二级圆柱齿轮减速器课程设计.pdf

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1、. Word 资料 机械设计说明书 题目 ：二 级 圆 柱 齿 轮 减 速 器 学号 ： 姓名 ： 学院 ： 专业 ： 班级 ： 导师： . Word 资料 目录 绪论、机械设计基础课程设计任务书. 1 一、传动方案的拟定及说明 . 2 二、电动机的选择 . 2 三、计算传动装置的运动和动力参数. 3 四、传动件的设计计算5 五、轴的设计计算 .15 六、铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件的选择22 七、润滑与密封方式的选择、润滑剂的选择.26 八、课程设计总结 . 27 九、参考资料目录 . 28 . Word 资料 一、课程设计的容 设计带式输送机传动装置中的二级圆柱齿轮减速器（见图 1）

2、 。设计容应包括：传 动装置的总体设计；传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择；减速器装配图 和零件工作图设计；设计计算说明书的编写。 图 1 二、课程设计的要求与数据 已知条件： 1运输带工作拉力： F = 1.8 kN； 2运输带工作速度：v = 1.1 m/s； 3卷筒直径：D = 350 mm； 4工作条件： 单向运转，有轻微振动，经常满载，空载起动， 单班制工作、使用期限5 年，输送带速度容许 误差为5。 三、课程设计应完成的工作 1减速器装配图 1； 2零件工作图2（轴、齿轮各 1） ； 3设计说明书1 份。 . Word 资料 . Word 资料 设计计算及说明结果 一、传

3、动方案的拟定及说明 传动方案给定为二级减速器 （包含带轮传动和两级圆柱齿轮传动 减速） ，说明如下： 为了估计传动装置的总传动比围，以便选择合适的传动机构和拟 定传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速 W n ，即 min1.60 350 1.1100060100060 r D v nW 由于齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大刚度，并 将齿轮安装在输入轴的远端，使轴在弯矩作用下产生的弯矩变形 和在转矩作用下产生的扭矩变形部分抵消，以减少载荷齿宽分 布不均的现象，且工作转速一般、结构简单紧凑、加工方便、成 本低、传动效率高以及使用和维护方便所以此展开式二级直齿圆 柱齿轮减速系统能

4、满足工作要求。 二、电动机选择 1电动机容量 1) 卷筒轴的输出功率 kW Fv P W 2 1000 1.11800 1000 2) 电动机输出功率 d W d p P 传动装置的总效率 54 2 3 3 2 2 1 式中，. 21 为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效 率。由参考书附表2-3 查得： min1.60rnW kWP W 2 . Word 资料 设计计算及说明结果 弹 性 联 轴 器99.0 1 ； 滚 子 轴承98.0 2 ；圆 柱 齿 轮 传 动 97.0 3；卷筒轴滑动轴承95.04；V 带传动5=0.96 则784.096.095.097.098.099.0 2

5、4 故kW p P W d 6.2 784.0 2 2电动机额定功率 ed P 由附表 6-1 选取电动机额定功率kWPed3 3电动机的转速 为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选围。由任务 书中推荐减速装置传动比围608i，则 电动机转速可选围为 min/36068 .480)608(1.60 2 rinn Wd 可见只有同步转速为1000r/min 的电动机均符合。选定电动机的 型号为 Y132S-6 。主要性能如下表： 电机型号额定功率满载转速起运转矩最大转矩 Y132S- 6 3KW 960r/min 2.0 2.2 4、计算传动装置的总传动比i并分配传动比 1） 、总传动比

6、 i = 16 1.60 960 n n w m （符合 8 。 120合适 7 确定 V 带根数 z 由式 z= c P/（ （ 0 P 0 P）K L K） 查表 9-4 查得 0 P=0.95kw， 查表 9-6 得 0 P=0.11kw， 查表 9-7 查得K=0.94，查表 9-3 查得 L K=0.89 则：z=3.1/ （ （0.950.11）?0.94?0.89）=3.5 取 z=4 根 8 求初拉力 0 F及带轮轴上的压力 Q F 由式 0 F=500 c P/zv(2.5/K1）q 2 v，查表9-1 知 q=0.1kg/m, 得 0 F=500 3.1/（4 5.02）

