同轴式二级圆柱齿轮减速器的设计（论文）课程设计（论文）

1、同轴式二级圆柱齿轮减速器的设计论文课程设计论文 机械设计课程设计说明书设计题目：同轴式二级圆柱齿轮减速器的设计学院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：机制10本 二 班设计者：李学军学号：100612050指导教师: 夏翔目 录一. 设计目的1二. 设计方案1三. 电机选择2四. 装置运动动力参数计算3五.带传动设计 4六.齿轮设计 717262727 设计心得 31参考文献 32一. 设计目的带式运输机传动系统中的二级圆柱齿轮减速器条件题 号1A2A3A4A5A6输送带拉力FN输送带速度vm/s直径D mm 4进行设计。1减速器装配图一张 A1 。2CAD绘制轴、齿轮零件图各一张

2、 A3 。3设计说明书一份。二. 设计方案 1.设计组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2.特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3.确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动系统总体方案示意图如图1所示。图1传动装置总体设计图三电动机的选择§3.1 选择电动机的容量从电动机到工作机输送带之间的总效率为 式中，分别为V带传动效率, 滚动轴承效率，齿轮传动效率，联轴器效率，卷筒效率。据?机械设计手册?知 0.96， 0.99， 0.97， 0.99， 0.99，那么有：所以电动机所需的工作功率为： P 2.25K

3、W §3.2 确定电动机的转速 按推荐的两级同轴式圆柱直齿轮减速器传动比I齿 840和带的传动比I 24，那么系统的传动比范围应为：I II带 84024 16200工作机卷筒的转速为 n 故电动机转速的可选范围为 n I 7429280 符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min四种，根据设计要求，选电动机同步转速为1000r/min。查询第二版?机械设计根底课程设计?孙德志，张伟华，邓子龙主编中表2-19-1Y系列IP44三相异步电动机技术数据，可确定电机的型号为Y132S-6，其满载转速为960r/min,额定功率为3.

4、0kW。四 装置运动动力参数计算§4.1 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 ：I 2.分配到各级传动比 因为Ia I齿×I带带传动比的合理范围为24，圆柱直齿轮传动比I齿 840。故取V带的传动比I01 2.07，那么I 10分配减速器传动比，参考?机械设计手册?电子版，可分配齿轮传动比得高速级传动比，低速级传动比为。§4.2 传动装置的运动和动力参数计算电动机:转速：n 960输出转矩：T 9.55 9.55 3N 轴高速轴:转速：n 输入功率：P1 P 轴中间轴: 转速：n 轴低速轴:转速：n 输入转矩：TN 卷筒轴：转速：n输入转矩：

5、N各轴运动和动力参数表4.1所示。表4.1：轴 号功率KW转矩N转速电机轴339601轴2.885.94642轴2.752.31163轴2.645.446.4卷筒轴2.595.346.4§5.1 确定计算功率Pca 据2表8-7查得工作情况系数KA 1.0。故有： Pca KAP§5.2 选择V带带型 据P和n有2图8-11选用A带。§5.3 确定带轮的基准直径d并验算带速 1 初选小带轮的基准直径dd1有2表8-6和8-8，取小带轮直径dd1 100mm。 2 验算带速v，有： 因为5.02m/s在5m/s25m/s之间，故带速适宜。 3计算大带轮基准直径dd2

6、 取dd2 200mm§5.4 确定V带的中心距a和基准长度L 1 据2式8-20初定中心距a 500mm 2 计算带所需的基准长度 1476mm由2表8-2选带的基准长度L 1400mm3计算实际中心距 462mm中心局变动范围：§5.5 验算小带轮上的包角§5.6 计算带的根数z1计算单根V带的额定功率Pr由和r/min查2表8-4a得据n 960，i 2.0和A型带，查28-4b得查2表8-5得K 0.96，KL 1.03，于是： Pr P+P KLK2计算V带根数z 故取3根。§5.7 计算单根V带的初拉力最小值F0min由2表8-3得A型带的单

