二级圆柱齿轮减速器计算说明111

二级圆柱齿轮减速器计算说明111莱芜职业技术学院减速器课程设计目录21068《机械设计》课程设计任务书 2184201、传动装置的总体设计 644822、传动装置的总传动比及分配 910183、计算传动装置的运动和动力参数 1048854、带传动设计 13303165、齿轮的设计 1635566、轴的设计计算及校核 28268027、轴承的寿命计算 409178、键连接的校核 401746710、联轴器的选择 432170812、润滑及密封类型选择 442259013、减速器附件设计 452672714、主要尺寸及数据 473139315、设计完成后的各参数 49135216、参考文献 511766717、心得体会 52《机械设计》课程设计任务书专业：机电一体化班级：16高职1班姓名：学号：一、设计题目设计用于带式运输机的展开式二级直齿圆柱齿轮减速器二、原始数据(E6)运输机工作轴转矩T=1800Nm运输带工作速度v=1.35m/s卷筒直径D=260mm三、工作条件连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限为10年，小批量生产，单班制工作，运输带速度允许误差为5%。四、应完成的任务1、减速器装配图一张（A0图或CAD图）2、零件图两张（A2图或CAD图）五、设计时间2017年12月25日至2017年12月31日六、要求1、图纸图面清洁，标注准确，符合国家标准；2、设计计算说明书字体端正，计算层次分明。七、设计说明书主要内容1、内容（1）目录（标题及页次）；（2）设计任务书；（3）前言（题目分析，传动方案的拟定等）；（4）电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算；（5）传动零件的设计计算（确定带传动及齿轮传动的主要参数）；（6）轴的设计计算及校核；（7）箱体设计及说明（8）键联接的选择和计算；（9）滚动轴承的选择和计算；（10）联轴器的选择；（11）润滑和密封的选择；（12）减速器附件的选择及说明；（13）设计小结；（14）参考资料（资料的编号[]及书名、作者、出版单位、出版年月）；2、要求和注意事项必须用钢笔工整的书写在规定格式的设计计算说明书上，要求计算正确，论述清楚、文字精炼、插图简明、书写整洁。本次课程设计说明书要求字数不少于6-8千字（或30页），要装订成册。1、传动装置的总体设计1电机选择设计内容计算及说明结果1、选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列鼠笼三相异步电动机。其结构为全封闭自扇冷式结构，电压为380VY系列防护式笼型三相异步电动机2、选择电动机的容量工作机有效功率P=,根据任务书所给数据T=1800Nm，V=1.35,工作机卷筒的n=(601000v)/3.14D=99.22r/min则有：P=（Tn）/9550=180099.22/9550=2.43kw.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，闭式齿轮传动效率，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，=0.96，则有：=0.825所以电动机所需的工作功率为：P===2.945KW取P=3KWPw=2.43kWn=99.22r/min1=0.962=0.993=0.974=0.995=0.96η=0.825P=2.945KW确定电动机的转速按推荐的两级同轴式圆柱齿轮减速器传动比I=8~40和带的传动比I=2~4，则系统的传动比范围应为：I=I=（8~40）（2~4）=16~160 所以电动机转速的可选范围为n=I=（16~160）99.22=（1587~15875）符合这一范围的同步转速只有3000r/min一种。查询机械设计手册（软件版）【常有电动机】-【三相异步电动机】-【三相异步电动机的选型】-【Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件】-【电动机的机座号与转速对应关系】确定电机的型号为Y100L-2.其满载转速为2880r/min,额定功率为3KW。电动机型号为Y100L-22、传动装置的总传动比及分配设计内容计算及说明结果1、总传动比I==29.032、分配传动比因为I=已知带传动比的合理范围为2~4。故取V带的传动比=3，则I分配减速器传动比，参考机械设计指导书图12分配齿轮传动比得高速级传动比低速级传动比=33、计算传动装置的运动和动力参数设计内容计算及说明结果各轴的转数电动机轴高速轴中间轴低速轴==2880r/min＝＝2880/3＝960r/min＝＝960/3.62＝265.19r/min＝＝265.19/2.67=99.32r/min==99.32r/min=2880r/min=960r/min=265.19r/min=99.32r/min=99.32r/min2、各轴输入功率＝×＝2.95×0.96＝2.83kW＝××＝2.83×0.99×0.97=2.72kW＝××＝2.72×0.99×0.97=2.61kW＝××=2.61×0.99×0.99=2.56kW=2.83kW=2.72kW=2.61kW=2.56kW3、各轴的输出功率＇＝×0.99=2.80kW＇＝×0.99=2.69kW＇＝×0.99=2.58kW＇＝×0.98=2.53kW＇=2.80kW＇=2.69kW＇=2.58kW＇=2.53kW3、各轴的输入转矩输出转矩：＝×0.99=28.15×0.99=27.87＝×0.99=97.95×0.99=96.97＝×0.99=250.96×0.99=248.45＝×0.99=245.97×0.99=243.51N.mN.mN.mN.mN.m=27.87＝96.97=248.45=243.51将上述计算结果汇总与下表:带式传动装置的运动和动力参数：轴名功率PKW转矩TNmm转速r/min传动比效率输入输出输入输出电动机轴2.959.78288030.961轴2.832.8028.1527.879603.20.962轴2.722.6997.9596.97265.192.670.963轴2.612.58250.96248.4599.3210.98卷筒轴2.562.53245.97243.5199.324、带传动设计设计内容计算及说明结果1确定计算功率P据表13-8查得工作情况系数K=1.1。