7、（2.5/0.941）0.1 5.02 5.02=133.7N 由 式 Q F=2z 0 Fsin( 1 /2)=2 4 133.7 sin(158/2)=1049.95N 为方便数据查阅， 绘制表 3-1 ：V 型带传动相关数 据 计算功 率 c P （kw） 传动比 i 带速 V (m/s) 带型根数 单根初拉 力（ N） 3.1 2 5.02 A 小带轮大带轮中心距基准长度4 133.7 6.1079L0 mm2 .260 . Word 资料 设计计算及说明结果 直径 (mm) 直径 (mm) (mm) （mm ） 100 200 260.2 1000 163.46 0 2 减速器传动零

8、部件 -高速级齿轮的设计计算 1） 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数 按照已经选定的传动方案，高速级齿轮选择如下： （1）. 齿轮类型选用直齿圆柱齿轮传动 （2）. 齿轮精度等级由于带式输送机速度较慢，查表6-5 ， 选择 8 级精度等级 （3）. 材料选择在确定大小齿轮时， 由于小齿轮受载荷更 频繁，故要使小齿轮硬度比大齿轮高 30-50HBS，所以选择 小齿轮40Cr 调质硬度241-286HBS 大齿轮45 钢调质硬度217-255HBS 2）初步选取主要参数。 取小齿轮齿数 1 z =24，大齿轮齿数 2 z =i 1 z =3.5 24=84，取 2 z =84 ，齿数比=i=3.

9、5 ， 取齿宽系数 d=1 3）按齿面接触疲劳强度设计计算 由式（ 6-19 ）计算小轮分度圆直径 1 d 3 2 1 )/()/1(d/2( HHE ZZZKT?） V 带根数 Z=4 N7.133F0 N95.1049FQ . Word 资料 设计计算及说明结果 确定各参数值 载荷系数，查表 6-6 ，取 K=1.2 小齿轮名义转矩 1 T =9.55 6 10 P/ 1 n =9.55 6 10 2.5/480=5 4 10N.mm 材料弹性影响系数 查表 6-8 ， E Z=189.8aMP 区域系数： H Z=2.5 重合度系数 因为 t=1.883.2（ （1/1 Z ）(1/ 2

10、 Z )）=1.883.2(1/24) 1/84)=1.7 Z =3/4 t =3/)7.1-4(=0.88 许用应力， 查表 6-19（a） 1limH =750MPa， 2limH =600MPa 查表 6-7 ，按一般可靠度要求取： H S =1 则 1H = 1limH / H S =750/1=750MPa 2H = 2limH / H S =600/1=600MPa 取俩式计算中较小值，即 H =600MPa 于是 1 d 3 2 1 )/()/1(d/2( HHE ZZZKT?） 将上述数据带入上式中，得 1 d =42.1mm 4）确定模数 计算模数m= 1 d / 1 z 4

11、2.1/24=1.75 84Z2 5.3i 1d . Word 资料 设计计算及说明结果 取标准值 m=2mm 5）按齿根弯曲疲劳强度校核计算 按式 6-20 校核 F =(2K 1 T /b 1 d m) FS YY F 式中小轮分度圆直径 1 d =2 24=48mm 齿轮啮合度b= d1 d =1 48=48mm 复合齿形系数查表 6-21 ， 1FS Y=4.25， 2FS Y=3.95 重合度系数Y =0.250.75/ t =0.25+0.75/1.7=0.7 许用应力查图6-22 （a), 1limF =310MPa, 2limF =250MPa; 查表 6-7 ，取 F S =

12、1.25，则 1F = 1limF / F S =310/1.25=248MPa 2F = 2limF / F S =250/1.25=200MPa 计算大、小齿轮的 FS F/ F 并进行比较： 1FS Y/ 1F =4.25/248=0.017 2FS Y/2F=3.95/200=0.02 因为 1FS Y/ 1F 2FS Y/ 2F 于是 2F =（2K 1 T /b 1 d m） 2FS YY =(2 1.2 5 4 10/48 48 2) 3.95 0.7=72MPa 2F 故满足齿根弯曲疲劳强度要求。 mm.N105T 4 1 8.189ZE 5.2ZH 88.0Z 1SH m=2