7、位长质量q 0.1。所以应使实际拉力F大于F§5.8 计算压轴力F压轴力的最小值为： F 2F§5.9 带轮设计 1小带轮设计 由Y132S-6电动机可知其轴伸直径为d 38mm，故因小带轮与其装配，故小带轮的轴孔直径d 38mm。由?机械设计手册?电子版可查得小带轮结构为实心轮。 2大带轮设计 大带轮轴孔取28mm，由4P表14-18可知其结构为腹板式。§1.选定齿轮类型，精度等级，材料及模数 1按要求的传动方案，选用圆柱直齿轮传动； 2运输机为一般工作机器，速度不高，故用8级精度；GB1009588 3材料的选择。由2表10-1选择小齿轮材料为45钢调质硬度为

8、240HBS，大齿轮的材料为45钢正火硬度为200HBS，两者硬度差为40HBS； 4选小齿轮齿数为Z1 20，大齿轮齿数Z可由Z ×Z1得Z 80； 按公式： 1确定公式中各数值 1试选K 1.3。 2由2表10-7选取齿宽系数 1。 3计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知： T 5.9N。 5由2图10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限 580MP；大齿轮的接触疲劳强度极限 560MP。 6由2式10-13计算应力循环次数。 N1 60n1jLh 60×464×1× 8×300×10 6.68×108 N2

9、1.67×108 7由2图10-19取接触疲劳寿命系数K 0.93； K 1.08。 8计算接触疲劳许用应力。 取失效概率为1，平安系数S 1，有 1.08560 604.8MP 2 计算确定小齿轮分度圆直径d1t，代入中较小的值 1计算小齿轮的分度圆直径d1t，由计算公式可得： 2 计算圆周速度。 3计算齿宽b 4计算模数与齿高 模数 齿高 5 计算齿宽与齿高之比 6计算载荷系数K。 使用系数KA 1，据v 1.41，8级精度。由2图10-8得K 1.08。 由2表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对轴非对称布置时，K 1.46。 由2图10-13查得K 1.40。 由2表10

10、-3查得K K 1。 故载荷系数： K KKKK 1.08×1×1.46×1 1.58 7 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径： 8计算模数mn mn 按公式：1确定计算参数 1计算载荷系数。 K KKKK 1 2查取齿形系数 3查取应力校正系数 4由2图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极 330MP，大齿轮的弯曲疲劳强度极限 310MP6计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳平安系数S 1.4，那么有： 239Mp 225.9MP 7计算大、小齿轮的 ，并加以比拟 0.01879 经比拟小齿轮的数值大。 2设计计算 比照计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m

11、大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取 m 3.0mm，已可满足弯曲疲劳强度。于是有：取Z 20，那么Z4×20 801计算分度圆直径 mm2计算中心距3计算齿轮宽度 b B 65mm，B 60mm 5. 大小齿轮各参数见下表高速级齿轮相关参数 单位mm 如表6-1所示。表6-1：名称符号计算公式及说明模数m3.0压力角齿顶高3.0齿根高 + m 3.75全齿高 + m 6.75分度圆直径 m Z 60240齿顶圆直径 m 66 246齿根圆直径 52.5 232.5基圆直径 中心距§6.2 低速级齿轮设计 1.选定齿轮类型，精度等级，材料及模数 1按要求的传动方案，选用

12、圆柱直齿轮传动； 2运输机为一般工作机器，速度不高，故用8级精度；GB1009588 3材料的选择。由2表10-1选择小齿轮材料为45调质硬度为240HBS，大齿轮的材料为45钢正火硬度为200HBS，两者硬度差为40HBS； 4选小齿轮齿数为Z 20，大齿轮齿数Z可由Z 得Z 51.78，取52； 按公式： 1确定公式中各数值 1试选K 1.3。 2由2表10-7选取齿宽系数 1。 3计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知： 2.8N。 5由2图10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限 580MP；大齿轮的接触疲劳强度极限 560MP。 6由2式10-13计算应力循环次数。 N3 6

13、0n3jLh 60×116×1× 8×300×10 1.67×108 N4 6.69×107 7由2图10-19取接触疲劳寿命系数K 0.96； K 1.16。 8计算接触疲劳许用应力。 取失效概率为1，平安系数S 1，有6560 649.6MP 2 计算确定小齿轮分度圆直径d，代入中较小的值 1计算小齿轮的分度圆直径d，由计算公式可得： 2 计算圆周速度。 3计算齿宽b 4计算模数与齿高 模数 5 计算齿宽与齿高之比 6计算载荷系数K。 使用系数K 1，据v 0.54，8级精度。由2图10-8得K 1.06. 由2表10-

