课程设计-二级圆柱齿轮减速器设计

1、二级减速器课程设计-二级展开式圆柱齿轮减速器 姓 名：秦勇学 院：西南科技大学城市学院系 别：机电工程系专 业：过程装备与控制工程学 号：200940258指导教师：徐学林 2011年11月 日 目 录 第一章机械设计课程设计任务书第二章 课题题目及主要技术参数说明2.1 课题题目 2.2 主要技术参数说明 2.3 传动系统工作条件2.4 传动系统方案的选择 第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算3.1 减速器结构3.2 电动机选择3.3 传动比分配3.4 动力运动参数计算第四章 齿轮的设计计算(包括高速级齿轮和低速级齿轮)4.1 齿轮材料和热处理的选择4.2 齿轮几何尺寸的设计计算 4.2

2、.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸4.2.2 齿轮弯曲强度校核4.2.3 齿轮几何尺寸的确定4.2.3 齿轮的结构设计第五章 轴的设计计算（包括高速轴，中间轴和输出轴）5.1 轴的材料和热处理的选择5.2 轴几何尺寸的设计计算5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径5.2.2 轴的结构设计5.2.3 轴的强度校核第六章轴承的计算以及寿命校核：6.1 润滑的选择确定 6.2 密封的选择确定 6.3减速器附件的选择确定6.4箱体主要结构尺寸计算 第七章减速器机体结构尺寸第八章减速器的各部位附属零件的设计.8.1窥视孔盖与窥视孔：8.2放油螺塞8.3油标8.4通气器8.5启盖螺钉8.6定位销

3、8.7环首螺钉、吊环和吊钩 8.8调整垫片8.9密封装置第九章输出轴联轴器的选择第十章. 润滑方式的确定第一章机械设计课程设计任务书设计题目：带式输送机传动装置的设计（只做减速器部分）1电动机；2带传动； 3圆柱直齿轮减速器；4联轴器；5滚筒；6输送带一、 原始数据及工作要求组别 滚筒直径D(mm)输送带带速V(m/s)输送带从动轴的扭矩T(N.m)寿命(年)13500.36501023000.5750834000.7800943500.6850854000.5700963000.470010每日两班制工作，传动不逆转，有轻微冲击，输送带速度允许误差为5%。二、设计工作量 设计说明书1份；减速

4、器装配图三、参考文献 1.机械设计教材 2机械设计课程设计指导书3机械设计课程设计图册 4.机械零件手册 5.其他相关书籍第二章 课题题目及主要技术参数说明2.1课题题目带式输送机传动系统中的二级减速器（第四组）。2.2 主要技术参数说明 输送带从动轴的扭矩T=850n/m，输送带的工作速度V=0.6m/s，输送机滚筒直径D=350 mm，寿命9年。2.3 传动系统工作条件每日两班制（每班工作8小时）工作，传动不逆转，有轻微冲击，输送带速度允许误差为5%，要求减速器设计寿命为8年。 2.4 传动系统方案的选择 图1 带式输送机传动系统简图第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算1.确定减速器的

5、结构和零部件类型：1.1 选择二级减速器。1.2 确定传动件的布置形式。1.3 选择轴承类型，决定减速器机体结构。1.4选择联轴器的类型。2.选择电动机2.1.选择电动机类型： 按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭型结构，电压380V，Y型，YZR系列YZR32M2-6。2.2.选择电动机的容量：由题目已知：V=0.6m/s D=350mm T=850(N*M) 电动机所需的功率为： ( KW), (KW), , 所以 ( KW)由电动机到运输带的传动总功率为: 带传动效率：0.96每对轴承的传动效率：0.99圆柱齿轮的传动效率：0.96联轴器的传动效率：0.99 则：所以 (w)2

6、.3.确定电动机转速 =32.7(r/min) 查手册：取带传动的传动比；二级圆柱齿轮减速器传动比，所以总传动比合理范围为，故电动机转速的可选范围是： （r/min）根据容量和转速，由有关手册查得，选择YZR132M26电机符合要求。 3.确定传动装置的总传动比和分配传动比：3.1总传动比：3.2分配传动比：根据手册取2.5。且=*， =*（*）则， 考虑到便于润滑，应该使：， =3.3；=3.44.计算传动装置的运动和动力参数：4.1将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴；，依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率。4.2各轴转速：r/min r/

