二级齿轮减速器说明书

1、青岛理工大学琴岛学院课程设计说明书课题名称：带式输送机传动装置设计学 院：机电工程系专业班级：学 号：学 生：指导老师：青岛理工大学琴岛学院教务处2014年 6月 28日机械设计课程设计评阅书题目带式输送机传动装置设计学生姓名学号指导教师评语及成绩指导教师签名：年月日答辩评语及成绩答辩教师签名：年月日教研室意见总成绩 ：室主任签名：年月日摘 要 I1 设计说明书 11.1 设计题目1.1.2 工作条件1.1.3 原始技术数据1.1.4 设计工作量1.2 机械装置的总体设计方案 22.1 电动机选择2.2.2 传动比分配3.2.3 运动和动力参数计算3.3 主要零部件的设计计算 53.1 展开式

2、二级圆柱齿轮减速器齿轮传动设计 5.3.2 轴系结构设计1.2.3.3 键、键槽的选择及其校核1.74 减速器箱体及其附件的设计 184.1 箱体结构设计1.8.4.2 减速器附件的设计1.9.5、运输、安装和使用维护要求 205.1 减速器的安装2.0.5.2 使用维护2.0.5.3 减 速 器 润 滑 油 的 更 换 2.0总结 21致谢 22参 考 文 献 23摘要机械设计综合课程设计在机械工程学科中占有重要地位，它是理论应用于实际的重要实践环节。本课程设计培养了我们机械设计中的总体设计能力，将机械设计系列课程设计中所学的有关机构原理方案设计、运动和动力学分析、机械零部件设计理论、方法、

3、结构及工艺设计等内容有机地结合进行综合设计实践训练，使课程设计与机械设计实际的联系更为紧密。此外，它还培养了我们机械系统创新设计的能力，增强了机械构思设计和创新设计。本课程设计的设计任务是展开式二级圆柱齿轮减速器的设计。减速器是一种将由电动机输出的高转速降至要求的转速比较典型的机械装置，可以广泛地应用于矿山、冶金、石油、化工、起重运输、纺织印染、制药、造船、机械、环保及食品轻工等领域。本次设计综合运用机械设计及其他先修课的知识，进行机械设计训练，使已学知识得以巩固、加深和扩展；学习和掌握通用机械零件、部件、机械传动及一般机械的基本设计方法和步骤，培养学生工程设计能力和分析问题，解决问题的能力；

4、提高我们在计算、制图、运用设计资料（手册、图册）进行经验估算及考虑技术决策等机械设计方面的基本技能，同时给了我们练习电脑绘图的机会。由于缺乏经验、水平有限，设计中难免有不妥之处，恳请各位老师及同学提出宝贵意见。最后借此机会，对本次课程设计的各位指导老师以及参与校对、帮助的同学表示衷心的感谢。关键字： 机械设计二级圆柱齿轮减速器1 设计说明书1.1 设计题目用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器。传动装置简图如下图1-1 所示图 1-1 传动装置简图1.2 工作条件连续单向运转，有轻微振动，空载启动, 经常满载，使用期限为10 年，小批量生产，两班制工作。1.3 原始技术数据数据组编号1234

5、567卷筒驱动的牵引力 F（ KN）2.72.42.32.71.52.22.3运输带工作速度v（m/s）1.951.951.951.951.11.11.1卷筒直径D（ mm）360320300280220240300表 1.1 展开式二级圆柱齿轮减速器设计原始技术数据本设计说明书以第2 组数据为设计依据，齿轮类型为斜齿软齿面齿轮1.4 设计工作量（ 1）减速器装配图一张（A0 号图纸）（ 2）零件工作图二张（A3 号图纸）（ 3）设计说明书一份。2 机械装置的总体设计方案2.1 电动机选择2.1.1 选择电动机类型按工作要求选用Y系列（IP44）全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。该电动机的工作

