二級直齒輪減速器設(shè)計說明書

1、設(shè)計說明書設(shè)計題目：二級減速器機電學(xué)院機械 1311 班設(shè)計者：指導(dǎo)老師：2014年6月11日一、 前言 . . 二、 設(shè)計任務(wù)書 .三、 傳動方案的分析和擬定 . 四、 電動機的選擇 .五、 傳動裝置運動和動力參數(shù)計算六、 傳動零件設(shè)計計算.七、 軸的設(shè)計計算 .八、 滾動軸承的選擇和計算 .九、 鍵聯(lián)接的選擇和計算 . 十、 聯(lián)軸器的選擇 .十一、 減速器的潤滑方式密封類型的選擇 十二、 潤滑油牌號的選擇和油量計算 十三、 減速器附件的選擇與設(shè)計 十四、其他技術(shù)說明 .十五、 設(shè)計小結(jié)十六、 參考資料 . .一、前言機械設(shè)計基礎(chǔ)這門課是機械類專業(yè)很重要的一門基礎(chǔ)課程，我們平時上課是按部就班

2、地按照學(xué)，學(xué)的比較散，沒有真正地聯(lián)系貫通也沒有實際用過，而課程設(shè)計將我們學(xué)的知識整個聯(lián)系起來，讓我們用自身學(xué)到的知識去處理實際問題，也真正貫徹我?！皩W(xué)以致用”的校訓(xùn)二、設(shè)計任務(wù)書選擇電動機型號；選擇聯(lián)軸器的類型和價格；設(shè)計帶傳動的及圓柱齒輪減速器；繪制圓柱齒輪減速器的裝配工作圖；繪制減速器中 2-4 個零件工作圖；編寫設(shè)計計算說明書。三傳動方案的分析和擬定組成：傳動裝置由電動機、減速器、工作機組成。特點：齒輪相對于軸承不對稱分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。：四電動機的選擇4.1 電動機功率 Pd 的選擇電動機功率 Pd，設(shè)：工作機（卷筒）所需功率PW ，卷筒效率 W ，電機至

3、卷筒軸的傳動總效率a（減速器效率）電機需要的功率Pd計算如下：卷筒的轉(zhuǎn)速 n d60 1000 v6010000 .75rD3 .1431 .85450min工作機卷筒的功率PwFVkw52000.75kw100010003.9查表取圓柱滾子軸承的效率軸承 =0.99齒輪的效率齒輪0.99已知聯(lián)軸器的效率聯(lián)軸器0.99筒的效率 筒0.96 。 V 帶的傳動效率帶0.96總 0.803Pdpw3.9總4.825kw0.8034.2 電動機轉(zhuǎn)速的選擇查手冊取 Pd5.5kW ，對于 Pd=5.5kW 的電動機型號：選用 Y132S-4同步轉(zhuǎn)速 1500r /min滿載轉(zhuǎn)速1400r/min額定功率

4、5.5kw五、傳動裝置運動和動力參數(shù)計算總傳動比計算和分配各級傳動比右上計算得卷筒的工作轉(zhuǎn)速 n d31. 8471總傳動比 ii 1i 2ind45. 21603n查課程設(shè)計手冊p188 表 13-2 得 V 帶傳動比合理范圍2-4，取 V 帶的傳動比 i1=3.10 ；高速級齒輪傳動比i2=3.93 ；則低速級齒輪的傳動比i3i45 .21603.71i1i 23.10 3.932.各軸轉(zhuǎn)速的計算nd1440 r minndn1=1440/3.10=464.5r/mini1n2= n 1 / i 2n3= n2 / i 3=118.20/3.71=31.85r/min3.各軸功率的計算FV

5、工作機卷筒的功率Pwkw3.9kw低速軸 P3Pw2筒聯(lián)軸器軸承3.90.9824.27kw0.960.99中間軸 P2P3軸承齒輪攪油高速軸 P1P2軸承齒輪攪油4.274.587kw0.980.970.984.5874.923kw0.980.970.98P14.923V 帶輸入功率 P05.12kw帶0.96六 傳動零件設(shè)計計算7.1 高速級齒輪的傳動設(shè)計計算1.選擇齒輪材料級精度等級選取小齒輪均采用40Cr 鋼調(diào)質(zhì)正火，取硬度為280HBS,選取大齒輪均采用45 鋼調(diào)質(zhì)正火，取硬度為240HBS,2.確定設(shè)計準(zhǔn)則由于該減速器為閉式齒輪傳動，而且兩齒輪均為齒面硬度HRC 為軟齒面， 齒面點

