二級圓柱齒輪減速器設(shè)計設(shè)計計算說明書

1、 學(xué) 院：滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院系 別：機電工程系 專 業(yè)：09機電一體化 課 題：二級減速器 姓 名：付求張 指導(dǎo)老師：龔厚仙 2011.11.26 目 錄第一章 設(shè)計任務(wù)書 31 設(shè)計任務(wù) 32 設(shè)計要求 3第二章 傳動系統(tǒng)方案的總體設(shè)計 41 電動機的選擇 42 傳動比的分配 63 傳動系統(tǒng)的運動和動力學(xué)參數(shù)設(shè)計 74 v帶和帶輪 8第三章 齒輪設(shè)計 101 高速級齒輪設(shè)計 122 低速級齒輪設(shè)計 13第四章 各軸設(shè)計方案 141 中間軸的設(shè)計 142 高速軸的設(shè)計 163 低速軸的設(shè)計 174 其它結(jié)構(gòu)的設(shè)計 18第五章 設(shè)計小結(jié) 22第六章 參考資料 23一. 課程設(shè)計書設(shè)計課題:帶式輸送

2、機中的二級圓柱齒輪減速器表一: 參 數(shù) 題 號12345678910輸送帶工作拉力f(n)1600180020002200220015002100210019002000輸送帶工作速度v(m/s)1.01.10.90.91.21.01.51.31.31.2滾筒直徑d(mm)300300300300300300400400400450二. 設(shè)計要求 1、通過設(shè)計使學(xué)生綜合運用有關(guān)課程的知識，鞏固、深化、擴展有關(guān)機械設(shè)計方面的知識，樹立正確的設(shè)計思想。2、 培養(yǎng)分析和解決工程實際問題的能力，使學(xué)生掌握簡單機械的一般設(shè)計方法和步驟。3、提高學(xué)生的有關(guān)設(shè)計能力，如計算能力、繪圖能力等，使學(xué)生熟悉設(shè)計資

3、料的使用，掌握經(jīng)驗估算等機械設(shè)計的基本技能。3、 設(shè)計工作量： 1、設(shè)計說明書1份 2、減速器裝配圖1張 3、零件工作圖13張 4、答辯三. 設(shè)計步驟1. 傳動裝置總體設(shè)計方案2. 電動機的選擇3. 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比4. 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)5. 設(shè)計v帶和帶輪6. 齒輪的設(shè)計7. 滾動軸承和傳動軸的設(shè)計2、工作條件 連續(xù)工作，單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，單班制工作，使用期限5年，輸送帶速度允許誤差為5% 圖一:(傳動裝置總體設(shè)計圖)初步確定傳動系統(tǒng)總體方案如:傳動裝置總體設(shè)計圖所示。選擇v帶傳動和二級圓柱斜齒輪減速器（展開式）。傳動裝置的總效率0.960.9930.9720

4、.970.980.960.80為v帶傳動的效率, 為齒輪傳動的軸承效率，為齒輪的效率，為聯(lián)軸器的效率，卷筒軸的效率，6卷筒的效率。2.電動機的選擇電動機所需工作功率為： pp/2.475kw, 工作主軸的轉(zhuǎn)速為n=57.325r/min，經(jīng)查表按推薦的傳動比合理范圍，v帶傳動的傳動比i24，二級圓柱輪減速器傳動比i8-40，則總傳動比合理范圍為i16-160，電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為nin（16160）57.325917.29172r/min。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，選定型號為y112m4的三相異步電動機，額定功率為4kw滿載轉(zhuǎn)速1440r/min，同

5、步轉(zhuǎn)速1500r/min。 方案電動機型號額定功率同步轉(zhuǎn)速r/min額定轉(zhuǎn)速r/min總傳動比1y112m-44kw1500144025.122y132m1-64kw100096050.533.確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比（1） 總傳動比由選定的電動機滿載轉(zhuǎn)速n和工作機主動軸轉(zhuǎn)速n，可得傳動裝置總傳動比為n/n1440/57.32525.12（2） 分配傳動裝置傳動比式中分別為帶傳動和減速器的傳動比。為使v帶傳動外廓尺寸不致過大，初步取2.8，則減速器傳動比為25.12/2.89.0初步選取i0=2.8,3.20，i2=2.813.計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)（1）各軸轉(zhuǎn)速 1440/2

6、.8514.29r/min514.29/3.2160.72r/min/160.72/2.81=57.20 r/min=57.20r/min（2）各軸輸入功率2.4750.962.376kw22.26kw242.11kw56=1.99kw（3） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 = nm電動機軸的輸入轉(zhuǎn)矩=9550 =95502.475/1440=16.42 nm所以: =16.422.80.96=44.14 nm=44.143.200.9920.97=134.28 nm=134.282.810.970.970.99=351.48nm=351.480.980.96=330.67nm運動和動力參數(shù)結(jié)果如下表軸名功率p

