2023年二级直齿圆柱齿轮减速器的设计.doc

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1、目录机械设计课程设计任务21、传动装置总体设计31.1传动方案分析31.2、该方案优缺陷31.3、传动方案拟定32、电动机选取32.1电动机类型和构造型式32.2 选取电动机容量43、机构运动分析及动力参数选取与计算43.1总传动比拟定及各级传动比分派43.2运动和动力参数计算54 、V带设计及计算64.1 原始数据64.2 设计计算65 、各齿轮设计计算85.1、高速级减速齿轮设计85.2、低速级减速齿轮设计106 、轴设计计算及校核116.1 低速轴构造设计116.2、中速轴尺寸156.3、高速轴尺寸167、键联接强度校核167.1低速轴齿轮键联接167.2 低速轴联轴器键联接168、轴承

2、选取计算178.1 减速器各轴所用轴承代号178.2低速轴轴承寿命计算179润滑方式、润滑油牌号及密封装置选取1910箱体及其附件构造设计1910.1减速器箱体构造设计1910.2箱体重要构造尺寸表2010.3减速器附件构造设计2011.设计总结2112、参照资料22机械设计课程设计任务一.设计题目：二级斜齿圆柱齿轮减速器（第10组数据）寝室号123456789103.63.84.04.24.44.64.85.05.25.50.80.70.60.750.91.00.80.70.60.7550530500450400550530500450520二运送机工作条件工作时不逆转，载荷有轻微冲击；单班

3、制工作，每年按300天计，轴承寿命为齿轮寿命三分之一以上。1.电动机 2.带传动 3.减速器 4.联轴器 5.滚筒 6.传送带皮带运送机简图三、设计任务1.选取电动机型号；2.计算皮带冲动参数；3.选取联轴器型号；4.设计二级斜齿圆柱齿轮减速器。四、设计成果1.二级圆柱齿轮减速器装配图一张；2.零件工作图2张；3.设计计算阐明书1份.1、传动装置总体设计1.1传动方案分析(1)外传动为V带传动。(2)减速器为两级展开式圆柱齿轮减速器。(3)方案简图如下：1.2、该方案优缺陷 该工作机有轻微振动，由于V带有缓冲吸振能力，采用V带传动能减小振动带来影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采

4、用V带这种简朴构造，并且价格便宜，原则化限度高，大幅减少了成本。减速器某些两级展开式圆柱齿轮减速，这是两级减速器中应用最广泛一种。齿轮相对于轴承不对称，规定轴具有较大刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端一边，以减小因弯曲变形所引起载荷沿齿宽分布不均现象。原动机某些为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性能规定，适应工作条件、工作可靠，此外还构造简朴、尺寸紧凑、成本低传动效率高。1.3、传动方案拟定电动机选用卧式封闭型Y系列三相交流异步电动机；工作机用V带轮传动，并且将带传动布置于高速级；减速器选用闭式直齿圆柱齿轮减速，用二级减速。2、电动机选取2.1电动机类型和构造型式

5、依照直流电动机需直流电源，构造复杂，成本高且普通车间都接有三相交流电，因此选用三相交流电动机。又由于Y系列笼型三相异步交流电动机其效率高、工作可靠、构造简朴、维护以便、起动性能较好、价格低等长处均能满足工作条件和使用条件。依照需要运送型砂，为防止型砂等杂物掉入电动机，故选用封闭式电动机。依照本装置安装需要和防护规定，采用卧式封闭型电动机。Y(IP44)笼型封闭自扇冷式电动机,具有防止灰尘或其她杂物侵入之特点。电动机选取依照动力源和工作条件，对载荷有轻微冲击，长期工作机器。故优先选用卧式封闭型Y系列三相交流异步电动机。2.2 选取电动机容量（1）电动机所需功率为w， 工作机所需要功率为 (2)

6、由电动机至工作机总效率 h带传动V带效率=0.940.97 取= 0.96一对滚动轴承效率=0.980.995 取= 0.99一对齿轮传动效率=0.960.98 取= 0.97联轴器效率=0.990.995 取= 0.99传动滚筒效率=0.96又 所需电动机功率为KW因有点轻微冲击，载荷基本上平稳，电动机额定功率略不不大于即可。Y系列电动技术数据，选电动机额定功率为5.0KW。3、机构运动分析及动力参数选取与计算3.1 总传动比拟定及各级传动比分派3.1.1 理论总传动比 nm ： 电动机满载转速1440r/minnw=60v/D=25.73.1.2 各级传动比分派(1)V带传动理论传动比，初

