单级圆柱齿轮减速器设计

1、前言减速器的结构随其类型和要求不同而异。单级圆柱齿轮减速器按其轴线在空间相对位置的不同分为：卧式减速器和立式减速器。前者两轴线平面与水平面平行，如图1-2-1a所示。后者两轴线平面与水平面垂直，如图1-2-1b所示。一般使用较多的是卧式减速器，故以卧式减速器作为主要介绍对象。单级圆柱齿轮减速器可以采用直齿、斜齿或人字齿圆柱齿轮。图1-2-2和图1-2-3所示分别为单级直齿圆柱齿轮减速器的轴测投影图和结构图。减速器一般由箱体、齿轮、轴、轴承和附件组成。箱体由箱盖与箱座组成。箱体是安置齿轮、轴及轴承等零件的机座，并存放润滑油起到润滑和密封箱体内零件的作用。箱体常采用剖分式结构（剖分面通过轴的中心线

2、），这样，轴及轴上的零件可预先在箱体外组装好再装入箱体，拆卸方便。箱盖与箱座通过一组螺栓联接，并通过两个定位销钉确定其相对位置。为保证座孔与轴承的配合要求，剖分面之间不允许放置垫片，但可以涂上一层密封胶或水玻璃，以防箱体内的润滑油渗出。为了拆卸时易于将箱盖与箱座分开，可在箱盖的凸缘的两端各设置一个起盖螺钉（参见图1-2-3），拧入起盖螺钉，可顺利地顶开箱盖。箱体内可存放润滑油，用来润滑齿轮；如同时润滑滚动轴承，在箱座的接合面上应开出油沟，利用齿轮飞溅起来的油顺着箱盖的侧壁流入油沟，再由油沟通过轴承盖的缺口流入轴承（参图1-2-3）。减速器箱体上的轴承座孔与轴承盖用来支承和固定轴承，从而固定轴及

3、轴上零件相对箱体的轴向位置。轴承盖与箱体孔的端面间垫有调整垫片，以调整轴承的游动间隙，保证轴承正常工作。为防止润滑油渗出，在轴的外伸端的轴承盖的孔壁中装有密封圈（参见图1-2-3）。减速器箱体上根据不同的需要装置各种不同用途的附件。为了观察箱体内的齿轮啮合情况和注入润滑油，在箱盖顶部设有观察孔，平时用盖板封住。在观察孔盖板上常常安装透气塞（也可直接装在箱盖上），其作用是沟通减速器内外的气流，及时将箱体内因温度升高受热膨胀的气体排出，以防止高压气体破坏各接合面的密封，造成漏油。为了排除污油和清洗减速器的内腔，在减速器箱座底部装置放油螺塞。箱体内部的润滑油面的高度是通过安装在箱座壁上的油标尺来观测

4、的。为了吊起箱盖，一般装有一到两个吊环螺钉。不应用吊环螺钉吊运整台减速器，以免损坏箱盖与箱座之间的联接精度。吊运整台减速器可在箱座两侧设置吊钩（参见图1-2-3）。目 录一、设计任务书4二、电动机的选择6三、计算传动装置的运动和动力参数8四、传动件的设计计算12五、轴的设计计算22六、箱体的设计30七、键联接的选择及校核计算32八、滚动轴承的选择及计算34九、联连轴器的选择35十、减速器附件的选择36十一、润滑与密封36十二、设计小结36十三、参考资料目录38一、 机械设计课程设计任务书题目：设计一用于螺旋输送机上的单级圆柱齿轮减速器。工作有轻振，单向运转，两班制工作。减速器小批生产，使用期限

5、5年。输送机工作转速的容许误差为5%。 (一)、总体布置简图(二)、工作情况：工作有轻振，单向运转(三)、原始数据输送机工作轴上的功率P (kW) ：4.5输送机工作轴上的转速n (r/min)：90输送机工作转速的容许误差（）：5使用年限（年）：5工作制度（班/日）：2(四)、设计内容1. 电动机的选择与运动参数计算；2. 斜齿轮传动设计计算3. 轴的设计4. 滚动轴承的选择5. 键和连轴器的选择与校核；6. 装配图、零件图的绘制7. 设计计算说明书的编写(五)、设计任务1.减速器总装配图一张2.输出轴及其输出轴上齿轮零件图各一张3.设计说明书一份(六)、设计进度1、 第一阶段：总体计算和传

6、动件参数计算2、 第二阶段：轴与轴系零件的设计3、 第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制4、 第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写计 算 及 说 明结 果二、 电动机的选择1、电动机类型和结构的选择：选择Y系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。 2、电动机容量选择：电动机所需工作功率为：式（1）：da (kw) 由电动机至输送机的传动总效率为：总=×4×××5根据机械设计课程设计10表2-2式中：1、2、 3、

7、4、5分别为联轴器1、滚动轴承（一对）、圆柱直齿轮传动、联轴器2和圆锥齿轮传动的传动效率。取=0.99，0.99，0.97，.9、50.93则：总=0.99×0.994×0.97×0.99×0.93 =0.85所以：电机所需的工作功率：Pd=/总 =4.5/ 0.85 =5.3 (kw)总=0.85Pd=5.3(kw)计 算 及 说 明结 果 3、确定电动机转速 输送机工作轴转速为： n【（1-5%）（1+5%）】×90r/min 85.594.5 r/min根据机械设计课程设计10表2-3推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范

