同轴二级减速器课程设计说明书

1、北 京 科 技 大 学课程设计计算说明书题 目: 学 院: 专 业: 班 级: 学 生: 学 号: 指导教师: - 40 -目录一、【设计任务书】- 1 -1.传动装置简图- 1 -2.已知条件- 1 -3.设计任务- 1 -4.技术参数- 2 -二、总体方案设计- 1 -2.1选电机- 1 -2.1.1类型的选择- 1 -2.2功率的确定- 1 -2.3 传动装置的总传动比计算及各级传动比分配- 2 -2.4 轴的转速- 3 -2.5轴的输入功率- 3 -2.6 各轴的转矩- 3 -三、设计齿轮- 4 -3.1低速级齿轮传动设计- 5 -3.2高速级齿轮传动设计- 10 -四、联轴器- 15

2、 -4.1输入轴联轴器- 15 -4.2靠近工作机的联轴器- 16 -五、轴系的设计- 17 -5.1 轴设计- 17 -5.1.1轴直径设计- 17 -5.1.2轴各轴段长度设计- 18 -5.1.3轴强度校核- 19 -5.1.4I轴轴承强度校核- 22 -5.1.5I轴键强度校核- 23 -5.2轴设计- 23 -5.2.4轴直径设计- 23 -5.2.5轴各轴段长度设计- 24 -5.2.6轴强度校核- 25 -5.2.7轴轴承强度校核- 29 -5.2.8轴键强度校核- 30 -5.3轴设计- 30 -5.3.4轴直径设计- 30 -5.3.5轴各轴段长度设计- 31 -5.3.6轴

3、强度校核- 32 -5.3.7轴轴承强度校核- 35 -5.3.8轴键强度校核- 36 -六、箱体结构尺寸设计- 36 -七、滑动轴承- 38 -八、滚筒设计- 39 -结束语- 40 -参考文献- 41 -一、 【设计任务书】1. 传动装置简图带式输送机传动装置2. 已知条件工作情况：两班工作制，单向连续运转，载荷平稳，输送带水平放置。工作环境：室内，有灰尘，最高环境温度35，通风条件一般。动力来源：电力，三相交流，电压380V/220V。工作寿命：8年。检修间隔期：4年一次大修，2年一次中修，半年一次小修。制造条件：一般机械制造厂，小批量生产。齿轮减速器浸油润滑；取大齿轮的搅油效率；取滚筒

4、-输送带效率。3. 设计任务选择电动机型号。选择联轴器类型和规格。设计圆柱齿轮减速器。设计滚筒轴滑动轴承。绘制圆柱齿轮减速器装配工作图。绘制带式输送机总装图。绘制减速器中23个零件工作图（由教师指定）。编写设计计算说明书。4. 技术参数题号参数12345678910输送带拉力F/kN1.52.22.32.52.62.83.34.04.54.8输送带速度v/（m/s）1.11.11.11.11.11.41.21.61.81.25滚筒直径D/ mm220240300400220350350400400500滚筒长度L/ mm350400450600350550550600600750注：输送带速度

5、允许误差±5%3号题：参数：输送带拉力F/kN 2.3输送带速度v/（m/s） 1.1滚筒直径D/ mm 300滚筒长度L/ mm 450二、 总体方案设计2.1选电机2.1.1类型的选择电动机是一般机械广为使用的原动机，已经标准化、系列化。本系统使用的原动机选择电动机。通用的电动机为Y系列三相异步电动机，Y系列三相异步电动机为一般用途全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，具有防止灰尘、铁屑或其他杂物侵入电动机内部之特点，B级绝缘，工作环境温度不超过+40°C，相对湿度不超过95%，额定电压380V，频率50HZ。其安装尺寸和功率等级符合国家标准，具有高效、节能、起动转矩大、噪

6、声底、振动小、运行安全可靠等优点。故本系统选择Y系列三相异步电动机。2.2功率的确定由要求得知：取大齿轮的搅油效率；查手册得知：运输带的齿轮箱的齿轮精度等级一般取68；同时为降低成本，故选择齿轮的精度为7级。查手册得（机械设计课程设计手册p4）知：圆柱齿轮传动中7级精度的一般齿轮传动（油润滑）的效率取0.98，即；由于本机构负荷较小，但是斜齿轮有较大的轴向力，因此选用价格相对便宜的角接触轴承，需要3对。查手册得（机械传动和摩擦副的效率概略值）知：球轴承（稀油润滑）的效率；滑动轴承采用液体润滑，考虑到环境中有粉尘，以及可能其他出现的减低效率的情况，因此按照润滑不良来取值；联轴器初选挠性联轴器，查