7、 kw轉(zhuǎn)矩t nm 轉(zhuǎn)速r/min輸入輸入電動機軸2.47516.4214401軸2.37644.14514.292軸2.26134.28160.723軸2.11351.4857.204軸1.99330.6757.204.設(shè)計帶和帶輪 1 確定計算功率查課本p122表7-19得：ka=1.1 pca=kap=1.12.475=2.7225kw,式中為工作情況系數(shù)， 為傳遞的額定功率,既電機的額定功率.2 選擇帶型號根據(jù)pca=2.7225，ka=1.1,查課本p123圖7-12a選用帶型為a型帶3 選取帶輪基準(zhǔn)直徑查課本參考圖8-12a及表8-7得小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=100mm4 驗算帶速v

8、 在525m/s范圍內(nèi)，帶充分發(fā)揮。查表取從動帶輪直徑dd2=280 mm確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度由于,所以初步選取中心距a：，初定中心距，所以帶長,.查課本表8-3選取基準(zhǔn)長度得實際中心距取驗算小帶輪包角，包角合適。確定v帶根數(shù)z查課本表7-10和7-20a,并由內(nèi)插值法得.查課本表7-22得=0.96.查課本表7-21,并由內(nèi)插值法得=0.96,得故選z=3根帶。計算單根v帶初拉力預(yù)緊力查課本表7-6可得,故:單根普通帶張緊后的初拉力為計算作用在軸上的壓軸力利用公式8-24可得:第三章 齒輪設(shè)計（一）高速級齒輪傳動的設(shè)計計算 齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制，故大

9、小齒輪都選用硬齒面漸開線斜齒輪（1） 齒輪材料及熱處理 材料：高速級小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪 280hbs 取小齒齒數(shù)=25高速級大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為大齒輪 240hbs z=iz=80 齒輪精度按gb/t100951998，選擇7級， 初步設(shè)計齒輪傳動的主要尺寸轉(zhuǎn)矩nm按齒面接觸強度設(shè)計40.5079mmm=d1/z1=40.5079/25=1.74故取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2，確定各參數(shù)的值:試選=1查課本選取區(qū)域系數(shù)=1 由課本zn1=1,zn2=1.06,sh=1由課本公式10-13計算應(yīng)力值環(huán)數(shù)n=60nj =60514.2915（40525）=n= =1.610/3.2=5

10、 齒輪的疲勞強度極限取失效概率為1%,安全系數(shù)s=1,應(yīng)用得:=560=562 3.設(shè)計計算齒輪的分度圓直徑dmmd2t=mz2=280=160mm計算齒頂高h(yuǎn)a ha=ha*m=11.25=1.25mm計算圓周速度=1.3=1.34計算齒寬b 計算齒寬b b=50mm 經(jīng)圓整后b2=50mm b1=55mm齒頂圓直徑da da1=d1+2ha=54mm da2=d2+2ha=164mm計算中心距 a=（d1+d2）/2=109將中心距圓整為109（二） 低速級齒輪傳動的設(shè)計計算 材料：低速級小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪 280hbs 取小齒齒數(shù)=30速級大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為大齒

11、輪 240hbs z=2.8130=85圓整取z=85 齒輪精度按gb/t100951998，選擇8級 按齒面接觸強度設(shè)計按齒面接觸強度設(shè)計=56.5582mmm=d1/z1=56.5582/30=1.89mm 故取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2mm確定各參數(shù)的值:試選=1.1查課本選取區(qū)域系數(shù)=1 由課本zn1=1,zn2=1.6,sh=1由課本公式10-13計算應(yīng)力值環(huán)數(shù)n=60n2j =60160.7215（52540）=n= =1.7查課本：k=0.93 k=0.96齒輪的疲勞強度極限取失效概率為1%,安全系數(shù)s=1,應(yīng)用得:=661=1.25530/1=663 許用接觸應(yīng)力 查課本 求轉(zhuǎn)矩t3=9.

