二级圆柱齿轮减速器机械设计课程设计

1、设计任务书.(2)2、总体设计. .(3)3、传动零件的设计 .(5)4、轴的设计(9)5、滚动轴承校核 (13)7、键的选择(15 )8滚动轴承的选择 (17)9、联轴器的选择(18).(23)10、箱体设计 .(19) 11 、润滑、密封设计一、设计题目1、设计题目带式运输机传动系统中的展开式二级圆柱齿轮减速器2、系统简图系统简图如下图所示滚筒联轴器 减速器X3=联轴器vUn电动机输送带3、工作条件一、单向运转，有轻微振动，经常满载，空载启动，单班制工作(一天8小时)， 使用期限5年，输送带速度容许误差为土 5%4、原始数据参数J3运输带工作拉力F(kN)2000运输带工作速度u (m/mi n)0.9卷筒直径D(mm)300五、设计工作量:1、设计说明书一份2、减速器装配图1张3、减速器零件图23张、总体设计（一）、选择电动机1、选择电动机的类型根据动力源和工作条件，选用 丫型三相交流异步电动机。2、确定电动机的功率1）计算工作所需的功率10002.0 1000 0.910001.80kW其中，带式输送机的效率w 0.952）通过查机械设计基础课程设计表10-1确定各级传动的机械效率：滚筒 1 =0.96;齿轮 2=0.97；轴承 3=0.99;联轴器 4=0.99。总效率1 2 3 20.96 0.972 0.993 0.9920859。p1 80电动机所需的功率为：P。pw 2.11kW。0.859由表机械设计基础课程设计10-110选取电动机的额定功率为 3kW3）电动机的转速选940r/min和1420r/min两种作比较。工作机的转速：nw 60000V57.3r/mi nD现将两种电动机的有关数据进行比较如下表所示万案电动机型号额定功率/kW满载转速/rgmi n 1传动比IY112M-6 12.294016.40nY100L1-42.2142024.78由上表可知方案U的总传动比过大， 为了能合理分配传动比，使传动装置 结构紧凑，决定选用方案I。4）选定电动机型号为 丫112M-6。查表机械设计基础课程设计10-111 得电动机外伸轴直径D=28,外伸轴长度E=60,如下图所示。（二）、传动比分配根据上面选择的电动机型号可知道现在的总传动比i=16.40 ,高速级齿轮转动比h 4.62，低速级齿轮传动比i23.55。、传动装置的运动和动力参数1、ni各轴的转速计算940r / minnmn2ninmn3n2940203.4r/min4.62203.457.3r /min3.552、i2各轴输出功率计算P2pi 3 22.I80.99 0.97 2.09kwP3p2 3 22.090.99 0.97 2.0ikw3、各轴输入转矩计算P2.I8Ti9550955022.IN.mni940P22.09T29550955098.IN.m203.4T39550 息95502.0i335.0N.mn357.3Pip0 42.2 0.99 2.18kw各轴运动和动力参数如下表所示参数轴名高速轴中间轴低速轴转速 n / r min i940203.457.3功率P/kW2.182.092.01转矩T/N mr 22.198.1335.0:传动比i4.623.55三、传动零件的计算（一）、高速级齿轮传动设计1、选定高速级齿轮精度等级、材料及齿数。1） 输送机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度足够。2）通过查教材表11-1选择小齿轮的材料为40MnB调质处理，齿面硬度为 241-286HBS Hiim1硬度为 241-269HBS730MPa, fe 600MPa，大齿轮为ZG35Si,调质处理,h lim2 620MPa, fe 510MPa。3）选小齿轮齿数为 Z1=26,则大齿轮齿数 Z2=i1 X Z仁26X 4.62=120.12， 取Z2=120，实际传动比i全 1204.62。