7、手册得（机械传动和摩擦副的效率概略值）知：梅花形弹性联轴器的效率。有要求有滚筒-输送带效率。可得总效率：得，工作机所需功率则，电动机所需功率可查设计手册选取Y112-4型电动机部分参数如下电动机型号额定功率/KW满载转速/（r/min）中心高/mm轴径/mm伸出部分长度/mm键槽宽/mmY112M-441440112286082.3 传动装置的总传动比计算及各级传动比分配工作机转速初选电动机转速为因此总传动比采用二级圆柱斜齿轮进行减速，由于，取有，则。2.4 轴的转速 电机轴以及输入轴中间轴输出轴滚筒转速2.5 轴的输入功率 输入轴:中间轴:输出轴:滚筒轴:2.6 各轴的转矩电机轴 输入轴中间

8、轴输出轴滚筒轴综上得各轴数据填入下表：功率P（KW）转速n（r/min）扭矩T（N×m）传动比i效率h电机轴轴3.16144020.960.9900轴3.07266.67109.940.9605轴2.9270.18397.350.9132轴2.8070.18381.020.8772三、 设计齿轮为确保传动系统能够平稳运转，并且为小批量生产，传动装置的转速较高，要求传动平稳，故选用传动平稳性高、结构紧凑、承载能力高的斜齿圆柱齿轮。同时，为使结构更加紧凑，采用硬齿面齿轮传动。由于是闭式硬齿面齿轮，其主要失效形式是轮齿弯曲疲劳折断。3.1 低速级齿轮传动设计由于采用的是同轴式，两对啮合齿轮

9、中心距相同，故为了简化计算，则优先计算低速级齿轮传动。 初选材料：小齿轮：17CrNiMo6 ，渗碳淬火，5462HRC； 大齿轮：37SiMn2MoV ，调质，5055HRC； 根据小齿轮齿面硬度58HRC和大齿轮齿面硬度52HRC，按轮齿接触疲劳极限应力图MQ线查得齿面接触疲劳极限应力为： ，按齿根弯曲疲劳极限应力图MQ线查得轮齿弯曲疲劳极限应力为： ， 循环次数:按寿命系数图查得接触寿命系数按寿命系数图查得弯曲寿命系数查表取最小安全系数：于是 单项运动，取0.7 按齿轮的弯曲疲劳承载能力计算齿轮的主要参数： 确定计算载荷：小齿轮转矩 查表，考虑本齿轮传动是斜齿圆柱齿轮传动，电动机驱动，轴

10、承相对齿轮不对称布置，取载荷系数K=1.6，则 齿宽系数查表，硬齿面取，初选 则： ， 查外齿轮复合齿形系数图可得：两轮复合齿形系数为;由于将四齿轮参数代入计算，于是 取标准模数，则 取标准中心距, 则： 选择齿轮精度等级 齿轮圆周速度 查表选择7级精度。精确计算计算载荷 查表，。齿轮传动啮合宽度查表得 ，取查表，减速器轴刚度较大，验算轮齿接触疲劳承载能力 区域系数查图，标准齿轮,弹性系数查表得，；因大齿轮的许用齿面接触疲劳应力值较小，故将带入，于是齿面接触疲劳强度足够。验算轮齿弯曲疲劳承载能力查图6-20得：轮齿弯曲疲劳承载能力足够。低速级斜齿轮圆柱齿轮传动几何尺寸：名称小齿轮大齿轮法向模数

11、22法向压力角2020螺旋角分度圆直径齿顶高齿根高全齿高齿顶圆直径齿根圆直径顶隙标准中心距节圆直径传动比i齿宽b3.2高速级齿轮传动设计采用同轴式，两对啮合齿轮中心距相同，因此高速机齿轮中心距为180mm。 选材料： 小齿轮：17CrNiMo6 ，渗碳淬火，5462HRC； 大齿轮：37SiMn2MoV ，调质，5055HRC； 根据小齿轮齿面硬度58HRC和大齿轮齿面硬度52HRC，按轮齿接触疲劳极限应力图MQ线查得齿面接触疲劳极限应力为： ， 按齿根弯曲疲劳极限应力图MQ线查得轮齿弯曲疲劳极限应力为： ，循环次数按寿命系数图查得接触寿命系数按寿命系数图查得弯曲寿命系数查表取最小安全系数：于