12、55106=9.55102.26/160.72=1.3n.3.設(shè)計計算齒輪的分度圓直徑d=60mmd2t=mz2=1.2585=170mm計算圓周速度=0.50=0.51計算齒寬b 計算齒寬b b=60mm b2=60mm b1=b2+5=65mm計算齒頂高h(yuǎn)a ha=ha*m=12=2mm 計算齒頂圓直徑da da1=d1+2ha=60+4=64mm da2=d2+2ha=170+4=174mm幾何尺寸計算計算中心距 a=(d1+d2)/2=115mm將中心距圓整為115mm 第五章 各軸設(shè)計方案1. 傳動軸承的設(shè)計因為減速器為一般機械，無特殊要求，所以選用45號鋼，配以調(diào)質(zhì)處理，由設(shè)計手冊

13、（丁守寶）表13-1和表13-4查得強度極限許用彎曲應(yīng)力，由表13-2查得=107118 當(dāng)該軸上有鍵槽時，d增大3%至5%，軸=17.8719.71mm 因高速軸最小直徑處要安裝大帶輪，設(shè)有一個鍵槽，則：查課本,選取滾動軸承代號6205基本尺寸 d=25 d=52 b=15軸=25.7928.44mm 因中間軸最小直徑處要安裝滾動軸承查課本,選取滾動軸承代號6208基本尺寸 d=35 d=72 b=17軸35.6239.29mm因軸上要安裝連軸器，還有鍵槽查課本,選取滾動軸承代號6210基本尺寸 d=50 d=90 b=20 2） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計中間軸軸系的結(jié)構(gòu)如下圖：圖2

14、中間軸（1）各軸段直徑確定：最小直徑，滾動軸承處軸段，=35。:高速級大齒輪軸段，=40mm：軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求，=45mm：低速級小齒輪軸段=40mm：滾動軸承處軸段，=35mm。（2）各軸段長度的確定：由滾動軸承、擋油環(huán)及裝配關(guān)系等確定，=40mm。：由高速級大齒輪轂孔寬度b2=50mm確定，=51mm：軸環(huán)寬度，=8mm：由低速級小齒輪的轂孔寬度b1=60mm，=74mm。：由滾動軸承、擋油盤及裝配關(guān)系等確定，=40mm2、高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計高速軸軸系的結(jié)構(gòu)如下圖：圖3 高速軸（1）各軸段的直徑的確定：最小直徑，安裝v帶輪的外伸軸段，25mm ：密封處軸段，根據(jù)聯(lián)軸器的軸向定位要

15、求，定位高度，以及密封圈的標(biāo)準(zhǔn)（擬采用氈圈密封），=28mm：滾動軸承處軸段，=30mm，：過渡軸段，由于高速齒輪傳動的線速度小于2m/s，滾動軸承可采用脂潤式潤滑?？紤]到用軸肩定位軸承，所以=34mm齒輪處軸段：由于小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。所以軸和齒輪的材料和熱處理方式需一樣，均為45鋼滲碳淬火：滾動軸承處軸段，30mm （2）各軸段長度的確定：由v帶輪的輪孔,確定=50：由箱體結(jié)構(gòu)、軸承擋圈、裝配關(guān)系等確定，=55mm：由滾動軸承、擋油盤及裝配關(guān)系決定，=35mm：由裝配關(guān)系、箱體結(jié)構(gòu)等確定，=45mm：由高速級小齒輪寬度=50mm確定，=53mm：由滾動軸承、擋油盤及裝配關(guān)系等

16、確定35mm3、 低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計4、 低速軸軸系的結(jié)構(gòu)如下圖：圖4 低速軸（1）各軸段直 徑的確定：動軸承處軸段，=45mm。：低速級大齒輪軸段，=48mm：軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向地位要求，=54mm：過渡軸段，考慮擋油盤的軸向定位，=48mm：滾動軸承處軸段，=45mm：密封處軸段，根據(jù)聯(lián)軸器的軸向定位要求，以及密封圈的標(biāo)準(zhǔn)（擬采用氈圈密封），=40mm：最小直徑，安裝聯(lián)軸器的外伸軸段，=35 （2）各軸段長度的確定：由滾動軸承、擋油環(huán)以及外伸軸段等確定，=45mm：由低速大齒輪的轂孔寬度65，確定=79mm：軸環(huán)寬度，=8mm：由裝配關(guān)系、箱體結(jié)構(gòu)等確定，=46mm：由滾動軸承、擋油盤及裝

17、配關(guān)系等確定，=45mm：由箱體結(jié)構(gòu)、軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定，=55mm：由連軸器的軸孔寬度,確定中一）中間軸上鍵的選擇與校核由中間軸的細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，選定：高速級大齒輪處的鍵為1鍵：bh-l=14mm9mm-36mm（軸深t=5.5mm,轂深t1=3.8；半徑r=0.250.40mm）；標(biāo)記：鍵 1436 gb/t1096-1979圓頭普通平鍵（a型）；低速級小齒輪處取2鍵：bh-l=14mm9mm-78mm（軸深t=5.5mm,轂深t1=3.8；半徑r=0.250.40mm）；標(biāo)記：鍵1278gb/t1096-1979圓頭普通平鍵（a型）；由于是同一軸的鍵，傳遞的扭矩相同，所以只需要校核短

