二级同轴式圆柱齿轮减速器设计_课程设计论文.docx

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1、机械设计课程设计说明书设计题目 二级同轴式圆柱齿轮减速器设计 专业 机械设计制造及其自动化 班级 设计者 学号 指导教师 2013 年12月31日 机械设计课程设计任务书设计题目：设计螺旋运输机驱动装置的二级减速器设计参数： 螺旋轴转矩 T=430Nm 螺旋轴转度 n=100r/min 工作条件： 两班制工作运送砂石，每班工作8小时，单向运转；螺旋输送机 效率为0.92。 使用期限为10年，检修期限为2年。 小批量生产。 减速器装置示意图 设计要求： 1.二级减速器传动设计及计算； 2.二级减速器结构设计； 3.绘制同轴二级减速器装配图一张； 4.编写设计计算说明书一份。一、确定传动方案，选择

2、电动机及计算运动参数 方案选择根据传动装置的工作特性和对它的工作要求，并查阅相关资料，可选择两级同轴减速器，如图所示。减速器装置示意图 电动机的选择1. 计算带式运输机所需功率P：功率，单位w。Tem：输出扭矩，单位N.m。Wr：转子HYPERLINK http:/ n=100rpm;Tem=430N.m;Wr=n/9.55=10.47rad/s;1. 初估电动机额定功率P电动机所需输出的功率=0.877（分别为联轴器，两对滚子轴承，一对球轴承，齿轮传动效率）1. 选用电动机二级同轴式圆柱齿轮减速的传动比电动机转速可选范围为8004000查资料2表（14.2.2）选用Y132S-4电动机，其主

3、要参数如下:电动机额定功率P5.5kw电动机满载转速1440电动机轴伸出端直径38电动机伸出端安装长度80（三）传动比的分配及转速校核1. 总传动比总传动比1. 传动比分配与齿数比对于同轴式减速器由于a1=a2,应使查资料3 ，总传动比14.4，经计算低速级传动比因此闭式传动取高速级小齿轮齿数，大齿轮齿数 取157齿数比低速级小齿轮齿数大齿轮齿数 取111齿数比实际总传动比1. 核验工作机的转速误差螺旋输送轴的实际转速转速误差，合乎要求（四）减速器各轴功率，转速，转矩的计算1. 各轴功率计算运输机为通用工作机，取电动机额定功率为设计功率。高速轴输入功率：中间轴输入功率：低速轴输入功率：P3=p

4、1. 各轴转速计算高速轴的转速：中间轴的转速：低速轴的转速：1. 各轴转矩的计算：高速轴转矩：中间轴转矩：低速轴转矩：各轴运功动力参数列入下表轴名称功率转速转矩高速轴5.445144036.111中间轴5.229394.521126.576低速轴4.87199.489467.569二、齿轮传动的设计由于低速级传递的转矩大，先设计低速级齿轮 低速级齿轮传动设计计算注：本部分所设计图表、公式均来自资料11.选定齿轮类型、精度等级、材料1）按传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。2）输送机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度（GB10095-88） 3）材料选择 小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为2

5、41286HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为197255HBS，二者材料硬度差为40HBS。4）小齿轮齿数，大齿轮齿数=1112.按齿面接触强度设计由设计计算公式进行计算，即（1）确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数2）低速轴传递转矩中间轴传递转矩3）由表7-5选取齿宽系数。4）由表7-6查得材料的弹性影响系数由表7-12查得节点区域系数=2.55）由图7-18按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。6）由式7-17计算应力循环次数7）由图7-19取接触疲劳寿命系数。8）计算解除疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数=1，由式（10-12）得（2）计算1）

6、试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。2）计算圆周速度。3）计算载荷系数根据，8级精度，由图7-7查得动载系数；由表7-2查得使用系数.25；由表7-3,假设 =1.2由表7-8用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，。故载荷系数4）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式得5）计算模数m。，由表7-7，取m=3mm6）中心距 圆整中心距=210取=28, =112 = 误差=1.2%合乎要求分度圆直径=328=84mm =3112=336mm齿宽b=184=84mm 取小齿轮宽为90mm 大齿轮宽为84mm3 按齿根弯曲疲劳强度进行校核（1）确定公式内的各计算数值1）由表7-4

7、查得齿形系数与应力校正系数=2.55 =1.61 =2.17 =1.782）由图7-17取弯曲疲劳寿命系数,;3）计算弯曲疲劳许用应力。由图7-16查得弯曲疲劳极限=600Mpa =450Mpa取弯曲疲劳安全系数=1.25，由式（10-12）得 4）验算齿根弯曲疲劳强度=84.1Mpa=84.1=79.1Mpa弯曲疲劳强度足够。5）验算 合适4.低速级齿轮传动的几何尺寸低速级齿轮传动的几何尺寸归于下表名称计算公式结果模数3法面压力角分度圆直径84336齿顶圆直径90342齿根圆直径76.5328.5中心距210齿宽84903.齿轮的结构设计小齿轮1由于直径较小，采用齿轮轴结构；大齿轮2的结构尺