6、条件为：环境温度-15- +40 ，相对湿度不超过90%，电压380V，频率50HZ。2.1.2 选择电动机容量电动机所需工作功率Pd （ KW）为PdPw工作机所需功率Pw（ KW）为PwFv 4.68kW传动装置的总效率为13 22 32 4按机械课程设计手册表2-4 确定各部分效率为: 滚动轴承10.99，联轴器效率为20.99 ，闭式齿轮传动效率3 0.97 ， ，卷筒效率4 0.96，代入得0.992 0.993 0.972 0.96 0.87所需电动机功率为PdPw4.68kW0.875.38kWPed 略大于Pd 即可。由机械课程设计手册表20-1 ， Y系列电动机技术数据，选电

7、动机的额定功率Ped 为 5.5kW。2.1.3 确定电动机转速 卷筒轴工作转速nw116.38(r / min)60 1000v 60 1000 1.95D3.14 320通常，二级圆柱齿轮减速器为i 2 3 6 ，故电动机转速的可选范围为nd i nw (32 62) 133r/min (1197 4788)r / min符合这一范围的同步转速有1000r/min 和 1500r/min, 其中减速器以1500和 1000r/min的优先，所以现以这两种方案进行比较。由机械课程设计手册第二十章相关资料查得的电动机数据及计算出的总传动比列于表2.1 ：表 2.1 额定功率为时电动机选择对总体

8、方案的影响方案电动机型号额定功率/kW同步转速nm /（r/min）满载转速nm/（r/min）电动机质量/kg1Y132S-45.515001440682Y132M-47.51500144081表 2.1 中，方案1 与方案 2 相比较，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量及总传动比，为使传动装置结构紧凑，兼顾考虑电动机的重量和价格，选择方案1，即所选电动机型号为Y132S-4。2.2 传动比分配2.2.1 总传动比ianmnw1440116.3812.372.2.2 分配传动装置各级传动比减速器的传动比i 为 12.37, 对于两级卧式展开式圆柱齿轮减速器的i1(1.1 1.5)i2，为了

9、分配均匀取i11.2i2，计算得两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比i1 4.01 ，低速级的传动比i 2 3.08。2.3 运动和动力参数计算0 轴（电动机轴）：P0Pd 5.5kWn0 nm 1440r/minT0 9550P03.648 104 N mmn01 轴（高速轴）：P1 P0 15.5kW 0.99 5.445kWn1 n0 1440r / minP14T19550 1 3.611 104N mmn12 轴（中间轴）：P2P1 2 3 5.23kWn11440n21359.10r/mini14.01P24T29550 2 13.9 104 N mmn23 轴(低速轴)：P3P2 2

10、 3 5.02kWn2n3116.59r / mini2P34T3 9550 341.1 104 N mmn3运动和动力参数的计算结果加以汇总，列出表2.2 如下：表 2.2 各轴运动和动力参数项目电动机轴高速轴中间轴低速轴转速（r/min 10116.59功率 (kW)5.55.4455.235.02转矩 (N*m)36480361101390004110003 主要零部件的设计计算3.1 展开式二级圆柱齿轮减速器齿轮传动设计3.1.1 高速级齿轮传动设计1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1)按以上的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。2)运输机为一般工作，速度不高

11、，故选用7 级精度(GB 10095-88) 。3) 材料选择。考虑到制造的方便及小齿轮容易磨损并兼顾到经济性，两级圆柱齿轮的大齿轮材料用45 钢，小齿轮材料用40Cr，热处理均为调质处理且大、小齿轮的齿面硬度分别为240HBS,280HB，二者材料硬度差为S40HBS。4)选小齿轮的齿数z 24，大齿轮的齿数为z24.01 24 96.24，取 z2 97。2按齿面接触强度设计由设计公式进行试算，即d1t2KHtT1 u 1 (ZH ZEZ Z H 1)2(1) 确定公式内的各计算数值1)试选载荷系数K Ht 1.32)T1 3.611 104N mm3)查表及其图选取齿宽系数N2N14.4

