齿轮减速器传动设计

减速器齿轮传动课程设计报告课程名称：设计题目 ：系别：专业班级 ：学生姓名 ：学号：指导老师 ：设计时间 ：机械基础齿轮减速器传动设计机电工程系机电设备 4 班景东方0208110436隋冬杰2012年 12 月河南质量工程职业学1减速器齿轮传动河南质量工程职业学院机电工程系课程设计任务书专业机电设备 4学0208110学生指导班级班号436景东方隋冬杰姓名教师设计题目齿轮减速器传动设计主要 设计计算 选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数，进行传动件设 的设计计算，校核轴、轴承、键，选择联轴器等。计内容主要该压碎机两班制连续工作，单向回转，有较大振动，压碎机滚子转速允许技术误差为 5%，使用期限 8 年。指标工作计划及安排1 孙桓、陈作模主编 .机械原理 .高等教育出版社出版 .2000.8主要参 2 席伟光、杨光、李波主编 .机械设计基础课程设计 . 高等教育考资出版社出版 .2002.9料及 3 吴宗泽、罗圣国主编 .机械设计课程设计手册 .高等教育出版社文献出版 .1998.122减速器齿轮传动4 吴宗泽主编 .机械设计 .高等教育出版社出版 .2003.55 岳优兰，马文锁 . 机械设计基础 . 开封：河南大学出版社， 2009.56 隋冬杰 . 机械基础 . 上海：复旦大学出版社， 2010.77 胡宴费 . 机械设计基础 . 北京：高等教育出版社 2005.108 吴晗 . 机械设计教程 . 北京 : 北京理工大学出版社 .2007.39 黄鹤汀 . 机械制造技术 . 北京 : 机械工业出版社 .1997.1210 成大先 . 机械设计手册 ( 第五版 ). 北京：化学工业出版社， 2008.043减速器齿轮传动目录1设计内容 .42原始数据及设计要求 .43设计与计算43.1电动机的选择3.2计算总传动比并分配各级传动比3.3各轴的转速，功率及转矩，列成表格3.4齿轮的设计计算3.5轴与轴承的设计计算及校核3.6键等相关标准键的选择3.7减速器的润滑与密封3.8 箱体结构设计4小结 .195参考文献 .194减速器齿轮传动1 设计内容设计计算 选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数，进行传动件的设计计算，校核轴、轴承、键，选择联轴器等。2 原始数据及设计要求原始数据：碎料箱滚子轴转速71.66rpm ；碎料箱输入轴所需功率KW 。技术条件：该压碎机两班制连续工作，单向回转，有较大振动，压碎机滚子转速允许误差为 5%，使用期限 8 年。3 设计与计算3.1 电动机的选择电动机是常用的原动机，具体结构简单、工作可靠、控制简便和维护容易等优点。电动机的选择主要包括选择其类型和结构形式、容量（功率）和转速、确定具体型号。（ 1）选择电动机的类型：按工作要求和条件选取Y 系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。（ 2） 选择电动机的容量：工作所需的功率：Pd = Pw /Pw = F* V/ （ 1000w）所以： Pd = F*V/ （1000 * w）由电动机至工作机之间的总效率（包括工作机的效率）为 * w = 1* 2* 2* 3* 4 * 5* 6式中 1、 2、 3、 4、 5、 6 分别为齿轮传动、链传动、联轴器、卷筒轴的轴承及卷筒的效率。取 1 = 0.96、 = 0.99 、 3 =0.97 、 4 = 0.97 、5 = 0.98 、6 = 0.96 ，则： * w = 0.96 0.99 0.99 0.97 0.97 0.98 0.96 =0.832所以：5减速器齿轮传动Pd = F*V/ 1000* w = 2600 1.5/(1000 0.832) kW = 4.68 kW根据 Pd 选取电动机的额定功率Pw 使 Pm = (1 1.3) Pd = 4.68 6.09 kW由查表得电动机的额定功率Pw = 7.5 kW（ 3）确定电动机的转速：卷筒轴的工作转速为：nw = 60 1000V/ D = 60 1000 1.5/(3.14 400) r/min = 71.66r/min按推荐的合理传动比范围，取链传动的传动比 i 1= 2 5，单级齿轮传动比 i2= 3 5则合理总传动比的范围为: i= 6 25故电动机的转速范围为：nd = i*n w = (6 25) 71.66 r/min = 429.96 1791.5 r/min符合这一范围的同步转速有750 r/min 、 1000 r/min 、 1500 r/min ，再根据计算出的容量，由附表 5.1 查出有三种适用的电动机型号，其技术参数及传动比的比较情况见下表。