二级直齿圆柱齿轮减速器设计书.doc

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1、设计任务书一、 设计课题：带式输送机传动装置设计二、 传动机构示意图原始数据项目传送带从动扭矩T（Nm）输送带工作速度鼓轮直径传动工作 年限参数409.3780.8463008摘 要齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式。由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的作用。齿轮减速器的特点是效率高、寿命长、维护简便，因而应用极为广泛。本设计讲述了带式运输机的传动装置二级圆柱齿轮减速器的设计过程。首先进行了传动方案的评述，选择齿轮减速器作为传动装置，然后进行减速器的设计计算（包括选择电动机、设计齿轮传动、轴的结构设计、选择并验算滚动轴承、选择

2、并验算联轴器、校核平键联接、选择齿轮传动和轴承的润滑方式九部分内容）。运用Solid Works软件进行齿轮减速器的三维建模设计，生成平面工程1、引言浅谈减速器的发展趋势 1、高水平、高性能。圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高4倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。 2、积木式组合设计。基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。 3、型式多样化，变型设计多。摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。 促使减速器水平提高的

3、主要因素有： 理论知识的日趋完善，更接近实际（如齿轮强度计算方法、修形技术、变形计算、优化设计方法、齿根圆滑过渡、新结构等）。 采用好的材料，普遍采用各种优质合金钢锻件，材料和热处理质量控制水平提高。 结构设计更合理。 加工精度提高到ISO56级。 轴承质量和寿命提高。 润滑油质量提高。2、电动机的选择2.1. 电动机类型的选择按已知的工作要求和条件，选用Y型全封闭笼型三相异步电动机。2.2电动机功率的选择工作机所需功率Pw=TwNw/9550w=409.37853.8895500.96=2.41kw由电动机的至减速器之间的总效率为。=12332451、2、3、4、5分别为带的传动、齿轮传动的

4、轴承、齿轮传动、齿轮传动联轴器、卷筒轴的轴承、卷筒的效率。则=0.950.9930.9720.970.98=0.82P0=Pw/=2.400.82=2.93 kw选择电动机的额定功率Pm=（11.3）P0 查表选取Pm=3kw2.3确定电动机的转速滚筒轴的工作转速为nW =601000VD=6010000.8463.14 300=53.88rmin取V带传动比i 1=24。 齿轮传动比i2=840。则总传动比为i总=16160故电动机转速的可选范围nd=i总nW =1616053.88rmin=862.088620.8rmin符合这一范围的同步转速有1500 rmin，再根据计算出的容量，根据

5、【1】第178页表17-7查得Y100L2-4符合条件型号额定功率同步转速满载转速Y100L2-43 kw15000rmin1430rmin3、计算总传动比及分配各级的传动比3.1. 总传动比i总=nm/nW=1430/53.88=26.543.2分配各级传动比i1为V带传动的传动比 i1的范围（24） i1=2i2为减速器高速级传动比(35)i3为低速级传动比(35)i4为联轴器连接的两轴间的传动比 i4 =1i总= i1 i2 i3 i4i2 i3=26.54/2=13.27i2=(1.3 i2 i3)1/2=4.15i3=3.194、计算传动装置的传动和动力参数4.1.电动机轴的计算n0

6、=nm=1430n P0= Pd =2.93 T09550P0n095502.931430=19.57Nm4.2.轴的计算(减速器高速轴)n1=n0i1 =14302=715rminP1=P012.930.952.78kwT19550P1n195502.7871537.13Nm4.3.轴的计算(减速器中间轴) n2=n1i2=7154.15=172.29rminP2=P1223=2.780.9920.97=2.64kwT29550P2n295502.64172.29146.33Nm4.4.轴的计算(减速器低速轴)n3=n2i3=172.293.1954.00rminP3P2232.640.99