12、1.40742 1.03 1095) 按接触疲劳寿命系数HN1 0.92HN2 0.956) 计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1，安全系数S=1HN1 lim1 644MPaN limSHN 2 lim 2522.5MPa2) 计算：d1tdt1 的最小值为1) 带入 H 中较小的值，求得小齿轮分度圆直径242) 圆周速度：d1tn60 10003.14 34.08 144060 10002.57m/s3) 计算齿宽：b d d1t1 34.08 34.08mm4) 计算齿宽与齿高比：d1t34.08模数 :mt 1t1.42mm124齿高 :h 2.25mt 2.25 1.42 3.195

13、mm b 10.67h5) 计算载荷系数：根据 2.57m/s ,7 级精度，查得动载系数V 1.1对于斜齿轮H 1.5; F 1.2查得使用系数A 1 用插值法查得7 级精度小齿轮非对称布置bH 1.416 由 b 10.67， H 1.416 可查得F 1.34故载荷系数H A V H H 2.926)按实际载荷系数校正分度圆直径：d1 d1t32.9234.08 344.63mm1.37)计算模数：d1 COS 44.63 COS14。m 11.80mm3按齿根弯曲强度计算：弯曲强度设计公式为2KFtT1YY COS2mnt3mntdz121)确定公式内的各计算数值1) 查图得小齿轮的弯

14、曲疲劳强度极限F lim 1 500MPa; 大齿轮的弯曲疲劳强度极限Flim2 380MPa;2) 查图取弯曲疲劳寿命系数KFN1 0.85,KFN2 0.88;3) 计算弯曲疲劳许用应力.取弯曲疲劳安全系数S=1,得KFN1 Flim1 0.85 500FN1 Flim1 .303.57MPaF2K FN2 Flim 20.88 380.238.86MPa4) 计算载荷系数K.KF KAKV KF KF 2.175) 查取齿形系数.查表得YFa12.62;YFa22.186) 查取应力校正系数.查表得YSa11.6;YSa21.837) 计算大、小齿轮的YYYFaYSa 并加以比较.YYY

15、Fa1YSa10.014F1YYYFa2YSa20.017大齿轮的数值大.(1) 设计计算mnt32 1.3 3.611 104 0.681 0.778 COS214。21 2420.017mm 1.114mm实际计算F2.17mnmnt 31.114 31.322mmn nt Ft1.3取 标 准 的 模 数 ， mn 1.5 。 分 度 圆 直 径 d1 44.63mm , 算 出 小 齿 轮 齿 数d1COS44.63 COS14。29，z1mn1.5大齿轮齿数z2 4.01 29 116.3，取 z2 117 .这样设计出的齿轮传动, 即满足了齿面接触疲劳强度, 又满足齿根弯曲疲劳强度

16、, 并做到结构紧凑, 避免浪费。4. 几何尺寸计算1)中心距：2)分度圆直径：a Z1 Z2 mn2COS29 117 1.52COS14。112.852mm将中心距圆整为115mm按圆整后的中心距修正螺旋角Z1 Z2 mnarcos17.792ad1Z1mn29 1.5COS COS17.79。45.68mmd22mnCOS117 1.5COS17.79184.31mm3)齿轮宽度：bd d1 45.68mm取B2 45mm, B1 50mm3.1.2 低速级齿轮传动设计1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1)按以上的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。2)运输机为一般工作，速度不高，故选用7

17、 级精度(GB 10095-88)3) 材料选择。考虑到制造的方便及小齿轮容易磨损并兼顾到经济性，两级圆柱齿轮的大齿轮材料用45 钢，小齿轮材料用40Cr，热处理均为调质处理且大、小齿轮的齿面硬度分别为240HBS,280HB，二者材料硬度差为S40HBS。4)选小齿轮的齿数z 24 ，大齿轮的齿数为z2 24 3.08 73.92，取z2 74。2按齿面接触强度设计由设计公式进行试算，即d 3 KHtT2 u 1 ZHZEZ Z 2d2t.()d u H22) 确定公式内的各计算数值1) 试选载荷系数K H t 1.32) 由以上计算得小齿轮的转矩T2 13.9 104 N mm13) 查表