8、围=3。取开式圆锥齿轮传动的传动比=3 。则总传动比理论范围为：a ×=18。故电动机转速的可选范为 Nd=a× n =(618)×90 =5401620 r/min则符合这一范围的同步转速有：750、1000和1500r/min根据容量和转速，由相关手册查出三种适用的电动机型号：（如下表）方案电动机型号额定功率电动机转速 (r/min)电动机重量(N)参考价格传动装置传动比同步转速满载转速总传动比V带传动减速器1Y132S-45.515001440650120018.63.55.322Y132M2-65.51000960800150012.422.84.443Y

9、160M2-85.5750720124021009.312.53.72综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格nw85.594.5 r/min Nd=5301620 r/min计 算 及 说 明结 果 和圆锥齿轮带传动、减速器传动比，可见第2方案比较适合。此选定电动机型号为Y132M2-6，其主要性能：中心高H外形尺寸L×(AC/2+AD)×HD底角安装尺寸 A×B地脚螺栓孔直径 K轴 伸 尺 寸D×E装键部位尺寸 F×GD132520×345×315216×1781228×8010×41电动

10、机主要外形和安装尺寸三、 计算传动装置的运动和动力参数（一）确定传动装置的总传动比和分配级传动比由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n1、可得传动装置总传动比为： ia= nm/ n=960/90=10.67ia=10.67计 算 及 说 明结 果 总传动比等于各传动比的乘积分配传动装置传动比ia=i0×i （式中i0、i分别为开式圆锥齿轮传动 和减速器的传动比）2、分配各级传动装置传动比： 根据指导书P10表2-3，取i0=3（圆锥齿轮传动 i=23）因为：iai0×i所以：iiai010.67/33.56四、传动装置的运动和动力设计：将传动装置各轴由高速至低速依

11、次定为轴，轴，.以及i0,i1，.为相邻两轴间的传动比01，12，.为相邻两轴的传动效率P，P，.为各轴的输入功率 （KW）T，T，.为各轴的输入转矩 （N·m）n,n,.为各轴的输入转矩 （r/min）可按电动机轴至工作运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数i0=3i i3.56计 算 及 说 明结 果计 算 及 说 明结 果1） 判断危险截面并验算强度右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知MeC2=121.83Nm ,由课本表15-1有:-1=60Mpa 则：e= MeC2/W= MeC2/(0.1·D43)计 算 及

12、说 明结 果 =124.83×1000/(0.1×503)=9.75<-1右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面： e= MD/W= MD/(0.1·D13)=106×1000/(0.1×323)=32.35Nm<-1 所以确定的尺寸是安全的 。四、 箱体的设计1. 窥视孔和窥视孔盖在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以便检查齿面接触斑点和赤侧间隙，了解啮合情况。润滑油也由此注入机体内。窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。2. 放油螺塞减速器底部设有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞赌注

13、。3. 油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。4. 通气器减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内热涨气自由逸出，达到集体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。计 算 及 说 明结 果5. 启盖螺钉机盖与机座结合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后结合较紧，不易分开。为便于取盖，在机盖凸缘上常装有一至二个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。在轴承端盖上也可以安装启盖螺钉，便于拆卸端盖。对于需作轴向调整的套环，如装上二个启盖螺钉，将便于调整。6. 定

14、位销为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联结后，镗孔之前装上两个定位销，孔位置尽量远些。如机体结构是对的，销孔位置不应该对称布置。7. 调整垫片调整垫片由多片很薄的软金属制成，用一调整轴承间隙。有的垫片还要起调整传动零件轴向位置的作用8. 环首螺钉、吊环和吊钩在机盖上装有环首螺钉或铸出吊环或吊钩，用以搬运或拆卸机盖。9. 密封装置 在伸出轴与端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内。密封件多为标准件，其密封效果相差很大，应根据具体情况选用。箱体结构尺寸选择如下表：计 算 及 说 明结 果 名称符号尺寸（mm）机座壁厚10机盖壁厚110机座凸缘厚度b15机盖凸缘厚度b

15、 115机座底凸缘厚度b 225地脚螺钉直径df20地脚螺钉数目n4轴承旁联结螺栓直径d116机盖与机座联接螺栓直径d212轴承端盖螺钉直径d310窥视孔盖螺钉直径d48定位销直径d8df，d1, d2至外机壁距离C128, 24, 20df，d1, d2至凸缘边缘距离C224, 20，16轴承旁凸台半径R112, 8凸台高度h 根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准外机壁至轴承座端面距离l1 35大齿轮顶圆与内机壁距离112齿轮端面与内机壁距离2 20机盖、机座肋厚m1 ,m28， 8轴承端盖外径D290， 105轴承端盖凸缘厚度t 10轴承旁联接螺栓距离S尽量靠近，以Md1和Md2互

