展开式二级圆柱齿轮减速器(E7)讲解.docx

机械设计课程设计减速器设计齐齐哈尔大学普通高等教 育机械设计课程设计题目题号：展开式二级圆柱齿轮减速器（E7）学院：机电工程学院专业班级：学生姓名：指导教师：李明成绩：2014 年12月24日机械设计课程设计减速器设计机械设计课程设计成绩评阅表题目分评价标准评分项目值A 级（系数1.0）C 级（系数为0.6）评价得分等级选题合理性课题符合本专业的培养10题目新颖性要求，新颖、有创新设计内容符合本学科理内容和方案论与实践发展趋势，科10技术先进性学性强。方案确定合理，技术方法正确基本符合，新颖性一般有一定的科学性。方案及技术一般设计说明书结构完整，文字与层次清楚，语言流畅。20图纸质量设计图纸质量高，错误较少。设计说明书结构一般，层次较清楚，无重大语法错误。图纸质量一般，有较多错误独立工作20完全独立工作，有一定独立工作及创造性一般及创造性创造性工作态度20遵守纪律，工作认真，工作态度一般。勤奋好学。答辩情况20介绍、发言准确、 清晰，介绍、发言情况一般，回回答问题正确，答问题有较多错误。评价总分总体评价注： 1、评价等级分为A 、B 、 C、 D 四级，低于A 高于 C 为 B，低于 C 为 D。2、每项得分分值等级系数（等级系数：A 为 1.0， B 为 0.8，C 为 0.6， D 为 0.4）3、总体评价栏填写“优”、“良”、“中”、“及格”、“不及格”之一。机械设计课程设计减速器设计摘要减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、圆柱齿轮传动所组成的独立部件，齿轮传动是应用极为广泛和特别重要的一种机械传动形式，它可以用来在空间的任意轴之间传递运动和动力，目前齿轮传动装置正逐步向小型化，高速化，低噪声，高可靠性和硬齿面技术方向发展，齿轮传动具有传动平稳可靠，传动效率高，结构紧凑，维护方便等优点。因此，它在各种机械设备和仪器仪表中被广泛使用，常用在动力机与工作机之间的传动装置，本次设计的是带式运输机用的二级圆柱齿轮减速器。首先运用 AutoCAD 进行传统的二维平面设计，完成圆柱齿轮减速器的平面零件图和装配图的绘制。通过课程设计，树立正确的设计思想，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与生产实际知识来分析和解决机械设计问题的能力及学习机械设计的一般方法和步骤。关键词：圆柱齿轮轴系传动效率齿轮传动减速器设计机械设计课程设计减速器设计目录第一章设计任务书51.1 设计题目51.2. 设计任务 .51.3. 具体作业 .51.4. 数据 .5第二章电动机的选择62.1, 选择电动机的类型和结构式62.2 ，选择电动机的容量72.3 ，确定电动机的转速7第三章传动装置运动及动力参数计算83.1 传动比分配93.2 传动装置的运动和动力参数10第四章传动零件的设计计算154.1 带传动的设计174.2 高速级齿轮设计计算194.3 低速级齿轮设计计算20第五章轴的设计及计算215.1 高速轴（ 1 轴）设计235.2 中速轴（ 2 轴）设计255.3 低速轴（ 3 轴）设计271机械设计课程设计减速器设计第六章滚动轴承的选择和计算316.1 高速轴轴承316.2 中速轴轴承316.3 低速轴轴承32第七章减速器结构及其附件的设计33心得体会及参考书目392机械设计课程设计减速器设计第一章展开式二级圆柱齿轮减速器的设计齐齐哈尔大学机械设计课程设计任务书姓名：班级：机械班学号： 2011. 设计题目用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器。传动装置简图如右图所示。(1) 带式运输机数据见数据表格。(2) 工作条件单班制工作，空载启动，单向、连续运转，工作中有轻微振动。 运输带速度允许速度误差为 5%。(3) 使用期限工作期限为十年，检修期间隔为三年。(4) 生产批量及加工条件小批量生产。2. 设计任务1) 选择电动机型号；2) 确定带传动的主要参数及尺寸；3) 设计减速器；4) 选择联轴器。3. 具体作业1) 减速器装配图一张；2) 零件工作图二张（大齿轮，输出轴） ；3) 设计说明书一份。