二级圆柱齿轮减速器.doc

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1、 第 - 27 -页目 录设计任务书2第一部分 传动装置总体设计3第二部分 V带设计5第三部分 各齿轮的设计计算8第四部分 轴的设计13第五部分 校核22第六部分 主要尺寸及数据23参考文献23机 械 设 计 课 程 设 计 任 务 书学院名称： 专业： 年 级： 学生姓名: 学号: 指导教师: 一、设计题目 带式运输机的减速传动装置设计二、主要内容 决定传动装置的总体设计方案；选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数；传动零件以及轴的设计计算；轴承、联接件、润滑密封和联轴器的选择及校验计算；机体结构及其附件的设计；绘制装配图及零件图；编写计算说明书并进行设计答辩。三、具体要求原始数据：运输带

2、线速度v = 1.6 （m/s） 运输带牵引力F = 3200 （N）驱动滚筒直径D = 400 （mm）工作条件：使用期5年，双班制工作，单向传动；载荷有轻微振动；运送煤、盐、砂、矿石等松散物品。四、完成后应上交的材料机械设计课程设计计算说明书；减速器装配图一张；轴的零件图一张。齿轮的零件图一张五、推荐参考资料机械设计课程设计指导书机械设计（濮良贵主编，高等教育出版社）指导教师 签名日期 年 月 日系 主 任 审核日期 年 月 日第一部分 传动装置总体设计一、 传动装置总体方案的确定 经过考虑，有如下两种较佳的传动方案可供选择，图11为蜗轮蜗杆传动，图12为V带加斜齿圆柱齿轮传动。图11 方

3、案I蜗轮蜗杆传动图12 方案II直齿圆柱齿轮传动二、传动方案的选取： 方案I为蜗轮蜗杆传动，其优点是：结构紧凑，能定比传动，传动比范围大。缺点是：承载能力不强，不适合于高转速重载的情况下;制造精度要求较高，结构复杂，制造成本高;传递效率低，易磨损。 方案II为斜齿圆柱齿轮传动，其优点是：传递效率较高，承载能力强，结构简单.应用广泛。该工作机有轻微振动，传动比范围不是很大，环境有粉尘，选用方案II更佳，该工作机属于中等功率、载荷较大，采用两级斜齿圆柱齿轮减速器能克服蜗轮蜗杆减速器传递效率低的弱点，这是两级减速器中应用最广泛的一种。齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离

4、扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。原动机部分为Y系列三相交流异步电动机。 总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。计 算 与 说 明结果三、原动机选择（Y系列三相交流异步电动机）工作机所需功率： =0.96 (见机械设计课程设计手册P9，以下简称课设) 传动装置总效率：（见课设式2-4） （见课设表12-8）电动机的输出功率： （见课设式2-1） 取选择电动机为Y160M6型 （见课设表19-1）技术数据：额定功率（） 7.5 满载转速（） 970 额定转矩（） 2.0 最大转矩（） 2.2

5、Y132M1-6电动机的外型尺寸（mm）： （见课设表19-3）A：254 B：210 C：103 D：42 E：110 F：12 G：37 H：160 K：15 AB：330 AC：335 AD：260 HD：385 HD：385 L：605四、传动装置总体传动比的确定及各级传动比的分配1、 总传动比： （见课设式2-6） 2、 各级传动比分配： （见课设式2-7） 初定 各轴的输入功率P1=pd87 =7.50.950.99=7.05P2=p165=5.420.970.99=6.77P3=p243=5.200.970.99=6.5P4=p321=6.50.996=6.472各轴的输入转矩第

6、二部分 各齿轮的设计计算一、高速级减速齿轮设计（直齿圆柱齿轮）1.齿轮的材料，精度和齿数选择：因传递功率不大，转速不高，材料按机设表7-1选取，都采用45号钢，锻选项毛坯，大齿轮、正火处理，小齿轮调质，均用软齿面。齿轮精度用7级，轮齿表面精糙度为Ra1.6，软齿面闭式传动，失效形式为点蚀，考虑传动平稳性，齿数宜取多些，取Z1=34 则Z2=Z1i=344=1362.设计计算。（1）设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。（2）按齿面接触疲劳强度设计，由式（7-9） 由图（7-6）选取材料的接触疲劳，极限应力为 HILim=580 HILin=560由图 7-7选取材料弯曲疲