18、及其图选取齿宽系数d 1 ， 材料的弹性影响系数ZE 189.8MPa3 KHtT2 u 1 ZH ZEZ Z 2d 2t Ht 2 .()55.446mm2td u H 2 圆周速度：d2tn60 1000， 按齿面硬度的小齿轮的接触疲劳强度极限H lim 1 700MPa ；大齿轮的接触疲劳强度极限H lim2 550MPa.。4) 计算应力循环次数9N1 60n2 jL h 60 359.10 1 (2 8 300 10) 1.03 10 9N19N210.33 10 925) 按接触疲劳寿命系数HN1 0.91HN2 0.936) 计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1，安全系数S=1H

19、 1 HN1 Hlim1 637MPaH1S得HN 2 H limH 2 HN 2 H lim 511.5MPa2S2) 计算：d2t 的最小值为1) 带入 H 中较小的值，求得小齿轮分度圆直径1.04m/s3)计算齿宽：b d d2t1 55.446 55.446mm4)计算齿宽与齿高比：KF KAKVKF KF 2.12模数 :d 2t 55.446mt2t2.3mmt 124齿高 :h 2.25mt 5.20mmb b 10.67h5)计算载荷系数：查得 动载系数V 1.05对于斜齿轮H 1.42; F 1.2查得使用系数A时， H 1.4201 用插值法查得7 级精度小齿轮非对称布置b

20、b 10.67 ，H 1.420 可查得F 1.316)故载荷系数H A V按实际载荷系数校正分度圆直径：H 2.2377)计算模数：66.437mmd2 dd2COS66.437 COS14。m 22.686mm243按齿根弯曲强度计算：2KFtT2YY COS d z12弯曲强度设计公式为mt 3 mnt2) ) 确定公式内的各计算数值查图得小齿轮的弯曲疲劳强度极限F lim 1 500MPa; 大齿轮的弯曲疲劳强度极限Flim2 380MPa; 查图取弯曲疲劳寿命系数KFN1 0.85,KFN2 0.88; 计算弯曲疲劳许用应力 .取弯曲疲劳安全系数S=1.4, 得F1F2K FN1 l

21、im 1SK FN2 lim 2S303.57MPa238.86MPa计算载荷系数K.8) 查取齿形系数.查表得YFa12.62;YFa2 2.23.9) 查取应力校正系数.查表得YSa11.6; YSa21.7710) 计算大、小齿轮的YFaYSa 并加以比较.FYFa 1YSa1F10.014YFa 2YSa20.0172) 分度圆直径：2KFtT2YY COS2 d z121.748F2大齿轮的数值大.(3) 设计计算mnt实际模数mn2.121.748 32.06mm1.3取 标 准 的 模 数 ，mn 2.5 分 度 圆 直 径 d1 66.437mm , 算。小齿轮齿数d1COS

22、z1mn26 ，大齿轮齿数z2 3.08 26 80.08，取z2 81.4. 几何尺寸计算1)中心距：Z1 Z2 mn 26 812.5a。137.8mm2COS 2COS14将中心距圆整为140mmZ1 Z2 mnarcos17.18按圆整后的中心距修正螺旋角2ad1Z1mn26 2.53）齿轮宽度：d2COSCOS17.18。2mn81 2.5COSCOS17.18。68.03mm211.96mm3-2 中间轴结构简图bd d1 68.03mm取B2 70mm ， B1 75mm3.2轴系结构设计3.2.1高速轴的轴系结构设计根据结构及使用要求, 把该轴设计成阶梯轴且为齿轮轴, 共分 7