7、取3 (2)两级齿轮传动传动比 (3)齿轮传动中，高低速级理论传动比分派取，可使两极大齿轮直径相近，浸油深度接近，有助于浸油润滑。同步还可以使传动装置外廓尺寸紧凑，减小减速器轮廓尺寸。但过大，有也许会使高速极大齿轮与低速级轴发生干涉碰撞。因此必要合理分派传动比，普通可在中取，规定d2 l - d2h2030 mm。取 ，又 则5.12，注意：以上传动比分派只是初步。传动装置实际传动比必要在各级传动零件参数，如带轮直径、齿轮齿数等拟定下来后才干出来，故应在各级传动零件参数拟定后计算实际总传动比。普通总传动比实际值与设计规定值允许误差为3% 5%。3.2运动和动力参数计算0轴（电动机轴） 1轴（高

8、速轴） 2轴（中间轴） 3 轴(低速轴)： 4轴（滚动轴）： 4、带设计及计算4.1 原始数据电动机功率 kw电动机转速 r/minV带理论传动比工作时不逆转、单班制、工作机为带式运送机4.2 设计计算（1） 拟定计算功率PcaPca =KAPd依照单班制工作，即天天工作8小时，工作机为带式运送机，查得工作系数KA=1.1Pca =KAPd=1.15.0= 5.5 kw（2）选用普通V带带型依照Pca，nd拟定选用普通V带型。 （3）拟定带轮基准直径 dd1和dd2a. 初选 小带轮基准直径80mm查小带轮基准直径，则大带轮基准直径,式中为带传动滑动率，普通取（1%2%），查表后取。验算带速v

9、 在525m/s范畴内，带充足发挥。 c. 计算dd2dd2 mm （4）拟定普V带基准长度和传动中心距依照0.55（dd1+dd2） a 0 2（dd1+dd2）189.75mm a 0690mm初步拟定中心距 a 0 = 00mmLd = =1318.4mm 取Ld = 1400 mm计算实际中心距a 441（5）验算主轮上包角= 积极轮上包角适当（6）计算V带根数ZP0 基本额定功率 P0=0.85 P0额定功率增量 P0=0.17包角修正系数 =0.93长度系数 =0.9= = 取Z=5根 （7）计算预紧力 F0qV带单位长度质量q=0.10 kg/m=126.8 N应使带实际出拉力

10、（8）计算作用在轴上压轴力FPN5 各齿轮设计计算5.1、高速级减速齿轮设计（直齿圆柱齿轮）5.1.1齿轮材料，精度和齿数选取，因传递功率不大，转速不高，材料选用，都采用45号钢，锻选项毛坯，大齿轮、正火解决，小齿轮调质，均用软齿面。齿轮精度用8级，轮齿表面精糙度为Ra1.6，软齿面闭式传动，失效形式为占蚀，考虑传动平稳性，齿数宜取多些，取Z1=34 则Z2=Z1i=342.62=89 5.1.2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， T1=9.55P/n=9.554.67/384=116142 Nmm选用材料接触疲劳，极限应

11、力为 HILim=580 HILin=560选用材料弯曲疲劳极阴应力 HILim=230 HILin=210应力循环次数N计算 N1=60n，at=60(836010)=6.64109 N2= N1/u=6.64109/2.62=2.53109查得接触疲劳寿命系数；ZN1=1.1 ZN2=1.04 查得弯曲 ；YN1=1 YN2=1查得接触疲劳安全系数：SFmin=1.4 又YST=2.0 试选Kt=1.3求许用接触应力和许用弯曲应力 将关于值代入得 则V1=(d1tn1/601000)=1.3m/s ( Z1 V1/100)=1.3(34/100)m/s=0.44m/s查得Kv=1.05。

12、K A=1.25. K=1.08.取K=1.05.则KH=KAKVKK=1.42 ,修正 M=d1/Z1=1.96mm取原则模数：m=2mm(3) 计算几何尺寸d1=mz1=234=68mm d2=mz2=289=178mm a=m(z1z2)/2=123mm b=ddt=168=68mm 取b2=65mm b1=b2+10=75(4) 校核齿根弯曲疲劳强度查得，YFS1=4.1，YFS2=4.0 取Y=0.7校核大小齿轮弯曲强度. 5.2、低速级减速齿轮设计（直齿圆柱齿轮）5.2.1齿轮材料，精度和齿数选取，因传递功率不大，转速不高，材料按表7-1选用，都采用45号钢，锻选项毛坯，大齿轮、正