7、劳极阴应力 HILim=230 HILin=210应力循环次数N由式（7-3）计算 N1=60nat=60(536016)=6.64 N2= N1/u=6.64/2.62=2.53 由2图7-8查得接触疲劳寿命系数；ZN1=1.1 ZN2=1.04 由2图7-9查得弯曲 ；YN1=1 YN2=1 由2图7-2查得接触疲劳安全系数：SFmin=1.4 又YST=2.0 试选Kt=1.3 由2式(7-1)(7-2)求许用接触应力和许用弯曲应力 将有关值代入式(7-9)得 则V1=(d1tn1/601000)=1.56m/s ( Z1 V1/100)=1.56(34/100)m/s=0.53m/s查

8、2图7-10得Kv=1.05 由2表7-3查和得K A=1.25.由2表7-4查得K=1.08.取K=1.05.则KH=KAKVKK=1.42 ,修正 M=d1/Z1=1.99mm 由2表7-6取标准模数：m=2mm(3) 计算几何尺寸d1=mz1=234=68mm d2=mz2=2136=272mm a=m(z1z2)/2=170mm b=ddt=168=68mm 取b2=65mm b1=b2+10=753.校核齿根弯曲疲劳强度由2图7-18查得，YFS1=4.1，YFS2=4.0 取Y=0.7由2式(7-12)校核大小齿轮的弯曲强度. 二、低速级减速齿轮设计（直齿圆柱齿轮）1.齿轮的材料，

9、精度和齿数选择，因传递功率不大，转速不高，材料按表7-1选取，都采用45号钢，锻选项毛坯，大齿轮、正火处理，小齿轮调质，均用软齿面。齿轮精度用7级，轮齿表面精糙度为Ra1.6，软齿面闭式传动，失效形式为点蚀，考虑传动平稳性，齿数宜取多些，取Z1=34 则Z2=Z1i=343.2=1092.设计计算。（1） 设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。（2）按齿面接触疲劳强度设计，由式（7-9）机设 由图（7-6）选取材料的接触疲劳，极限应力为 HILim=580 HILin=560由2图 7-7选取材料弯曲疲劳极阴应力 HILim=230 HILin=210应力循环次数N由式（

10、7-3）计算 N1=60n at=60164(536016)=2.83 N2= N1/u=2.83/2.2=1.29 由2图7-8查得接触疲劳寿命系数；ZN1=1.1 ZN2=1.04 由2图7-9查得弯曲 ；YN1=1 YN2=1 由2图7-2查得接触疲劳安全系数：SFmin=1.4 又YST=2.0 试选Kt=1.3 由2式(7-1)(7-2)求许用接触应力和许用弯曲应力 将有关值代入式(7-9)得 则V1=(d1tn1/601000)=0.61m/s ( Z1 V1/100)=0.61(34/100)m/s=0.21m/s 查2图7-10得Kv=1.05 由表7-3查和得K A=1.25

11、.由表7-4查得K=1.08.取K=1.05.则KH=KAKVKK=1.377 ,修正 M=d1/45=1.8mm 由表7-6取标准模数：m=2.5mm(3) 计算几何尺寸d1=mz1=2.534=85mm d2=mz2=2.5144=272.5mm a=m(z1z2)/2=178.75mm b=ddt=185=85mm取b2=85mm b1=b2+10=953.校核齿根弯曲疲劳强度由2图7-18查得，YFS1=4.1，YFS2=4.0 取Y=0.7由2式(7-12)校核大小齿轮的弯曲强度.总结：高速级 z1=34 z2=144 m=2 低速级 z1=34 z2=109 m=2.5齿轮的结构尺

12、寸两小齿轮采用实心结构两大齿轮采用复板式结构齿轮z1尺寸z=34 d1=68 m=2 d=44 b=75ha=ha*m=12=2mm hf=( ha*+c*)m=(1+0.25)2=2.5mm h=ha+hf=2+2.5=4.5mm da=d12ha=68+22=72mm df=d12hf=6822.5=63 p=m=6.28mm s=m/2=3.142/2=3.14mm e=m/2=3.142/2=3.14mm c=c*m=0.252=0.5mm齿轮z2的尺寸由轴可 得d2=272 z2=144 m=2 b=65 d4=49 ha=ha*m=12=2mm h=ha+hf=2+2.5=4.5m