4. 数据表运输机工作轴转矩800850900950800T/(N m)运输带工作速度1.21.251.31.351.4v /(m/s)运输带滚筒直径360370380390400D/mm1电动机2V带传动3二级圆柱齿轮减速器4联轴器5带式运输机8509008008509001.451.21.31.551.4410360370380390运输 机工 作轴 转矩 T= 900/(N m)运输 带工 作速 度 v= 1.2/(m/s)运输 带滚 筒直 径 D= 360/mm3机械设计课程设计减速器设计第 二 章电 动 机 的 选 择2.1, 选择电动机的类型和结构式选 用 三相 鼠笼 是异 步 电动 机， 有传 动方 案选 择圆 柱齿 轮 ，无 特殊 要求 ， 采 用 Y 系列 电机 ，为 防止 杂质 侵入 电机 内 部， 电动 机采 用封 闭式 。2.2 ，选择电动机的容量运输 机的 工作 转速nw60v601.263r / minD3.140.36运输 机的 所需 功率pwTnw kw900635.9kw95509550电动 机之 运输 机之 间传 动装 置的 总 效率12345678查 表 1-7得各 传动 机 构和 摩擦 副效 率 ( 从 传输 机到 电动 机 )取 滚动轴 承（ 球） 13570.99联轴 器20.99齿轮 副460.97V 带80.960.99 50.97 20.960.859所需 电机 功率 ：pdpw5.96.87kw0.8592.3 ，确定电动机的转速ni 0i 1i 2nwi 0 为 带传 动比 ，取 24i1 为高 速级 传 动比 ，取 35i3 为 低速 级传 动比 ，取 354机械设计课程设计减速器设计且i1 (1.3 1.4)i2则 n=11706000为 减 小电 动机 的结 构尺 寸， 降低 成 本， 取 n=1500r/min查 表 12-1得取 电动 机型 号 Y132M-4查 表 12-3得电动 机基 本参 数额定 功率7.5KW满载 转数1440r/min中心 高度132mm表 2-1电动机参数选择额定功率单位为 KW，满载转速单位为 r/min ，堵转转矩与最大转矩单位都为 N m。5机械设计课程设计减速器设计第三章传动装置运动及动力参数计算3.1 传动比分配传动装置的总传动比要求为nm1440i22.8n63式中 : nm - 电动机满载转速 , r/min.多级传动中 , 总传动比为 :ii0i1i2分配传动比要考虑以下几点:(1) 齿轮各级传动比要在要求的范围内 :i=3-5, 带传动比范围： i=2-4;(2) 应使传动装置结构尺寸最小、重量最轻 .(3) 应使各传动尺寸协调 , 结构匀称合理 . 避免干涉碰撞 . 可采用推荐的 i1 (1.3 1.5)i2 ,取 i1 =1.4 i2 ,取带传动比i02则i2i22.81.4i02.851.4 2求得i1i22.8i 224i 02.85但是在实际传动中有误差, 一般允许相对误差为(35)% .3.2 传动装置的运动和动力参数设计计算传动件时 , 要用各轴的转速、转矩或功率 , 因此要将工作机上的转速、转矩或功率推算到各轴上 .各轴转速6机械设计课程设计减速器设计n1nm1440720r / mini02n2n1nm1440180r / mini1i0i124n3n2nm144063.2r / mini2i 0i1i 224 2.85n1 ， n1 ， n2 分别表示1， 2， 3 轴的转速， r/min .1轴为高速轴， 3 轴低速轴；i0 ， i1 ， i 2 分别表示带轮与高速轴，高、中速轴，中、低速轴间的传动比；各轴功率P1Pd81P2P143P3P2656.870.960.996.53kw6.53 0.970.996.27kw6.270.970.996.02kwP1 ， P2 ， P3 1， 2， 3 轴输入功率；1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 表示各传动机构和摩擦副效率；各轴转矩电动机输出转矩： Td9550 Pd45.6 N mnmT1Td i0 8 186.7NmT2T1i1 4 3333NmT3T2 i2 6 5911.5NmT1 ,T2 ,T3 1,2,3轴的输入转矩 ,N.m 。