7、0.972.53kwT39550P3n395502.5354.00447.43Nm4.5.轴的计算(滚筒轴)n4=n354.00rminP4P3452.530.980.972.40kwT49550P4n495502.4054.00424.44N.m设计结果如下 轴号参数电动机（0）轴轴（高速轴）轴（中间轴）轴（低速轴）轴（滚筒轴）转速n（r/min）1430715172.29 5454功率P(kw) 2.93 2.78 2.64 2.53 2.40转矩T（N.m） 19.57 37.13146.33 447.43 424.44传动比i 2 4.15 3.19 1.0效率 0.95 0.95 0

8、.96 0.955、传动零件V带的设计计算5.1.确定计算功率 Pd=KAP额=1.33=3.9kw5.2.选择V带的型号 由PC的值和主动轮转速，由【2】表9-4选A型普通V带。5.3.确定带轮的基准直径dd1 dd2由【2】9-3选取dd1100mm 大带轮基准直径为。0.02 dd2dd1n0n1=1001430715200mm按【2】表9-3选取标准值dd2200mm 则实际传动比i， i dd2dd12001002主动轮的转速误差率在5内为允许值5.4.验算V带的速度 Vdd1n0600003.141001430600007.48ms 满足v在530ms范围内5.5.确定V带的基准长

9、度Ld和实际中心距a按结构设计要求初定中心距0.55dd1dd2）+ha 2dd1dd2【2】查表9-8得h=8mm173a600 初定中心距a0=300mm L02a0dd1dd22dd2dd124a0 2300（100+200）2（200-100）24300 =1079.33mm 由【1】表9-2选取基准长度Ld1120mm 实际中心距a为 aa0LdL02 300+11201079.332 320.33mm5.6.校验小带轮包角1180dd2dd1a 57.3 180200100320.3357.3 162.11120故安全所以符合要求 5.7.确定V带根数Z 查【2】表9-4选取单根V

10、带功率P01.32kw表9-6选取修正功率P00.15kw表9-7选取修正系数K0.95 表9-2KL0.91表9-5KA1.2， 且 PcKAP ZPcP0 PcP0P0K KL31.2(1.320.15)0.950.912.83圆整得Z=35.8.求初拉力F0及带轮轴的压力FQ 【2】查表9-1取得q0.1kgm F0500Pc2.5K1zVqV2 5003.6（2.50.951）(33.14100143060000)+0.1(3.14100143060000)2136.47N 轴上压力FQ为 FQ2F0zsin(162.112)2136.473sin(162.112) 808.86N 5

11、.9.设计结果 选用3根A1120GBT115441997的V带 中心距320.33mm 轴上压力808.86N 带轮直径100mm和200mm6、减速器齿轮传动的设计计算及校核6.1.高速级圆柱齿轮传动的设计计算6.1.1.选择齿轮材料及精度等级 小齿轮选用40 Cr钢调质,硬度取240HBS。大齿轮选用45号钢调质，硬度为220HBS。因为是普通减速器 故选用9级精度 6.1.2.按齿面接触疲劳强度设计T1=37.13Nm=37130Nmm由【2】表6-5查得K=1.1选择齿轮齿数 小齿轮的齿数取22，则大齿轮齿数Z2=i2Z1=4.1522=91,圆整得Z2=91, 实际传动比i2= Z

12、2 /Z1=4.15，选取d=0.4由【2】图6-26接触疲劳极限为 Hlim1 =650MPa Hlim2 =550MPa故应按接触极限应力较低的计算，即只需求出H2对于调质处理的齿轮，sH =1.1【2】见表6-6 H2=Hlim2sH =5501.1=500Nmm2 u=i=4.15中心距 a(u+1)(KT1u) (335H2) 213 =（4.15+1）(1.1371300.44.15（335500）13 =114.69mm=2a(z1+z2)=2114.69(22+91)=2.03 由【2】表6-1知 标准模数 m=26.1.3.计算主要尺寸分度圆直径：d1=m Z1=222=44