8、寸计算如下表代号结构尺寸计算公式结果轮毂处直径134.4轮毂轴向长L100.8倒角尺寸n1.5齿根圆处厚度9腹板最大直径310.5板孔分部圆直径222.45板孔直径44腹板厚25.2 高速级斜齿轮传动设计计算注：本部分所设计图表、公式均来自资料11.材料选择 热处理方式 精度等级及齿数选用与低速级相同的材料及热处理和精度等级。1. 小齿轮齿数，大齿轮齿数初选=2. 按齿面接触强度设计1. 确定公式内的各计算数值2. 试选载荷系数3. 高速轴传递转矩4. 由表7-5选取齿宽系数。5. 由表7-6查得材料的弹性影响系数6. 由图7-12的节点区域系数=2.437. 由图7-15查得=0.8 =0.

9、87 =1.6838. 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。9. 由式10-13计算应力循环次数1. 由图7-19取接触疲劳寿命系数。2. 计算解除疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数=1，由式（10-12）得1. 计算传动尺寸2. 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。1. 计算圆周速度。1. 计算载荷系数根据，8级精度，由图7-7查得动载系数；由表7-2查得使用系数.25；由表7-3,假设 =1.2由表7-8用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，。故载荷系数1. 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式得 确定模数 取=21. 确定螺旋角=

10、 = 与初选值相差较大，对其进行修正。取=，对重合度系数进行修正经过验算符合标准。 = = 90.300 =329.700由=1.090.300=90.300 取=95 =901. 校核齿根弯曲疲劳强度1. 确定各参数 由表7-4 查得=2.32 =1.70 =2.13 =1.84由纵向重合度=4.34查图7-14得螺旋角系数=0.851. 由图7-17查得,弯曲疲劳强度同前，即=600Mpa =450Mpa取弯曲疲劳安全系数=1.25，由式（10-12）得 1. 验算齿根弯曲疲劳强度= = =17.1 1.5经过校核，1截面足够安全,其他截面还需要进一步分析。 低速轴设计 轴的材料考虑到经济

11、性，实用性，材料选用45号钢。 按切应力估算轴径由资料1查出系数C=112轴伸出段直径有键槽，轴径增大5%，考虑与电机轴半联轴器相匹配的联轴器的孔径标准尺寸的选用，取。3.轴的结构设计1）划分轴段轴伸段；过密封圈处轴段；轴颈；轴承安装定位轴段；齿轮轴段。1. 确定各轴段的直径由于轴伸直径比强度计算的值要大许多，考虑轴的紧凑性，其他阶梯轴段直径应尽可能以较小值增加，因此轴伸段联轴器用套筒轴向定位，与套筒配合的轴段直径。选择圆锥滚子轴承32012.，轴径直径（资料1）根据轴承的安装尺寸（资料1）齿轮段照前面齿轮的安装尺寸分度圆直径；齿顶圆直径；齿根圆直径。1. 确定各轴段的轴向长度轴伸段长度由联轴

12、器轴向长决定 资料1P147表12-7 轴颈段长度由轴承宽确定齿轮段轴向长度决定于齿轮宽度，轴向位置由中速轴小齿轮所需啮合位置确定；直径为轴段长度在齿轮尺寸和位置确定后，即可自然获得。直径为轴段长由端盖外与端盖内两部分尺寸组成；端盖处尺寸为：,h为端盖螺钉（M8）六角厚度，。端盖内尺寸，根据其中，壁厚轴承旁联接螺栓扳手位置尺寸端盖凸缘厚度 资料轴承内端面与内壁的距离。B轴承宽度，圆锥滚子轴承32012 T=23mm轴段长度低速轴的强度校核（略），跟中间轴一样经计算合格低速级轴结构如图 滚动轴承的校核计算考虑轴受力较小，且主要是径向力，故选用的是角接触轴承寿命计算：高速轴滚动轴承校核计算选用的轴

13、承型号为7209 AC，所以1. 查课程设计表11-2 ，径向负荷 1. 已知预期寿命10年，两班制3.计算内部轴向力 4.计算单个轴承的轴向载荷比较与1434243591所以1轴承放松，2轴承压紧 因此：1434N 16775 计算当量动载荷 由表10-6得 ，1 0 ，0.41 0.87则 2108N 1816N 6.计算寿命取中较大的值带入寿命计算公式由表10-9得1.1=46272h19200h具有足够使用寿命 平键联接的选用和计算1. 键类型的选择选择45钢，其许用挤压应力高速轴右端联接弹性联轴器，键槽部分轴径为38mm，轴段长60mm，所以选择双圆头普通平键（A型）键b=10mm,