13、mm . Word 资料 设计计算及说明结果 6）几何尺寸计算： 1 d =m 1 z =2 24=48mm 2 d =m 2 z =2 84=168mm a=(m/2) ?( 1 z 2 z )=1 (2484)=108mm b=48,故 2 b =48 1 b = 2 b （5-10 ）mm，取 1 b =55mm 7）验算初选精度等级是否合适 齿轮圆速度周=( 1 d 1 n /60 1000)=(48 480/60 1000) =1.2m/s6m/s 对照表 6-5 可知选择 8 级精度合适。 表 3-2 高速级齿轮设计几何尺寸及参数 齿轮 压力 角 模 数 中 心 距 齿数 比 齿数

14、 分度圆 直径 齿宽 小齿 轮 202 108 3.5 24 48 55 大齿 轮 84 168 48 mm48d1 b=48mm 7.0Y . Word 资料 设计计算及说明结果 3 减速器传动零部件 -低速级齿轮的设计 1） 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数 选用直齿圆柱齿轮传动 传动速度不高，选择8 级精度（ GB10095-88 ） 材料选择 小齿轮40Cr 调质241-286HBS 大齿轮45 调质217-255HBS 2）初步选取主要参数 取 3 z =26, 4 z = 3 z = 2 i =2.3 ，所以 4 z =2.3 26=59.8 取整 4 z =60 取 a=0.5

15、，则d=0.5 （i+1 ）a=1.08 ，符合表 6-9 围 3）按齿面接触疲劳强度设计计算 计算小轮分度圆直径 3 d 3 2 1 )/()/1(d/2( HHE ZZZKT?） 确定各参数值： 168d2 a=108mm mm55b1 v=1.2m/s . Word 资料 设计计算及说明结果 载荷系数查表 6-6 ，取 K=1.2； 小齿轮名义转矩 2 T=9.55 6 10 P/n=9.55 6 10 2.4/137.1=16.7 4 10N.mm 材料弹性影响系数 查表 6-8 ， E Z =189.8aMP ； 区域系数 H Z=2.5; 重合度系数因 t =1.88 3.2（1/

16、 3 z 1/ 4 z ）=1.7 Z = 3/4 t） （=0.88 许 用 应 力查 图 6-19 （ a） 3limH =750MPa ， 4limH =600MPa ， 查表 6-7 ，按一般可靠度要求取 H S =1 ， 3H = 3limH / H S =750MPa 4H = 4limH / H S =600MPa 取两式中的较小值，即 H =600MPa ； 于是 3 d 3 2 1 )/()/1(d/2( HHE ZZZKT?） = 3 24 )600/88. 05. 28.189()3 .2/)13. 2()08.1/107.162 .12( =63.7mm 60Z4 .

17、Word 资料 设计计算及说明结果 4）确定模数 计算模数m= 3 d/ 3 z=63.7/26=2.5mm 取标准值 m=3mm 5）按齿根弯曲疲劳强度校核计算 按式校核 F=2K2 T FS YY/b 3 dm F 式中：小圆分度直径 3 d=m 3 z=3 26=78mm 齿 轮 啮 合 宽 度b= d 3 d=1.08 78=84.2mm 复合齿形系数查图 6-21 ， 3FS Y=4.20， 4FS Y=3.97 重合度系数Y=0.250.75/ t=0.25 0.75/1.7=0.69 许用应力查图 6-22 （a） ， 3limF =300MPa， 4limF =240MPa 查

