二级直齿圆柱齿轮减速器课程设计说明书样本.doc

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一、 设计题目: 二级直齿圆柱齿轮减速器
1． 要求: 拟定传动关系: 由电动机、 V带、 减速器、 联轴器、 链、 工作机构成。
2． 已知条件: 工作拉力: F=2800N, 带速V=1.05m/s,卷筒直径d=420mm。
二、 传动装置总体设计:
1. 组成: 传动装置由电机、 减速器、 工作机组成。
2. 特点: 齿轮相对于轴承不对称分布, 故沿轴向载荷分布不均匀, 要求轴有较大的刚度。
3. 确定传动方案: 考虑到电机转速高, 传动功率大, 将V带设置在高速级。 其传动方案如下:

三、 选择电机
１. 计算电机所需功率: 查手册第3页表1-7:
－带传动效率: 0.95
－每对轴承传动效率: 0.99
－圆柱齿轮的传动效率: 0.98
－联轴器的传动效率: 0.99
—滚筒的传动效率: 0.96
一链传动的传动比: 0.97
说明:
－电机至工作机之间的传动装置的总效率:
=0.81
==kw=2.94kw
==3.63kw
===47.77

2确定电机转速: 有功率和转速.因此电动机的转速有3000和1500两种可选
方案
电动机型号
额定功率
同步转速
r/min
额定转速
r/min
重量
总传动比
1
Y112M-2
4KW
3000
2890
45Kg
152.11
2
Y112M-4
4KW
1500
1440
43Kg
75.79
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、 重量、 和带传动、 减速器的传动比, 可见第1种方案比较合适, 因此选用电动机型号为Y112M-2型, 其主要参数如下:

四 确定传动装置的总传动比和分配传动比:
总传动比:
, 取V带传动比=2
二级圆柱齿轮减速器传动比=3,=3.9,=2.6
注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。
五 计算传动装置的运动和动力参数:
将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、 2轴、 3轴、 4轴
——依次为电机与轴1, 轴1与轴2, 轴2与轴3, 轴3与轴4之间的传动效率。0.由n==2890

一轴:
二轴:
三轴:
四轴:
运动和动力参数结果如下表:
轴名
功率P KW
转矩T Nm
转速r/min
输入
输出
输入
输出
电动机轴

3.63

12
2890
1轴
3.63
3.45
-
22.79
1445
2轴
3.45
3.381
-
67
481.66
3轴
3.381
3.31
-
256.2
123.5
4轴
3.31
3.21
-
645.52
47.5
六 设计V带和带轮以及链传动的计算:
1.设计V带
①求计算功率
则根据=4.4, =2890r/min, 选择普通A型V带, 。
②取大小带轮直径并验算带速: 取。
由式因此。
带速在5——25(m/s)范围内, 合适
③取V带基准长度和中心距a:
初步选取中心距a: , 整合

查表13-2, 对A型带选用计算实际中心距
④验算小带轮包角: 由课本第195页式13-1得: 合适
⑤求V带根数Z: 由课本式13-15得:
由表13-3得,
由表13-5得由查表13-7得
查表13-2 得由此得Z=3.39根, 因此取4根。
⑥求作用在带轮轴上的压力: 查课本表13-1得q=0.10kg/m, 故由课本式13-7得单根V带的初拉力:
作用在轴上压力:

链传动的计算: ①链轮齿数, 由n=123.5r/min,i=2.6,P=3.31KW
由表13-12选, 实际传动比
② 链条节数 初定中心距 由式13-21得 取链节数
③ 计算功率 由表13-15
④ 链条节距 故此链传动工作于图13-33所示曲线顶点的左侧, 即有可能出现链板疲劳破坏, 采用单排链, 故由图13-33查得当n=123.5r/min时16A链条能传递的功率为5.0kw>2.36kw,故采用16A链条, 节距P=25.4mm
⑤ 实际中心距, 将中心距设计成可调节的, 不必计算实际中心距。可取
⑥计算链速及作用在轴上的压力: 符合原来的假定。如前所述, , 安全
七 齿轮的设计:
1高速级大小齿轮的设计:
①材料: 高速级小齿轮选用40MnB钢调质, 齿面硬度为241~286HBS。高速级大齿轮选用ZG35SiMn钢调质, 齿面硬度为241~269HBS。
②参数的选取: 取

③按齿面接触强度设计: 8级精度制造, 查课本第164页表11-3得: 载荷系数K=1.5, 取齿宽系数
1 小齿轮上的转矩: 取
按齿数取 故实际传动比
模数 齿宽 按表4-1取m=1.5mm,实际的中心距
验算轮齿弯曲强度: 齿形系数
由式

④齿轮的圆周速度:
查课本表11-2知选用8级的的精度是合适的。
2低速级大小齿轮的设计:
①材料: 低速级小齿轮选用40MnB钢调质, 齿面硬度为241~286HBS。
低速级大齿轮选用ZG35SiMn钢调质, 齿面硬度为241~269HBS。
取

