二级减速器毕业设计.doc
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二级减速器毕业设计
目录
一、传动方案的总体设计 1
二、传动装置的总体设计 2
三、高速级大小齿轮的设计 6
四、低速级大小齿轮的设计 10
五、中间轴的设计及校核 14
六、高速轴的设计及校核 21
七、低速轴的设计及校核 29
八、箱体的尺寸设计 36
九、润滑油的选择 38
结论 39
参考文献 40
一、传动方案的总体设计
设计热处理车间零件清洗用设备。
该传动设备的动力由电动机经减速装置后传至输送带。
每日两班制工作，工作年限为年。
已知条件：
输送带直径,输送带速度每秒米，输送带轴所需转矩。
1.1组成：
传动装置由电机、减速器、工作机组成。
1.2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。
1.3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：
1）外传动为V带传动。
2）减速器为展开式二级圆柱齿轮减速器
3）方案简图如下：
1、电动机2、V带3、减速器
4、联轴器5、输送带带轮6、输送带
二、传动装置的总体设计
2.1、选择电动机类型
按已知的工作要求和条件选用Y型全封闭笼型三相异步电动机。
2.2、选择电动机功率
工作机所需的电动机输出功率为：
由于，
所以
由电动机至工作机之间的总效率为：
式中：
、、、、、分别为带传动、齿轮传动的轴承、齿轮传动、联轴器、卷筒轴的轴承及卷筒的效率,取，，，，，。
则
所以
2.3、确定电动机转速
卷筒轴的工作转速，按推荐的合理传动比范围，取V带的传动比，单级齿轮传动比，则合理总传动比范围为，故电动机转速可选范围为：
符合这一范围的同步转速有，，，再根据计算出的容量由附录8附表[2]查出有三种适用的电动机型号，其技术参数及传动比的比较情况下表：
表两级展开式圆柱齿轮减速器电动机型号
方案
电动机
型号
额定
功率
电动机转速
传动装置的传动比
同步转速
满载转速
总传动比
带传动比
齿轮传动比
一
4
750
720
17.94
3
3.14
二
4
1000
960
23.9
2.8
4.5
三
4
1500
1440
35.88
3.5
5.385
四
4
3000
2890
72.02
8
9.003
由表可知选取方案三中的电动机型号。
2.4、分配传动比
传动装置的总传动比为：
因总传动比，初取
则齿轮减速器的传动比为：
按展开式布置，取可算出，则：
2.5、计算运动和动力参数
（1）、各轴的功率
轴的输入功率：
轴的输入功率：
轴的输入功率：
轴的输入功率：
（2）、各轴的转速
轴的转速：
轴的转速：
轴的转速：
轴的转速：
（3）、各轴的转矩
电动机的输出转矩：
轴的输入转矩：
轴的输入转矩：
轴的输入转矩：
轴的输入转矩：
各轴主要参数如表所示：
表两级展开式圆柱齿轮减速器各轴的主要参数
轴 参数
输入功率
转速
输入转矩
3.53
436.36
77.32
3.39
121.21
267.3
3.26
40.4
770.07
3.13
40.4
739.5
三、高速级大小齿轮的设计
3.1、选择齿轮材料及精度等级
考虑两对齿轮传递的功率不大，故两对齿轮都选用软齿面，小齿轮都选用，调质，齿面硬度为，大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度为，由表[1]选用7级精度，要求齿面粗糙度。
3.2、按齿面接触疲劳强度设计
因两齿轮均为钢制齿轮，所以由课本公式[1]得：
确定有关参数如下：
（1）、齿数和齿宽系数
取小齿轮齿数，则大齿轮齿数，
取
则实际传动比：
传动比误差：
，可用
齿数比：
由表[1]取（因非对称布置及软齿面）。
（2）、转矩
（3）、载荷系数
由表[1]取
（4）、许用接触应力
由图[1]查得，
由式[1]计算应力循环次数
由图[1]查得接触疲劳的寿命系数，
通用齿轮和一般工业齿轮按一般可靠度要求选取安全系数。
所以计算两轮的许用接触应力：
故得：
则模数：
由表[1]取标准模数：
（5）、校核齿根弯曲疲劳强度
由式[1]得：
确定有关参数和系数：
①分度圆直径：
②齿度：
取，
③齿形系数和应力修正系数
根据齿数，，由表[1]查得：
，
，
④许用弯曲应力
由式[1]得：
由图[1]查得，
由图[1]查得，
试验齿轮的应力修正系数：
按一般可靠度选取安全系数
计算两轮的许用弯曲应力：
将求得的各参数代入式[1]：
故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够。