13、mm d2=m Z2=291=182mm 齿宽： b1=dd1=0.444=17.6mm 故：大齿轮的齿宽取 b1=20mm 小齿轮的齿宽取 b2=25mm 6.1.4.按齿根弯曲疲劳强度校核 查【2】图6-24得 齿形系数 YF1 =2.8 YF2=2.2 许用弯曲应力F 由【2】图6-25查得 F1 =410MPa F2=305MPa F1= 2KT1 YF1bm2Z1 =21.1371302.8202222=129.96MPa410 MPa=F1 F2 =F1YF2YF1 =129.962.22.8=102.11 MPa305 MPa=F2 所以齿根弯曲强度校核足够。6.1.5.检验齿轮

14、圆周速度 Vd1n16000044715600001.65 m/s 由【2】95页6-4知选9级精度是合适的6.2.低速级圆柱齿轮传动的设计计算6.2.1.选择齿轮材料及精度等级 小齿轮选用40 Cr钢调质,硬度为240260HBS。大齿轮选用45号钢调质，硬度为220HBS。因为是普通减速器，故选用9级精度。6.2.2.按齿面接触疲劳强度设计T2=146.33Nm=146330Nmm n2=172.29rmin由【2】表6-5查得K=1.1选择齿轮齿数 小齿轮的齿数取23，则大齿轮齿数Z2=i3Z1=3.1923=73.37,圆整得Z1=73，实际传动比i2= Z2/Z1=3.17，选取d=

15、0.4由【2】图6-26接触疲劳极限为Hlim1 =650MPa Hlim2 =550MPa故应按接触极限应力较低的计算，即只需求出H2对于调质处理的齿轮，sH =1.1 【2】见表6-6 H2=Hlim2sH =5501.1=500Nmm2中心距 a(u+1) (KT2u) (335H2) 213 = (3.17+1)(1.11463300.43.17) (335500) 213 =160.47mm m= 2a(Z1+Z2)=2160.47(23+73)=3.34由【2】表6-1知 标准模数 m=36.2.3.计算主要尺寸分度圆直径：d1=m Z1=323=69mm d2=m Z2=373=

16、219mm 齿宽：b=dd1=0.469=27.6mm 故 大齿轮的齿宽取 b2=30mm 小齿轮的齿宽取 b1=35mm6.2.4.按齿根弯曲疲劳强度校核 查【2】图6-24得齿形系数 YF1 =2.54 YF2=2.21 许用弯曲应力F 由【2】表6-25查得 F1 =410MPa F2=305MPa 由公式可得 F1=2KT1 YF1bm2Z1 =21.11463302.54303223=131.67MPa410 MPa F1 F2=F1YF2YF1 =131.67305410 =97.95MPa305 MPa F2 所以齿根弯曲强度校核足够。6.2.5.检验齿轮圆周速度 Vd1n160

17、00069172.29600000.62 m/s 由【2】95页6-4知选9级精度是合适的设计结果如下 参数齿轮齿数分度圆直径mm齿顶圆直径mm齿宽mm模数中心距mm高速小齿轮 22 44 48252114.69高速大齿轮 91 182186 20低速小齿轮 23 69 75 353160.47低速大齿轮 73 219 225 307、轴的设计7.1.高速轴的设计7.1.1.选择轴的材料及热处理由已知条件知减速器传递的功率属于小功率 ，对材料无特殊要求 ，因为高速轴设计为齿轮轴，故选用40Cr钢并经调质处理。7.1.2.按钮转强度估算直径 根据表【2】224页 表13-2得C98107 P1=

18、2.78Kw，224页式子13-1得到 d1CP1n113 d1981072.7871513=15.3916.79 mm 【1】18页知考虑到轴的最小直径100mmd,且要连接V带，会有键槽存在故将估算直径加大57。取为d1=16.0117.97mm由设计手册知标准直径为d1=20mm 7.1.3.设计轴的直径及绘制草图确定轴上零件的位置及固定方式 此轴为齿轮轴，无须对齿轮定位。轴承安装于齿轮两侧的轴段采用轴肩定位，周向采用过盈配合。确定各轴段的直径，由整体系统初定各轴直径。轴颈最小处连接V带d1=20mm，d2=27mm，轴段3处安装轴承d3=30mm，齿轮轴段d4=35mm，d5=d3=3