6、蝕是主要的失效形式。應(yīng)現(xiàn)按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計計算，確定齒輪的主要參數(shù)和尺寸，然后再按彎曲強度校核齒根的彎曲強度。3.按齒面接觸疲勞強度設(shè)計（1）轉(zhuǎn)矩 T1由上表可以讀出T1=66.583N m載荷系數(shù) K=1.3 。3）齒數(shù) z1 和齒寬系數(shù) d在閉式軟齒面齒輪傳動中，齒輪的承受能力主要決定于齒面接觸疲勞強度，齒輪的彎曲強度總是足夠的，因此齒數(shù)可多些，此處小齒輪的齒數(shù)z1 取 24。則大齒輪的齒數(shù) z2 = i 1 z1= 4.524 =108 ，因二級圓柱齒輪為不對稱布置，而齒輪表面又是軟齒面，可選取齒寬系數(shù)d =1.0。（ 4）許用接觸應(yīng)力H由教材圖10-6c 查得，H lim 16

7、00MPa，取 SH =1。H lim 2550MPa取接觸疲勞壽命系數(shù)K HN1 =0.9 ,K HN2 =0.95接觸疲勞許用應(yīng)力H 1H lim 1K HN1540MPaSHH 2H lim 2K HN2522.5MPaSH齒面許用彎曲應(yīng)力F 根據(jù)教材圖10-9c， 查得FLIM 1FLIM 2210MP a可取 SFFLIM 1210 MPa 155.56MPa=1.35;F 1SF1.35F 2級精度合宜。6.幾何尺寸計算小齒輪：dd2h2.5242.566.344mm,2a11acos13.35dd - 2h2.5241.252.5 55.124mm2f 11fcos13.35直徑

8、較小，可以做成齒 輪軸大齒輪：dd2h2.512012.5311.72mm,2a22acos13.35dd2h2.51202 1.25，所以，采用腹板式結(jié) 構(gòu)cos13.35f 22f螺旋角( )中心距 a（ mm）齒數(shù) Z齒寬 B模數(shù) mnZ1Z2b1b22.513.351842412074807.2 低速級齒輪的傳動設(shè)計計算1.選擇齒輪材料級精度等級選取大小齒輪均采用調(diào)質(zhì)鋼感應(yīng)淬火，取硬度為50HRC,2.按齒面接觸疲勞強度設(shè)計F lim 1F lim 2240MP ，取 SF1.4 ；F1 =F lim 1240F 2SF171.43MP1.4H lim 1H lim 2 990MP ，

9、取 SH1.1;H =H lim 1 =900MP;SH3052KT1 =212.3mm, 取 a=220mm;a (i 1)32Ha i2a cos2.97 ，取 mn =3；mnz2z1mn ( z1z2 )=arccos=12.84 ;b=a a0.422088mm;取 b288mm;b194mm;驗算齒面接觸強度1.6KT1YF1.6KT1YF cos ，所以安全。Fbd 1mn50.0 Fbmn z1vd1n1330 6410006010000.309m / s.60cos12.84所以 8 級精度合宜。6.幾何尺寸計算小齒輪：dd2h335396mm,2a11acos12.84dd

10、 - 2h3351.25382.5mm2f 11fcos12.84直徑較小，可以做成齒 輪軸大齒輪：dd2h311713356mm,2a22acos12.84dd2h31172 1.25，所以，采用腹板式結(jié) 構(gòu)cos12.84f 22f螺旋角( )中心距 a（ mm）齒數(shù) Z齒寬 B模數(shù) mZ1Z2b1b2n312.84220351178894七 軸的設(shè)計計算8.1 各軸最小軸徑計算（ 1）選擇軸的材料，確定需用應(yīng)力由前部分計算得知，減速器傳遞的功率屬于中小功率，對材料無特殊要求，故選用45 鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。HBS217-255,B650MPa（ 1）按扭轉(zhuǎn)強度估算軸徑（最小直徑）根據(jù)教材c=