18、表 6-7 ，取 F S=1.25 则 3F = 3limF / F S=300/1.25=240MPa 4F = 4limF / F S=240/1.25=192MPa 计算大小齿轮的 FS Y/ F并进行比较： 3FS Y/ 3F =4.2/240=0.0175 4FS Y/ 4limF =4.0/192=0.020 08.1d mm.N107 .16T 4 2 5.2ZH 88.0Z . Word 资料 设计计算及说明结果 于是 4F =2K 2 T FS YY/b 3 dm=（2 1.2 16.7 4 10 4.0 0.71）/ （84.2 78 3）=57.84F 故满足齿根弯曲疲劳

19、强度要求。 6）几何尺寸计算： 3 d=m 3 z=3 26=78mm 4 d=m 4 z=3 60=180mm a=m ( 3 z 4 z)/2=129mm b=60.84mm 取 4 b=61mm 3 b= 4 b（5-10 ）mm，取 3 b=66mm 7）验算初选精度等级是否合适 齿轮圆周速度= 3 d 2 n/（60 1000） = 78 137.1/(60 1000)=0.56m/s6m/s 对照表 6-5 可知选择 8 级精度合适。 表 3-3 低速级齿轮设计几何尺寸及参数 mm7.63d3 m=3mm mm78d3 b=84.2mm 69.0Y . Word 资料 设计计算及说

20、明结果 五、轴的设计计算 为了对轴进行校核，先求作用在轴上的齿轮的啮合力。 第一对和第二对啮合齿轮上的作用力分别为 N54.15862097.4358F N97.4358 78 107.122 N3.758203.2083F N3.2083 48 10522 2r2 5 3 2 2 1r1 4 1 1 1 tgtgF d T F tgtgF d T F nt t nt t 1高速轴设计 输入功率 P=2.5KW,转速 n =480r/min,T=50000Nmm 由 表4-3( 机 械 设 计课 程设 计 指 导 书 )选 联 轴 器 型 号为 TL4 （GB/T4323-2002 ） 轴孔的

21、直径1d=45mm 长度 L=84mm 齿轮 压力 角 模 数 中 心 距 齿数 比 齿数 分度圆 直径 齿宽 小齿 轮 203 129 2.3 26 78 66 大齿 轮 60 61 25.1SF 8.57 4F . Word 资料 设计计算及说明结果 1）按齿轮轴设计，轴的材料取与高速级小齿轮材料相同，40Cr， 调质处理，查表 14-2 ，取100C 2）初算轴的最小直径 mm3 .17 480 5.2 100Cd 33 min n p 高速轴为输入轴， 最小直径处跟 V 带轮轴孔直径。 因为带轮轴 上有键槽，故最小直径加大5% ， min d=18.17mm 。取 min d=20mm

22、 高速轴工作简图如图 (a)所示 首先确定个段直径 A 段： 1 d=20mm 有最小直径算出） B 段： 2 d=25mm ，根据油封标准，选择毡圈孔径为25mm 的 C 段： 3 d =30mm ，与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合，取轴承 径 D 段： 4 d=36mm ， 设计非定位轴肩取轴肩高度h=3mm E 段： 5 d =45.58mm ，将高速级小齿轮设计为齿轮轴，考虑依据 课程设计指导书 p116 G 段， 7 d =30mm, 与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合，取轴 承径 mm66b mm61b 84.60b 129mma mm180d mm78d 3 4 4 3 s

23、/m56.0V . Word 资料 设计计算及说明结果 F 段： 6 d =36mm, 设计非定位轴肩取轴肩高度h=3mm 第二、确定各段轴的长度 A 段： 1 L=1.6*20=32mm, 圆整取 1 L=30mm B 段： 2 L=54mm ，考虑轴承盖与其螺钉长度然后圆整取54mm C 段： 3 L =28mm, 与轴承（圆锥滚子轴承 30206）配合,加上挡油 盘长度 3 L =B+ 3+2=16+10+2=28mm G 段： 7 L =29mm, 与轴承（圆锥滚子轴承 30206）配合,加上挡油 盘长度 F 段：mm8 6 L， 6 L =2-2=10-2=8mm E段：mm50 5