19、0mm。确定各轴段的宽度由带轮的宽度确定轴段1的宽度，B=(Z-1)e+2f查表知e=15 f=9 所以B=48mm，所以b1=60mm；轴段2安装轴承端盖，b2取45mm，轴段3、轴段5安装轴承，由【1】表15-2查的，选6206标准轴承，宽度为16mm，b3=b5= 16mm；齿轮轴段由整体系统决定，初定此段的宽度为b4=175mm。 按设计结果画出草图，如图1-1。V带60mm轴承轴承轴承盖图1-17.2.中间轴的设计7.2.1.选择轴的材料及热处理由已知条件知减速器传递的功率属于小功率 ，对材料无特殊要求 ，故选用45号钢并经调质处理。7.2.2.按钮转强度估算直径 根据【2】224页

20、 表13-2 C107118 P2=2.64Kw，又由式 d2CP2n213 d2981072.64172.2913 =24.3026.54 【1】18页知考虑到轴的最小直径100mmd,且要连接V带，会有键槽存在故将估算直径加大57。取为d2=25.5128.39 由设计手册知标准直径为30mm7.2.3.设计轴的直径及绘制草图确定轴上零件的位置及固定方式 此轴安装2个齿轮，如图2-1所示，从两边安装齿轮，两边用套筒进行轴向定位，周向定位采用平键连接，轴承安装于齿轮两侧，轴向采用套筒定位，周向采用过盈配合固定。确定各轴段的直径，由整体系统初定各轴直径。轴段1、5安装轴承，d5=d1=32mm

21、，轴段2、4安装齿轮，d2=d4=37mm，轴段3对两齿轮轴向定位，d3=44mm。确定各轴段的宽度如图2-1所示，由轴承确定轴段1的宽度，选6232标准轴承，宽度为17mm，所以b1= b5=15+17+2=34mm；轴段2安装的齿轮轮毂的宽为40mm，b2取38mm，轴段4安装的齿轮轮毂的宽为75mm，b4=73mm。按设计结果画出草图，如图2-1。轴承38MM轴承38M齿轮齿轮图2-17.3.低速轴的设计7.3.1.选择轴的材料及热处理由已知条件知减速器传递的功率属于小功率 ，对材料无特殊要求 ，故选用45号钢并经调质处理。由【2】图8-26查得强度极限b650MP，许用弯曲用力1b60

22、MPa。7.3.2.按钮转强度估算直径 根据【2】224页13-2得C107118 P3=2.53Kw，T3447.43N.mn354rmin又由式 d3CP3n313 d3981072.535413=35.2838.52考虑到轴的最小直径要安装联轴器，会有键槽存在故将估算直径加大35。取为38.8947.57mm【1】18页知考虑到轴的最小直径100mmd,且要连接V带，会有键槽存在故将估算直径加大57。取为d1=16.0117.97mm ，d2=25.5128.39 d3=37.0441.21由设计手册知标准直径为45mm7.3.3.设计轴的直径及绘制草图确定轴上零件的位置及固定方式 如图

23、3-1所示，齿轮的左右两边分别用轴肩和套筒对其轴向固定，齿轮的周向固定采用平键连接，轴承安装于轴段2和轴段6 处，分别用轴肩和套筒对其轴向固定，周向采用过盈配合固定。确定各轴段的直径，由整体系统初定各轴直径。轴颈最小处连接轴承d1=55mm，轴段2轴段6处安装轴承d2=d6=50mm， d3=58mm，轴段4对齿轮进行轴向定位，d4=68mm，轴段5安装大齿轮，d5= 58mm。确定各轴段的宽度由联轴器的宽度确定轴段1的宽度，选用LX3型弹性套柱销联轴器，【1】17-4查得选LX3型号，所以b1取120mm；轴段2安装轴承端盖和轴承，【1】151页15-2查得选6210标准轴承，b=21mm,