13、火解决，小齿轮调质，均用软齿面。齿轮精度用8级，轮齿表面精糙度为Ra1.6，软齿面闭式传动，失效形式为占蚀，考虑传动平稳性，齿数宜取多些，取Z1=34 则Z2=Z1i=343.7=1045.2.2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， T1=9.55P/n=9.554.67/148=301341 Nmm选用材料接触疲劳，极限应力为 HILim=580 HILin=560选用材料弯曲疲劳极限应力 HILim=230 HILin=210应力循环次数N计算 N1=60n at=60148(836010)=2.55109 N2= N1

14、/u=2.55109/3.07=8.33108查得接触疲劳寿命系数；ZN1=1.1 ZN2=1.04 查得弯曲 ；YN1=1 YN2=1查得接触疲劳安全系数：SFmin=1.4 又YST=2.0 试选Kt=1.3求许用接触应力和许用弯曲应力 将关于值代入得 则V1=(d1tn1/601000)=0.55m/s ( Z1 V1/100)=0.55(34/100)m/s=0.19m/s查得Kv=1.05，K A=1.25. K=1.08.取K=1.05.则KH=KAKVKK=1.377 ,修正 M=d1/Z1=2.11mm取原则模数：m=2.5mm(3) 计算几何尺寸d1=mz1=2.534=85

15、mm d2=mz2=2.5104=260mm a=m(z1z2)/2=172.5mm b=ddt=185=85mm取b2=85mm b1=b2+10=95(4)校核齿根弯曲疲劳强度查得，YFS1=4.1，YFS2=4.0 取Y=0.7校核大小齿轮弯曲强度.总结：高速级 z1=34 z2=89 m=2 低速级 z1=34 z2=104 m=2.56 轴设计计算及校核6.1 低速轴构造设计6.1.1低速轴上功率P3、转速n3、转矩T3 6.1.2估算轴最小直径低速轴选用材料：45号钢，调质解决。 =110由于需要考虑轴上键槽放大,d0 =60mm断轴需与联轴器连接，为使该段直径与连轴器孔径相适应，

16、因此需同步选用连轴器，又由于本减速器属于中小型减速器，其输出轴与工作机轴轴线偏移不大。另一方面为了可以使传送平稳，因此必要使传送装置具有缓冲，吸振特性。因而选用弹性柱销联轴器。 得： 工作状况系数 1.5由2P300表2.144 得： 选用LT9型弹性柱销联轴器HL4型弹性柱销联轴器重要参数为：公称转矩Tn1000 Nmm轴孔长度L=112 mm（Y型）孔径d1 =56 mm联轴器外形示意图联轴器外形及安装尺寸型号公称扭矩Nm许用转速r/min轴孔直径mm轴孔长度mmDmm转动惯量kgm2许用补偿量轴向径向角向HL410002850561122500.2131.50.150306.1.3轴构造

17、设计(直径,长度来历) 低速轴构造图依照轴向定位规定，拟定轴各段直径和长度(1)段与联轴器配合取dI-II=82，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上取LI-II=112。(2)为了满足半联轴器轴向定位，段右侧设计定位轴肩，毡圈油封轴径取dII-III=65mm由轴从轴承座孔端面伸出15-20mm,由构造定取LII-III=49。(3)轴肩为非定位轴肩，初选角接触球轴承取dIII-IV=70考虑轴承定位稳定，LIII-IV略不大于轴承宽度加挡油环长度取LIII-IV=32。(4)依照轴上零件（轴承）定位规定及箱体之间关系尺寸取dIV-V =80m，LIV-V =79(5)轴肩、为定

18、位轴肩,直径应不不大于安装于轴上齿轮内径610mm,且保证10mm取dV-VI=88mm，LV-VI=8mm(6)段安装齿轮，由低速级大齿轮内径取dVI-VII=75考虑齿轮轴向定位，LVI-VII略不大于齿宽，齿轮右端用套筒定位。取LVI-VII =80mm(7)轴肩至间安装深沟球轴承为6314AC 取dVII-VIII =70m依照箱体构造 取LVII-VIII=58轴上齿轮、半联轴器零件周向定位均采用键联接 。由2P236表（2-168），取轴端倒角1.545，各轴肩处圆角半径R=1.6mm6.1.4 低速轴强度校核6.1.4.1作用在齿轮上力6.1.4.2计算轴上载荷载荷分析图 (1)