z,262、按齿面接触强度设计设计公式d1 3 kT11 ze 2 dH（1）确定公式内的各计数值1）试选载荷系数K=1.52）小齿轮传递的转矩 T2=22.1N - m=22100N mm3）通过查教材表11-6选取齿宽系数0.814）通过查教材表11-4得弹性系数ZE 188MPa5）计算接触疲劳许用应力通过查教材表11-5，取Sh 1.1H17301.1H2H mi n2664564MPaSh1.1H min1Sh664MPa（2）计算1）试计算小齿轮分度圆的最小直径d11 2d1 3 kT11 Ze 37.2mm dH2） 计算齿宽 b dd1 0.8 37.2 29.76，取b2 30mm,d 35mm3）计算模数m虫3721.43，取m=1.5mmz126实际直径 d1 z1 m 26 1.5 39mm,d2 z m2 120 1.5 180mm4）验算弯曲疲劳强度通过查教材表11-5，取Sf1.25由图11-8和11-9查得YFa1 2.71,YSa11.62J2.12,Ysa2 1.83，F12KTYFa1Sa1bm2Z|93.4MPaF2F1YFa2YSa2YFa1YSa182.5MPaF1 480MPaF2 408MPa5）齿轮的圆周速度39 94060 10001.92m/sdgv60 1000对照表11-2可知选用8级精度是合宜的咼速齿轮各参数如下表所示名称计算公式结果/mm模数m1.5压力角n200齿数z1Z226120传动比i4.16分度圆直径d1 d239180齿顶圆直径*da1d1 2也mda2 d2 2h；m42183齿根圆直径* *df1 d1 2(ha c )m df2 d2 2(h* c*)m35.25179.25中心距m(w Z2) a2109.5齿宽b|b 5b2 b3530（二）、低速级齿轮传动的设计1、选定低速级齿轮精度等级、材料及齿数。1） 输送机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度足够。2） 通过查教材表11-1选择小齿轮的材料为40MnB调质处理，齿面硬度为 241-286HBS730MPa, fe 600MPa，大齿轮为 ZG35Si,调质处理,硬度为 241-269HBSHiim2 620MPa, fe 510MPa。3）选小齿轮齿数为 Z1=34，则大齿轮齿数 Z2=i 2X Z1=34X 3.55=120.7，取Z2=120，实际传动比i全 120Z 343.53。21 Ze2、按齿面接触强度设计设计公式d1（1）确定公式内的各计数值1）试选载荷系数K=1.52）小齿轮传递的转矩T2=91.8N m=98100N mm3）通过查教材表11-6选取齿宽系数0.814）通过查教材表11-4得弹性系数ZE 188MPa5）计算接触疲劳许用应力通过查教材表11-5，取Sh 1.1H17301.1H mi n2664564MPaSh1.1H min1SH664MPa（2）计算1）试计算小齿轮分度圆的最小直径d1d13kT21Ze62.2mm2）计算齿宽bdd1 0.8 62.2 49.76，取b250,b1553）计算模数m全1.83，取m=2Z1实际直径 d1z1m 70, d2 2404）验算弯曲疲劳强度通过查教材表11-5，取Sf1.25由图11-8和11-9查得YFa! 2.61,Ysa1 1.63 乐2 2.15,Ysa2 1.78F12KTYFa1Sa1bm2z1141.3MPaF2F 1YFa2Ysa2YFa1YSa1127.1MPaF1 480 MPaF2 408MPa5）齿轮的圆周速度d1n2v - -0.75m/s60 1000对照表11-2可知选用8级精度是合宜的低速齿轮各参数如下表所示名称计算公式结果/mm模数m2压力角n200齿数Z1Z234120传动比i3.53分度圆直径d1 d270240齿顶圆直径da1 4 2h*m da2 d2 2h；m74244齿根圆直径df1 d1 2(h* c*)m* *df2 d2 2(d c )m65235中心距m(z1 Z2) a2154齿宽b|b 5b2 b5550四、轴的设计（一）、轴的材料选择和最小直径估计根据工作条件，选定轴的材料为45钢，调质处理。轴的最小直径计算公 式dmin C3 P ，C的值通过查教材表14-2确定为：C=107。I1、 高速轴 dnini C3 P1 14.2因为高速轴最小直径处安装联轴器设一个键槽，因此 dmin1 dmin1 1 5%14.9。2、 中间轴dmin2 C3 2 23.3。 