14、h=8mm,L=45mm,t=5 mm.中速轴轴径为65mm，轴段长90mm，所以选择双圆头普通平键（A型）键b=18mm,h=11mm,L=65mm,t=7 mm.低速轴轴径为50mm，轴段长112mm，所以选择双圆头普通平键（A型）键b=14mm,h=9mm,L=90mm,t=5.5 mm1. 键类型的校核高速轴键的接触长度 ，接触高度 ，则强度足够，合格中间轴键的接触长度 ，接触高度 ，则强度足够，合格低速轴键的接触长度 ，接触高度 ，则强度足够，合格 联轴器的选择计（一）高速轴输入端联轴器的选择高速级的转速较高，选用有缓冲功能的弹性套柱销联轴器。由表12-1查出载荷系数K=1.5，则计

15、算转矩 工作转速 轴径，电动机查表12-7选用联轴器为：合乎上述工作要求。（二）低速轴输出端联轴器的选择低速级同样选用有缓冲功能的弹性套柱销联轴器计算转矩 工作转速 轴径， 查表12-7选用联轴器为：合乎上述工作要求七、润滑方式 由于所设计的减速器齿轮圆周速度较小，低于3m/s，故齿轮的润滑方式选用油润滑，高速级齿轮用油润滑，低速级轴承的润滑方式选用脂润滑。考虑到减速器的工作载荷不是太大，故润滑油选用中负荷工业齿轮油（GB59031986），牌号选68号。润滑油在油池中的深度保持在6880mm之间。轴承的润滑脂选用合成锂基润滑脂（SY14131980）。牌号为ZL2H。由于轴承选用了脂润滑，故

16、要防止齿轮的润滑油进入轴承将润滑脂稀释，也要防止润滑脂流如油池中将润滑油污染。所以要轴承与箱体内壁之间设置挡油板。八、减速器附件1.窥视孔及窥视孔盖：由于受集体内壁间距的限制，窥视孔的大小选择为长90mm，宽60mm。盖板尺寸选择为长120mm，宽90mm。盖板周围分布6个M8的全螺纹螺栓。由于要防止污物进入机体和润滑油飞溅出来，因此盖板下应加防渗漏的垫片。考虑到溅油量不大，故选用石棉橡胶纸材质的纸封油圈即可。考虑到盖板的铸造加工工艺性，故选择带有凸台的铸铁盖板。2.通气器：为防止由于机体密封而引起的机体内气压增大，导致润滑油从缝隙及密封处向外渗漏，使密封失灵。故在窥视孔盖凸台上加安通气装置。

17、由于减速器工作在情节的室内环境中，故选用结构简单的通气螺塞即可，其规格为M271.5。3.放油孔及放油螺塞：为了能在换油时将油池中的污油排出，清理油池，应在机座底部油池最低处开设放油孔。为了能达到迅速放油地效果，选择放油螺塞规格为M201.5。考虑到其位于油池最底部，要求密封效果好，故密封圈选用材质为工业用革的皮封油圈。4.油面指示器：为了能随时监测油池中的油面高度，以确定齿轮是否处于正常的润滑状态，故需设置油面指示器。在本减速器中选用杆式油标尺，放置于机座侧壁，油标尺型号选择为M16。5.吊耳和吊钩：为了方便装拆与搬运，在机盖上设置吊耳，在机座上设置吊钩。吊耳用于打开机盖，而吊钩用于搬运整个

18、减速器。考虑到起吊用的钢丝直径，吊耳和吊钩的直径都取17.4mm。6定位销：本减速器机体为剖分式，为了保证轴承座孔的加工和装配精度，在机盖和机座用螺栓联接后，在镗孔之前，在机盖与机座的连接凸缘上应装配定位销。定位销采用圆锥销，安置在机体纵向两侧的联接凸缘得结合面上，呈非对称布置。圆锥销型号选用GB117-2000 A835。7.起盖螺钉：在机盖与机座联接凸缘的结合面上，为了提高密封性能，常涂有水玻璃或密封胶。因此联接结合较紧，不易分开。为了便于拆下机盖，在机盖地凸缘上设置一个起盖螺栓。取其规格为M1022。其中螺纹长度为16mm，在端部有一个6mm长的圆柱。8.铸铁减速器箱体主要结构尺寸资料2