14、4用插值法查得8级精度、小齿轮相对轴非对称布置时，K 1.47。 由2图10-13查得K 1.38. 由2表10-3查得K K 1 故载荷系数： K KKKK 7 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径： d d 8计算模数mn 按公式： mn1确定计算参数 1计算载荷系数。 K KKKK 1 2查取齿形系数 3查取应力校正系数 4由2图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极 330MP，大齿轮的弯曲疲劳强度极限 310MP6计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳平安系数S 1.4，那么有： 212.1Mp 203.7MP 7计算大、小齿轮的 ，并加以比拟 0.02046 经比拟，小齿轮的数值大。

15、2设计计算 比照计算结果，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法面模数，取 m 5mm，已可满足弯曲疲劳强度。 于是有： 取Z 18，那么Z2.5918 46.6取 47 1计算分度圆直径2计算中心距 3计算齿轮宽度 b90 90mm B 95mm，B 90mm 5. 低速级大小齿轮各参数如表6-2表所示。 单位mm 表6-2：名称符号计算公式及说明模数m5压力角齿顶高 5齿根高 + m 6.25全齿高 2+ m 11.25分度圆直径 m Z 90 m235齿顶圆直径 m 100 m 245齿根圆直径 m 77.5 m 222.5基圆直径 §7.1 I轴的设计计

16、算1.求轴上的功率，转速和转矩2.求作用在齿轮上的力 高速级小齿轮的分度圆直径为d1 60mm 现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理据2表15-3，取A 110，于是得：因为轴上应开2个键槽，所以轴径应增大5%-7%故d 21.4mm，又此段轴与大带轮装配，综合考虑两者要求取d 32mm，查4P表14-16知带轮宽B 78mm故此段轴长取76mm。轴的结构设计1拟定轴上零件的装配方案 通过分析比拟，装配示意图如7-1所示。 图7-1 装配示意图 2据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1I-II段是与带轮连接的其d 32mm，L 76mm。 2II-III段用于安装轴承端盖

17、，轴承端盖的e 9.6mm由减速器及轴的结构设计而定。根据轴承端盖的拆卸及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖与I-II段右端的距离为38mm。故取L 58mm，因其右端面需制出一轴肩故取d 35mm。 3初选轴承，因为轴承只承受径向力，应选用深沟球轴承，参照工作要求并据d 35mm，由轴承目录里初选6208号其尺寸为d 40mm80mm18mm故d 41mm。又右边采用轴肩定位取 52mm所以L 106mm， 58mm，L 12mm 4取安装齿轮段轴径为d 46mm，齿轮左端与左轴承之间用套筒定位，齿轮宽度为60mm为是套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于齿轮宽度故取L 58mm。齿轮右边-

18、段为轴套定位，且继续选用6208轴承，那么此处d 40mm。取L 46mm3轴上零件的周向定位 齿轮、带轮与轴之间的定位均采用平键连接。皮带轮用键按d由2表6-1查得平键截面b,键槽用键槽铣刀加工长为70mm。同时为了保证带轮与轴之间配合有良好的对中性，应选择带轮与轴之间的配合为，同样齿轮与轴的连接用平键14，键槽用键槽铣刀加工长为50mm，齿轮与轴之间的配合为。轴承与轴之间的周向定位是用过渡配合实现的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。4确定轴上圆角和倒角尺寸 参考2表15-2取轴端倒角为2.其他轴肩处圆觉角见图。 轴的受力、弯矩、扭矩图如图7-2所示。 图7-2 轴的受力、弯矩和扭矩图 现将计

19、算出的各个截面的M，M 和M的值如下： F 1304N F 1531N F 2617N F 632N M 85428N M 100243 M 162935N M N M M 100266N 进行校核时，通常只校核危险截面的强度，从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面A是轴的危险截面。那么根据2式15-5及上面的数据，取 0.6轴的计算应力: 前面选用轴的材料为45钢，调制处理，由2表15-1 查得 60Mp，故平安。§7.2 II轴的设计计算1.求轴上的功率，转速和转矩 中间轴大小齿轮的分度圆直径为 d 240mm d 90mm 而 F 1916N F F1917 693N 同