故有：P=KPP=3.402选择V带带型据P和n有图13-15选用Z带Z带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d有表13-9取小带轮直径d=71mm。验算带速v，有：=10.7因为10.7m/s在5m/s~30m/s之间，故带速合适。2.计算大带轮基准直径d取=212mm新的传动比i==2.98d=71mmv=10.7i=2.984确定V带的中心距a和基准长度L(1)据式初定中心距a=430mm(2)计算带所需的基准长度=1316mm由表13-2选带的基准长度L=1400mm（3）计算实际中心距=472mma=430mm=1316mma=472mm5验算小带轮上的包角=6计算带的根数z（1）计算单根V带的额定功率P由和r/min查表13-3得P=0.50KW据n=2880，i=3.0和Z型带，查13-2得P=0.04KW查表13-7得K=0.95，K=1.14，于是：P=(P+P)KK=0.58482KW（2）计算V带根数z故取6根。Z=67计算单根V带的初拉力最小值（F）由表13-1得Z型带的单位长质量q=0.06。所以=50N应使实际拉力F大于（F）=50N8计算压轴力F压轴力的最小值为：（F）=2（F）sin=2650sin168°/2=593N（F）=593N5、齿轮的设计1、高速级齿轮设计设计内容计算及说明结果1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数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；（GB10095—88）3）材料的选择。小齿轮材料为45钢（调质）硬度为241~286HBS，大齿轮的材料为ZG310-570钢（正火）硬度为163~197HBS。4）选小齿轮齿数为Z=32，大齿轮齿数Z可由Z=得Z=116；直齿圆柱齿轮45钢ZG310-570钢小齿轮调质处理大齿轮正火处理8级精度z1=32z2=1162、按齿面接触强度设计3、按齿根弯曲强度设计4、尺寸计算按公式：（1）确定公式中各数值1）试选K=1.5。2）选取齿宽系数=0.8。3）计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知：T=2.82N。4）查的材料的弹性影响系数Z=188MP5）由表11-1，取[]===664MP[]==255MP(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：=77.1mm2)计算圆周速度。v==4.0m/s3）计算齿宽bb==0.877.1=61.7mm4）计算模数与齿高模数据表4-1取m=2.5齿高5)计算齿宽与齿高之比（3）.按齿根弯曲疲劳强度设计按公式：（1）确定计算参数1）计算载荷系数查取齿形系数查得Y=2.56，Y=2.16查取应力校正系数查得Y=1.63，Y=1.852）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极=600MP，大齿轮的弯曲疲劳强度极限=220MP计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.25，则有：[]=480Mp[]=176MP3）计算大、小齿轮的，并加以比较=0.0087==0.023经比较大齿轮的数值大。（2）设计计算Z3.6332=116新的传动比i3.634.几何尺寸计算（1）计算分度圆直径mm（2）计算中心距a=185mm（3）计算齿轮宽度b=B=70mm，B=65mm由此设计有名称计算公式结果/mm模数m2.5压力角齿数32116传动比i3.63分度圆直径80290齿顶圆直径85295齿根圆直径74284中心距185齿宽7065T=28.2N.m[]=664MPa[]=255MPa=77.1mm4.97m/sh=5.4mm480MPa176MPa11680mm290mma=185mmb=61.7mm=70mm=65mm2、低速齿轮的设计设计内容计算及说明结果1选、定齿轮类型、精度等级、材料及齿数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；（GB10095—88）3）材料的选择。小齿轮材料为45钢（调质）硬度为241~286HBS，大齿轮的材料为ZG310-570钢（正火）硬度为163~197HBS。4）选小齿轮齿数为Z=32，大齿轮齿数Z可由Z=得Z=86；直齿圆柱齿轮45钢ZG310-570钢小齿轮调质处理大齿轮正火处理8级精度z1=32z2=862、按齿面接触强度设计3、按齿根弯曲强度设计4、尺寸计算按公式：（1）确定公式中各数值1）试选K=1.5。2）选取齿宽系数=0.8。3）计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知：=9.8N。4）查的材料的弹性影响系数Z=188MP5）由表11-1，取[]===664MP[]==255MP(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：=116mm2)计算圆周速度。v=1.8m/s3）计算齿宽bb==0.8116=92.8mm4）计算模数与齿高模数据表4-1取m=4齿高h=2.25=2.255)计算齿宽与齿高之比=11.46（3）.按齿根弯曲疲劳强度设计按公式：（1）确定计算参数1）计算载荷系数查取齿形系数查得Y=2.56，Y=2.16查取应力校正系数查得Y=1.63，Y=1.852）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极=600MP，大齿轮的弯曲疲劳强度极限=220MP计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.25，则有：[]=480Mp[]=176MP3）计算大、小齿轮的，并加以比较=0.0087==0.023经比较大齿轮的数值大。（2）设计计算Z2.6732=86新的传动比i2.674.