机械设计课程设计二级圆柱齿轮减速器说明书

成绩东南大学成贤学院课 程 设 计 报 告题 目 二级圆柱齿轮减速器 课 程 名 称 机械设计课程设计 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 学 生 姓 名 学 号 设 计 地 点 指 导 教 师 设计起止时间：2011 年 月 日至2011 年 月 日 设计说明书带式运输机双级圆柱齿轮减速器设计设计图例：1电动机 2V带传动 3双级圆柱齿轮减速器4联轴器 5卷筒 6运输带设计要求：1设计用于带式运输机的传动装置2连续单向运转，载荷较平稳，空载起动，运输带允许误差为5%3使用期限为10年，小批量生产，两班制工作设计基本参数：数据组编号10输送带有效拉力/N1250运输带工作速度 1.45滚筒直径 420设计任务: 1完成装配图1张（A1），零件图（齿轮和低速轴）2张（A3）。 2编写设计说明书。目录一、 选择电动机 4二、 计算、分配传动比 4三、 运动参数计算 5四、 各级传动零件的设计计算 6 1选定齿轮材料、热处理及精度 6 2高速级斜齿圆柱齿轮设计计算 6 3低速级直齿圆柱齿轮设计计算12五、 轴的设计18六、 轴承校核21七、 键联接的选择和计算27八、 联轴器的选择28九、 箱体及减速器附件说明29十、 总结31参考资料 33项目内容设计计算依据和过程计算结果一、 选择电动机1、选择2、计算电动机容量二、计算、分配传动比1、滚筒转速2、总传动比3、分配传动比Y型三相异步电动机，电动机额定电压380伏，闭式。查手册取机械效率：V带传动效率=0.96，滚动轴承效率=0.99，闭式齿轮传动效率=0.97，联轴器效率=0.99，传动滚筒效率：（其中，各机械效率值分别对应依次为闭式齿轮传动6级精度，滚子轴承，齿轮联轴器）传动装置效率：滚动轴工作转速：工作机所需功率：Pw=电动机所需功率：Pd=10.46KW滚筒转速：总传动比：分配传动比： 取减速器的传动比：取两级圆柱齿轮减速器的传动比：则低速级的传动比：查手册取Y160L4型三相异步电动机额定功率11kw满载时，转速为1460rpm；电流为6.8A；效率为82.5%；功率因数为0.81三、运动参数计算四、各级传动零件的设计计算a、选定齿轮材料、热处理及精度(1) 齿轮材料及热处理(2) 齿轮精度b、高速级斜齿圆柱齿轮设计计算1、初步设计齿轮传动的主要尺寸(1) 计算小齿轮传递的转矩(2)确定齿数(3) 初选齿宽系数(4) 初选螺旋角(5) 载荷系数K(6) 齿形系数和应力修正系数(7) 重合度系数(8) 螺旋角系数 (9) 弯曲许用应力(10) 计算模数(11) 初算主要尺寸(12) 验算载荷系数2、校核齿面接触疲劳强度(1) 确定载荷系数K(2) 确定各系数(3) 许用接触应力(4) 校核齿面接触强度3、 计算几何尺寸c、低速级直齿圆柱齿轮设计计算1、初步设计齿轮传动的主要尺寸(1) 计算小齿轮传递的转矩(2) 确定齿数(3) 初选齿宽系数(4) 载荷系数K(5) 齿形系数和应力修正系数(6) 重合度系数(7) 接触疲劳强度(8) 计算模数(9) 初算主要尺寸2、校核弯曲疲劳强度(1) 确定载荷系数K(2) 确定各系数(3) 许用弯曲应力(4) 校核弯曲疲劳强度3、计算几何尺寸五、轴的设计1、轴的设计2、轴的设计3轴的设计(1)、选材(2)、轴的结构(3)、轴结构的工艺性(4)、按弯扭合成校核轴的强度六、滚动轴承的选择和计算七、键联接的选择和计算八、联轴器的选择0轴（电动机轴）1轴（高速轴）：2轴（中间轴）：3轴（低速轴）：4轴（滚筒轴）：高速级大小齿轮均选用硬齿面渐开线斜齿轮低速级大小齿轮均选用软齿面渐开线直齿轮高速级大齿轮（整锻结构）材料为20CrMoTi，渗碳淬火，硬度为4855HRC；小齿轮材料为20CrMnTi，渗碳淬火，表面硬度为5763HRC，有效硬化层深0.50.9mm。低速级大齿轮材料为45钢，调质处理，硬度为286299HB；小齿轮材料为45钢，调质处理，硬度为241286HB。齿面最终成形工艺为磨齿。按GB/T10095-1988，6级，齿面粗糙度，齿根喷丸强化，装配后齿面接触率为70%。