轴（电动机轴）：P0=Pd=6.8747 KWn0=nm=1440 r/minT0=9550P0/n0=95506.877/1440=45.6 N m轴（高速轴）：P1=P01 =6.8747 0.96=6.53 KWn1=n0/i 0=1440/2=720 r/minT1=9550P /n1=95506.877/720=86.7 N m1轴（中间轴）：P 2=P112=P1 2 3=6.877 0.99 0.97=6.27 KW n 2=n1/i 12 =720/4 =180 r/min7机械设计课程设计减速器设计T2=9550P /n2=9550 6.27/180=333 N m2轴（低速轴）：P3=P223=P2 2 3=6.27 0.99 0.97=6.02 KWn3=n /i23=180/2 =63.2 r/min2T3=9550P3/n 3 =9550 6.02/63.2=911.5 N m轴（滚筒轴）：P 4=P334=P3 2 4=6.02 0.99 0.99=5.90 KW n 4=n3/i 34 =63.2/1=63.2 r/minT4=9550P4/n 4 =9550 6.02/63.2=909.66 N m见表 2-2 为各轴运动和动力参数数值，详细介绍各轴的功率、转速、及转矩等值。表 2-2各轴运动和动力参数轴名功率P/Kw转矩 T/N m转速n/(r/min)效 率传动比 i输入输出输入输出电动机6.87545.61440轴高速轴6.536.4786.786.0672020.99中间轴6.276.21333330.218040.99低速轴6.025.96911.590363.22.850.97滚筒轴5.95.84909.66901.3663.210.968机械设计课程设计减速器设计第 四 章传 动 零 件 的 设 计 计 算4.1 带传动的设计（ 1 ） 确定 计算 功率由 机械 设计 表 8-6 查得 工作 情况 系数 K A =1.1 ，故PcaK A Pd1.17.5577.557 Kw（ 2 ） 选取 普通 V 带 带 型根据 Pca, n1 确定 选 用 v 带， 由表 8-6 得， A 型初 选小 带轮 的直 径 dd 1 .并验 算 带速 v.1） 初选 小带 轮 的直 径 d d 1 ， 由表 8-6 和表 8-8.取 小带 轮的 基准 直径 d d190mm .2). 验 算带 速 v. vdd 1n19014401000606.78m / s6010005m / sv 30m / s .故 带速 合适3） .大 带轮 的基 准 直径 dd 2dd 2i0 dd 12 90180mm 已圆整 。（ 3 ） 确 定 V 带 的基 准 长度 和传 动中 心距1） .根 据 0. 7 dd1dd 2a02 dd 1dd 2，初步 确定 中心 距 a0 =300mm2). 计 算带 所需 的 基准 长度dd 22Ld 0 2a0dd1dd 2dd11030.65mm4a02由 表 8-2得 取 Ld1000mm3). 计 算实 际中 心 距 aLdLd 0285mma a02中心 矩的 变动 范围amina0.015Ld270mm9机械设计课程设计减速器设计amaxa 0.03 Ld315mm（ 5 ） 验 算主 动轮 上的 包角 a1a1dd 2dd157.3161.990180a主动 轮上 的包 角合 适。（ 6 ）计 算 V 带 的根 数 z1). 计 算单 根 V 带的额 定功 率 pr由 d d 190mm 和 n11440r / min 查 表 8-4a得 p01.07 kw根据 n11440r/ min, 2和 A 型带 .查 表 8-4b得p0 0.17kwi查 表 8-5 得 k0.95 表 8-2 得 kl 0.89于是 pr( p0p)k kl1.05kw2） .计 算 v 带根 数zpcapca7.557根P0 Ka K Lpr7.197 .