n23、 低速轴dmin1 C3陛 35.0因为低速轴最小直径处安装联轴器设一和3个键槽，因此 dmin1 dmin1 15%36.8。（二）、减速器的装配草图设计减速器草图如下图所示4-（三）、轴的结构设计1、高速轴1）高速轴的直径的确定dn :最小直径处与电动机相连安装联轴器的外伸轴段，因此du 28mmdi2 :密封处轴段 di2 32mmd13:滚动轴承轴段 d13 35mm 滚动轴承选取6207 : dx DX B=35mm 72mm x 17mmd14:过渡段 d14 38mm齿轮轴段由于齿轮直径较小，所以采用齿轮轴结构。d15 :滚动轴承段，d15 35mm2）高速轴各段长度的确定111 : In 40112 :由箱体结构，轴承端盖、装配关系等确定I12 30mm113 :由滚动轴承、挡油环及装配关系等确定l13 20mm114 :由装配关系、箱体结构确定l14 70mm115 :由高速小齿轮齿宽确定l15 35mm116 :由箱体结构，轴承端盖、装配关系等确定l16 30mm2、中间轴1）中间轴各轴段的直径确定d21 :最小直径处滚动轴承轴段，因此d21 35mm.滚动轴承选取6207 dx DX B=35mm 72mrX 17mmd22 :低速小齿轮轴段 取d22 38mmd23 :轴环，根据齿轮的轴向定位要求取d23 40mmd24:高速大齿轮轴段 取d24 38mmd25 :滚动轴承段 d25 35mm2）中间轴各轴段长度的确定I21 :由滚动轴承，挡油盘及装配关系 取I21 22.5mml12:由低速小齿轮齿宽取I22 55mmI23 :轴环取 S3 12mmI14 :由高速大齿轮齿宽取I24 30mmI25: 12532.5mm3、低速轴1）低速轴各轴段的直径确定d3i : 滚动轴承轴段，因此 d31 40mm.滚动轴承选取6208,d X DX B=40mmx 80mrX 18mmd32 :低速大齿轮轴段取d32 42mmd33 :轴环，根据齿轮的轴向定位要求取d33 46mmd34:过度段取，考虑挡油盘的轴向定位 取d34 44mmd35 :滚动轴承段 d35 40mmd36 :封密轴段处，根据联轴器的定位要求以及封面圈的的标注，取d36 38mmd37 :最小直径，安装联轴器的外伸轴段 d37 35mm2 ）低速轴各轴段长度的确定131 :由滚动轴承、挡油盘以及装配关系等确定取I31 22.5mm132 :由低速大齿轮齿宽 取l32 50mm133 :轴环取 l33 12mm134 :由装配关系和箱体结构取l34 45mm135 :滚动轴承、挡油盘以及装配关系血32.5mm136 :由箱体结构，轴承端盖、装配关系等确定l36 30mm匚:l37 65mm五、轴的校核（低速轴）1、低速轴的受力分析 圆周力、径向力、轴向力大小如下：t3335.0Ft P22233.33N0.3FrFt tan2233.33 0.36 804N2、低速轴的受力情况如下图所示F1vF2VFlv3、求垂直面的支承反力Fr ? L1r 1536.75 NLF2vFr F1v 267.25 N4、求水平面的支承反力=536.75 X 0.1195=64.14.m&2233.33/2 1116.672F 1 H F 2HMav PH&绘制水平面的受力与弯距图如下图所示avM ah Fih ?L11116.67 0.1195133.44 N.M7、求合成弯距Ma 、MaV2 MaH2.21.682 181.922183.21N mMa 、MaV2 MaH287.442 181.922 201.84N m8、危险截面的当量弯距其转距 T3456.7N.m如认为轴的扭切应力是脉动循环变力，取折合系数=0.6，代入上式Ma2 ( T)2,183.212 (0.6 456.7)2329.63N md3329.63 0.1 60 10610338.02mmMe9、计算危险截面处轴的直径轴的材料为45钢，调质处理，由教材14-1查得b=650 MPa,由表14-3查得 1b =60MPa考虑到键槽对轴的削弱，将 d值增大5%，故d=1.05X 38.02=39.92mm44mm 故轴符合强度要求。六、键的选择(一)、高速轴键的选择高速轴上只有安装联轴器的键。根据安装联轴器处直径d=38伽，通过查机 械设计基础课程设计表10-33选择普通平键。