电动机转速传动装置的传动比额定功率r/min方 案电动机型号Ped/kW同步转速满载转速总传动比带齿轮轮1YL0L-87.575072010.0433.352Y160M-67.5100097013.543.53.873Y132M-47.5150014404.17*334.17综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及链传动和减速器的传动比，可知方案3 比较适合。因此选定电动机型号为Y160M-6, 所选电动机的额定功率Ped = 7.5 kW ，满载转速nm =970 r/min，总传动比适中，传动装置结构紧凑。所选电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如下表所示。外形尺寸底脚安装尺寸中心高 HL (AC/2+AD) A BHD160600 417385254 210地 脚 螺 栓 孔直径 K15轴伸尺寸装 键 部 位D E尺 寸 F GD42 11012 493.2 计算总传动比并分配各级传动比电动机确定后，根据电动机的满载转速和工作装置的转速就可以计算传动装置的总传动比。（ 1） 电动算总传动比：i = nm/nw = 1440/115=12.52（ 2） 分配各级传动比：6减速器齿轮传动为使链传动的尺寸不至过大，满足ib F F 2Y S 2 ,应按小齿F 2F 1 F 2齿轮校核齿轮弯曲疲劳强度。代入公式（ 6-20）2KT1YFa YSaY Ymn = 3d Z12F= 321.7967.3841042.651.590.740.87 =2.13 0.5232664按表 6-1，取标准模数 mn =2.5 由公式 a=mn（ Z1 + Z2 ）/2cos=2.5（ 19+80）/2cos15=128.12圆整取中心距 a=128mm5 校cos =mn ( Z1Z2 )核 疲2a=0.9668劳 强=14.81度,与假设 =15相近。9减速器齿轮传动计算大小齿轮分度圆直径d1 = mn Z1 / cos=49.18 d2 = mn Z2 / cos=207.05 校核原假设的系数KV齿轮的速度 v=d1n2 /601000=3.02m/s,v Z1 /100=0.695m/s,由图 6-8b 查得 KV =1.05，与原取值一致。6 模齿宽 b=d d1 =0.8 49.18=39.34 =40数取 b1 =35 , b2 =30 齿面按触疲劳强度校核由式（ 6-17）H = ZEZH ZKT (u1)2H =935.07箱体的内壁，结合大轴的尺寸 L4 取d5 =59.51mL4 =20mmmd6 =45 mmL6 = L4 =20mm, L7 = L3 =18 mmd7 =40 两轴承中心间跨距 L =140mm6. 轴得强度校核b1 =35 （3） 计算齿轮受力 130.644转矩 T1 =130.644kNmmL1 =110 齿轮切向力 Ft2T1d1 =5.313kNL2 =35 mm径向力： F r = Ft tan=5.313 tan20 =1.93kNL3 =25mm13减速器齿轮传动轴向力 F = Fttan =5.313 tan15 =1.42kN（2） 计算支反力和弯矩并校核（ a）水平面上FAH = FBH = Ft=2.656kN2L =127.5 kN.mmC 点弯矩 : M CHFAH2D 点弯矩： M DHFAH35 =73.85 kN.mm水平面弯矩和受力图如上图：（ b）垂直面上Fd1Fr110支反力： FAr22 =0.95kN110FBrFAFr=0.586KNC 点弯矩： M CFAL48=45.6kN. 2D 点弯矩： M D= FA48=45.6kN. （ c）求合成弯矩M C =M CH2M C2 =135.41kN. M D =M DH2M D2 =86.79kN. C 点当量弯矩：M C= M C2T2161.9820.62=107 =169.04KN.DM D=M D2T2点当量弯矩：=116.95KN.