23、 段 , 其中第 6 段为齿轮轴 , 如图 3-1 所示 :由于结构及工作需要将该轴定为齿轮轴热处理为调制处理, 材料系数A0为 112。, 因此其材料须与齿轮材料相同, 均为45钢 ,所 以 , 有 该 轴 的 最 小 轴 径 为 : d11P1139.48mn1标准化取d11 39.48(1 6%) 41.85mm其他各段轴径、长度的设计计算依据和过程见下表表 3.1 高速轴结构尺寸设计阶梯轴段设计计算依据和过程计算结果P122第 1段d11A03n136L11L 2d12由 R角尺寸确定第 2段d1242 2h 425h 23RL50d13由 R2和轴承孔径确定第 3段3048.75L1

24、3B 1第 4段d14由轴承孔径和R3确定35L14由定位尺寸A-B 确定46第 5段d15由d14和R4确定45L15 1.4h10第 6段由齿轮轴和d14确定38L16由定位尺寸A- B确定77d17由轴承孔径和R角确定30第 7段L17由轴承宽度和定位尺寸A B确定20.753.2.2 中间轴的轴系结构设计一、轴的结构尺寸设计根据结构几使用要求该轴设计成阶梯轴且为齿轮轴, 共分 5 段 , 其中第 2 段是齿轮轴，第 4 段安装齿轮。如图3-2 所示 :45钢 , 热处理为调制处理, 取材料系数A0112所以 , 有该轴的最小轴径为d 2127.40因键槽开在中间，其影响不预考虑，标准化

25、取d2130其他各段轴径、长度的设计计算依据和过程见下表:表 3.2 中间轴结构尺寸设计阶梯轴段设计计算依据和过程计算结果d 21A0 327210 n2第 1段L21 B1 Bh45d22 d21 2h第 2段hR1 2 3齿轮轴齿顶高70L22 B2-265d 23 由齿轮轴分度圆直径确定53第 3段L13 由定位尺寸A-B 确定10由齿轮圆和R4 确定48第 4段L25B3243d26d2140第 5段由轴承宽度和套筒长度确定套筒长度取50503.2.3 低速轴的轴系结构设计一、轴的结构尺寸设计根据结构几使用要求该轴设计成阶梯轴, 共七段 , 如图 3-3 所示 :图 3-3 低速轴结构

26、简图考虑到低速轴的载荷较大，材料选用45, 热处理调质处理, 取材料系数A0112所以 , 有该轴的最小轴径为: d31A03 P342 标准化取d31 42310 n3其他各段轴径、长度的设计计算依据和过程见下表表 3.3 低速轴结构尺寸设计阶梯轴段设计计算依据和过程计算结果第 1段d31A0 3 3n342L31 （ 由联轴器宽度尺寸确定）82d 32 d 312 2 3 R150第 2段L3250d 33 由轴承尺寸和R2 确定55第 3段L33B 轴承宽度259.5第 4段d34 d33223R367由定位尺寸A-B 确定77d35d34223R472第 5段L35 1.4hh 23

27、R412第 6段有分度圆和齿轮确定60L 36 齿宽 -266第 7段d 37 d 33L5531.5低速轴的受力模型简化及扭矩图3-4 低速轴的受力模型简化及扭矩图M2 T2强度校核：ca14.88Mpa小于1 60Mpa ，故安全。caW鉴于调整间隙的方便, 轴承均采用正装. 预设轴承寿命为3 年即 14400h.校核步骤及计算结果见下表表 3.4 轴承寿命校核步骤及计算结果计算步骤及内容计算结果30311A端B端由手册查出Cr、 C0r 及 e、 Y值Cr=145kNC0r=112kNe=0.68确定X、 Y值X=1 Y=0查载荷系数fp1.2计算当量载荷P=fp（XFr+YFa）Pa=

28、3469Pb=1849计算轴承寿命16670CrL10hn1max( PA PB )243991h 大于14400h由计算结果可见轴承30311 合格。3.3 键、键槽的选择及其校核一轴处键的选择：联轴器处的键取b h 6 6, 键长 28,GB/T1096-2003二轴处键的选择：齿轮处键取b h 10 8，键长 50，材料选45 钢 （键 ）、 40Cr（轴 ）三轴处键的选择：联轴器处的键取b h 12 8，键长56；齿轮处键取b h 18 11，键长40。材料选45 钢 （键 ） 、 40Cr（轴 ）键的校核：键的许用应力校核, 查手册其 p 110MPa低速轴联轴器处键校核：p3140