19、垂直面 载荷分析图水平垂直面由装配图俯视受力视角决定(2)水平面 (3) 总弯矩从轴构造以及扭矩图中可以看出截面C是轴危险截面，现将计算出截面C处MH、M V、M V及M值例于下表：载荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=617.52NFNH2=3015.10NFNV1=2303.37NFNV2=4151.75N弯矩MM H1 =3.37105NmmM H2 =3.36105NmmMV =3.36105 Nmm总弯矩M 1=4.76105 NmmM 2=4.75105Nmm扭矩TT=Nmm6.1.4.3 按弯扭合成校核轴强度进行校核时，普通只校核轴上承受最大弯矩和扭矩截面（即危险截面C）强度。由

20、3P362 表（15-1），得：由3P374 式（15-5），取，轴计算应力为：6.2、中速轴尺寸（1）拟定各轴段直径d1=40mm d2 =50mm d3 = 60mm d4=107 mm d5=60mm d6= 40mm拟定各轴段长度L1=45mm L2=52mm L3=7.5mm L4=87mm L5=8mm L6=32mm6.3、高速轴尺寸（1）拟定各轴段直径d1=60mm d2 =65mm d3 =68mm d4=72mm d5=68mm d6=65mm (2)拟定各轴段长度L1=50mm L2=5mm L3=30mm L4=20mm L5=5mm L6=8mm L7=50mm L8

21、=4mm L9=218mm7、键联接强度校核7.1低速轴齿轮键联接7.1.1 选取类型及尺寸依照d =75mm，L=80mm， 选用A型，bh=2012，L=70mm7.1.2 键强度校核(1) 键工作长度l及键与轮毂键槽接触高度kl = L -b= 70-20=50mmk = 0.5h = 6mm(2) 强度校核此处，键、轴和轮毂材料都是钢，取p=110MPaT = N.mmp = p 键安全合格7.2 低速轴联轴器键联接7.2.1 选取类型及尺寸依照d =56mm，L=112mm，选用C型，bh=1610 L=110mm7.2.2 键强度校核(1) 键工作长度l及键与轮毂键槽接触高度kl

22、= Lb/2= 102mmk = 0.5h =5 mm(2) 强度校核此处，键、轴和轮毂材料都是钢，取p=110MPaT = N.mmp = p 键安全合格8、轴承选取计算8.1 减速器各轴所用轴承代号普通齿轮减速器，其轴支承跨距较小，较常采用两端固定支承。轴承内圈在轴上可用轴肩或套筒作轴向定位，轴承外圈用轴承盖作轴向固定。设计两端固定支承时，应留恰当轴向间隙，以补偿工作时受热伸长量。项目轴承型号外形尺寸（mm）安装尺寸（mm）dDBD1minD2maxramax高速轴7007AC35621441561中间轴7008AC40681546621低速轴7014AC70110207710318.2低

23、速轴轴承寿命计算8.2.1 预期寿命从减速器使用寿命期限考虑，轴承有效期限为8年(年工作日为300天)。预期寿命=83008=19200 h8.2.2 寿命验算 载荷分析图（俯视）(左旋)(1) 轴承所受径向载荷Fr和轴向载荷Fa (2) 当量动载荷P1和P2低速轴轴承选用6314，由3p321表（13-6）得到已知，（常温）由3p145表（15-3）得到Fa1/Cor=0.010,由插值法并由3p144表（15-3），得到e=0.15Fa1/Fr1=617.52/2303.374=0.26e,由3p321表（13-5）得到X=0.56,Y=2.5P1=fp(XFr1+YFa1)=1.2(0.

24、56x2303.374+2.5x617.52)=3400.42NFa2/C0r=0.048由插值法并由3p144表（15-3），得到e=0.248Fa2/Fr2=3035.1/4151.75=0.73e,由3p321表（13-5）得到X=0.56,Y=1.794P2=fp(XFr2+YFa2)=1.2(0.56x4151.75+1.794x3035.1)=9323.94N取Pmax=P2=9392.94N(3）验算轴承寿命由于，因此按轴承2受力大小验算hL ，因此所选轴承可满足寿命规定。9润滑方式、润滑油牌号及密封装置选取由于两对啮合齿轮中大齿轮直径径相差不大，且它们速度都不大，因此齿轮传动可

25、采用浸油润滑，查2表7-1，选用全损耗系统用油（GB/T 433-1989），代号为L-AN32。由于滚动轴承速度较低，因此可用脂润滑。查2表7-2，选用钙基润滑脂（GB/T 491-1987），代号为L-XAMHA1。为避免油池中稀油溅入轴承座，在齿轮与轴承之间放置挡油环。输入轴与输出轴处用毡圈密封。10箱体及其附件构造设计10.1减速器箱体构造设计箱体采用剖分式构造，剖分面通过轴心。下面对箱体进行具体设计：10.1.1.拟定箱体尺寸与形状箱体尺寸直接影响它刚度。一方面要拟定合理箱体壁厚。依照经验公式：（T为低速轴转矩，Nm）可取。为了保证结合面连接处局部刚度与接触刚度，箱盖与箱座连接某些均