几何尺寸计算（1）计算分度圆直径（2）计算中心距a236mm（3）计算齿轮宽度b116=92.8mmB=100mm，B=95mm由此设计有：名称计算公式结果/mm模数m4齿数3286传动比2.67分度圆直径128344齿顶圆直径136350齿根圆直径118338中心距236齿宽10095T2=98N.m[]=664MPa[]=255MPa=116mmV=1.8m/smmh=8.1mm[σF]1=480MPa[σF]2=176MPaZ1=32Z2=86d1=128mmd2=344mma=236mmb=92.8mm=100mm=95mm6、轴的设计计算及校核1、高速轴的设计设计内容计算及说明结果1、已知条件功率转矩转速2.83Kw28.15N·m960r/min2、选择轴的材料因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用的材料45钢，调制处理45钢，调制处理F=703.75NF=1574NF=18553、求作用在齿轮上的力已知高速级小齿轮的分度圆直径为d=80mm而F=703.75NF=F703.75=N压轴力F=1574N4、初步确定轴的最小直径现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理取A=110，于是得：d=A15.8mm因为轴上应开键槽，所以轴径应增大5%故d=16.59mm，又此段轴与大带轮装配，综合考虑两者要求取d=20mm。6、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（1）拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，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）I-II段是与带轮连接的其d=32mm，l=76mm。2）II-III段用于安装轴承端盖，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，因为有轴向力故选用深沟球轴承，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=40mm。又右边采用轴肩定位取=52mm所以l=139mm，=58mm，=12mm4）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，已知齿轮宽度为90mm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=86mm。齿轮右边Ⅶ-Ⅷ段为轴套定位，且继续选用6208轴承，则此处d=40mm。取l=46mm（3）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。按d由[5]P表4-1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，故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，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。mm2、中间轴设计内容计算及说明结果1.求轴上的功率，转速和转矩由前面的计算得P=2.69KW，n=265.19，T=96.97N2、初步确定轴的最小直径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：d=A38.8mm因为轴上应开2个键槽，所以轴径应增大10%-14%故d=44.6mm，又此段轴与轴承装配，故同时选取轴承，因为轴承上承受径向力，故选用深沟球轴承，参照工作条件可选6210其尺寸为：d=50故d=50mm右端用套筒与齿轮定位，套筒长度取24mm所以l=48mm45钢，调制处理d=38.8mm3，轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，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）II-III段为高速级大齿轮，由前面可知其宽度为85mm，为了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=79mm，d=68mm。2）III-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=20mm，d=80mm。3）IV-V段为低速级小齿轮的轴向定位，由其宽度为113mm可取l=112mm，d=56mm4）V-VI段为轴承同样选用深沟球轴承6210，左端用套筒与齿轮定位，取套筒长度为24mm则l=48mmd=50mm（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[5]P表4-1查得平b,按d得平键截面b=16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。（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.个轴肩处圆觉角见图l=79mmd=68mml=20mmd=80mml=112mmd=56mml=48mmd=50mm3III轴的设计计算1.求轴上的功率，转速和转矩由前面算得P=2.58KW，n=99.32r/min，T=2.49N2.求作用在齿轮上的力已知低速级大齿轮的分度圆直径为d=344mm而F=2301NF=F2301828N3.初步确定轴的最小直径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：d=A50.3mm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=1.3.则：T按计算转矩应小于联轴器的公称转矩的条件查[5]P表8-7可选用GY7型弹性柱销联轴器。其公称转矩为1600000N。半联轴器孔径d=50mm，故取d=50mm半联轴器长度L=112mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度l=102mm。