13、mhf=(10.5)2=2.5mm da=d22ha=27222=276df=d12hf=27222.5=266 p=m=6.28mms=m/2=3.142/2=3.14mme=m/2=3.142/2=3.14mmc=c*m=0.252=0.5mmDTD31.6D4=1.649=78.4D0da-10mn=276-102=256D20.25(D0-D3)=0.25(162-78.4)=20R=5 c=0.2b=0.265=13齿轮3尺寸由轴可得, d=49 d3=85 z3=34 m=2.5 b=95ha =ha*m=12.5=2.5 h=ha+hf=2.5+3.125=5.625hf=(ha

14、*+c*)m=(1+0.25)2.5=3.125da=d3+2ha=85+22.5=90 df=d1-2hf=85-23.125=78.75p=m=3.142.5=7.85 s=m/2=3.142.5/2=3.925e=s c=c*m=0.252.5=0.625齿轮4寸由轴可得 d=64 d4=272.5 z4=109 m=2.5 b=85ha =ha*m=12.5=2.5 h=ha+hf=2.5+3.25=5.625hf=(ha*+c*)m=(1+0.25)0.25=3.125da=d4+2ha=272.5+22.5=277.5 df=d1-2hf=272.5-23.125=265.25p=

15、m=3.142.5=7.85 s=e=m/2=3.142.5/2=3.925c=c*m=0.252.5=0.625D0da-10m=272.5-102.5=257.5D31.664=102.4D2=0.25(D0-D3)=0.25(257.5-102.4)=155.1r=5 c=0.2b=0.285=17第四部分 轴的设计高速轴的设计1.选择轴的材料及热处理由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求故选择常用材料45钢,调质处理.2.初估轴径按扭矩初估轴的直径,查机设表10-2,得c=106至117,考虑到安装联轴器的轴段仅受扭矩作用.取c=110则: D1min= D2min=D3

16、min=3.初选轴承1轴选轴承为60082轴选轴承为60093轴选轴承为6012根据轴承确定各轴安装轴承的直径为:D1=40mmD2=45mmD3=60mm4.结构设计(现只对高速轴作设计,其它两轴设计略,结构详见图)为了拆装方便,减速器壳体用剖分式,轴的结构形状如图所示.(1).各轴直径的确定初估轴径后,句可按轴上零件的安装顺序,从左端开始确定直径.该轴轴段1安装轴承6008,故该段直径为40mm。2段装齿轮，为了便于安装，取2段为44mm。齿轮右端用轴肩固定，计算得轴肩的高度为4.5mm，取3段为53mm。5段装轴承，直径和1段一样为40mm。4段不装任何零件，但考虑到轴承的轴向定位，及轴

17、承的安装，取4段为42mm。6段应与密封毛毡的尺寸同时确定，查机械设计手册，选用JB/ZQ4606-1986中d=36mm的毛毡圈，故取6段36mm。7段装大带轮，取为32mmdmin 。（2）各轴段长度的确定轴段1的长度为轴承6008的宽度和轴承到箱体内壁的距离加上箱体内壁到齿轮端面的距离加上2mm，l1=32mm。2段应比齿轮宽略小2mm，为l2=73mm。3段的长度按轴肩宽度公式计算l3=1.4h；去l3=6mm，4段：l4=109mm。l5和轴承6008同宽取l5=15mm。l6=55mm，7段同大带轮同宽，取l7=90mm。其中l4，l6是在确定其它段长度和箱体内壁宽后确定的。于是，

18、可得轴的支点上受力点间的跨距L1=52.5mm，L2=159mm，L3=107.5mm。（3）.轴上零件的周向固定为了保证良好的对中性，齿轮与轴选用过盈配合H7/r6。与轴承内圈配合轴劲选用k6，齿轮与大带轮均采用A型普通平键联接，分别为16*63 GB1096-1979及键10*80 GB1096-1979。（4）.轴上倒角与圆角为保证6008轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，根据轴承手册的推荐，取轴肩圆角半径为1mm。其他轴肩圆角半径均为2mm。根据标准GB6403.4-1986，轴的左右端倒角均为1*45。5.轴的受力分析（1） 画轴的受力简图。（2） 计算支座反力。Ft=2T2/d1=F

19、r=Fttg20。=5088FQ=2206N在水平面上FR1H=FR2H=Fr-FR1H=1851-472.9=1378N在垂直面上FR1V=Fr2V=Ft- FR1V=4536-1159=3377N（3） 画弯矩图图42 轴2弯矩图在水平面上，a-a剖面右侧 MAh=FR1Hl3=472.90.0525=24.8Nma-a剖面左侧 MAh=FR2Hl2=13780.153=210.8 Nm在垂直面上 MAv=MAV=FR1Vl2=1299.90.153=198.9 Nm合成弯矩，a-a剖面左侧a-a剖面右侧画转矩图转矩 5088（68/2）=173.5Nm6.判断危险截面显然，如图所示，a-