传动比误差 ，允许非对称布置，=0.6（表9.16）初定螺旋角使用系数 表9.11查得=1.0动载荷系数 估计齿轮圆周速度5m/s查得（图9.44）=1.08齿向载荷分布系数 预估齿宽b=40mm，由表9.13查得=1.17，初取b/h=6，再由图9.46查得=1.13齿间载荷分配系数由表9.12查得=1.1载荷系数KK=当量齿数.由图9.53查得：=2.52，=2.17由图9.54查得：=1.64，=1.82端面重合度近似为则重合度系数为轴向重合度安全系数由表9.15查得（按1%失效概率考虑）小齿轮应力循环次数大齿轮应力循环次数由图9.59查得寿命系数，实验齿轮应力修正系数，由图9.60预取尺寸系数许用弯曲应力=比较与，取=0.0056769初算中心距取 a=123mm修正螺旋角分度圆直径齿宽 齿宽系数圆周速度由图9.44查得kv=1.04按，由表9.13查得b/h=由图9.46查得，=1.0，=1.02，=1.1，=1.17K=材料弹性系数，由表9.14查得=189.8节点区域系数，由图9.48查得=2.43重合度系数，由图9.49查得=0.76螺旋角系数试验齿轮的齿面接触疲劳极限寿命系数，由图9.56查得，工作硬化系数尺寸系数，由图9.57查得安全系数，由表9.15查得则许用接触应力取满足齿面接触强度标准中心距螺旋角分度圆直径，啮合角齿顶高齿根高齿顶圆直径齿根圆直径传动比误差，允许非对称布置，由表9.16查得=0.6使用系数 表9.11查得=1.0动载荷系数 估计齿轮圆周速度v=5m/s由图9.44查得=1.08齿向载荷分布系数 预估齿宽b=40mm，初取b/h=6，再由图9.46查得=1.13齿间载荷分配系数，由表9.12查得=1.0载荷系数K=由图9.53查得：=2.57，=2.17由图9.54查得：=1.61，=1.78重合度为则重合度系数为安全系数由表9.15查得（按1%失效概率考虑）小齿轮应力循环次数大齿轮应力循环次数由图9.59查得寿命系数，许用接触疲劳强度计算查表所以取d=114mm取所以齿宽齿宽系数圆周速度由图9.44查得，不变又因b/h=由图9.46查得，又和不变，则K=查得，实验齿轮应力修正系数，由图9.60预取尺寸系数分度圆直径 ，标准中心距 啮合角齿顶圆直径齿根圆直径选择轴材料为45钢、调质处理，硬度为217255HBS。由表19.1查得对称循环弯曲许用应力。据式19.3取，由表19.3选参数A=110，得：因为轴端开键槽，会削弱轴的强度，故取轴的直径为28mm根据轴上的齿轮、轴承、轴承盖、圆盘等零件的装配方向、顺序和相互关系，周上零件的布置方案如下：根据轴的受力，选取6208滚动轴承，其尺寸为，与其配合轴段的轴径为40mm。按轴径选用平键见面尺寸，键长为70mm(GB/T 1096-2003)，经校核，合格。选择轴材料为45钢、调质处理，硬度为217255HBS。由表19.1查得对称循环弯曲许用应力。据式19.3取，由表19.3选参数A=110，得：因为轴端开键槽，会削弱轴的强度，故取轴的直径为45mm根据轴上的齿轮、轴承、轴承盖、圆盘等零件的装配方向、顺序和相互关系，周上零件的布置方案如下：根据轴的受力，选取6209滚动轴承，其尺寸为，与其配合轴段的轴径为45mm，取斜齿轮安装段直径54mm，配合为H7/r6，配合段长应比齿轮宽略短，取28mm，齿轮的右端采用轴套定位，轴套的高度用于周向定位大斜齿轮采用的平键尺寸为，按弯扭合成校核轴的强度，合格。选择轴材料为45钢、调质处理，硬度为217255HBS。由表19.1查得对称循环弯曲许用应力。许用应力。据式19.3取，由表19.3选参数A=110，得：因为轴端开键槽，会削弱轴的强度，故取轴的直径为63mm根据轴上的齿轮、轴承、轴承盖、圆盘等零件的装配方向、顺序和相互关系，周上零件的布置方案如下：根据轴的受力，选取6215滚动轴承，其尺寸为，与其配合轴段的轴径为75mm。取齿轮安装段直径75mm，配合为H7/r6，配合段长应比齿轮宽略短，取81mm。用于周向定位大直齿轮采用的平键尺寸为，用于联轴器的平键尺寸为，。画轴空间受力图，将轴作用力分解为垂直面受力和水平面受力，取集中力作用于齿轮和轴承宽度的中点。轴上受力分析齿轮圆周力：齿轮径向力：计算作用于轴上的支反力其中，水平面内的支反力垂直面内的支反力计算轴的弯矩、并画弯矩图计算截面C处的弯矩分别画出垂直面和水平面的弯矩图(图c、e)，求和成弯矩并画其弯矩图(图f)画扭矩图(g)校核轴的强度其中，取，考虑到键槽影响，故安全。