d=50.3mmT=11856000N*mmd=50mm轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，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=52mm；左端用轴端挡圈定位取轴端挡圈直径D=52mm。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=132mm.2）II-III段是固定轴承的轴承端盖e=12mm。据d=52mm和方便拆装可取l=95mm。3）初选轴承，因为有轴向力故选用深沟球轴承，参照工作要求d=55mm，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=65mm，l=98mm，d=71mm，l=12mm。4）取安装齿轮段轴径为d=63mm，已知齿轮宽为115mm取l=111mm。齿轮右边Ⅶ-Ⅷ段为轴套定位，轴肩高h=6mm则此处d=70mm。取l=48mm（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[5]P表4-1查得平键截面b键槽用键槽铣刀加工长为95mm。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22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.个轴肩处圆觉角见图。d=52mml=132mmd=55mml=21mmd=65mml=98mmd=71mml=12mmd=63mml=111mmd=70mml=48mm7、轴承的寿命计算（一）、Ⅲ轴上轴承6211的寿命计算预期寿命：已知74619>24000h故=1\*ROMANIII轴上的轴承6211满足要求。74619符合要求8、键连接的校核（一）、低速轴键的选择低速上有两个键，一个是用来安装低速级大齿轮，另一个是用来安装联轴器。齿轮选用圆头普通平键，齿轮的轴段的直径d=45mm，轮宽B=100mm，通过查表《机械设计课程设计》表11-26选用b×h=14×9标记：键14X9GB/T1096-79。键的工作长度L=56mm安装联轴器的键用单圆头普通平键，轴直径d=40mm，所以选键b×h=12×8。标记：键12×8GB/T1096-79。键的工作长度L=70mm。按表6-2齿轮选用圆头普通平键选用b×h=14×9标记：键14×9GB/T1096-79。键的工作长度L=56mm安装联轴器的键用单圆头普通平键，轴直径d=42mm，所以选键b×h=12×8。标记：键12×8GB/T1096-79。键的工作长度L=70mm（二）、中间轴键的选择中间轴上的键是用来安装齿轮的，因此选用圆头普通平键。通过查《机械设计课程设计》表11-26小齿轮齿宽B=65mm，轴段直径d=35mm，所以选用b×h=10×8，标记：键10×8GB/T1096-79。键的工作长度L=52mm安装齿轮选用圆头普通平键选用b×h=10×8标记：键10×8GB/T1096-79短键的工作长度L=52mm（三）高速轴键的选择高速轴上只有安装联轴器的键。根据安装联轴器处直径d=20㎜，通过查《机械设计课程设计》表11-26选择普通平键。选择的键尺寸：b×h=5×5（t=3.0，r=0.16）。标记：键5×5GB/T1096-79。键的工作长度L=14mm安装联轴器的键选择普通平键标记：键5×5GB/T1096-79。键的工作长度L=14mm9、滚动轴承的选择（一）、高速轴轴承的选择根据载荷及速度情况，选用深沟球轴承。由高速轴的设计，根据d=50，查《机械设计课程设计》选轴承型号为6210选轴承型号为6210（二）、中间轴轴承的选择根据载荷及速度情况，选用深沟球轴承。由中间轴的设计，根d=50，查《机械设计课程设计》选轴承型号为6210选轴承型号为6210（三）、低速轴轴承的选择根据载荷及速度情况，选用深沟球轴承。由低速轴的设计，根据d=32.7，选轴承型号为6217选轴承型号为621710、联轴器的选择根据工作要求，为了缓和冲击，保证减速器的正常工作，输出轴（低速轴）选用弹性套柱销联轴器，考虑到转矩变化小，则按照计算转矩小于联轴器公称转矩的条件，查《机械设计课程设计》表14-2，低速轴选用GY5联轴器，公称转矩400Nm，孔径d=35mm，L=80mm，许用转速n=8000r/min，故适用。低速轴选用GY5联轴器，公称转矩400Nm，孔径d=35mm，L=80mm，许用转速n=8000r/min，故适用。11、箱体的设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮啮合质量1机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为40mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为12、润滑及密封类型选择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脂润滑。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13、减速器附件设计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。2油面指示装置设计油面指示装置采用油标指示。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。4放油孔及螺塞的设计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。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。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。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。14、主要尺寸及数据箱体尺寸：箱体壁厚=8.9mm箱盖壁厚=7.72mm箱座凸缘厚度b=13.35mm箱盖凸缘厚度b=11.58mm箱