20、理可解得： F 4596N，F F1673N 现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理据2表15-3，取A 110，于是得： 因为轴上应开2个键槽，所以轴径应增大5%-7%故d 33.8mm，又此段轴与轴承装配，故同时选取轴承，因为轴承上只承受径向力，应选用深沟球轴承，参照工作条件可选6207其尺寸为：d 35故d 35mm右端用套筒与齿轮定位，套筒长度取24mm所以l 43mm 1拟定轴上零件的装配方案通过分析比拟，装配示意图如图7-4所示。 图7-4 II轴装配示意图 2据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1II -III段为高速级大齿轮，由前面可知其宽度为60mm，为了

21、使套筒端面与大齿轮可靠地压紧此轴段应略短于齿轮轮毂宽度。故取l 58mm，d 41mm。 2III-IV段为大小齿轮的轴向定位，此段轴长度应由同轴条件计算得l 18mm，d 46mm。 3IV-V段为低速级小齿轮的轴向定位，由其宽度为90mm可取l 88mm，d 41mm 4V-VI段为轴承同样选用深沟球轴承6207，左端用套筒与齿轮定位，取套筒长度为24mm那么 l 43mm d 36mm 3轴上零件的周向定位 两齿轮与轴之间的定位均采用平键连接。按d由2表6-1查得平键截面b,按d得平键截面b 12其与轴的配合均为。轴承与轴之间的周向定位是用过渡配合实现的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。

22、4确定轴上圆角和倒角尺寸 参考2表15-2取轴端倒角为2，各轴肩处圆觉角见图。 先作出轴上的受力图以及轴的弯矩图和扭矩图如图7-4。现将计算出的各个截面的M，M 和M的值如下： F 709N F 2634N F 3907N F 6958N M 45862N M 243512Nmm M -269467N M -630131N M 278612N M 672400N 图7-4 II轴的扭矩弯矩图 进行校核时，通常只校核危险截面的强度，从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面B和的右侧是轴的危险截面,对该轴进行详细校核，对于截面B那么根据2式15-5及上面的数据，取 0.6，轴的计算应力前面选用

23、轴的材料为45钢，调制处理，由2表15-1查得 60Mp，。 故该轴平安。§7.3 III轴的设计计算1.求轴上的功率，转速和转矩 低速级大齿轮的分度圆直径为 d 235mm而 F 4589N F F45961676N 现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理据2表15-3，取A 110，于是得：同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩T K查2表14-1取K ：T 按计算转矩应小于联轴器的公称转矩的条件查1P表2-14-1可选用LX3型弹性柱销联轴器。其公称转矩为1250000N。半联轴器孔径d 45mm，故取d 45mm半联轴器长度L 112mm，半联轴器与轴配合的毂孔

24、长度l1 102mm。轴的结构设计1拟定轴上零件的装配方案通过分析比拟，装配示意图如图7-5所示。 图7-5 III轴的装配示意图2据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1为满足半联轴器的轴向定位，I-II右端需制出一轴肩故II-III段的直径d 50mm；左端用轴端挡圈定位取轴端挡圈直径D 50mm。半联轴器与轴配合的毂孔长为102mm，为保证轴端挡圈只压在联轴器上而不压在轴上，故I-II段长度应比L略短一些，现取l 100mm。 2II-III段是固定轴承的轴承端盖e 12mm。据d 50mm和方便拆装可取l 95mm。 3初选轴承，因为只有径向力应选用深沟球轴承，参照工作要求d 55mm

25、，由轴承目录里初选6211号其尺寸为d 55mm100mm21mm，l 21mm由于右边是轴肩定位，d 60mm，l 82mm，d 66mmmm，l 12mm。 4取安装齿轮段轴径为d 60mm，齿轮宽为90mm取l 88mm。齿轮右边-段为轴套定位，轴肩高h 5mm那么此处d 55mm。取l 47mm。3轴上零件的周向定位齿轮，半联轴器与轴之间的定位均采用平键连接。按d由2表6-1查得平键截面b键槽用键槽铣刀加工长为90mm。选择半联轴器与轴之间的配合为。同样齿轮与轴的连接用平键18键槽用键槽铣刀加工长为80mm。齿轮与轴之间的配合为轴承与轴之间的周向定位是用过渡配合实现的，此处选轴的直径尺