29、00Td lk4000 41811 38 6067MPa p故安全。4 减速器箱体及其附件的设计4.1 箱体结构设计根据箱体的支撑强度和铸造、加工工艺要求及其内部传动零件、外部附件的空间位置确定二级齿轮减速器箱体的相关尺寸如下：（表中a=225）表 4.1 箱体结构尺寸名称符号设计依据设计结果箱座壁厚0.025a+3=88考虑铸造工艺，所有壁厚都不应小于8箱盖壁厚10.02a+3 88箱座凸缘厚度b1.512箱盖凸缘厚度b11.512箱座底凸缘厚度b22.5 20地脚螺栓直径df0.036a+1220地脚螺栓数目na 250 时， n=44轴承旁联结螺栓直径d10.75df10箱盖与箱座联接螺

30、栓直径d 2(0.5 0.6)df14轴承端盖螺钉直径和数目d3， n(0.4 0.5)df,n5,4窥视孔盖螺钉直径d4(0.3 0.4)df6定位销直径d(0.7 0.8) d 27轴承旁凸台半径R1c224凸台高度h根据位置及轴承座外径确定，以便于扳手操作为准40外箱壁至轴承座端面距离l1c1+c2+ (5 10)25大齿轮顶圆距内壁距离?1> 1.210齿轮端面与内壁距离?2>45箱盖、箱座肋厚m1 、 mm1 0.85 1 =8.5 m 0.85 =8.57轴承端盖凸缘厚度t(1 1.2) d312轴承端盖外径D2D+(5 5.5) d392,102,160螺栓扳手空间与

31、凸缘厚度安装螺栓直径dxM8M10M12M16至外箱壁距离c1min13161822至凸缘边距离c2min1114162020242632沉头座直径Dmin4.2 减速器附件的设计4-1 油塞4-2 通气螺塞5 运输、安装和使用维护要求5.1 减速器的安装（ 1 ）减速器输入轴直接与原动机连接时，推荐采用弹性联轴器；减速器输出轴与工作机联接时，推荐采用齿式联轴器或其他非刚性联轴器。联轴器不得用锤击装到轴上。（ 2）减速器应牢固地安装在稳定的水平基础上，排油槽的油应能排除，且冷却空气循环流畅。（ 3）减速器、原动机和工作机之间必须仔细对中，其误差不得大于所用联轴器的许用补偿量。（ 4）减速器安装

32、好后用手转动必须灵活，无卡死现象。（ 5）安装好的减速器在正式使用前，应进行空载，部分额定载荷间歇运转13h 后方可正式运转，运转应平稳、无冲击、无异常振动和噪声及渗漏油等现象，最高油温不得超过 100；并按标准规定检查轮齿面接触区位置、面积，如发现故障，应及时排除。5.2 使用维护本类型系列减速器结构简单牢固，使用维护方便，承载能力范围大，公称输入功率0.85 6660kw，公称输出转矩100 410000N.m，不怕工况条件恶劣，是适用性很好，应用量大面广的产品。可通用于矿山、冶金、运输、建材、化工、纺织、轻工、能源等行业的机械传动。但有以下限制条件：1 .减速器高速轴转速不高于1000r/min;2 .减速器齿轮圆周速度不高于20m/s;3 .减速器工作环境温度为4045，低于0时，启动前润滑油应预热到8以上，高于 45时应采取隔热措施。5.3 减 速 器 润 滑 油 的 更 换（ 1）减速器第一次使用时，当运转150300h 后须更换润滑油，在以后的使用中应定期检查油的质量。对于混入杂质或变质的油须及时更换。一般情况下，对于长期工作的减速器， 每 5