所以 , dC310M C =3 10174240=16.110b95dD10M d=23.10 30b考虑到键 , 所以dC =16.11 105%=16.92dD =23.10 105%=24.24实际直径为 49 , 强度足够 . 如所选超凡直径和键连接等计算后寿命和强度均能满足 , 则该轴的结构设计L4 =20mmL5 =35mmL6 =20 L7 =25 mmL=96=20L=140 d1 =35mmFt =4.219kNF r =1.536kNF =1.13kNF =1.13kNFAH =2.11kNM CH147.7 kN.mmM DH73.85 kN.mmFAr0.95kNFBr0.586KNM C =161.98kN. M D=81kN.M C =174.24KN.14减速器齿轮传动无须修改 .M D =103.3（ 3）绘制轴的零件工作图。 （从略）6KN.轴径满足要求根据上述设计结果设计第二轴，2.4 第二轴的设计设 计 计 算 与 说 明1. 择轴的材料确定许用应力普通用途、中小功率减速器，选用45 钢，正火处理。查表2-7取 b =600 MPa,=95 MPa。0b2、按扭转强度，初估轴的最小直径由表 2-6 查得 C=110， =40 Mpa 按式（ 2-44 ）得d C3 P =41.24mmN由于键槽的存在, 应增大轴颈以考虑其对轴强度的影响到 d=d(1+7%)=45.36 =45轴伸安装联轴器， 考虑到该轴传递的扭矩较大， 选用弹性柱销联器，查设计手册得联轴器型号标记为HL 4连轴器 JA60107GB5014-85 ，可知，与联轴器相联的JA60107轴的直径为 45 ，也即 dmin =45 。1. 确定齿轮和轴承的润滑计算齿轮圆周速度v =小齿轮的速度 =0.508m/s齿轮采用浸油润滑，轴承采用飞溅润滑。2. 轴得初步设计根据轴系结构分析要点，结合后述尺寸确定，按比例绘制轴的草图，如图 2-4 。考虑到斜齿圆柱齿轮传动，选用角接触球轴承，采用螺栓联接式轴承盖实现轴两端单向固定， 依靠普通平键联接实现周向固定，大齿轮的轴向固定采用轴肩与套筒相配合实现， 轴采用阶梯轴的结构来实现零件的轴向固定， 如图 2-4 示。轴与其结果P=6.914KNN=71.62r/mindmin =60v =0.508m/sd1 =60 d2 =65 mmd3 =70 mmd4 =72 mmd5 =75 mmd6 =70 mmL=110mmL1 =110mmL2 =50 mm15减速器齿轮传动它零部件相配合的具体情况见后装配。L3 =40mmL4 =30 mmL5 =10 mmL6 =30 mm直径 45505560656055长度 1125035408522图 2-43. 轴的结构设计 轴的结构设计主要有三项内容： （ 1）各轴段径向尺寸的确0b定；（ 2）各轴段轴向长度的确定；（3）其它尺寸（如键槽、圆 =95MPa 角、到角，退刀槽等）的确定。a) 径向尺寸的确定如上草图所示，从轴段d1 =45 开始，逐段选取相邻轴段的直径。 d2 起定位固定作用，定位轴肩高度 h min 可在（ 23）C（C 为联轴器内孔倒角尺寸，取 C=1 ）范围内经验选取，故 d2 = d1 +2 2C 60+2（ 21）=50 mm,按轴的标准直径系列取 d2 =50 mm 。d 3 与轴承内径相配合，考虑安装方便，结合轴的标准直径系列并查机械设计手册，取 d3 =55 mm，选定轴承代号为 30210。 d4 为与大齿轮装配部分，其直径应与大齿轮的内孔直径相一致，即 d4 =60 mm。