机械设计课程设计二级展开式圆柱齿轮减速器.docx

机械设计课程设计计算说明书 目录前言41. 设计任务要求51.1题目51.2任务51.3传动方案51.4设计参数61.5其他条件62. 传动方案简述62.1传动方案说明62.2电动机的选择62.3总传动比的确定及各级传动比的分配82.4各轴转速，转矩与输入功率83. 传动设计103.1 V带轮的设计103.2 高速齿轮的设计133.3低速级齿轮的设计153.4齿轮参数汇总表184. 轴的设计194.1轴的结构设计194.2 键联接强度的计算255. 轴承的选择275.1减速器各种所用轴承参数及代号汇276. 减速器润滑与密封276.1 齿轮传动的润滑276.2润滑油的牌号的选276.3轴承的润滑与密封286.4减速器的密封287. 箱体的主要结构尺寸287.1箱体的结构形式及材料287.2 箱体的主要结构尺寸297.3 主要附件的选择与其设计308. 设计小结32参考文献32前言随着科学技术的迅速发展，市场竞争日趋激烈，在机械制造中，运输工业已成为国民经济支柱产业之一，其在国民经济中所占比重和作用越来越重要，世界各国经济发展历程证明了这一点。改革开放以来，随着市场经济的发展，商品流通的增加，物质的不断丰富，生活水平的提高，人们在追求商品外在质量提高的同时，主要还是追求商品内在质量提高，保证内在质量就需要快速的运输来实现。近年来人们的消费需求的扩大，运输工业随之迅速发展，在我国国民生产总值中已占到10%以上，与经济发达国家的差距正在逐步缩小。 运输机械在运输工业中的地位十分重要，对运输工业现代化具有举足轻重的作用。它可以提高劳动生产率，改善生产环境，降低生产成本，减少环境污染，增加产品质量，提高产品的档次，增加附加值从而增加市场竞争力，带来更大的社会效益和经济效益。 我国的运输机械发展起步与20世纪40年代末，从改革开放前少数几种水平落后的单机起，到70年代，在借鉴进口设备和技术的基础上，运输机械的生产发生了一个巨大的变化，大量填补国内空白的运输机械问世，品种规格不断增加，出现了大量专业的运输机械生产企业，形成了一批专业化生产的骨干企业。许多研究机构着手研究运输机械，大专院校也纷纷设立运输专业，先后成立了全国性的协会，学会，标准化机构，出版了各种专业期刊，形成了一个独立的运输行业部门，也是原机械工业部管理的14个大行业之一。进入20世纪80年代，除继续增加新品种外。在产品的技术水平和内在质量、性能等方面有了很大进步，从注重数量向注重质量和性能方面发展，产品的技术水平与国外先进水平的差距在缩小。设 计 算 及 说 明计算结果1. 设计任务要求1.1题目二级展开式圆柱齿轮减速器1.2任务（1）减速器装配图（0号） 1张 （2）低速轴零件图（3号） 1张（3）低速级大齿轮零件图（2号） 1张 （4）减速器箱盖零件图（0号 1张（5）设计计算说明书 1份（9）草图 1份1.3传动方案图（1）传动方案示意图1电动机 2V带传动 3展开式双级齿轮减速器4连轴器 5底座 6传送带鼓轮 7传送带1.4设计参数（1）电机功率5.5kw （2）电动机转速1440r/min （3）减速器传动比161.5其他条件双班制工作、试用期限为10年(年工作日300天)、小批量生产、底座（为传动装置的独立底座）用型钢焊接。2. 传动方案简述2.1传动方案说明2.1.1 将带传动布置于高速级将传动能力较小的带传动布置在高速级，有利于整个传动系统结构紧凑，匀称。同时，将带传动布置在高速级有利于发挥其传动平稳，缓冲吸振，减少噪声的特点。2.1.2 选用直齿圆柱齿轮直齿轮不产生轴向力，可以简化轴承组合结构，自圆周速度不大的场合选用直齿轮。设计、工艺变得简单。2.1.3将传动齿轮布置在距离扭矩输入端较远的地方由于齿轮相对轴承为不对称布置，使其沿齿宽方向载荷分布不均。固齿轮布置在距扭矩输入端较远的地方，有利于减少因扭矩引起的载荷分布不均的现象，使轴能获得较大刚度。综上所述，本方案具有一定的合理性及可行性。2.2电动机的选择2.2.1电动机类型和结构型式根据直流电动机需直流电源，结构复杂，成本高且一般车间都接有三相交流电，所以选用三相交流电动机。又由于Y系列笼型三相异步交流电动机其效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、起动性能较好、价格低等优点均能满足工作条件和使用条件。