取 8P01.05（ 7 ） 计 算单 根 v 带的 初拉 力的 最 小值 (F0 )min由 表 8-3 得 A 型 带 的单位 长度 质量 q=0.1kg/m(F0 )min 500(2.5k ) pcaqv2k 2v500(2.50.95)7.5570.16.7820.9586.78118.3N应 该 使带 的实 际拉 力 F0( F0 ) min（ 8 ）计 算作 用在 轴上 的压 轴力 Fp(Fp )min2zF0 sin a128118.3sin 161.9N1869 N22（ 9 ） 带轮 结构设计小 带 轮采 用实 心失 ， 大带 轮采 用腹 板式调整 高速 轴的 转速 和 转矩nm1440n1720r / mini0210机械设计课程设计减速器设计T1Tdi 08145.620.96 0.9986.7N m4.2 高速级齿轮设计计算（一 ）选取 齿 轮类 型、 精度 等级 、材 料及 齿数（ 1 ） 选取 直齿 圆柱 齿轮 传动 。（ 2 ） 带传 动为 一般 工作 机器 ， 速度 不 高，选 取 7 级精 度（ GB10095-88 ）（ 3 ） 材料 选择 ：小 齿轮 材料 为 40Cr （ 调质 ），硬 度为 280HBS ，大 齿轮 材料 为 45 钢（ 调质 ），硬 度为 240HBS 。（ 4 ） 选小 齿轮 齿数 z1 =24 ，则 大齿 轮齿 数 z2i1 z1 96 ，取 z2 =96 。( 二 )按齿 面接 触 强度 设计3 Kt T12由设 计 公式 d1t2.32u 1ZEudH( 1 ) 定 公式 内的 各计 数数 值并 计算1 、 选取 载荷 系数 Kt1.3 .2 、 计算 小齿 轮传 递的 转距T18.661104 N.mm3 、 选取 齿宽 系数 d1。4 、 材料 的弹 性影 响系 数 ZE12 。189.8MPa5 、 齿面 硬度 查10-21d 得 小齿 轮的 接触 疲劳 强度 极限 H lim1600MPa ；大齿轮 的接 触疲 劳强 度极 限H lim 2550MPa 。6 、 计算 应力 循环 次数N160n2 jL h60720r / min11 830010 1.04 109N 2N12.59108i27 、 接触 疲劳 寿命 系数 K HN 10.90, K HN 20.94 。8 、 计算 接触 疲劳 许用 应力 ，取 失效 概 率为 1% ，安 全 系数 S=1 ，HK HN 1H lim10.90600MPa540MPaSHK HN 2H lim20.94550MPa 517MPaS11机械设计课程设计减速器设计9 、 试算 小齿 轮分 度圆 直径 d1t3Kt T1u1ZE23 1.3 8.661 1045189.82d1t2.322.3261.873mm 计 算duH14517圆 周速 度 vvd1t n161.8737202.33m / s60100060100010 、计算 齿宽 bbdd1t161.87361.873mm11 、计算 齿宽 与齿 高之 高 比 b/hmtd1t61.8732.578mmz124h2.25mt2.252.578 5.8mmb61.87310.67h5.812 、计 算载 荷系 数根 据 v=2.33m/s,7级精 度， 得 KV 0. 9 5直齿 轮 ，假 设 K A Ft b100N / mm 。 得K HK F1由 表 10-2 得使 用 系数 K A17 级 精度 ， 非对 称布 置K H1.120.18 10.6 d2d20.2310 3 b1.120.18(1 0.612 )120.23103 61.8731.423由 bh 10.67, K H1.423K F1.40， 则载 荷系 数KK AKV K H K H10.9511.4231.35213 、按 实际 的载 荷 系数 校正 所算 得的 分度 圆直 径d1 d1t3 K Kt 61.8733 1.352 1.3 62.68714 、 计 算模 数 mmd16 2. 6 8 72. 6 1z124（三 ） 按 齿根 弯曲 强度 设计32KT1YFaYSa弯曲 强度 计算 公式 md z12F12机械设计课程设计减速器设计（ 1 ） 确 定公 式内 各 计算 数值1 、 小 齿 轮 的 弯 曲 疲 劳 极 限 FE 1500MPa ， 大 齿 轮 的 弯 曲 疲 劳 极 限FE 2 380MPa 。