d5 为轴肩直径，起定位作用，同理，按轴的标准直径系列，取d5 =65mm， d6 = d3 =55 mmb) 轴向尺寸的确定大齿轮齿宽 b2 =30 mm,取 L4 =30 mm，L 1 与联轴器配合 , 因选取联轴器是弹性柱销联轴器，取轴段长L1 =112/84 mm。考虑轴承盖螺钉至联轴器距离1 =30，轴承端盖长为 20，初步取 L2 =50mm。L3 与轴承相配合，查轴承宽度 B1 =20 mm，, 定位环长 13 mm,于是取 L3 =40mm。 L5 起定位作用，取 L5 =2h=10mm。 L6 与轴承相d2t=252mmL=140 F r =2.664KNF =1.96KN=0.6T=0.92193 106 Nmm16减速器齿轮传动配，查轴承宽度B1 =20mm,于是取 L6 =22 mm4. 轴的强度校核1) 计算齿轮受力前面计算出 : 转矩 T=503240 Nmm齿轮切向力 :Ft = 2T =4.861KNd2t径向力 :Fr = F t tan=4.861 tan20 0 =1769.25KN轴向力 :F = Ft tan =1302KN2) 计算支承反力及弯矩（a）水平面上FAH = FBH = Ft=2430.5kN2L =2430.5 1202=145.83KN.C 点弯矩 M CHFAH2（b）垂直面上FdFr14022FAr=1037.25KN140FBrFAFr =732NC 点弯矩： M CFAL622.35kN.（ c）求合成弯矩2M C =M CH2M C2 =639.21kN. C 点当量弯矩：= M CH2T2M C=523.94KN.所以 , dC310M C =38.06 0b考虑到键 ,所以dC =38.06 105%=39.96实际直径为 60 , 强度足够 . 如所选超凡直径和键连接等计算后寿命和强度均能满足 , 则该轴的结构设计无须修改。17减速器齿轮传动（ 8）绘制轴的零件工作图。 （从略）3.6 键等相关标准键的选择标准键的选择包括键的选择，联轴器的选择，螺栓、螺母、螺钉的选择，销的选择、垫圈、垫片的选择。（ 1）键的选择查表 4-1（机械设计基础课程设计）轴与带轮相配合的键：b = 8mm,h = 7mm,t = 7.0mm,t1 = 4.4mm l=18-90轴与相联轴器配合的键：b = 14 mm,h = 9 mm,t = 5.0mm,t1=3.3mm l=36-60轴与齿轮相配合的键：b = 18mm,h = 11mm,t = 5.5mm,t 1= 3.8mm l=50-200（ 2）联轴器的选择根据轴设计中的相关数据，查表4-1（机械设计基础课程设计），选用联轴器的型号为GICL2 45D, 112/84 0.02kg每平方米螺栓、螺母、螺钉的选择考虑到减速器的工作条件，后续想体的附件的结构，以及其他因素的影响选用螺栓GB5782 86, M6*25 和 GB5782 86, M10*35，GB5782 86, M10*25 三种。选用螺母GB6170 86, M10 和 GB6170 86, M12 两种。选用螺钉GB5782 86, M6*25 和 GB5782 86, M6*30 两种。3.7 减速器的润滑与密封1、 传动件的润滑浸油润滑：浸油润滑适用于齿轮圆周速度V 12m/s 的减速器。为了减小齿轮的阻力和油的升温，齿轮浸入油中的深度以 12 个齿高为宜， 速度高时还应浅些， 在 0.7 个齿高上下，但至少要有 10mm,速度低时， 允许浸入深度达 1/61/3 的大齿轮顶圆半径。 油池保持一定深度，一般大齿轮齿顶圆到油池底面的距离不应小于30 50mm。以免太浅会激起沉积在箱底的油泥， 油池中应保持一定的油量， 油量可按每千瓦约 350 700cm3 来确定， 在大功率时用较小值。2、 滚动轴承的润滑：减速器中滚动轴承的润滑应尽可能利用传动件的润滑油来实现，通常根据齿轮的圆周速度来选择润滑方式，本设计采用润滑脂润滑，并在轴承内侧设置挡油环，以免油池中的稀油进入舟车功能而使润滑脂稀释。3、 润滑剂的选择：润滑剂的选择与传动类型、载荷性质、工作条件、转动速度等多种因素有关。轴承负荷大、温度高、应选用粘度较大的润滑油。