根据本装置的安装需要和防护要求，采用卧式封闭型电动机。优先选用卧式封闭型Y系列三相交流异步电动机。根据设计的需要选用了Y132S-4电动机。2.2.2 电动机主要参数（1）电动机的主要技术数据电动机型号额定功率kw同步转速r/min最大转矩额定转矩满载转速r/min质量kgY132S-45.51440 2.21440 68 （2）电动机的外形示意图 Y型三相异步电动机（3）电动机的安装尺寸表 （单位：mm） 电机型号Y132S 型号尺 寸HABCDEFGDGADACHDL132216140893880108332101353154752.3总传动比的确定及各级传动比的分配2.3.1 理论总传动比=162.3.2 各级传动比的分配(1)V带传动的传动比2 (2)齿轮传动中，高低速级理论传动比的分配取，可使两极大齿轮直径相近，浸油深度接近，有利于浸油润滑。同时还可以使传动装置外廓尺寸紧凑，减小减速器的轮廓尺寸。但过大，有可能会使高速极大齿轮与低速级轴发生干涉碰撞。所以必须合理分配传动比，一般可在中取，要求d2 l - d2h2030 mm。(3)两级齿轮传动的传动比2.4各轴转速，转矩与输入功率2.4.1 各轴理论转速设定：电动机轴为0轴，高速轴为轴，图（1）左侧中间轴为轴，图（1）中间低速轴为轴，图（1）右侧联轴器为IV轴 777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777(1)电动机 r/min(2)轴 r/mim(3)轴 r/min(4)轴 r/min2.4.2 各轴的输入功率2.4.2.1传动效率的查取 （1）v带轮的传递效率=0.98 （2）一对滚动轴承的传动效率=0.95 （3）齿轮啮合的传递效率=0.99 （4）联轴器的效率=0.982.4.2.2 系统各轴的功率(1)电动机 kw(2)轴 kw(3)轴 kw(4)轴 kw2.4.3 各轴的理论转矩(1)电动机 (2)轴 Nmm(3)轴Nmm(4)轴 = Nmm2.4.4各轴运动和动力参数汇总表轴号理论转速（r/min）输入功率（kw）输入转矩(Nmm)传动比电动轴14405.53.651042第I轴7205.126.81043.2第II轴2254.822.11052.5第III轴904.534.81053. 传动设计3.1 V带轮的设计3.1.1 原始数据电动机功率 kw电动机转速 r/minV带理论传动比2单向运转、双班制、工作机为带式运输机3.1.2 设计计算（1） 确定计算功率PcaPca =KAPd根据双班制工作，即每天工作16小时，工作机为带式运输机， 查得工作系数KA=1.2Pca =KAPd=1.25.5= 6.6 kw（2）选取普通V带带型知道应选用普通V带A型。（3）确定带轮基准直径 dd1和dd2a. 初选 小带轮基准直径=100mmb验算带速 m/s 5m/sV25m/s，所以V带轮的速度符合要求。c. 计算dd2dd2 mm符合 机械设计P130表7-5中的V带轮直径要求。（4）确定普V带的基准长度和传动中心距根据0.7（dd1+dd2） a 0 2（dd1+dd2）210mm a 0600mm初步确定中心距 a 0 =350mm（5）确定V带的基准长度Ld = =1177.25mm 取Ld = 1250 mm计算实际中心距a （6）验算主轮上的包角= 主动轮上的包角合适（7）计算V带的根数Z 得 基本额定功率由机械设计P137表7-6 得PC=1.32 P1额定功率的增量 P0=0.46包角修正系数 得=0.98长度系数 得=0.95= =1 取Z=2根 （8）计算预紧力 F0 得 由于V=7.5310m/s,所qv2可以忽略。N （9）计算作用在轴上的压轴力FQ 得=449 N3.1.3带传动主要参数汇总表带型LdmmZdd1mmdd2mmammF0NFPNA12502100200386113.24493.1.4带轮材料及结构（1）带轮的材料带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为HT150或HT2003.2 高速齿轮的设计3.2.1原始数据输入转矩= Nmm小齿轮转速=720 r/min齿数比=由电动机驱动单向运转、单班制工作、工作寿命为10年载荷较平稳。