12、是 单项运动，取0.7 按齿轮的弯曲疲劳承载能力计算齿轮的主要参数：确定计算载荷：小齿轮转矩 查表，考虑本齿轮传动是斜齿圆柱齿轮传动，电动机驱动，轴承相对齿轮不对称布置，取载荷系数K=1.6，则 齿宽系数查表，硬齿面取，初选 ，则： ， 查外齿轮复合齿形系数图可得：两轮复合齿形系数为;由于 将二齿轮参数代入计算，于是由于中心距为180mm，因此取标准模数，则： 选择齿轮精度等级齿轮圆周速度 查表选择7级精度。精确计算计算载荷 查表，。齿轮传动啮合宽度查表得 ，取查表，减速器轴刚度较大，验算轮齿接触疲劳承载能力 区域系数查图，标准齿轮,弹性系数查表得，；因大齿轮的许用齿面接触疲劳应力值较小，故将

13、带入，于是齿面接触疲劳强度足够。验算轮齿弯曲疲劳承载能力查图6-20得： 轮齿弯曲疲劳承载能力足够。高速级斜齿轮圆柱齿轮传动几何尺寸：名称小齿轮大齿轮法向模数22法向压力角2020螺旋角分度圆直径齿顶高齿根高全齿高齿顶圆直径齿根圆直径顶隙标准中心距节圆直径传动比i齿宽b四、 联轴器4.1 输入轴联轴器电动机Y112M-4的参数：电动机伸出端轴长/mm伸出端轴颈/mm中心高度/mmY112M-46028112根据电动机轴和轴的转矩和转速：转速（r/min）转矩（N·m）电动机轴144021.20轴144020.96查手册可选择梅花形弹性联轴器型号为型，其参数如下：型号公称转矩许用转速轴

14、孔直径J型轴孔长度质量LM61001200028440.934.2靠近工作机的联轴器轴、轴的工作参数：参数轴转速（r/min）转矩（N·m）轴70.18397.35轴70.18381.02查手册可选择凸缘联轴器型号为GYS6凸缘联轴器，其参数如下：型号公称转矩许用转速轴孔直径Y型轴孔长度质量GYS6900680040847.59五、 轴系的设计5. 1 轴设计轴示意简图：5.1.1轴直径设计轴材料选择17CrNiMo6 ，无法查到该材料的数据，采用比起强度低的45钢确定最小直径，这种方法是偏安全的。对于的轴，当轴的同一截面上开有一个键槽时，轴径应加大5%；有两个键槽时，轴径加大10%

15、；则： 取LT6弹性套柱销联轴器，轴孔直径查表选 满足上述计算式直径。由于轴较小，因此采用齿轮轴。因此材料需选用17CrNiMo6。查表有该材料的-1=850Mpa。显然强度是大于45钢的。5.1.2轴各轴段长度设计1) 根据轴径选择角接触球轴承的型号：轴承代号d/mmD/mmB/mm /mma/mm /kN /kN极限转速7008AC4068156214.71920.580002) 选择凸缘式轴承盖，材料为HT150,轴承外径D=68mm,螺钉直径 ，螺钉数为4；轴承盖参数如下：3) 密封圈选用毡圈密封。其参数为：轴径dD3549347轴各轴段主要参数设计如下：5.1.3轴强度校核各支点长度

16、参照上图I轴具体参数。1) 受力分析（从上到下为受力分析，水平力以及垂直力）2) 斜齿轮受力分析螺旋角=6.042305°，小齿轮直径d1=56.3128mm。转矩T1=20.96N·m=20960N·mm圆周力径向力轴向力3) 求解支反力水平面垂直面4) 画出水平弯矩图左断面右断面5) 画出垂直弯矩图6) 合成弯矩图按照合成弯矩图7) 转矩图取=0.6，8) 弯扭组合 9) 选择轴的材料为齿轮轴，故材料为17CrNiMo6，采取渗碳淬火，表面硬度为58HRC，查表有-1=850Mpa10) 校核强度比较后，发现齿轮左断面为危险点，故校核该处强度。故轴强度符合要求

17、。5.1.4 I轴轴承强度校核1) 选择轴承类型、型号及主要参数轴承代号内径d/mm外径D/mm宽度B/mma/mm40681514.77008AC极限转速r/min基本额定动载荷Cr/KN基本额定静载荷Cor/KN润滑方式800020.015.2脂润滑2) 计算支反力以及派生轴向力由于无冲击，因此,工作温度小于100，因此。3) 计算寿命寿命为一年工作260天，两班制，折合为年为190年，符合要求。5.1.5 I轴键强度校核因此键强度足够。5.2 轴设计轴示意简图：5.2.4 轴直径设计轴材料选择45钢 ，A0=126，-1=60Mpa。对于的轴，当轴的同一截面上开有一个键槽时，轴径应加大5