24、宽度为b2取80.5mm，由整体系统确定轴段3取51mm，b4=15mm，轴段5安装的齿轮轮毂的宽为68mm轴承盖和轴承b5=68mm，轴段6安装轴承和套筒，b6=36.5mm。15mm大齿轮轴承和套筒轴联器按设计结果画出草图。如图3-17.3.4.按弯扭合成强度校核轴径圆周力 FT3 2T3d344743022194086.12 N 径向力 Fr3Fttan4086.23tan201487.27N 同理画出轴的受力图。（如图3-2）支点反力为 FHA3L2FTL1L24086.12110110522774.53N FHc3L1FTL1L24086.125211052 1311.59N B-B

25、截面的弯矩 MHB3左FHA3L12774.5352144275.35 N.mm MHB3右FHC3L21311.59110144275.35 N.mm做垂直面内的弯矩图。（如图3-4） 支点反力为FVA3L2FrL1L2）1487.27110110521009.87N FVc3L1FrL1L21487.275211052477.39N B-B截面的弯矩 MVB3左FVA3L11009.875252513.24N.mm MVB3右FVC3L2477.3911052512.90N.mm做合成弯矩图。（如图3- 5） 合弯矩 Me3左MHB3左2MVB3左2 12 139213.36250669.

26、842 12153535.07 N.mmMe3右MHB3右2MVB3右2 12 139214.04250669.202 12153534.95N.mm求转矩图。（如图3- 6） T3443550N.mm 求危险截面当量弯矩：m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数） Me3Me32T3212153535.0720.64435502 12307242.89N.mm确定危险截面及校核强度。 eb3MeW307242.830.1（58）315.75MPa 查表得知 满足1b 60MPa的条件 故设计的轴有足够的强度，并有一定的余量。轴承寿命校核：轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷

27、的作用，所以，查【2】246页表15-5，取取按最不利考虑，则有：则因此所该轴承符合要求11、齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度低，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为40mm。12、滚动轴承的润滑如果减速器用的是滚动轴承，则轴承的润滑方法可以根据齿轮或蜗杆的圆周速度来选择：圆周速度在2ms3ms以上时，可以采用飞溅润滑。把飞溅到箱盖上的油，汇集到箱体剖分面上的油沟中，然后流进轴承进行润滑。飞溅润滑最简单，在减速器中应用最广。这时，箱内的润滑油粘度完全由齿轮传动决定。圆周速度在2m/s3m/s以下时，由于飞溅的油量不能满足轴承的需要，所以最好采用刮油润滑，或根据轴承转动座圈速度的大

28、小选用脂润滑或滴油润滑。利用刮板刮下齿轮或蜗轮端面的油，并导入油沟和流入轴承进行润滑的方法称为刮油润滑。13、润滑油的选择采用脂润滑时，应在轴承内侧设置挡油环或其他内部密封装置，以免油池中的油进入轴承稀释润滑脂。滴油润滑有间歇滴油润滑和连续滴油润滑两种方式。为保证机器起动时轴承能得到一定量的润滑油，最好在轴承内侧设置一圆缺形挡板，以便轴承能积存少量的油。挡板高度不超过最低滚珠(柱)的中心。经常运转的减速器可以不设这种挡板。转速很高的轴承需要采用压力喷油润滑。如果减速器用的是滑动轴承，由于传动用油的粘度太高不能在轴承中使用，所以轴承润滑就需要采用独自的润滑系统。这时应根据轴承的受载情况和滑动速度