20、a剖面左侧合成弯矩最大、扭矩为T，该截面左侧可能是危险截面；b-b截面处合成湾矩虽不是最大，但该截面左侧也可能是危险截面。若从疲劳强度考虑，a-a，b-b截面右侧均有应力集中，且b-b截面处应力集中更严重，故a-a截面左侧和b-b截面左、右侧又均有可能是疲劳破坏危险截面。7.轴的弯扭合成强度校核由表10-1查得 (1)a-a剖面右侧3=0.1443=8.5184m3=37.41 （2）b-b截面左侧3=0.1423=7.41m3b-b截面处合成弯矩Mb:=397.7 Nm=52.52 8.轴的安全系数校核:由表10-1查得(1)在a-a截面右侧WT=0.2d3=0.2443=17036.8mm

21、3由附表10-1查得由附表10-4查得绝对尺寸系数;轴经磨削加工, 由附表10-5查得质量系数.则弯曲应力 应力幅 平均应力 切应力 安全系数查表10-6得许用安全系数=1.31.5,显然S,故a-a剖面安全.(2)b-b截面右侧抗弯截面系数3=0.1533=14.887m3抗扭截面系数WT=0.2d3=0.2533=29.775 m3又Mb=523 Nm,故弯曲应力切应 由附表10-1查得过盈配合引起的有效应力集中系数 。 则显然S,故b-b截面右侧安全。（3）b-b截面左侧 WT=0.2d3=0.2423=14.82 m3b-b截面左右侧的弯矩、扭矩相同。弯曲应力 切应力 （D-d）/r=

22、1 r/d=0.05，由附表10-2查得圆角引起的有效应力集中系数。由附表10-4查得绝对尺寸系数。又。则 显然S,故b-b截面左侧安全。第五部分 校 核高速轴轴承FR2H=Fr-FR1H=4536-3185=1351NFR1V=Fr2V=Ft- FR1V=4536-1159=3377N轴承的型号为6008，Cr=16.2 kN1） FA/COr=02） 计算当量动载荷 查表得fP=1.2径向载荷系数X和轴向载荷系数Y为X=1，Y=0 =5987 N3） 验算6008的寿命 验算右边轴承 键的校核键1 108 L=80 GB1096-79 则强度条件为 查表许用挤压应力 所以键的强度足够键2

23、128 L=63 GB1096-79 则强度条件为 查表许用挤压应力所以键的强度足够联轴器的选择 联轴器选择为TL8型弹性联轴器 GB4323-84减速器的润滑1.齿轮的润滑因齿轮的圆周速度12 m/s，所以才用浸油润滑的润滑方式。 高速齿轮浸入油里约0.7个齿高，但不小于10mm，低速级齿轮浸入油高度约为1个齿高（不小于10mm），1/6齿轮。2滚动轴承的润滑因润滑油中的传动零件（齿轮）的圆周速度V1.52m/s所以采用飞溅润滑，第六部分 主要尺寸及数据箱体尺寸:箱体壁厚箱盖壁厚箱座凸缘厚度b=15mm箱盖凸缘厚度b1=15mm箱座底凸缘厚度b2=25mm地脚螺栓直径df=M16地脚螺栓数目

24、n=4轴承旁联接螺栓直径d1=M12联接螺栓d2的间距l=150mm轴承端盖螺钉直径d3=M8定位销直径d=6mmdf 、d1 、d2至外箱壁的距离C1=18mm、18 mm、13 mmdf、d2至凸缘边缘的距离C2=16mm、11 mm轴承旁凸台半径R1=11mm凸台高度根据低速轴承座外半径确定外箱壁至轴承座端面距离L1=40mm大齿轮顶圆与内箱壁距离1=10mm齿轮端面与内箱壁距离2=10mm箱盖，箱座肋厚m1=m=7mm轴承端盖外径D2 ：凸缘式端盖：D+（55.5）d3以上尺寸参考机械设计课程设计P17P21传动比原始分配传动比为：i1=4 i2=3.2 修正后 ：i1=4 i2=3.2各轴新的转速为 ：n1=970/1=970 n2=970/4=242.5 n3=242.5/3.2=76轴号功率p转矩T转速n传动比i效率电机轴7.573.89701117.0573.297010.99626.77277.64242.540.9636.5816.8763.20.96工作机轴6.38801.77610.99设计心得