26、寸公差为m6。4确定轴上圆角和倒角尺寸 参考2表15-2取轴端倒角为2，各轴肩处圆觉角见图。 先作出轴上的受力图以及轴的弯矩图和扭矩图如图7-6。 现将计算出各个截面处的M，M和M的值如下： F 12049N F 2465N F 3309N F 6732N M -211990N M 582384N M 620000N 图7-6 III轴的扭矩图和转矩图 进行校核时，通常只校核危险截面的强度，从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面A是轴的危险截面，那么根据2式15-5及上面的数据，取 0.6，轴的计算应力 前面选用轴的材料为45钢，调制处理，由2表15-1 查得 60Mp，故平安。

27、7;8.1 I轴上的轴承6208寿命计算预期寿命：N，29670h 24000h故 I轴上的轴承6208在有效期限内平安。8.2 II轴上轴承6207的寿命计算预期寿命：，91653h 44800h故II轴上轴承6207在有效期限内平安。§8.3 轴上轴承6211的寿命计算预期寿命：1220000h 44800h故III轴上的轴承6214满足要求。§9.1 润滑方式 齿轮采用飞溅润滑，在箱体上的四个轴承采用脂润滑，在中间支撑上的两个轴承采用油润滑。§9.2 密封类型的选择1. 轴伸出端的密封 轴伸出端的密封选择毛毡圈式密封。2. 箱体结合面的密封 箱盖与箱座结合面

28、上涂密封胶的方法实现密封。3. 轴承箱体内、外侧的密封 1轴承箱体内侧采用挡油环密封。 2轴承箱体外侧采用毛毡圈密封。§10.1 观察孔及观察孔盖的选择与设计 观察孔用来检查传动零件的啮合，润滑情况，并可由该孔向箱内注入润滑油。平时观察孔盖用螺钉封住。为防止污物进入箱内及润滑油渗漏，在盖板与箱盖之间加有纸质封油垫片，油孔处还有虑油网。 查表6表15-3选观察孔和观察孔盖的尺寸分别为和。§10.2 油面指示装置设计油面指示装置采用油标指示。§10.3 通气器的选择通气器用来排出热膨胀，持气压平衡。查表6表15-6选 型通气帽。§10.4 放油孔及螺塞的设计

29、放油孔设置在箱座底部油池的最低处，箱座内底面做成外倾斜面，在排油孔附近做成凹坑，以便能将污油放尽，排油孔平时用螺塞堵住。查表6表15-7选型外六角螺塞。§10.5 起吊环的设计为装卸和搬运减速器，在箱盖上铸出吊环用于吊起箱盖。§10.6 起盖螺钉的选择为便于台起上箱盖，在上箱盖外侧凸缘上装有1个启盖螺钉，直径与箱体凸缘连接螺栓直径相同。§10.7 定位销选择为保证箱体轴承座孔的镗孔精度和装配精度，在精加工轴承座孔前，在箱体联接凸缘长度方向的两端，个装配一个定位销。采用圆锥销，直径是凸缘连接螺栓直径的0.8倍。 箱体尺寸： 箱体壁厚 10mm 箱盖壁厚 8mm 箱座凸缘厚度b 15mm 箱盖凸缘厚度b 15mm 箱座低凸缘厚度b 25mm 地脚螺栓直径d 24mm 地脚螺栓数目n 4 轴承旁联接螺栓直径d M16 机座与机盖联接螺栓直径d M12 联接螺栓d的间距l 150mm 轴承端盖螺钉直径d M10 窥视孔盖螺钉直径d M8 定位销直径d 10mm d,d,d至外箱壁的距离c 34mm，22mm，18mm d，d至凸缘边缘的距离c 28mm，16mm 轴承旁凸台半径R 16mm 凸台高度根据低速轴承座外半径确定 外箱壁至轴承座端面距离L 70mm 大齿轮顶圆与内箱壁距离 14mm 齿轮端面与