18、的鍵即可。齒輪軸段d=40mm,鍵的工作長度為l=l-b=36-12=28mm鍵的接觸高度 k=0.5h=0.59=4.5mm;傳遞的轉(zhuǎn)矩為：t2=134.28n/m;由書本表10-10 查得鍵靜連接時的擠壓許用應(yīng)力 （45鋼調(diào)質(zhì)）鍵聯(lián)接強度足夠。二） 高速軸上鍵的選擇與校核由高速軸的細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，選定：v帶輪連接處取鍵為3鍵：bh-l=8mm7mm-38mm（t=4mm，r=0.250.4mm）；標(biāo)記：鍵 888gb/t1096-1979圓頭普通平鍵（a型）；由于是同一軸的鍵，傳遞的扭矩相同，所以只需要校核短的鍵即可。鍵的接觸高度 k=0.5h=0.57=3.5mm;傳遞的轉(zhuǎn)矩為：t1=44

19、.14n/m; 由書本表10-10 查得鍵靜連接時的擠壓許用應(yīng)力 （45鋼調(diào)質(zhì)），=（2134.281000）/（3.52538）=80.77鍵聯(lián)接強度足夠。三）低速軸上鍵的選擇與校核由低速軸的細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，選定：與聯(lián)軸器聯(lián)接處的鍵為5鍵：bh-l=16mm10mm-76mm (t=6，r=0.2560.40)標(biāo)記：鍵1676 gb/t1096-1979圓頭普通平鍵（c型）；低速齒輪處的鍵為6鍵：bh-l=18mm11mm-66m（t=7.0mm,r=0.250.40mm）；標(biāo)記：鍵 1866 gb/t1096-1979圓頭普通平鍵（a型）；傳遞的轉(zhuǎn)矩為：t3=351.48nm; 由書本表10

20、-10 查得鍵靜連接時的擠壓許用應(yīng)力 （45鋼調(diào)質(zhì)）由于是同一軸的鍵，傳遞的扭矩相同，所以只需要校核短的鍵即可。因為d=68mm l=l-b=66-18=48mm;鍵的接觸高度 k=0.5h=0.511=5.5mm;=(2351.481000)/(5.56845)=41.77mpa1.215齒輪端面與內(nèi)機壁距離10機蓋，機座肋厚9 6軸承端蓋外徑+（55.5）107 125165軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離120 1251502. 潤滑密封設(shè)計對于二級圓柱齒輪減速器，因為傳動裝置屬于輕型的，傳速較低，所以采用脂潤滑，箱體內(nèi)選用sh0357-92中的50號潤滑，裝至規(guī)定高度.油的深度為h+其中油的粘度大，

21、化學(xué)合成油，潤滑效果好。密封性來講為了保證機蓋與機座聯(lián)接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗度應(yīng)為 密封的表面要經(jīng)過刮研。而且，凸緣聯(lián)接螺柱之間的距離不宜太大，過150mm。并勻均布置，保證部分面處的密封性。3.聯(lián)軸器設(shè)計1.類型選擇.為了隔離振動和沖擊，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器. 五 設(shè)計小結(jié)這次關(guān)于帶式運輸機上的二級展開式圓柱齒輪減速器的課程設(shè)計是我們真正理論聯(lián)系實際、深入了解設(shè)計概念和設(shè)計過程的實踐考驗，對于提高我們機械設(shè)計的綜合素質(zhì)大有用處。通過一個多月的設(shè)計實踐，使我對機械設(shè)計有了更多的了解和認(rèn)識.為我們以后的工作打下了堅實的基礎(chǔ).1. 機械設(shè)計是機械工業(yè)的基礎(chǔ),是一門綜合性相當(dāng)強的技術(shù)課程，它融機械原理、機械設(shè)計、理論力學(xué)、材料力學(xué)、公差與配合、cad實用軟件、機械工程材料、機械設(shè)計手冊等于一體。2. 這次的課程設(shè)計,對于培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想;訓(xùn)練綜合運用機械設(shè)計和有關(guān)先修課程的理論,結(jié)合生產(chǎn)實際反系和解決工程實際問題的能力;鞏固、加深和擴展有關(guān)機械設(shè)計方面的知識等方面有重要的作用。3. 在這次的課程設(shè)計過程中,綜合運用先修課程中所學(xué)的有關(guān)知識與