29、等工作条件选择合适的润滑方法和油的粘度。 齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。 14、密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-45-8-ACM，（F）B45-70-10-ACM。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。结 论我们的设计是自己独立完成的一项设计任务，我们工科生作为祖国的应用型人才，将来所从事的工作都是实际的操作及高新技术的应用。所以我们应该培养自己市场调查、收集资料、综合应用能力，提高计算、绘图、实验这些环节来锻炼自己的技术应用能力。本次毕业设计

30、针对“二级圆柱齿轮减速器设计”的要求，在满足各种参数要求的前提下，拿出一个具体实际可行的方案，因此我们从实际出发，认真的思考与筛选，经过一个多月的努力终于有了现在的收获。回想起来，在创作过程中真的是酸甜苦辣咸味味俱全。有时为了实现一个参数翻上好几本资料，然而也不见得如人心愿。在制作的过程中，遇到了很多的困难，通过去图书馆查阅资料，上网搜索，还有和老师与同学之间的讨论、交流，最终实现了这些问题较好的解决。由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的作用,在现代机械中应用极为广泛。本次设计的是带式运输机用的二级圆柱齿轮减速器。首先熟悉题目，收集资

31、料，理解题目，借取一些工具书。进行了传动方案的评述，选择齿轮减速器作为传动装置，然后进行减速器的设计计算（包括选择电动机、设计齿轮传动、轴的结构设计、选择并验算滚动轴承、选择并验算联轴器、校核平键联接、选择齿轮传动和轴承的润滑方式九部分内容）。然后用Solid Works进行三维建模设计，完成圆柱齿轮减速器的平面零件图和装配图的绘制。通过毕业设计，树立正确的设计思想，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与生产实际知识来分析和解决机械设计问题的能力及学习机械设计的一般方法和步骤。掌握机械设计的一般规律，进行机械设计基本技能的训练：例如计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范，进行计算机

32、辅助设计和绘图的训练。 通过这次毕业设计的学习和研究，我们开拓了视野，掌握了设计的一般步骤和方法，同时这三年来所学的各种专业知识又得到了巩固，同时，这次毕业设计又涉及到计算、绘图等，让我们又学到很多新的知识。但毕竟我们所学的知识有限。本设计的好多地方还等待更改和完善。致 谢短暂的毕业设计是紧张而有效的，在掌握了三年所业学的专知识后，自己能够综合的运用并能完成自己和同学拟订的毕业设计，这也是对自己所学专业知识的考察和温习，虽然这是第一次全面的从完成由构思到设计完成，我从中也学到了很多。综合运用了课本知识，再加上实际生产所用到的一些设计工艺，认真的对自己设计的数据进行计算和核对，严格按照设计的步骤

33、和自己已经标出的设计过程来进行计算。这些都是自己在设计中所能获得的好处。虽然在计算的过程中也遇到了很多在课本中没有遇到过的问题，这些都是在实际生产中所要考虑到的细节问题，而自己往往都会遗漏这样的设计，但在毕业设计指导老师高清冉老师指导下，她给出我们在设计中必须及在实际中所要考虑到的细节的讲解，使我体会到了理论联系实践的重要性。另外在设计的过程中需要用大量的数据，而这些数据都是计算得来的，因此需要翻阅大量的相关设计的文献。再进行数次的核对最终有了正确的设计数据。毕业设计能够顺利的完成与指导老师的指导是分不开的。遇到的问题和自己不能设计的步骤，都是在指导老师的讲解下得到满意的答案。从而加快了自己设计的进度和设计的正确性、严谨性。对学校要求的设计格式，高老师也反复的检查每一个格式和布局的美观，这样我们才能设计出符合标准的设计。时间就这样在自己认真设计的过程中慢慢的过去了，几周的时间过的是有效和充实的。到最后看到自己设计的题目完成后心情是非常喜悦的。因为这凝结了自己辛苦的劳动和指导老师的指导，所以说这次和同学完成设计收获甚多。最后在对高老师感激的同时，也要对在百忙中认真评阅我们设计的学院领导表示感谢，你们丰富的专业知识能给我们提出很多可行的方案。所以我由衷的表示谢意！