26、有较厚连接壁缘，箱座底面凸缘厚度设计得更厚些。10.1.2.合理设计肋板在轴承座孔与箱底接合面处设立加强肋，减少了侧壁弯曲变形。10.1.3合理选取材料由于铸铁易切削，抗压性能好，并具有一定吸振性，且减速器受载不大，因此箱体可用灰铸铁制成。10.2箱体重要构造尺寸表（单位：mm）名称数值(mm)箱座壁厚=10箱盖壁厚1=10箱体凸缘厚度b=16b1=16b2=20加强肋厚m=7.2m1=7.2地脚螺钉直径20地脚螺钉数目n=4轴承旁联接螺栓直径M16箱盖、箱座联接螺栓直径M12轴承盖螺钉直径和数目高速轴选用M8n=4中间轴选用M8n=4低速轴选用M12n=6轴承盖（轴承座端面）外径高速轴130

27、中间轴140低速轴215观测孔盖螺钉直径M8df、d2、d3至箱外壁距离dfC1=23d123d220df、d2、d3至凸缘边沿距离dfC2=20d120d216轴承旁凸台高度和半径h由构造拟定，R= C1外壁至轴承端面距离l1=+C2+C1+(510)=5510.3减速器附件构造设计（1）检查孔和视孔盖检查孔用于检查传动件啮合状况、润滑状况、接触斑点及齿侧间隙，还可用来注入润滑油，检查要开在便于观测传动件啮合区位置，其尺寸大小应便于检查操作。视孔盖用铸铁制成，它和箱体之间加密封垫。（2）放油螺塞放油孔设在箱座底面最低处，其附近留有足够空间，以便于放容器，箱体底面向放油孔方向倾斜一点，并在其附

28、近形成凹坑，以便于油污汇集和排放。放油螺塞为六角头细牙螺纹，在六角头与放油孔接触面处加封油圈密封。（3）油标油标用来批示油面高度，将它设立在便于检查及油面较稳定之处。（4）通气器通气器用于通气，使箱内外气压一致，以避免由于运转时箱内温度升高，内压增大，而引起减速器润滑油渗漏。将通气器设立在检查孔上，其里面尚有过滤网可减少灰尘进入。(5）起吊装置起吊装置用于拆卸及搬运减速器。减速器箱盖上设有吊孔，箱座凸缘下面设有吊耳，它们就构成了起吊装置。（6）起盖螺钉为便于起盖，在箱盖凸缘上装设2个起盖螺钉。拆卸箱盖时，可先拧动此螺钉顶起箱盖。（7）定位销在箱体连接凸缘上相距较远处安顿两个圆锥销，保证箱体轴承

29、孔加工精度与装配精度。11.设计总结机械设计课程设计是机械课程当中一种重要环节通过了3周课程设计使我从各个方面都受到了机械设计训练，对机械关于各个零部件有机结合在一起得到了深刻结识。由于在设计方面咱们没有经验，理论知识学不牢固，在设计中难免会浮现这样那样问题，如：在选取计算原则件是也许会浮现误差，假如是联系紧密或者循序渐进计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准在设计过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其她课程理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题能力，在设计过程中还培养出了咱们团队精神，人们共同解决了许各种人无法解决问题，在这些过程中咱们深刻地结识到了自己在知识理解和接受应用方面局限性

30、，在此后学习过程中咱们会更加努力和团结。由于本次设计是分组，自己独立设计东西不多，但在通过这次设计之后，我想会对后来自己独立设计打下一种良好基本。12 参照资料1.机械设计 杨明忠，朱家诚主编 武汉理工大学出版社10月第1版2.机械设计基本课程设计 孙岩，陈此奥罗，熊涌主编北京理工大学出版3月第1版3.机械设计,机械设计基本课程设计 王昆，何小伯，汪信远主编高等教导出版1995年12月第1版4.机械原理东南大学吴克坚 郑文纬编著。高等教导出版社5.机械设计综合课程设计 机械工业出版社3月第三版6.机械设计课程设计 席伟光 杨光 李波 主编高等教导出版社2月第1版（其她关于数据见装配图明细表和手册中关于数据）7机械设计课程设计手册（第3版）吴宗泽，罗盛国主编北京：高等教导出版社，。8简要机械设计手册，同济大学出版社，洪钟德主编，5月第一版；9减速器选用手册，化学工业出版社，周明衡主编，6月第一版.