（注：弯矩图、扭矩图附于表格后）。1、 轴上的轴承根据工况，初选轴承6215。查机械课程设计指导书，得 轴承寿命计算因，故按轴承计算轴承寿命：故所选轴承6215合格。I轴：按轴径28平键截面尺寸为b×h= ，键长70.强度校核：满足强度要求轴 按轴径54型平键截面尺寸为b×h= ，键长25.强度校核：满足强度要求 按轴径54B型平键截面尺寸为b×h= ，键长70.强度校核：满足强度要求轴按轴径73用B型平键截面尺寸为b×h= ，键长70.强度校核：满足强度要求由表18.1得，联轴器工作情况系数为k=1.3查机械设计手册，轴3选择LT=10型联轴器，Y型轴孔，其孔径d1=63mm,与轴配合为H7/k6，联轴器轴孔长142mm。按标准取取取按标准取m=5取九、箱体及减速器附件说明：箱壳是安装轴系组件和所有附件的基座，它需具有足够的强度、刚度和良好的工艺性。箱壳多数用HT150或HT200灰铸铁铸造而成，易得道美观的外表，还易于切削。为了保证箱壳有足够的刚度，常在轴承凸台上下做出刚性加固筋。当轴承采用润滑时，箱壳内壁应铸出较大的倒角，箱壳接触面上应开出油槽，一边把运转时飞溅在箱盖内表面的油顺列而充分的引进轴承。当轴承采用润滑脂润滑时，有时也在接合面上开出油槽，以防润滑油从结合面流出箱外。 箱体底部应铸出凹入部分，以减少加工面并使支撑凸缘与地量好接触。减速器附件：1)视孔和视孔盖箱盖上一般开有视孔，用来检查啮合，润滑和齿轮损坏情况，并用来加注润滑油。为了防止污物落入和油滴飞出，视孔须用视孔盖、垫片和螺钉封死。视孔和视孔盖的位置和尺寸由查表得到。2)油标 采用油池润滑传动件的减速器，不论是在加油还是在工作时，均续观察箱内油面高度，以保证箱内油亮适当，为此，需在箱体上便于观察和油面较稳定的地方，装上油标油标已标准化。3)油塞 在箱体最底部开有放油孔，以排除油污和清洗减速器。放油孔平时用油塞和封油圈封死。油塞用细牙螺纹，材料为235钢。封油圈可用工业用革、石棉橡胶纸或耐油橡胶制成。4)吊钩、吊耳和吊环螺钉 为了便于搬运减速器，常在箱体上铸出吊钩、吊耳或在箱盖上安装吊环螺钉。起调整个减速器时，一般应使用箱体上的吊钩。对重量不大的中小型减速器，如箱盖上的吊钩、吊耳和吊环螺钉的尺寸根据减速器总重决定，才允许用来起调整个减速器，否则只用来起吊箱盖。5)定位销 为了加工时精确地镗制减速器的轴承座孔，安装时保证箱盖与箱体的相互位置，再分箱面凸缘两端装置两个圆锥销，以便定位。圆锥销的位置不应该对称并尽量远离。直径可大致取凸缘连接螺栓直径的一半，长度应大于凸缘的总厚度，使销钉两端略伸凸缘以利装拆。滚动轴承的外部密封装置：为了防止外界灰尘、水分等进入轴承，为了防止轴承润滑油的泄漏，在透盖上需加密封装置。在此，我们用的是毡圈式密封。因为毡圈式密封适用于轴承润滑脂润滑，摩擦面速度不超过45m/s的场合。附：弯矩图、扭矩图（轴） 具体参数见表格中“轴的设计”部分。十、设计总结与心得为期20天的机械设计课程设计转瞬即逝，在这段时间里我学习到了很多。在设计齿轮时，由于我没有均匀分配好传动比，导致我的低速级大齿轮分度圆偏大，直接导致了我设计的减速器体积偏大。由于这次的失误，我明白了在设计减速器时要均匀分配传动比，合理设计设备的体型。而在设计低速级齿轮时，我选用的时软齿面齿轮，这种齿轮虽然可以避免轮齿折断，但是同样也避免不了齿面点蚀，而且这样的齿轮模数较大，在实际生产中如果大规模制造的话会消耗更多的原材料，增加生产成本。这在实际中需要避免。在设计轴的过程中，我重新温习了工程材料，材料力学和互换性的专业知识，并且在设计时张老师教给我们的一些经验数值也非常的实用。在绘制装配图时，我们既体会到手工绘图的不容易，也培养了小心谨慎，严谨对待学问的习惯。机械设计的课程设计时一门综合性非常强的学科，通过对它的学习，我们在各个方面的水品都有了显著的提升。但是由于现阶段生产上的局限性，导致了设计上创新艰难。我在下阶段的目标就是认真学习，将生产和设计融会贯通，尽自己的努力在改善这一局面。参考资料1 吴克坚等主编.机械设计.北京:高等教育出版社,20032 王之栎等主编.机械设计综合课程设计.北京:机械工业出版社,20033 龚桂义主编.机械设计课程设计指导书.北京:高等教育出版社,19904 龚桂义主编.机械设计课程设计图册.北京:高等教育出版社,1989- 25 -