11、118107。 C 取 110；又由式得dC3 P .mmn考慮到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器，會有鍵槽存在，故需將估算直徑加大3%5% 。d126.3mm, 取 d128mm ；d244.3mm，取 d2 50mm ；d360 mm, 取 d362mm ；8.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計、高速軸設(shè)計要求及形狀尺寸如下：、為了滿足各部件的軸向定位要求，需利用軸肩和軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑。b、考慮到“1”段軸與帶輪連接，根據(jù)帶輪寬度及最小軸徑選擇該段軸徑為d130mm,長度為 l197 mm. ；c、為了帶輪、軸承的軸向定位，制出軸肩如圖中“2”、“5”段所示；d、結(jié)合軸承的選擇及密封要求，設(shè)計“

12、3”、“6”段軸尺寸如下圖；e、為防止應(yīng)力集中，各截面突變處應(yīng)制成圓角；、軸的形狀及尺寸如下圖所示：、中間軸設(shè)計要求及形狀尺寸如下：a、根據(jù)軸承的軸向定位及密封要求，設(shè)計中間軸A、E 段軸的形狀和尺寸如下圖所示；b、結(jié)合有鍵處軸的強度、尺寸要求及設(shè)計的齒輪寬度，設(shè)計下圖 B、D段軸；c、為了齒輪的軸向定位，需設(shè)有軸肩，如圖；、中間軸的最終形狀和尺寸如下圖：g、為防止應(yīng)力集中，各截面突變處應(yīng)制成圓角；、低速軸設(shè)計要求及形狀尺寸如下：a、考慮到軸承的軸向定位及密封圈和墊圈的寬度，設(shè)計低速軸“a”段軸的長度及直徑如下圖；b、結(jié)合有鍵處軸的強度、 尺寸要求及齒輪寬度， 設(shè)計“b”段軸的直徑 d b85

13、mm, 長度 l b 119mm；c、結(jié)合中間軸上齒輪的寬度，設(shè)計低速軸“d”段尺寸如下；e、考慮到軸承的相關(guān)數(shù)據(jù)及軸向定位和密封，需要軸肩，尺寸如下；f 、為了聯(lián)軸器的軸向定位，設(shè)計下圖“f ”段軸；g、低速軸尾端欲聯(lián)軸器相連， 需要鍵槽，考慮到定位、強軸和鍵的強度， 設(shè)計“g”段軸直徑 dg71mm, 長度 l g140mm ；h、為防止應(yīng)力集中，各截面突變處應(yīng)制成圓角；、低速軸形狀和尺寸如下圖：低速軸的結(jié)構(gòu)如圖所示。各軸段直徑的確定d31：最小直徑，和聯(lián)軸器相連d31=d1min =62mmd32：密封處軸段，d32= d 31 +2a， a 為軸肩高度，通常a（ 0.070.1） d，

14、得 d32 在 64 左右，此處取d32=59mm,以便于下一步軸承的選取。d33： d33= d32+15 mm ，此處安裝軸承，由設(shè)計手則選取d34：此段起過渡作用 d34= d33+15 mm,此處取 80mm d35： d35 =d34+15 mm 應(yīng)與齒輪相配取 d35=94mm d36：此處安裝軸承，所以 d36=d33=70mm(2) 各軸段長度確定l 31：由 Y 聯(lián)軸器長度可以選得l 31 =120mml 32：由箱體結(jié)構(gòu)、軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定l 32=32mml 33：由滾動軸承、擋油盤及裝配關(guān)系等確定l 33=50mml 34：由裝配關(guān)系，箱體結(jié)構(gòu)等確定l34=90m

15、ml 35：由齒輪位置關(guān)系等確定 l 35=10mm l 36：由齒輪寬度確定 l36=82mml 37：由箱體結(jié)構(gòu)、裝配關(guān)系滾動軸承、擋油盤等關(guān)系確定d33=70 mml 37=56mm低速軸彎扭組合強度校核作用在齒輪上的圓周力：Ft2T321929.421000 10993.8Nd4351徑向力： FrFttan20 o則 Fr4001.0Nl 2 Fr1624001.02502.5N N求垂直面的支反力： F1Vl 2259l1F2VFrF1V40012502.51498.5N N計算垂直彎矩：M avF2V l 21498.516210 3242.7 N MM avF1V l 1250

