内壁间距的限制，窥视孔的大小选择为长99mm，宽55mm。盖板尺寸选择为长115mm，宽90mm。盖板周围分布4个M8的全螺纹螺栓。由于要防止污物进入机体和润滑油飞溅出来，因此盖板下应加防渗漏的垫片。考虑到溅油量不大，故选用石棉橡胶纸材质的纸封油圈即可。考虑到盖板的铸造加工工艺性，故选择带有凸台的铸铁盖板。2.通气器：为防止由于机体密封而引起的机体内气压增大，导致润滑油从缝隙及密封处向外渗漏，使密封失灵。故在窥视孔盖凸台上加安通气装置。由于减速器工作在情节的室内环境中，故选用结构简单的通气螺塞即可，其规格为M27×1.5。3.放油孔及放油螺塞：为了能在换油时

25、将油池中的污油排出，清理油池，应在机座底部油池最低处开设放油孔。为了能达到迅速放油地效果，选择放油螺塞规格为M20×1.5。考虑到其位于油池最底部，要求密封效果好，故密封圈选用材质为工业用革的皮封油圈。4.油面指示器：为了能随时监测油池中的油面高度，以确定齿轮是否处于正常的润滑状态，故需设置油面指示器。在本减速器中选用杆式油标尺，放置于机座侧壁，油标尺型号选择为M20。5.吊耳和吊钩：为了方便装拆与搬运，在机盖上设置吊耳，在机座上设置吊钩。吊耳用于打开机盖，而吊钩用于搬运整个减速器。考虑到起吊用的钢丝直径，吊耳和吊钩的直径都取17.4mm。6定位销：本减速器机体为剖分式，为了保证轴承

26、座孔的加工和装配精度，在机盖和机座用螺栓联接后，在镗孔之前，在机盖与机座的连接凸缘上应装配定位销。定位销采用圆锥销，安置在机体纵向两侧的联接凸缘得结合面上，呈非对称布置。圆锥销型号选用GB117-86 A8×35。7.起盖螺钉：在机盖与机座联接凸缘的结合面上，为了提高密封性能，常涂有水玻璃或密封胶。因此联接结合较紧，不易分开。为了便于拆下机盖，在机盖地凸缘上设置一个起盖螺栓。取其规格为M10×22。其中螺纹长度为16mm，在端部有一个6mm长的圆柱。8.铸铁减速器箱体主要结构尺寸 机械设计 第七章箱座壁厚8mm箱盖壁厚8mm箱盖凸缘厚度12mm箱座凸缘厚度12mm地脚螺钉直

27、径20mm (M20)地脚凸缘宽49mm地脚螺钉数目6轴承旁联接螺栓直径17mm (M17)盖与座联接螺栓直径10mm (M10)轴承端盖螺钉直径8mm (M8) 数目6检查孔盖螺钉直径8mm (M8)定位销直径8mm 小7.94 大8 长22外箱壁至轴承端面距离50mm箱座底部凸缘宽度65mm齿轮顶圆与内箱壁距离10mm箱盖、箱座筋厚6.8mm箱座深度206mm箱座高度220mm9、 设计小结 两周半的机械设计课程设计前结束了，由于有一科设计，于是我天天早起晚睡来做机械设计这门课程的设计工作，虽然有点点累却也感到很充实，不足之处就是有点乱。 作为一名机械设计制造及其自动化大三的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。在已度过的将近三年的大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种机械设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。这次机械设计课程设计是对二级直齿圆柱齿轮减速器进行设计，是我们第一次较全面的