7、min r/min 4.3各轴输入功率：KW KW KW KW 4.4各轴输入转矩：1-3轴的输出功率、输出转矩分别为各轴的输入功率、输入转矩乘轴承传动效率0.99。4.5运动和动力参数结果见表4-1： 表4-1轴名功率P KW转钜T N.m转速r/min输入输出输入输出电动机轴3.4736.59081轴3.33 2.99787.6 86.72 363.22轴3.17 3.14 274.8 272.1 1103轴3.01 2.98888.2 879.31 32.44轴2.92 2.89 861.7 853.08 32.4 第四章齿轮的设计计算：4.1高速级大小齿轮的设计： 4.1.1齿轮材料，

8、热处理及精度：考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面 圆柱直齿轮。4.1.2齿轮材料及热处理 材料：高速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为小齿轮 250HBS 取小齿齿数=24。高速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为大齿轮 200HBS 。 Z=Z=3.324=79.2， 取Z=80。 齿轮精度：按GB/T100951998，选择7级，齿根喷丸强化。4.1.3设计齿轮传动的主要尺寸：按齿面接触强度设计：确定各参数的值:1）.选=1.3。2）.见参考文献机械设计公式10-13计算应力值环数。其中：表示载荷系数； KK K K KK：使用系数；K;动载系数；K齿轮分配系数；K载荷分布系

9、数。为了便于计算，其中K=1。3） .=87.6*1000(N*mm),选择=1，u（齿数比）=3.3.4）. 参考文献机械设计见参考文献机械设计表10-6得： =189.8MP. 5）. 根据教材机械设计P209表1021d，选择=510.6） . 参考文献机械设计公式10-13计算应力值环数N。N=60nj =60363.21（283008）=8.3710hN= =N1/i2=8.3710h /3.3=2.5410h7）. 参考机械设计 图10-19得：K=0.94 K=0.978）. 参考机械设计公式10-12有：取安全系数S=1。=0.94510=479.4 =0.97450=436.

10、5 由于 ，将=436.5 代入公式 进行计算。得： =9）. 计算圆周速度 10）. 计算齿宽b b=70.496 mm11）. 计算摸数m=12）.计算齿宽与高之比h(齿全高)=（2*h（齿顶系数）+c）*取标准值：h（齿顶系数）=1.0，c（间隙系数）=0.25h=2.25*2.94=6.615则 = =10.6613). 计算载荷系数 K=1根据机械设计图10-8，并取7级精度得动载系数K=1.1参考机械设计表10-4得K的计算公式:K= +0.2310b=1.426参考机械设计图10-13，K得: K=1.35参考机械设计表10-2 得:直齿轮 K=1则：KK K K K =11.1

11、11.426=1.56714) . 校正所算得的分度圆直径 d=d=70.496=75=4.1.4齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式1).确定公式内各计算数值取z24，小齿轮传递的转矩87.6Nm表查齿宽系数12).根据机械设计图1020c查取=500Mpa，=450 Mpa根据机械设计P206图1018查取弯曲疲劳寿命系数=0.87，=0.893) 取弯曲疲劳安全系数 S（1.41.5），取S=1.45 = =4). 载荷系数KK K K K=11.11 1.351.4855). 查取齿形系数Y和应力校正系数Y 参考机械设计P200表10-5得：齿形系数Y2.65 Y2.22 应力校正

12、系数Y1.58 Y1.776) . 计算齿轮的 ，将=441 代入公式 进行计算。得： =9). 计算圆周速度 10). 计算齿宽b b=85.63 mm11). 计算摸数m=12).计算齿宽与高之比h(齿全高)=（2*h（齿顶系数）+c）*取标准值：h（齿顶系数）=1.0，c（间隙系数）=0.25h=2.25*4.28=9.63则 = =8.8913). 计算载荷系数K K=1根据机械设计图10-8，并取7级精度得动载系数K=1.3参考机械设计表10-4得K的计算公式:K= +0.2310b=1.426参考机械设计图10-13，K得: K=1.35参考机械设计表10-2 得:直齿轮 K=1则

