二级展开式圆柱齿轮减速器

课程设计(说明书)题目带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器学生姓名学院名称机电工程学院专业名称材料成型及其控制工程指导教师2013年6月25日摘要 减速器的类别、品种、型式很多，目前已制定为行（国）标的减速器有40余种。减速器的类别是根据所采用的齿轮齿形、齿廓曲线划分；减速器的品种是根据使用的需要而设计的不同结构的减速器；减速器的型式是在基本结构的基础上根据齿面硬度、传动级数、出轴型式、装配型式、安装型式、联接型式等因素而设计的不同特性的减速器。与减速器联接的工作机载荷状态比较复杂，对减速器的影响很大，是减速器选用及计算的重要因素，减速器的载荷状态即工作机（从动机）的载荷状态，通常分为三类：均匀载荷; 中等冲击载荷; 强冲击载荷。减速器是指原动机与工作机之间独立封闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转矩。此外，在某些场合，也有用作增速的装置，并称为增速器。我们通过对减速器的研究与设计，我们能在另一个角度了解减速器的结构、功能、用途和使用原理等，同时，我们也能将我们所学的知识应用于实践中。在设计的过程我们能正确的理解所学的知识，而我们选择减速器也是因为对我们过控专业的学生来说，这是一个很典型的例子，能从中学到很多知识。 目录 题目1(1) 传动方案的分析2(2) 电动机选择，传动系统运动和动力参数计算2(3) 传动零件的设计计算5(4) 联轴器的选择16(5) 轴的设计计算26(6) 键联接的选择和校核27(7) 联轴器的选择28(8) 减速器的润滑、密封和润滑牌号的选择28 (9) 减速器附件的选择及说明31(10) 设计总结31（11）参考文献31设计计算及说明结果题目：设计带式输送机的展开式二级圆柱齿轮减速器，设计参数如下表所示。1、基本数据数据编号F6运输带的工作拉力F/N2500运输带工作速度v/(m/s)1.3卷筒直径D/mm3002.工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，空载起动，小批量生产,单班制工作，运输带速度允许误差5%； 3.课程设计的任务：1、减速器装配图1张(A0)； 2、零件图2张； 3、设计说明书一份。 1传动方案的分析 1电动机，2联轴器，3两级圆柱齿轮减速器，4卷筒，5运输带方案分析:由计算(下页)可知电机的转速的范围为: 662.43312.11r/min由经济上考虑可选择常用电机为1500r/min .功率为4kw.又可知总传动比为17.39.如果用带传动,刚减速器的传动比为510,用二级圆柱齿轮减速器则传动比太小,而用一级则有点过大,从而齿轮过大,箱体就随着大.因而不用带传动直接用联轴器,因有轻微振动,因而用弹性联轴器与电机相连.两级展开式圆柱齿轮减速器的特点及应用：结构简单，但齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大的刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样，轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分地互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。高速级一般做成斜齿，低速级可做成直齿。两级同轴式圆柱齿轮减速: 特点及应用：减速器横向尺寸较小，两对齿轮浸入油中深度大致相同。但轴向尺寸大和重量较大，且中间轴较长、刚度差，使载荷沿齿宽分布不均匀，高速级齿轮的承载能力难于充分利用。从性能和尺寸以及经济性上考虑选择两级展开式圆柱齿轮减速.卷筒同输出轴直接同联轴器相连就可以,因为这样可以减少能量的损耗. 2电动机选择，传动系统运动和动力参数计算一、电动机的选择1.确定电动机类型 按工作要求和条件,选用y系列三相交流异步电动机。2.确定电动机的容量（1）工作机卷筒上所需功率PwPw = (2)电动机所需的输出功率为了计算电动机的所需的输出功率Pd，先要确定从电动机到工作机之间的总功率总。