（设每年工作日为250天）3.2.2设计计算 选齿轮类、精度等级、材料及齿数1 为提高传动平稳性及强度，选用直圆柱齿轮；2 因为运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度；3 为简化齿轮加工工艺，选用闭式软齿面传动小齿轮材料：45Cr调质处理 HBW1=250接触疲劳强度极限MPa （由机械设计图8-20a）弯曲疲劳强度极限 Mpa （由机械设计表8-25a）大齿轮材料：45号钢调质处理 HBW2=230接触疲劳强度极限 MPa （由机械设计8-20a） 弯曲疲劳强度极限 Mpa （由机械设计8-25a）4初选小齿轮齿数，估计小齿轮直径d1估=50mm大齿轮齿数Z2 = Z1= 203.2=645 选择齿宽系数由表8-8可知b估=d1估=55mm 齿轮圆周速度v估=6 计算两齿轮的应力循环数N 小齿轮 N1=60n1th=60x2x720x（10x250x8）=1.72x109 大齿轮 N2=N1/ih=8.6x1087 寿命系数ZN ，由图8-24得,ZN1=1,ZN2=1(不允许有一定量的点蚀)8 安全系数SH 参照表8-11，取SH=19 许用接触应力【H】,根据（8-14）得： 3.2.3按齿面接触强度设计 计算公式： mm （由机械设计式8-6） 确定公式内的各计算参数数值(1)小齿轮转矩T1=6.8104 Nmm(2)确定载荷系数K使用系数KA 按电动机驱动，载荷平稳，查表8-4取KA=1动载系数KV 按8级精度和速度，查图8-11，取KV=1.12 齿间载荷分配系数K 100N/mm 由表8-5，取 K=1.3 齿向载荷分布系数 K, 由图8-14a，取K=1.09 所以载荷系数 K=KAKVKK=1材料的弹性影响系数 Mpa1/2区域系数 （由机械设计图8-16）重合度系数（由机械设计式8-7）由得=0.88计算（1）试算小齿轮分度圆直径=52.0mm确定中心距a、模数m等主要参数。模数m mm由表8-7取标准模数m=2.75mm中心距 a 分度圆直径d1，d2 d1=mz1=55mm, d2=mz2=176mm 齿宽b mm =176mm3.2.4 校核齿根弯曲强度设计 计算需用弯曲应力寿命系数：由图8-29取YN1=YN2=1极限应力Flim：前面已求得Flim1=290Mpa Flim2=230Mpa尺寸系数Yx：由图8-30，取Yx1=Yx2=1安全系数SF：参照表8-11，取SF=1.6许用弯曲应力【F】：由式8-16得 齿形系数YFa：由图8-18，取YFa1=2.62，YFa2=2.29应力修正系数Ysa：由图8-19，取Ysa1=1.55，Ysa2=1.66重合度系数Y : 由式8-11得， 齿根弯曲应力 : 由式8-9得=73.9Mpa=362.5Mpa=287.5Mpa所以，所设计的齿轮符合要求。3.3低速级齿轮的设计3.3.1原始数据输入转矩= Nmm小齿轮转速=225 r/min齿数比=由电动机驱动单向运转、单班制工作、工作寿命为10年载荷较平稳。（设每年工作日为250天）3.3.2设计计算选齿轮类、精度等级、材料及齿数1 为提高传动平稳性及强度，选用直圆柱齿轮；2 因为运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度；3 为简化齿轮加工工艺，选用闭式软齿面传动小齿轮材料：45Cr调质处理 HBW1=250接触疲劳强度极限MPa （由机械设计图8-20a）弯曲疲劳强度极限 Mpa （由机械设计表8-25a）大齿轮材料：45号钢调质处理 HBW2=230接触疲劳强度极限 MPa （由机械设计8-20a） 弯曲疲劳强度极限 Mpa （由机械设计8-25a）4初选小齿轮齿数，估计小齿轮直径d1估=80mm大齿轮齿数Z2 = Z1= 202.5=505 选择齿宽系数由表8-8可知b估=d1估=80mm 齿轮圆周速度v估=6 计算两齿轮的应力循环数N 小齿轮 N1=60n1th=60x2x225x（10x250x8）=5.38x108 大齿轮 N2=N1/ih=2.15x1087 寿命系数ZN ，由图8-24得,ZN1=1.1,ZN2=1.15(不允许有一定量的点蚀)8 安全系数SH 参照表8-11，取SH=19 许用接触应力【