选择的键尺寸：bx h=8X 7(t=4.0 , r=0.25 )。标记：键8X 7 GB/T1096-2003o键的工作长度 L=44mm键的接触高度k=0.5h=0.5 X 8=4mm 传递的转矩 T 片 22.1N.m。按表6-2差得键的静连接时需用应力p lOOMPa则313.27Mpa2T 10kld所以高速轴上的键强度足够。(二)、中间轴键的选择中间轴上的键是用来安装齿轮的，因此选用圆头普通平键。因为高速大齿 轮齿宽B=30mm，轴段直径d=38mm,所以通过查机械设计基础课程设计 表 10-33选用 bx h =10X 8 (t=5.0 , r=0.4 ),标记：键 10X 8GB/T1096-2003。 低速小齿轮齿宽B=55，轴段直径d=38所以选用bX h=10X 8(t=5.0 , r=0.4 ), 标记：键14X 9 GB/T1096-2003。由于两个键传递的转矩都相同，所以只要校 核短的键。短键的工作长度 L=25m,键的接触高度k=0.5h=0.5 X 8=4mm传递的转矩 T T298.1 N.m 则349.65Mpa2T 10kld故轴上的键强度足够。(三) 、低速轴键的选择低速上有两个键，一个是用来安装低速级大齿轮，另一个是用来安装联轴 器。齿轮选用圆头普通平键，齿轮的轴段的直径d=42mm,轮宽B=50mm，通过查表机械设计基础课程设计表 10-33选用bX h=12X 8 (t=5.0 , r=0.4 ) 标记：键12 X 8GB/T1096-2003。键的工作长度 L=59mm键的接触高度T3335.0N.m 则k=0.5h=0.5 X 8=4mm 传递的转矩 T2T 103kld99.7Mpa故安装齿轮的键强度足够。安装联轴器的键用单圆头普通平键，轴直径d=35mm所以选键bX h=10X &标记：键10 X 8GB/T1096-2003。键的工作长度 L=56mm键的接触高度k=0.5h=0.5 X 8=4mm 传递的转矩 T T3 335.0N ?m 贝U32T 10kid70.38Mpa故选的键强度足够。七、滚动轴承的选择（一）、高速轴轴承的选择根据载荷及速度情况，选用深沟球轴承。由高速轴的设计，根据 di3 di5 35mm，查机械设计基础课程设计表 10-35选轴承型号为6027（二）、中间轴轴承的选择根据载荷及速度情况，选用深沟球轴承。由中间轴的设计，根据 d2i d25 35mm ,查机械设计基础课程设计表 10-35选轴承型号为6207（三）低速轴轴承的选择根据载荷及速度情况，选用深沟球轴承。由低速轴的设计，根据 d31 d3540 mm，选轴承型号为6208。八、联轴器的选择根据工作要求，为了缓和冲击，保证减速器的正常工作，输出轴（低速轴）选用凸缘联轴器，考虑到转矩变化小，取 Ka 1.3，则Ti， Ka28.73N.mT2 KaT2127.53N ?m按照计算转矩小于联轴器公称转矩的条件，查机械设计基础课程设计表10-41，高速轴选用YL7联轴器，公称转矩Tn 160 N m，孔径d=28mmL=44mm许用转速n=7600r/min,故适用；低速轴选用YL8联轴器，公称转矩Tn 250N.m，孔径 d=35mm L=60mm 许用转速 n=7000r/min，故适用。九、箱体的设计箱体各部分尺寸关系如下表所示名称符号尺寸关系mm箱座壁厚8箱盖壁厚S 18箱盖凸缘厚度bli5箱座凸缘厚度bi5地脚螺钉直径dfMi6地脚螺钉数量n6轴承旁联结螺栓直径diMi6盖与座联接螺栓直径d2M8联接螺栓d2的间距PL轴承端盖螺钉直径d3MiO检查孔盖螺钉直径d4M4定位销直径d8大齿轮齿顶圆与相体壁的距离Li轴承座轴承盖外径Dii25D2i25D3i30箱体外壁到轴承座端面的距离L2凸缘尺寸CiC2i5箱坐上的肋厚miiO十、润滑、密封的设计1、润滑因为齿轮的速度都比较小，难以飞溅形成油雾，或难以导入轴承，或难以 使轴承浸油润滑。所以，减速器齿轮选用润脂脂润滑的方式润滑。1、密圭寸为了防止泄漏，减速器的箱盖与箱体接合处和外伸轴处必须采取适当的密 封措施。箱体与箱盖的密封可以通过改善接合处的粗糙度，一般为小于或等于 6.3,另外就是连接箱体与箱盖的螺栓与螺栓之间不宜太大，安装时必须把螺栓 拧紧。外伸轴处的密封根据轴的直径选用国家标注 U型密封圈。