设1、2、3、4、5分别为弹性联轴器、齿轮传动轴承、齿轮传动、卷筒轴的轴承及卷筒的效率的效率，查得1 = 0.99，2 = 0.99，3 = 0.97，4 = 0.98，5 = 0.96，则传动装置的总效率为w =12233245 = 0.9920.9930.9720.980.96=0.84 Pd= =3.87kw3.选择电动机转速滚筒轴工作转速nw=82.8r/min 联轴器传动 i联=1 两级减速器传动 i减=840(i齿=36)则传动装置总传动比的合理范围为 i总= 840电动机转速的可选范围为nd=i总nw=（840）nw=8nw40nw=662.423312.11r/min根据电动机所需功率和同步转速，查机械设计基础课程设计指导书附录8电动机，符合这一范围的常用同步加速有3000、1500、750。选用同步转速为1500r/min选定电动机型号为Y112M-4.二、传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配1.传动装置总传动比 i总= nm / nw=1440/82.817.39式中nm-电动机满载转速，1440 r/min; nw-工作机的转速，82.8r/min。2.分配传动装置各级传动比减速器的传动比i为i = i总/ i联=17.39/1=17.39 双级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为 i齿1 = =4.75 低速级的传动比1. i齿2 = i/i齿1 =17.39 /4.75 = 3.66 三、运动参数和动力参数计算 1.0轴（电机轴）P0= Pd=3.87kwn0= nm =1440 r/minT0 = 9550Pd/n0 =95503.86/1440=25.5992.1轴（高速轴） n= n0 / i联 =1440r/minP= Pd1 = 3.860.99=3.8214kw T = 9550P/n=95503.8214/1440=25.343.2轴（中间轴）n= n / i齿1 = 1440/4.75=303.158r/minP= P23= 3.82140.990.97=3.669kwT = 9550P/n = 95503.669/303.158=115.574.3轴（低速轴）n= n / i齿2 =303.158/3.66 =82.830/minP= P23 =3.6690.990.97=3.523kwT = 9550P/n = 95503.523/82.830=406.1895.4轴（滚筒轴）n= n/ i联=82.830/1=82.830r/minP= P34=3.5230.970.98=3.349kwT = 9550P/n = 95503.349/82.830=386.127 Vvv63.69863.698表1 传动装置各轴运动参数和动力参数表轴名功率p/kw转矩t/（Nm）转速n/(r/min)传动比i输入输出输入输出电机轴3.8625.599144023.862.96911轴3.821425.3414402轴3.669115.57189.123轴3.523406.21582.830滚筒轴3.349386.12782.8306.说明：1-3轴的输出功率或输出转矩，分别为各轴的输入功率或输入转矩乘轴承效率0.993传动零件的设计计算（一） 高速级斜齿齿轮传动设计2. 选择齿轮类型、精度等级、材料，确定需用应力(1)选用直齿圆柱齿轮，查1P178 表10-9得，小齿轮选用45号钢，调质大齿轮选用45号钢，正火。且速度不高，故选用8级精度，要求齿面粗糙度（2）按齿面接触疲劳强度设计。确定有关参数与系数如下：齿数z及齿宽系数。取小齿轮齿数z1=25，4.75*25=118.75 ，取118实际传动比 z2/z1 =119/25=4.72i=（合适，齿数比i齿1=4.72查【1】表10.20选取d=1。转矩。T = 9550P/n=95503.8214/1440=25.343载荷系数。查【1】表10.11取载荷系数=1.2许用接触应力。=查1 P181图10.24得， 小齿轮接触疲劳极限570，大齿轮接触疲劳极限520,计算应力循环次数 查图10.27得。由表10.10查得。 计算模数取标准模数（3）校核齿根弯曲疲劳强度。确定有关参数和系数：分度圆直径。齿宽。取。齿形系数和应力修正系数。查得。许用弯曲应力。查得。