②: 按齿面接触强度设计: 齿轮按8级精度制造载荷系数K=1.5, 取齿宽系数
取 模数
齿宽按表4-1取m=2mm,
实际的
中心距
③: 验算轮齿弯曲强度, 齿形系数
安全
④: 齿轮的圆周速度

查课本表11-2知选用8级的的精度是合适的。

八 减速器机体结构尺寸如下:
名称
符号
计算公式
结果
箱座厚度

10
箱盖厚度

9
箱盖凸缘厚度

12
箱座凸缘厚度

15
箱座底凸缘厚度

25
地脚螺钉直径

M24
地脚螺钉数目

查手册
6
轴承旁联结螺栓直径

M12
盖与座联结螺栓直径

=( 0.5 0.6)
M10
轴承端盖螺钉直径

=( 0.40.5)

10
视孔盖螺钉直径

=( 0.30.4)
8
定位销直径

=( 0.70.8)
8
, , 至外箱壁的距离

查手册表11—2
34
22
18
, 至凸缘边缘距离

查手册表11—2
28
16
外箱壁至轴承端面距离

=++( 510)
50
大齿轮顶圆与内箱壁距离

>1.2
15
齿轮端面与内箱壁距离

>
10
箱盖, 箱座肋厚

9
8.5
轴承端盖外径

+( 55.5)
120( 1轴)
125( 2轴)
150( 3轴)
轴承旁联结螺栓距离

120( 1轴)
125( 2轴)
150( 3轴)
九 轴的设计:
1高速轴设计:
①材料: 选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=110。
②各轴段直径的确定: 根据课本第230页式14-2得: 又因为装小带轮的电动机轴径d=28, 又因为高速轴第一段轴径装配大带轮, 且=(0.8~1.2)d=22.4mm~33.6mm考虑到此处应该有键槽d值应增达5%, , ,
,因大带轮要靠轴肩定位, 且还要配合密封圈, 因此取,
段装配轴承且, 因此查手册62页表6-1取=25mm。选用角接触球轴承代号7005C轴承。B=12mm, D=47mm,=15mm
段主要是定位轴承, 取=28mm。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
装配齿轮段直径: 判断是不是作成齿轮轴:
m,由该齿轮上装配的小齿轮内径d=48mm可知, 因此不用做成齿轮轴, 此处需安放一个键槽, , 圆整为30mm又知齿轮宽度为b=40mm,取=40mm
段装配轴承, 因此
2 校核该轴和轴承: L1=34mm L2=150mm L3=60mm
作用在齿轮上的圆周力为: 950N
径向力为: 348N
作用在轴1带轮上的外力: 1257N
求垂直面的支反力:
284N
64N
求垂直弯矩, 并绘制垂直弯矩图:
9.6N.m
9.7N.m
求水平面的支承力:
由得
774N
176N
求并绘制水平面弯矩图:
26.3N.m
26.4N.m
求F在支点产生的反力:
409.9N
1666.9
求并绘制F力产生的弯矩图:
75.4N.m
13.9N.m
F在a处产生的弯矩:
13.9N.m
求合成弯矩图:
考虑最不利的情况, 把与直接相加。
41.9N.m
42N.m
求危险截面当量弯矩:
从图可见, m-m处截面最危险, 其当量弯矩为: ( 取折合系数)
44.2N.m
计算危险截面处轴的直径:
因为材料选择调质, 查课本225页表14-1得, 查课本231页表14-3得许用弯曲应力, 则:
19.5mm
因为28mm>d, 因此该轴是安全的。
3轴承寿命校核:
轴承寿命可由式进行校核, 由于轴承主要承受径向载荷的作用, 因此, 查课本表16-9, 10取取
按最不利考虑, 则有:1234.4N
1854.2N
则4.7年。 因此所该轴承符合要求。
4弯矩及轴的受力分析图如下:

5键的设计与校核:
根据16mm,22.79N.m, 确定V带轮选铸铁, 参考教材表10-9,由于d在12~17范围内, 故轴段上采用键: ,
采用A型普通键:
键校核.为L1=1.75d1-3=25综合考虑取=20得76MPa<【】课本表10-10所选键为:
中间轴的设计:
①材料: 选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取C=110。
②根据课本第230页式14-2得: 21.1mm
段要装配轴承, 因此查手册第9页表1-16取25mm, 查手册62页表6-1选用7005C型角接触轴承, L1=15mm。
装配低速级小齿轮, 且取30mm, L2=53mm, 因为要比齿轮孔长度少。
段主要是定位高速级大齿轮, 因此取40mm, L3=75.6mm。
装配高速级大齿轮, 取40mm L4=35-2=33mm。
段要装配轴承, 因此查手册第9页表1-16取25mm, 查手册62页表6-1选用7005C角接触球轴承, 28mm。
③校核该轴和轴承: L1=34 L2=119.5 L3=30.5
作用在2、 3齿轮上的圆周力: 2094N
931N
径向力为: 762N
339n
求垂直面的支反力:

求垂直弯矩:
19.2N.m
-4.3N.
求水平面的支承力:
1861N
1164N
计算、 绘制水平面弯矩图:
63.3N.m
-67.4N.m
求合成弯矩图, 按最不利情况考虑:
66N.m
68N.m
求危险截面当量弯矩:
从图可见, m-m,n-n处截面最危险, 其当量弯矩为: ( 取折合系数)
79N.m
77N.m
计算危险截面处轴的直径:
n-n截面: 23.6mm
m-m截面:
由于, 因此该轴是安全的。
轴承寿命校核:
轴承寿命可由式进行校核, 由于轴承主要承受径向载荷的作用, 因此, 查课本259页表16-9, 10取取
1945N
1173N
则7.2年, 轴承使用寿命在7-8年范围内, 因此所该轴承符合要求。
④弯矩及轴的受力分析图如下:
⑤键的设计与校核:
已知, 因此取
因为齿轮材料为45钢。查课本表10-10得MPa
L=40mm和L=25mm取键长为110. L=82-12=70取键长为70
根据挤压强度条件, 键的校核为:

因此所选键为:
从动轴的设计:
⑴确定各轴段直径
①计算最小轴段直径。
因为轴主要承受转矩作用, 因此按扭转强度计算, 由式14-2得:
32.9mm考虑到该轴段上开有键槽, 因此取
查手册9页表1-16圆整成标准值, 取
②为使联轴器轴向定位, 在外伸端设置轴肩, 则第二段轴径50mm查手册85页表7-2, 此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值, 因此取50mm。
③设计轴段, 为使轴承装拆方便, 查手册62页, 表6-1, 取, 采用挡油环给轴承定位。选轴承7010C{D=80 B=16 d=56}
④设计轴段, 考虑到挡油环轴向定位, 故取
⑤设计另一端轴颈, 取, 轴承由挡油环定位, 挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。
⑥ 轮装拆方便, 设计轴头, 取, 查手册9页表1-16取。
⑦设计轴环及宽度b
使齿轮轴向定位, 故取
⑵确定各轴段长度。
有联轴器的尺寸决定

( 4) ．校核该轴和轴承: L1=39mm L2=173mm L3=117.5mm
求作用力、 力矩和和力矩、 危险截面的当量弯矩。
作用在齿轮上的圆周力:
2050mm
径向力: 746N

求垂直面的支反力:
609N
137N
计算垂直弯矩: 23.7N.m
23.8N.m
求水平面的支承力:
由得
1673N
377N
计算、 绘制水平面弯矩图。
65.2N.m
65.2N.m
求F在支点产生的反力:
263N
737N
求并绘制F力产生的弯矩图:
55.7N.m
10.3N.m
F在a处产生的弯矩:
10.3N.m
求合成弯矩图。
考虑最不利的情况, 把与直接相加。

求危险截面当量弯矩。
从图可见, m-m处截面最危险, 其当量弯矩为: ( 取折合系数)
173.2N.m
计算危险截面处轴的直径。
因为材料选择调质, 查课本表14-1得, 查课本231页表14-3得许用弯曲应力, 则:
30.7mm
考虑到键槽的影响, 取d=30.71.05=32.2mm
因为, 因此该轴是安全的。
( 5) ．轴承寿命校核。
轴承寿命可由式进行校核, 由于轴承主要承受径向载荷的作用, 因此, 查课本259页表16-9, 10取取
按最不利考虑, 则有:
则71.8年
该轴承寿命为71.8年,因此轴上的轴承是适合要求的。
( 6) 弯矩及轴的受力分析图如下:
( 7) 键的设计与校核:
因为d1=38mm装联轴器查课本表10-9选键为查课本155页表10-10得
因为L1=107初选键长为100,校核因此所选键为:
装齿轮查课本表10-9选键为查课本表10-10得
因为L6=55mm初选键长为40,校核
因此所选键为:
十 高速轴大齿轮的设计
因 采用腹板式结构
代号
结构尺寸和计算公式
结果
轮毂处直径

72
轮毂轴向长度

84
倒角尺寸

1
齿根圆处的厚度

10
腹板最大直径

321.25
板孔直径

62.5
腹板厚度

25.2
电动机带轮的设计

代号
结构尺寸和计算公式
结果

手册157页
38mm

68.4mm

取60mm

81mm

74.7mm

10mm

15mm

5mm
十一.联轴器的选择:
计算联轴器所需的转矩: 查课本269表17-1取 查手册94页表8-7选用型号为HL6的弹性柱销联轴器。
十二润滑方式的确定:
因为传动装置属于轻型的, 且传速较低, 因此其速度远远小于, 因此采用脂润滑, 箱体内选用SH0357-92中的50号润滑, 装至规定高度。
十三.其它有关数据见装配图的明细表和手册中的有关数据。
十四.参考资料:
《机械设计课程设计手册》(第二版)——清华大学 吴宗泽, 北京科技大学 罗圣国主编。
《机械设计课程设计指导书》( 第二版) ——罗圣国, 李平林等主编。
《机械课程设计》( 重庆大学出版社) ——周元康等主编。
《机械设计基础》( 第五版) 课本——杨可桢 程光蕴 主编。

河北工程大学
机械设计课程设计说明书

院 系: 装备制造学院
班 级: 过控1102班
姓 名: 汪金龙
学 号:
指导老师: 高瑞贞