16、2.59710 3242.7 N M求水平面的支承力F1Hl 2 Ft16210993.86876.4Nl 1l 2259F2 HFtF1 H10993.86876.44117.4N計算、繪制水平面彎矩圖：M aHF1H l1 6876.4 97 10 3667.0 N MM aH F2H l 2 4117.416210 3667.0 N M求合成彎矩圖：MM av2M aH2242.72667.02709.78 N M求危險截面當(dāng)量彎矩：由圖可知，C-C處截面最危險，因減速器單項運轉(zhuǎn)，故可以認為轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)變化，修正系數(shù)為 0.6。M eM2（2709.82（0.62其當(dāng)量彎矩為：T3）1

17、929） 1357.7 N M計算危險截面處的直徑：軸的材料為45 鋼調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)教材P342 頁表 16.3查得 B800 Mpa，許用彎曲應(yīng)力1b75MPa ，則 dM31357.710 356.57mm30.11b0.175考慮到鍵槽的影響，取d=1.05 56.57=59.4mm則可以得出 d 3670mmd ，所以軸是安全的。八、滾動軸承的選擇和計算根據(jù)各軸危險截面處最小軸徑，在滿足使用壽命的前提下，依據(jù)其他各種要求，由參【1】表 6-1 ，選擇以下三對滾動軸承。各軸選擇的滾動軸承參數(shù)見下表：軸軸承代號d（mm）D（mm）B(mm)Cor （ KN）C r（）KNI62063062

18、1619.511.5II62105045902035.023.5III6214701252460.845、計算相對軸向載荷12.3F a/C or :I軸：12.3Fa1 / C or 112.3788.3 /115000.843II軸：12.3Fa 2 / C or 21.020III軸： 12.3Fa 3 / C or 30.604、計算系數(shù) e由參【 2】表 16.5 ，利用插值法計算系數(shù)e ：e10.280.280.26(0.8430.689)0.2930.6891.03同理， e20.280.26(1.02 0.689) 0.3000.280.6891.03e30.220.260.2

19、2( 0.604 0.689) 0.2720.6890.345由上可知， Fa1 / Fr 1 2.74e1Fa 2 / Fr 20.693e2Fa 3 / Fr 36.725e3故由參【 2】表 16.5 查的，徑向系數(shù) X0.56，軸向系數(shù) Y 則由插值法計算如下：Y11.551.551.71(0.920.689)1.4421.030.689Y21.451.451.55(1.121.03)1.4241.381.03Y31.551.551.71( 0.7020.689)1.5481.030.689因為工作平穩(wěn)，故由參【2】表 16.6查得載荷系數(shù)f P1.1由參【 2】式 16-6當(dāng)量動載荷

20、 P( XFrYFa )得：P11.1(0.56266.46 1.442 788.3) 1428.32NP21.1(0.561687.3751.4241336.874) 3182.23NP31.1(0.56301.61.5482291.0)4081.23NL h106f t C)（式中 C C r ，由參【 2】表 16.4取 ft1 ，對滾動球由參【 2】式 16-4(f P P60 n軸承取3） 得，Lh1106( 1.0 16200 )35 年603201.11408.32Lh 2106( 1.021000 ) 35 年60641.13182.47Lh 360106( 1.047500

21、) 3 5 年17.8321.14081.23所選軸承壽命足夠！九、鍵聯(lián)接的選擇和計算鍵型號的選擇參數(shù)：8 級及以上精度的齒輪有定心要求，故選擇平鍵，A型，45 鋼。根據(jù)有鍵處的軸徑大小選擇鍵的參數(shù)：1、高速軸與帶輪連接處軸徑為D1=30mm，查參【 2】表 9.10 ，參數(shù)： b=8,h=7,L=70.強度校核：鍵的工作長度 l1Lb70862mm由參【 2】式 9-294Tp 校核，工作平穩(wěn)， 帶輪材料為鑄鐵， 故由參【 2】表 9.11 取 p1 75 .pdhl4TI 4135.629 10341.67MPa p 1 強度足夠 !p130 762D1h1l 12、中間軸與齒輪配合處鍵的

22、選擇與計算軸徑 D為 50mm參數(shù)： b=18,h=11,L=63.強度校核：鍵的工作長度l1Lb631845mm由參【 2】式 9-29p4Tp 校核，工作平穩(wěn)， 齒輪材料為鋼， 故由參【 2】表 9.11 取 p1 150 .dhlp14TI 4631.75210385.1MPa p1 強度足夠 !D1h1l 16011453、低速軸與齒輪及聯(lián)軸器配合處鍵的選擇與計算有鍵處的軸徑分別為Dmm Dd62mm，查參【】表9.10得“ b”和“ d”處的鍵參數(shù)如下：b 80 ,2處： b=22,h=14,L=70. d 處： b=18,h=11,L=100.強度校核：b 處：鍵的工作長度l1Lb