计算两轮的许用弯曲应力 计算两轮的弯曲应力 故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够。（4）计算传动中心距。（5）计算齿轮的圆周速度。选8级精度适合。（二）低速级直齿圆柱齿轮设计计算1.选择齿轮类型、精度等级、材料，确定需用应力(1)选用直齿圆柱齿轮，查1P178 表10-9得，小齿轮选用45号钢，调质大齿轮选用45号钢，正火。且速度不高，故选用8级精度，要求齿面粗糙度（2）按齿面接触疲劳强度设计。确定有关参数与系数如下：齿数z及齿宽系数。取小齿轮齿数z3=28， ，取148实际传动比 z4/z3 148/28=5.29i=（合适，传数比i齿2=3.32查【1】表10.20选取d=1。转矩。T = 9550P/n = 95503.669/303.158=115.64载荷系数。查【1】表10.11取载荷系数=1.2许用接触应力。=查1 P181图10.24得， 小齿轮接触疲劳极限570，大齿轮接触疲劳极限520,计算应力循环次数 查图10.27得。由表10.10查得。 计算模数取标准模数（3）校核齿根弯曲疲劳强度。确定有关参数和系数：分度圆直径。齿宽。取。齿形系数和应力修正系数。查得。许用弯曲应力。查得。计算两轮的许用弯曲应力 计算两轮的弯曲应力 故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够。（4）计算传动中心距。（5）计算齿轮的圆周速度。选8级精度适合。 4联轴器的选择轴的联轴器:由于电机的输出轴轴径为28mm查1表16-1由于转矩变化很小可取KA=1.31.325=32.5N.m又由于电机的输出轴轴径为28mm查2p128表13-5，选用弹性套柱销联轴器: LT4(钢性),其许用转矩Tn=63N.m,许用最大转速为5700r/min,轴径为2028之间，由于电机的轴径固定为28mm,而由估算可得1轴的轴径为20mm。故联轴器合用:轴的联轴器:查1表16-1转矩变化很小可取KA=1.31.3406.189=528.0457 N.m查2p128表13-5，选用弹性套柱销联轴器:TL7,其许用转矩Tn=500N.m,许用最大转速为3600r/min, 轴径为4048之间,由估算可选两边的轴径为40mm.故联轴器合用.5轴的设计计算减速器轴的结构草图一、轴的结构设计1选择轴的材料及热处理方法查1表15-1选择轴的材料为40Cr；根据齿轮直径，热处理方法为正火。2确定轴的最小直径查1式15-2的扭转强度估算轴的最小直径的公式：=13.8mm查 1表15-3，C=(98107)D13.8mm考虑键：有一个键槽，D13.8（1+5）=14.49mm3确定各轴段直径并填于下表内轴1轴段名称依据单位确定结果大于轴的最小直径14.49且考虑与联轴器内孔标准直径配合20考虑联轴器的定位d2d1考虑密封圈查2附录6得d=2525考虑轴承d3 d2查2附录10选用6206轴承B=16mm， da=36mm，d3=30mm,D=6230考虑轴承定位查表2 附录10da3636考虑到齿轮分度圆与轴径相差不大，选用齿轮轴，此时d5=d1a=5050查表2 附录1036（同一对轴承） 304选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。查 2（2）“润滑方式”，及说明书“（12）计算齿轮圆周速度” =3.467 ，故选用油润滑。将与轴长度有关的各参数填入下表名称依据单位确定结果箱体壁厚查2表4.1 8地脚螺栓直径及数目n查3表4.1df=0.036a+12a,考虑联轴器定位,并考虑与密封垫配合查附录6接触式密封d=4545考虑与轴承公称直径配合 ，轴承代号：6210B20 da57,D=9050d4=da5757考虑到齿轮定位, d5=d4+(510)=6363= 57= 504选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。查 2（二）“滚动轴承的润滑”，及说明书“六、计算齿轮速度” ，由于第一轴选用了油润滑,故也用油润滑, 名称依据单位确定结果轴承支点距轴承宽边端面距离a从机械手册软件版105.