19、表4-1箱座壁厚8.25mm箱盖壁厚8mm箱盖凸缘厚度12.375mm箱座凸缘厚度12mm箱底座凸缘厚度20.625mm地脚螺钉直径16mm (M16)地脚螺钉数目6通孔直径20 mm沉头座直径45 mm底座凸缘尺寸25 mm 23 mm轴承旁联接螺栓直径12mm (M12)轴承旁凸台的高度和半径36 mm 12 mm轴承盖的外径108 mm盖与座联接螺栓直径8mm (M8)连接螺栓直径8 mm通孔直径9 mm沉头座直径18 mm凸缘尺寸15 mm 12 mm定位销直径6.4mm 小6.34 大6.4 长55轴承端盖螺钉直径8mm (M8) 数目4窥视孔盖螺钉直径7mm (M7)外箱壁至轴承端

20、面距离35mm齿轮顶圆与内箱壁距离10mm箱盖、箱座肋板厚7mm箱座深度211mm箱座高度222mm 设计心得 持续了半个多月的机械设计课程设计终于吹响了结束的号角，由于临近期末考试，既要复习又要做课程设计，时间还是挺紧张的，开始的几天工作量有些小，但是后来感到时间紧迫，于是我每天早起，来做机械设计这门课程的设计作业，虽然挺累却也感到很充实。 作为一名机械设计制造及其自动化大三的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。在已度过的将近三年的大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上的听课效率大家自己心里也是有数的，基本没听啥，只是应付考试罢了，考完基本就忘了，连基本的理论的都没掌握

21、，如何去面对现实中的各种机械设计？不是有那么一句话么，实践出真知，只有自己亲自去参与了才能学到深刻的东西，但是我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。虽然整个过程不是自己规划的，都是参考各种书目，但是毕竟知道了设计过程，积累了经验，提高了解决问题的能力。这次机械设计课程设计是对二级圆柱齿轮减速器进行设计，是我们第一次较全面的对机械设计知识的综合运用，通过这次课程设计，使得我对书中一部分章节的知识有了更深的体会，之前在课堂上没认真听，也没记住啥，自己做设计不但对知识有了熟悉，而且还知道如何去应用，这个应该是一部分收获。虽然只是停留在理论层面上设

22、计，跟实际的生产生活有差距，但是也初步体会了如何将实际问题与理论相联系。将原来看来比较抽象的内容实现了具体化，初步掊养了我们理论联系实际的设计思想。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计书是十分必要的，同时也是必不可少的。我们做的是课程设计，就是为了解决实际中存在的问题，设计出来的东西就要在能应用，不是弄出个艺术品让人欣赏的，我们是工程师，一切都要有据可依.有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法成为为设计。 作为一名专业学生掌握一门或几门专业软件同样是必不可少的，本次课程设计要求可以用Aut

23、o CAD制图，这个确实给我们带来了很大的方便，既节约了画图的时间，同时使我们有机会更加熟练的应用专业软件，毕竟现在都是电脑作图，我们走向工作也是要用制图软件画图的，现在掌握了，对以后的工作还是很有好处的。而且应用过程肯定会遇到各种问题，解决了这些问题，应用技术就会更上一层了，用CAD制图方便简洁，易修改，速度快，箱体的整体设计，大部分尺寸都是在CAD上设计出来的。这样，有了尺寸就能很好的控制箱体的外形结构。 在本次课程设计中，我独立完成了自己的设计任务，通过这次设计，弄懂了一些以前书本中没怎么掌握的内容，特别是对设计软件的认识，有了很大进步，设计过程中也遇到了很多困难，一步一步的走过来对自己

24、在应对困难时的心态是一种很好的锻炼，同时也提高了解决问题的能力，感觉查资料也是一种重要的能力，直接影响做事的效率。 时间十分紧张制作中难免有粗糙的地方，敬请谅解并批评指正！参考资料目录1机械设计 哈尔滨工程大学出版社，杨恩霞2机械设计课程设计 哈尔滨工程大学出版社，杨恩霞 刘贺平主编， 3机械设计手册减速器和变速器 机械工业出版社， 4机械传动设计 化学工业出版社5材料力学宋天舒主编，哈尔滨工程大学出版社6机械精度设计与检测基础 刘品主编 哈尔滨工业大学出版社主要结果总效率Y132S-6三相异步电机P=5.5Kw合乎要求小齿轮调质；大齿轮45钢调质m=3mm=84mm =336mmb=84mm弯曲疲劳强度足够小齿轮40Cr调质;大齿轮45钢调质=17.573=90.300 =329.70=95 =90弯曲强度足够小齿轮1由于直径较小，采用齿轮轴结构高速轴为齿轮轴材料为40Cr调质，。经计算合格=圆周力径向力轴向力直齿轮圆周力径向力强度足够低速轴材料选用45号钢经计算合格角接触轴承具有足够使用寿命选择45钢弹性套柱销联轴器合乎上述工作要求