13、：KK K K K =11.311.426=1.85414). 校正所算得的分度圆直径 d=d=85.63=96.39=4.2.5齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式1.)确定公式内各计算数值取z20，小齿轮传递的转矩T2274.8Nm表查齿宽系数12) 根据机械设计图1020c查取=500Mpa，=450 Mpa根据机械设计P206图1018查取弯曲疲劳寿命系数=0.87，=0.923).取弯曲疲劳安全系数 S（1.41.5），取S=1.45 = =4). 载荷系数KK K K K=11.21 1.351.625). 查取齿形系数Y和应力校正系数Y 参考机械设计P200表10-5得：齿形

14、系数Y2.80 Y2.24 应力校正系数Y1.55 Y1.756). 计算齿轮的 ,取作为的值。=0.014477). 计算模数齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=4mm。8).z=24 则z=3.4424=81.9，取 z =82.9).确定最终几何尺寸 分度圆直径=24*4=96mm，=82*4=328mm 中心距A=（+）/2=212齿宽b=96mm取B4=90mm， B3=96mm 第五章传动轴的设计5.1高速轴的设计：5.1.1材料：选用45号钢调质处理，查表10-2取=35。5.1.2各轴段直径的确

15、定：参考机械设计初步估算轴的最小直径, 取 。由。 则：由于轴截面上开有键槽，应增大轴径以考虑键槽对轴强度的削弱；又因轴的最小直径小于100，根据机械设计可知轴径增大5%7%，所以取轴径增7%作为最小轴径。则=1.07*23=24.61mm。高速轴轴各轴段直径见表5-1. 表5-1名称依据确定结果（mm）外接联轴器30d24.61mm，选深沟球轴承代号：6306轴承内径 d=30(mm)轴承外径 D=72 (mm)轴承宽度 B=19 (mm) 30 35安装齿轮段50 40 d7d1（同一对轴承）305.1.3各轴段长度的确定1轴段的长度：I=100mm2轴段的长度l1：l1=B+2+3=19

16、+10+5=34mm，轴承的型号为6306，轴承宽度B=19mm,2为齿轮断面与箱体内壁的距离，3为轴承内端面与箱体内壁之间的距离3轴段的长度：l2=116mm4轴段的长度：l3=75-1=74mm5轴段的长度：l2= 4mm6轴段的长度：l5=B+2+3=19+10+5=34mm，轴承宽度B=19mm,2为齿轮断面与箱体内壁的距离，3为轴承内端面与箱体内壁之间的距离 轴简图见图5-1. 图5-15.2.校核该轴和轴承：5.2.1.按弯扭合成强度条件校核 .作用在齿轮上的圆周力为：径向力为，其中=。 轴的水平受力情况见表图5-2 图5-2计算法向截面的，和弯矩见图5-3. 图5-3对A点取矩：

17、由，（其中，a=58，b=170）得Fh1=633.94 N， =216.29 NMh1= Fh1*a=633.94*58=36768.52 Nmm计算水平方向截面的，和弯矩（图5-4） 图5-4由， （其中a=58，b=170）则：FV1=1539.01N, FV2=796.99NMV1=FV1*a=1539.01*58=89262.58N*mmM合=2Mh12+Mv12=96538.76N*mm=96.54N*m弯矩及轴的受力分析图见图5-5 图5-55.2.2校核轴的强度：从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数） 30mm。此轴符合要求。且：轴的计算应力w由机械设计表1