计算各轴段长度名称计算公式单位计算结果与联轴器配合长度短23mm84-28282L2=8+22+20=505020+22265.565.5轴肩1270+2.5+10+890.590.5 2222L（总长）L 82+50+22+65.5+12+90.5+22344344L(支点距离)L 344-82-50-22+2192mm1926键联接的选择和计算（1）a,低速级的校核两键均采用圆头普通平键与齿轮联接处的键为查表得6-2查得许用应力=100120Mpa，取其中间值=110Mpa，键工作长度L=L-b=16-6=10mm，键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=3mm, 得(合格)b,低速级与联轴器联接处键为查表得6-2查得许用应力=100120Mpa，键工作长度，键与轮毂键槽的接触高度=5mm,得（合格）（2）中间轴键校核：两键均采用圆头普通平键与宽齿轮联接处键为:查表得6-2查得许用应力=100120Mpa，取其中间值=110Mpa，键工作长度，键与轮毂键槽的接触高度得 (合格)与细齿轮联接处键为查表得6-2查得许用应力=100120Mpa，取其中间值=110Mpa。键工作长度，键与轮毂键槽的接触高度,得 合格(3)轴1（高速轴）与联轴器配合的键键为查表得6-2查得许用应力=100120Mpa，键工作长度，键与轮毂键槽的接触高度 （合格）7联轴器的选择由于凸缘联轴器的诸多优点，所以考虑选用它。联轴器的设计计算：（1），高速级由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为，计算转矩为查手册选用HL4型凸缘联轴器其主要参数如下：材料HT200公称转矩轴孔直径18mm半联轴器与轴配合的毂孔长度L=42mm.（2），对于低速轴联轴器的选择：工况系数，计算转矩查手册选用Yl9型凸缘联轴器其主要参数如下：材料HT200公称转矩轴孔直径38mm半联轴器与轴配合的毂孔长度L=82mm8润滑和密封的选择 对于二级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度.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。 9减速器附件的选择及说明（1）窥视孔窥视孔应设在箱盖顶部能够看到齿轮啮合区的位置，其大小以手能伸进箱体进行检查操作为宜。窥视孔处应设计凸台以便于加工。（2）通气器通气器设置在箱盖顶部或视孔盖上。较完善的通气器内部制成一定曲路，并设置金属网。考虑到环境因素选用了防尘性能好的二次过滤通气器。（3）油面指示器用油标尺，其结构简单、在低速轴中常用。油标尺上有表示最高及最低油面的刻线。油标尺的安装位置不能太低，以避免有溢出油标尺座 孔。（4）放油孔放油孔应设置在油池的最低处，平时用螺塞堵住。采用圆柱螺塞时，箱座上装螺塞处应设有凸台，并加封油垫片。放油孔不能高于油池底面，以免排油不净。（5）定位销常采用圆锥销做定位销。两定位销间的距离越远越可靠，因此，通常将其设置在箱体联接凸缘的对角处，并做非对称布置。6）起盖螺钉起盖螺钉螺纹有效长度应大于箱盖凸缘厚度。起盖螺钉直径可与凸缘联接螺钉直径相同。10设计总结转眼一周的课程设计临近尾声，通过这次设计实践，我对机械设计有了更全面、更深入地了解与认识。本次课程设计填补了以往课堂上，我们只是很公式化的解题，对于实际的工程设计计算没有具体的概念。查表、计算、绘图这些对于还不是很熟练的我们来说真不是很容易，进度慢，返工多是比较普遍的现象，但是通过老师不辞辛劳的指导，解答我们的疑问，指出我们设计上的缺陷，指引我们的思路，使我们在设计过程中获益匪浅，在此表示衷心的感谢。机械设计课程设计是机械课程当中一个重要环节通过了1周的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现这样那样的问题，如：在选择计算标准件是可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。虽然一个星期的时间并不算长，但却使得我获得了很多课上学不到的知识，初步掌握了查找工程用工具书进行机械设计的基本步骤与技能，翻书查表，定尺寸取公差，直至最后的绘图，将设计付诸于图纸这一系列的过程和经验，对我今后的学习和工作无疑是十分珍贵的。11参考文献 1陈立德主编，机械设计基础，第三版，高等教育出版社，2007 2陈立德主编，机械设计基础课程设计指导书，第三版，高等教育出版社，2007设计计算及说明