2、 由 图 10-18得 弯曲 疲劳 寿命 系 数 K FN 10.85, K FN 20.88 。3、 计算 弯曲 疲 劳许 用应 力， 取 S=1.4F 1K FN 1FE 10.85500303.57MPaS1.4F 2K FN 2FE 20.88380238.86 MPaS1.44、 计算 载荷 系 数 KKK A KV K F K F10.95 1 1.41.335、 查 10-5得齿 形系 数YFa12.65,YFa 22.186、 查 10-5得 应力 校正 系数YSa1 1.58,YSa21.797、 计算 大、 小 齿轮 的 YFa YSa 并加 以比 较FYFa 1YSa12.651.580.01379F 1303.57YFa 2YSa22.181.790.01634F 2238.86大齿 轮的 数值 大。（ 2 ）设 计 计算31.338.6611042m12420.01634 1.87mm对比 计算 结果 ，由 齿面 接触 疲劳 强 度设计计 算的 模数 m 大 于由 齿根 弯曲 疲劳强 度设 计计 算的 模数 ，由 于齿 轮模 数 m 的 大小 主要 取决 于 弯曲 强度 所决 定的 承 载能 力， 而齿 面接 触疲 劳 强度 所决 定的 承载 能力 ，仅 与 齿轮 直径 有关 ，则可 取模 数 m=2.0, 直 径 d 162.687mm 算 处小 齿轮 齿数d131.3431z1mz2 i1 z1431124核算 i1Z2124Z143113机械设计课程设计减速器设计（四 ）几 何尺 寸计 算（ 1）计 算分 度 圆直 径d1z1m31 2.062.0mmd2z2m1242.0248.0mm（ 2）计 算中 心 距 ad1 d2262248 2 155mm（ 3）计 算齿 轮 宽度 bd d116262mm取 B2 75mm, B1 80mm 。（ 4）验 算2T128.661104Ft622793.87Nd1K A Ft1 2793.87N / mm 45.06N / mm 100N / mmb62合适（ 5）齿 轮结 构 为标 准型 的 。调整 第三 级传 动比 ，及 中速 轴的 转 速和转矩i3i22.82i1i22.854n2nm1440126.3r / mini1i22.854T2Tdi 0i11348332.94 Nmmn3nm144063.16r / mini0i1i2242.85T2Tdi0i1i2814365 911.21N m4.3 低速级齿轮设计计算（一 ）选取 齿 轮类 型、 精度 等级 、材 料及 齿数（ 1 ） 选 取直 齿圆 柱齿 轮传 动 。（ 2 ） 传 输机 为一 般工 作机 器 ，速 度不高 ， 选取 7 级 精度（ 3 ） 材 料选 择： 小齿 轮材 料 为 40 Cr 钢（ 调 质），硬 度为 240HBS ，大 齿轮 材料 为 45 钢 （调 质），硬 度为 240HBS 。( 4 )选小 齿轮 齿数 z3 =23 ，则 大齿 轮齿 数 z4uz365.55 ， 取 z4 =66 。（二 ）按 齿面 接触 强度 设计14机械设计课程设计减速器设计23 K tT2 u1ZE由设 计 公式 d2 t 2.32udH（ 2） 确定 公式 内 的各 计数 数值1 、 选取 载荷 系数 Kt1.3 .2 、 计算 小齿 轮传 递的 转距T2333N .mm3 、 选取 齿宽 系数 d1。4、 材料 的弹 性影 响系 数 ZE12 。189.8MPa5、 齿面 硬度 查10-21d 得小 齿 轮的 接触 疲劳 强度 极限 H lim3600MPa ； 大齿轮 的接 触疲 劳强 度极 限H lim 4550MPa 。6、 计算 应力 循环 次数N 360 n2 jL h60180r / min 18300102.59 108N 4N 39.09107i27、 接触 疲劳 寿命 系数 K HN 10.95, K HN 20.99 。8、 计算 接触 疲劳 许用 应力 ，取 失效 概 率为 1% ，安 全 系数 S=1 ，HK HN 1H lim30.95600MPa570MPaSHK HN 2H lim40.99550MPa544.5MPaS（ 3） 计算1 、 试算 小齿