23、702248mm由參【 2】式 9-29p4T p 校核，工作平穩(wěn)， 齒輪材料為鋼， 故由參【 2】表 9.11 取 p1 150 .dhl4TI 41971.585 103p1D1h1l 180 14 48138.69MPa p 1 強度足夠 !d 處：鍵的工作長度l1Lb100 2 18mm由參【 2】式 9-29p4Tp 校核，工作平穩(wěn)，聯(lián)軸器材料為鋼， 故由參【2】表 9.11 取 p1 150 .dhl4TI 41971.585103p1D1h1l16211 82133.57MPa p1 強度足夠 !十、聯(lián)軸器的選擇1、類型選擇由于工作平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速不高、成本低，且為滿足傳遞較大轉(zhuǎn)矩，結(jié)

24、構(gòu)簡單，工作可靠，維護方便，具有一定的對中性，選擇凸緣聯(lián)軸器。2、載荷計算名義轉(zhuǎn)矩P3.944N mT 955095501972.0n19.1由參【 2】表 17.1知，聯(lián)軸器工作情況系數(shù)K=1.5 ，則計算轉(zhuǎn)矩TcaKT1.519722958Nm3、型號選擇因為計算轉(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速小于最大轉(zhuǎn)速，即Tca T、 nnmax ，故查參【 1】表 8-2 ，綜合各種因素，選聯(lián)軸器的型號為: GY8土元聯(lián)軸器Y71 142 GB/T5843-2003.公稱轉(zhuǎn)矩3150 N.m。十一、減速器的潤滑方式密封類型的選擇1、齒輪潤滑齒輪采用的是浸油潤滑，由于兩對齒輪中的大齒輪直徑相差不大，且速度

25、也不大，由參【1】表 7-2 可知，選擇耗油系統(tǒng)用油（GB443-1989），油代號為： L-AN32.2、軸承潤滑由于齒輪的圓周速度較小，故采用脂潤滑；由于減速器工作場合的需要，選用抗水性較好，耐熱性較差的鈣基潤滑脂（ GB491-87），潤滑脂代號為： L-XAAMHA1.3、密封類型為了防止齒輪捏合時擠出的熱油大量沖向軸承內(nèi)部及軸承座，增加軸承的阻力，需在軸承內(nèi)側(cè)設(shè)置擋油環(huán)；輸入與輸出軸外伸端處用氈圈密封。十二、潤滑油牌號的選擇和油量計算1、潤滑油牌號選擇由上可知，減速器的潤滑油選用耗油系統(tǒng)用油（ GB443-1989），油代號為： L-AN32. 2、油量計算以每傳遞1KW功率所需油量

26、為350-700 cm3 ，各級減速器需油量按級數(shù)成比例。該設(shè)計為二級減速器，每傳遞1KW功率所需油量為700-1400 cm3 。實際儲油量：由高速級大齒輪浸油深度約 0.7 個齒高，但不小于 10mm；低速大齒輪浸油深度在 齒輪半徑；大齒輪齒頂距箱底距離大于 30 50mm的要求得：（設(shè)計值為 45）最低油深：1d 4501484.55790.380mm626502最高油深：1d4501484.557180.760mm326502箱體內(nèi)壁總長：L=687mm箱體內(nèi)壁總寬：b=195mm3Vmin68.719.54560284.25cm十三、減速器附件的選擇與設(shè)計1、附件設(shè)計、視孔蓋和窺視孔

27、在機蓋頂部開有窺視孔，能看到傳動零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進行操作，窺視孔有蓋板，機體上開窺視孔與凸緣一塊，有便于機械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強密封，蓋板用鑄鐵制成，用 M6緊固、放油螺塞：放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機體外壁應(yīng)凸起一塊，由機械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。、油標(biāo)：油標(biāo)位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。油尺安置的部位不能太低，以防油進入油尺座孔而溢出.、通氣孔：由于減速器運轉(zhuǎn)時，機體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便達到體內(nèi)為壓力平衡.、起蓋螺釘：啟蓋螺釘上的螺紋長度要大于機蓋聯(lián)結(jié)凸緣的厚度。釘桿端部要做成圓柱形，以免破壞