18、%；有两个键槽时，轴径加大10%；则： 由于轴承盖为闷盖，因此没有伸出轴。取 满足上述计算式直径。5.2.5 轴各轴段长度设计1) 根据轴径选择角接触球轴承的型号：轴承代号d/mmD/mmB/mm /mma/mm /kN /kN极限转速7207AC3572176515.72919.280002) 选择凸缘式轴承盖，材料HT150,轴承外径D=72mm,螺钉直径 ，螺钉数为4；轴承盖参数如下： 3) 确定各段长度 轴各轴段主要参数设计如下：5.2.6 轴强度校核各支点长度参照上图I轴具体参数。1) 受力分析（从上到下为受力分析，水平力以及垂直力）2) 斜齿轮受力分析 二齿轮与三齿轮螺旋角分别为6

19、.042305°，8.549079°转矩T2=10.9940N·m=109940N·mm圆周力径向力轴向力3) 求解支反力水平面垂直面4) 画出水平弯矩图二齿轮三齿轮5) 画出垂直弯矩图二齿轮三齿轮6) 合成弯矩图按照合成弯矩图7) 转矩图8) 弯扭组合按照合成当量弯矩,结合弯扭合成易知三齿轮左断面为危险截面，因此只需要对三齿轮左截面进行合成9) 选择轴的材料轴材料为45钢，采取调质，表面硬度为217255HBW，查表有-1=100120Mpa10) 校核强度比较后，发现齿轮左断面为危险点，故校核该处强度。故轴强度符合要求。5.2.7 轴轴承强度校核1)

20、 选择轴承类型、型号及主要参数轴承代号内径d/mm外径D/mm宽度B/mma/mm35721715.77207AC极限转速r/min基本额定动载荷Cr/KN基本额定静载荷Cor/KN润滑方式800029.019.2脂润滑2) 计算支反力以及派生轴向力由于有轻微冲击，因此,工作温度小于100，因此。3) 计算寿命寿命为一年工作260天，两班制，折合为年为22.16年，符合要求。5.2.8 轴键强度校核因此键强度足够。5.3 轴设计轴示意简图：5.3.4 轴直径设计轴材料选择45钢，A0=103，-1=60Mpa。对于的轴，当轴的同一截面上开有一个键槽时，轴径应加大5%；有两个键槽时，轴径加大10

21、%；则： 取GYS6凸缘联轴器，轴孔直径查表选 满足上述计算式直径。5.3.5 轴各轴段长度设计1) 根据轴径选择角接触球轴承的型号：轴承代号d/mmD/mmB/mm /mma/mm /kN /kN极限转速7211AC55100219120.950.538.556002) 选择凸缘式轴承盖，材料为HT150,轴承外径D=100mm,螺钉直径 ，螺钉数为4；轴承盖参数如下：3) 密封圈选用毡圈密封。其参数为：轴径dD5069498则 轴各轴段主要参数设计如下：5.3.6 轴强度校核各支点长度参照上图轴具体参数。1) 受力分析（从上到下为受力分析，水平力以及垂直力）2) 斜齿轮受力分析螺旋角=8.

22、549079°，小齿轮直径d3=74.8315mm。转矩TII=109.94N·m=109940N·mm圆周力径向力轴向力3) 求解支反力水平面垂直面4) 画出水平弯矩图5) 画出垂直弯矩图6) 合成弯矩图按照合成弯矩图7) 转矩图取=0.6，8) 弯扭组合9) 选择轴的材料轴材料为45钢，采取调质，表面硬度为217255HBW，查表有-1=100120Mpa10) 校核强度比较后，发现齿轮右断面为危险点，故校核该处强度。故轴强度符合要求。5.3.7 轴轴承强度校核1) 选择轴承类型、型号及主要参数轴承代号内径d/mm外径D/mm宽度B/mma/mm551002120.97211AC极限转速r/min基本额定动载荷Cr/KN基本额定静载荷Cor/KN润滑方式560050.538.5脂润滑2) 计算支反力以及派生轴向力由于无冲击，因此,工作温度小于100，因此。3) 计算寿命寿命为一年工作260天，两班制，折合为年为939年，符合要求。5.3.8 轴键强度校核因此键强度足够。六、 箱体结构尺寸设计箱体设计： 取 箱盖凸缘厚度：箱座凸缘厚度：箱座底凸缘厚度：吊钩：K=42mm; H=0.8K=33.6mm; h=