而轴承负荷较小、温度低、转速高时，应选用粘度较小的润滑油，一般减速器常采用HT-40,HT-50号机械油，也可采用一、。HL-20,HL-30齿轮油。当采用润滑脂润滑时，轴承中润滑脂装入量可占轴承室空间的1/31/2 。4、 减速器的密封： 减速器的密封是为了防止漏油和外界灰尘和水等进入常见的漏油部位有分18减速器齿轮传动箱面、轴头、盖端及视孔盖等。分箱面的密封，可在箱体剖分面上开回油槽，轴伸出处密封的装置有垫圈， O 型橡胶圈和唇形密封圈。3.8 箱体结构设计名称符号箱体壁厚1减速器形式及尺寸关系 /mm本 次 设 计 取 值齿轮/mm0.025a18=80.02a18=81箱盖凸缘厚度b1箱座凸缘厚度b箱座底凸缘厚度b2地脚螺栓直径及数d f 、 n目轴承旁联接螺栓直d1径盖与座联接螺栓直d2径联接螺栓 d2 的间距l检查孔盖螺钉直径d4定位销直径dd f 、d1 、d2 至外箱C1壁距离d2 、 d2 至凸缘距离C2轴承旁凸台半径R1凸台高度h外箱壁至轴承座端l1面的距离齿轮顶圆与内箱壁1.511.52.50.036a12a250 时， n=40.75 d f0.50.6 d f1502000.30.4 d f0.70.8 d2由螺栓 d2 确定由螺栓 d2 确定C2根据低速级轴承座外径确定C1C2510b1 =12b =12b2 =20d f =18,n=4d1 =13d2 =10l =180d4 =6d =7C1 =16C2 =14R1 =14h =30l1 =50间的距离11.21 =2019减速器齿轮传动齿轮端面与内箱壁 2 =10间的距离2箱盖、箱座肋厚m 、 m1m10.851, m 0.85m =7 m1 =7轴承座外径D2D5 5.5 d3D2 =125/90轴承端盖螺钉直径d30.40.5d fd3 =6轴承旁联接螺栓距S一般取 SD 2S=150离4 小结在隋冬杰老师的耐心指导下，以及各位同学的讨论中，经过两周多时间的设计，本课题单级斜齿圆柱齿轮传动设计 +链传动。其说明书的编写终于完成。本设计虽然较简单，但通过这一设计实践，我感到自己在这方面仍存在许多不足之处，对于我的本次设计，我觉得设计计算部分非常认真，该方案结构简单，易于加工，装配。且经济实用，可适用于精度要求不高的场所。同时也存在有一些尺寸设计方面的误差，对材料的选择也并非完全合理。希望指导老师能批正。通过此设计，使我加深了对机械设计基础及有关课程和知识，提高了综合运用这些知识的能力。并为在今后学习本专业打下了 必须的基础，并提高了运用设计资料，及国家标准的能力。5 参考文献1 孙桓、陈作模主编 .机械原理 .高等教育出版社出版 .2000.82 席伟光、杨光、李波主编 .机械设计基础课程设计 . 高等教育出版社出版.2002.93 吴宗泽、罗圣国主编.机械设计课程设计手册 .高等教育出版社出版 .1998.124 吴宗泽主编 .机械设计 .高等教育出版社出版 .2003.55 岳优兰，马文锁 .机械设计基础 .开封：河南大学出版社， 2009.56 隋冬杰 . 机械基础 . 上海：复旦大学出版社， 2010.77 胡宴费 . 机械设计基础 . 北京：高等教育出版社 2005.108 吴晗 . 机械设计教程 . 北京 : 北京理工大学出版社 .2007.320减速器齿轮传动9 黄鹤汀 . 机械制造技术 . 北京 : 机械工业出版社 .1997.1210 成大先 . 机械设计手册 ( 第五版 ). 北京：化学工业出版社， 2008.0411 黄祖德 . 机械设计 . 北京：北京理工大学出版社， 2007.9河南质量职业学院机电工程系课程设计综合成绩评定表姓名景东方学号0208110436班级机电设备 4 班课程名称机械基础设计设计题目齿轮减速器传动设计指导教师评语指导教师签字：年月日设计报告成绩综合评定项目标准成绩1、计算和绘图能力102、综合运用专业知识能力203、运用计算机能力和外语能力104、查阅资料、运用工具书的能力105、独立完成设计能力106、书写情况（文字能力、整洁度）1021减速器齿轮传动7、表述能力（逻辑性、条理性）10平时考核成绩（ 20）设计考核成绩（ 80）综合成绩教研室主任签名：年月22