18、5-4查得W=d3/320.1d3，d=30mm，得：= =35.76Mpa已知轴的材料为45钢调质处理，由机械设计表231页15-1查得。即。所以轴是安全的。5.3高速轴键的设计与校核:5.3.1根据，由于=50 在范围内，故高速轴轴段上采用键尺寸为：（mm） 采用A型普通键:5.3.2键校核：=65mm ，由机械设计表10-10，所选键为：14*9*65强度合格。5.4中间轴的设计5.4.1材料：选用45号钢调质处理，查表14-2取=35。5.4.2各轴段直径的确定：参考机械设计初步估算轴的最小直径, 取。由。 则：由于轴截面上开有键槽，应增大轴径以考虑键槽对轴强度的削弱；又因轴的最小直径

19、小于100，根据机械设计可知轴径增大5%7%，所以取轴径增7%作为最小轴径。 则=1.07*33.72=36.08mm。5.4.3各轴段直径的确定见表5-2表5-2 轴各轴段直径名称依据确定结果（mm） d36.08mm，选深沟球轴承代号：6308轴承内径 d=40 (mm)轴承外径 D=90 (mm)轴承宽度 B=23 (mm)40 40 50 安装齿轮段 55 = 50 安装齿轮段70 = 405.4.4各轴段长度的确定1轴段的长度l1：l1=B+2+3=23+10+5=38mm，轴承的型号为6308，轴承宽度B=23mm,2为齿轮断面与箱体内壁的距离，3为轴承内端面与箱体内壁之间的距离2

20、轴段的长度：l2= 5mm 3轴段的长度：l3=6mm4轴段的长度：l2=B1-1=96-1=95mm, 齿轮宽B1=96mm5轴段的长度：l5=6mm6轴段的长度：l=69mm 7轴段的长度：l=385.4.5轴简图见图5-6. 图5-65.5.校核该轴和轴承：5.5.1按弯扭合成强度条件校核:（图5-7） 图5-7 因为高速轴和中间轴由一对齿轮啮合作用在齿轮上的圆周力为：Ft2 =Ft1= 2336N径向力为： Fr2= Fr1= NT2 =274.8, d3=90mm=0.09m则：Ft21=2T2/d3=2*274.8/0.09=6106.67Fr21= Ft21tan =2222.6

21、45.5.2计算纵向截面的，和弯矩（图5-8）。 图5-8 其中a=57.5mm,b=88mm，c=77.5mm;由 对A点取矩： 得：Fh1=-141.44N ; Fh2=-1230.97NMh1=Fh1*a=-141.44*57.5=-8132.8 N*mmMh2=Fh2*c=-1230.9*77.5=-95394.75 N*mm5.5.3计算横向截面的，和弯矩（图5-9）。 图5-9由： ；对A点取矩：则：Fv1=388.51 N; Fv2=3382.06 N;所受的弯矩: Mv1=Fv1*a=388.51*57.5=22339.325 N*mmMv2=Fv2*c=3382.06*77.

22、5=262109.65 N*mmM合1=2Mh12+Mv12=23773.68N*mmM合2=2Mh22+Mv22=278929.43 N*mm5.5.4弯矩图和扭矩图，见图5-10. 图5-105.6校核轴的强度根据轴的弯矩和扭矩后，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（既危险截面D的强度）。根据式（15-5）及上面所求数据以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力，其中w由表15-4查得：d=40 mm; 则可以计算出：F = =43.59Mpa1.2（=9）12齿轮端面与内箱壁距离10箱盖，箱座肋厚89轴承端盖外径轴承孔直径+（55.5）120（I 轴）125（II

23、轴）150（III轴）轴承旁联结螺栓距离120（I 轴）125（II 轴）150（III轴）第八章减速器的各部位附属零件的设计.8.1窥视孔盖与窥视孔：在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔, 大小只要够手伸进操作可。以便检查齿面接触斑点和齿侧间隙,了解啮合情况.润滑油也由此注入机体内.8.2放油螺塞放油孔的位置设在油池最低处，并安排在不与其它部件靠近的一侧，以便于放油，放油孔用螺塞堵住并加封油圈以加强密封。8.3油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量.因此要安装于便于观察油面及油面稳定之处即低速级传动件附近；用带有螺纹部分的油尺，油尺上的油面刻度线应按传动件浸入深度确定。8.4通气器 减速