24、 L，齿轮的齿宽mm50 1 B D 段： 4 L=92mm, 考虑各齿轮齿宽及其间隙距离，箱体壁宽度减 去箱体已定长度后圆整得 4 L=92mm 轴总长 L=290mm 两轴承间距离（不包括轴承长度）S=174mm， 2、轴的设计计算 1） 、按齿轮轴设计， 轴的材料取与高速级小齿轮材料相同，40Cr， 调质处理，查表 15-31 ，取100C 2）初算轴的最小直径 mm97.25 1 .137 4.2 100Cd 33 min n p 因为带轮轴上有键槽，故最小直径加大5% ， min d=27.27mm 。根 N r 54.1586F N97.4358F N3.758F N3 .2083

25、F 2 2t 1r 1t 联轴器 TL4 mm20dmin . Word 资料 设计计算及说明结果 据减速器的结构，轴的最小直径应该设计在与轴承配合部分， 初选圆锥滚子轴承30206，故取 min d=30mm 轴的设计图如下： 首先，确定各段的直径 A 段: 1 d=30mm, 与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合 F 段： 6 d =30mm ，与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合 E段： 5 d =38mm ，非定位轴肩 B 段： 2 d=48mm, 非定位轴肩，与齿轮配合 C 段： 3 d =64.94mm, 齿轮轴上齿轮的分度圆直径 D 段： 4 d=50mm, 定位轴肩 然后确定各

26、段距离： A 段： 1 L=29mm, 考虑轴承（圆锥滚子轴承30207）宽度与挡 油盘的长度 B 段： 2 L=8mm, 根据轴齿轮到壁的距离及其厚度 C 段： 3 L =75mm, 根据齿轮轴上齿轮的齿宽 E 段： 5 L =43mm, 根据高速级大齿轮齿宽减去2mm（为了安装 固定） . Word 资料 设计计算及说明结果 F 段： 6 L =41.5mm ，考虑了轴承长度与箱体壁到齿轮齿面的距离 D 段： 4 L=9.5mm,由轴得出的两轴承间距离 （不包括轴承长度） S=174mm 减去已知长度得出 3、轴的设计计算 输入功率 P=2.3KW,转速 n =59.6r/min,T=36

27、0000Nmm 轴的材料选用 40Cr（调质） ，可由表 15-3 查得C=110 所以轴的直径 : mind 3 C n P =33.8mm 。因为轴上有两个键槽， 故最小直径加大 12% ， min d=37.86mm 。 由表 4-3(机械设计课程设计指导书)选联轴器型号为 TL3 轴孔的直径 1 d=40mm 长度 L=84mm 轴设计图如下： 首先，确定各轴段直径 A 段: 1 d=40mm, 与轴承（圆锥滚子轴承30211）配合 B 段: 2 d=60mm, 非定位轴肩 ,h 取 2.5mm C 段: 3 d =72mm, 定位轴肩，取 h=6mm D 段: 4 d=68mm, 非

28、定位轴肩， h=6.5mm . Word 资料 设计计算及说明结果 E段: 5 d =55mm, 与轴承（圆锥滚子轴承30211）配合 F 段: 6 d =60mm, 按照齿轮的安装尺寸确定 G 段: 7 d =45mm, 联轴器的孔径 然后、确定各段轴的长度 A 段: 1 L=46.5mm, 由轴承长度， 3，2，挡油盘尺寸 B 段: 2 L=68mm ，齿轮齿宽减去2mm，便于安装 C 段: 3 L =10mm, 轴环宽度，取圆整值 根据轴承（圆锥滚子轴承30212）宽度需要 D 段: 4 L=57.5mm, 由两轴承间距减去已知长度确定 E段: 5 L =33mm, 由轴承长度， 3，2，挡油盘尺寸 F 段: 6 L =65mm, 考虑轴承盖及其螺钉长度，圆整得到 G 段: 7 L =84mm, 联轴器孔长度 轴的校核计算 , 第一根轴 : 求轴上载荷 已知： NFNFt3.758,3 .2083 r 设该齿轮轴齿向是右 旋，受力如右图： mm25.48L mm25.132 mm75.81 3 2 1 L L， 由材料力学知识可求得 水平支反力 : mm30dmin . Word 资料