16、不干涉为准，一般s=D2五、 键联接的选择及校核计算1.输出轴与齿轮2联接用平键联接轴径d3=50mm L3=48mm T=178.45Nm查手册 选用A型平键A键 16×10 GB1096-2003 L=L1-b=48-16=32mm根据课本（6-1）式得计 算 及 说 明结 果p=4 ·T/(d·h·L)=4×176.67×1000/（16×10×32）=138.02Mpa < R (150Mpa)2. 输入轴与联轴器1联接采用平键联接轴径d2=24mm L2=50mm T=51.68N·m查手

17、册 选C型平键 GB1096-2003B键8×7 GB1096-79l=L2-b=50-8-2=40mm h=7mmp=4 ·T/（d·h·l）=4×51.68×1000/（8×7×40）= 92.28Mpa < p (150Mpa)3. 输出轴与联轴器2联接采用平键联接轴径d2=32mm L2=80mm T=176.67N·m查手册 选C型平键 GB1096-2003C键10×8 GB1096-79l=L2-b=80-10=70mm h=8mmp=4 ·T/（d·h&

18、#183;l）=4×176.67×1000/（10×8×70）= 126.2Mpa < p (150Mpa)计 算 及 说 明结 果六、 滚动轴承的选择及计算根据条件，轴承预计寿命Lh=2×8×300×5=24000小时1.输入轴的轴承设计计算（1）初步计算当量动载荷P 因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，所以P=Fr=752.4N（2）求轴承应有的径向基本额定载荷值 （3）选择轴承型号选择6207轴承 Cr=19.8KN预期寿命足够此轴承合格2.输入轴的轴承设计计算（1）初步计算当量动载荷P 因该轴承在此工作

19、条件下只受到Fr径向力作用，所以P=Fr=714.5N计 算 及 说 明结 果 （2）求轴承应有的径向基本额定载荷值 （3）选择轴承型号选择6209轴承 Cr=24.5KN预期寿命足够此轴承合格七、 联连轴器的选择（1）类型选择 由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高，故选用弹性柱销联轴器或凸缘联轴器。 （2）载荷计算计算转矩TC2=KA×T=1.3×176.67=229.67Nm， TC1=KA×T=1.3×51.68=67.19Nm，其中KA为工况系数，KA=1.3（3）型号选择根据TC2，轴径d2，轴的转速n2， 查标准GB/T

20、 50141985，输出轴选用HL2型弹性柱销联轴器，其额定转矩T=315Nm, 许用转速n=5600r/m ,故符合要求。根据TC1，轴径d1，轴的转速n1， 查标准GB/T 58431985，输入轴选用YL6型凸缘联器，其额定转矩T=100Nm, 许用转速n=5200r/m ,故符合要求。十、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M18×1.5油面指示器选用游标尺M16起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳放油螺塞选用外六角油塞及垫片M16×1.5十一、润滑与密封一、 齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取

21、为35mm。二、 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。三、 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L-AN15润滑油。四、 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（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。十二、设计小结机械课程设计是我们学完了大学的全部基础课、专业基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学机械课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此

22、,它在我大学生活中占有重要的地位。 我的题目是螺旋输送机上用的单级蜗杆减速器，对于我们这些新手来说，这是很大的考验，我一千次一万次的问自己，怎么才能找到课堂所学与实际应用的最佳结合点？怎么才能让自己的设计在篇幅上简单，在使用价值上丰富？怎样让自己的业余更近专业？怎样让自己的计划更具有序性，而不会忙无一用？机会是老师，学校，以及无数代教育工作者给的，而能力是自己的，耐性是需要的。经过自己的琢磨，听取了学姐，学长们的建议，还查阅了很多书籍，才做到了心中有数，才了解了机械课程设计的真正用意培养自学能力，养成程序编辑的好习惯。我从来不相信车到山前必有路的说法，认为那只是懒惰者自寻懒惰的借口，我要积极，

23、要把握，要努力。我们自己能做到的仅此而已，因为人力也有所不能及。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己的大学学习情况做出总结,同时为将来工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后自己的研究生生活打下一个良好的基础。但是这次课程设计的确显得有点心有余而力不足:首先是自己的心态问题,轻视这次课程设计,以为可以像以前一样轻轻松松地通过,其次就是基本知识问题,由于以前上课不太认真，结果就落下了很大一截,自己很想好好的把它补上来,但一直没补上来,说起这事情自己心里不免有些惭愧!从而就这样,自己面对课程设计困难重重,在一次又次的打击与挫折下,自己心里不免有点不满起来,然而现实就是现实,没办法,课程设计是必须完成的.虽然自己心里有这样的失败感,但在外人看来,我就是行,结果自己只能强迫自己去前进!然而自己心里怎么也没有高兴感!结果拿去给老师检查的时候,也许一两次还可以接受,但是在需要面对改正错误四五次的时候自己的心里不免郁闷和烦躁,同时也存在一定的不满,但是从这次设计也可以看出一些问题:1.心态:应该保持认真的态度,坚持冷静独立的解决问题2.基本:认真学好基本知识,扎实自己的基本知识,使面对问题时不会遇到很多挫折,从而