（6）、计算齿轮传动的中心距
（7）、计算齿轮的圆周速度
由表[1]可知选用7级精度的齿轮。
四、低速级大小齿轮的设计
4.1、选择齿轮材料及精度等级
考虑对齿轮传递的功率不大，故大小齿轮都选用软齿面，小齿轮选用，调质，齿面硬度为，大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度为（表）[1]，因是机床用齿轮，由表[1]选7级精度，要求齿面粗糙度。
4.2、按齿面接触疲劳强度设计
因两齿轮均为钢制齿轮，所以由[1]式得:
确定有关参数如下：
（1）、齿数和齿宽系数
取小齿轮齿数，则大齿轮齿数。
齿数比：
由表[1]取（因非对称布置及软齿面）。
（2）、转矩
（3）、载荷系数
由表[1]取
（4）、许用接触应力
由图[1]查得，
由式[1]计算应力循环系数：
由图[1]查得接触疲劳的寿命系数，
通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数。
所以计算两轮的许用接触应力：
故得：
计算模数：
由表[1]取标准模数：
（5）、校核齿根弯曲疲劳强度
由式[1]得：
确定有关参数和系数：
①分度圆直径：
②齿宽：
取，
③齿形系数和应力修正系数
根据齿数，，由表[1]查得，，，
④许用弯曲应力
由式[1]得：
由图[1]查得：
，
由图[1]查得：
，
试验齿轮的应力修正系数，按一般可靠度选取安全系数
计算两轮的许用弯曲应力：
将求得的各参数代入式[1]：
故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够。
（6）、计算齿轮传动中心距
（7）、计算齿轮的圆周速度
。
五、中间轴的设计及校核
5.1、选择轴的材料
因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故因此由表[1]选用的钢材为45钢，正火处理，由表[1]查得强度极限，由表[1]查得其许用弯曲应力。
5.2、确定轴的输出端直径
按扭转强度估算轴输出直径，由表[1]取，则：
考虑有键槽，将直径增大，则。
5.3、轴承部件的结构设计
（1）、轴承部件结构设计
因该轴不长，故轴承采用两段固定方式。
然后按轴上零件的安装顺序，从处开始设计。
（2）、轴承的选择与轴段①及轴段⑤的设计
该段轴段上安装轴承，其设计应与轴承的选择同步进行。
轴段①、⑤上安装轴承，其直径既应便于轴承安装，又应符合轴承内径系列。
暂取轴承为[2]，经过验算，轴承的寿命不满足减速器的预期寿命要求，则改变直径系列，取进行设计计算，由表[2]得轴承内径，外径，宽度，故，通常一根轴上的两个轴承取相同的两个型号，则。
（3）、轴段②和轴段④的设计
轴段②上安装齿轮3，轴段④上安装齿轮2，为便于齿轮的安装，和应分别略大于和，可初定，齿轮2轮毂宽度，左端采用轴肩定位，右端采用套筒固定。
由于齿轮3的直径比较小，采用实心式，取其轮毂宽度与齿轮宽度相等，其右端采用轴肩定位，左端采用套筒定位。
为使套筒端面能够顶到齿轮端面，轴段②和轴段④的长度应比相应齿轮的轮毂宽度略短，故取，。
（4）、轴段③
该段为中间轴上的两个齿轮提供定位，其轴肩高度范围为:
，
取其高度为，故：
齿轮3左端面与箱体内壁距离与高速轴齿轮右端面距箱体内壁均取为:
齿轮2与齿轮3的距离初定为，则箱体内壁之间的距离为：
取，则箱体内壁距离为，齿轮2的右端面与箱体内壁的距离为：
则轴段③的长度为：
（5）、轴段①及轴段⑤的长度
该减速器齿轮的圆周速度小于，故轴承采用脂润滑，需要用挡油环阻止箱体内润滑油溅入轴承座，轴承内端面距箱体内壁的距离取为，中间轴上两个齿轮的固定均由挡油环完成。
则轴段①的长度为：
，
轴段⑤的长度为：
5.4、绘制中间轴草图
中间轴草图如图所示
图中间轴草图
5.5、校核该中间轴和轴承
已知，，
作用在齿轮2，齿轮3上的圆周力：
径向力：
求垂直面的支反力：
计算垂直弯矩：
求水平面的支承力：
计算并绘制水平面弯矩图：
求合成弯矩图（图）：
图中间轴合成弯矩图
求危险截面当量弯矩：
从图看见，，处截面最危险，其当量变矩为：
（取折合系数）
计算危险截面处轴的直径：
截面：
截面：
由于，故该轴是安全的。
5.6、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，所以，
则：
符合轴承使用使用寿命，因此该轴承符合要求。
5.7、键的设计与校核：
已知，，
查附表[2]由于
所以取键
因为齿轮材料为45钢，查附表[1]得，则
取键长；,根据表10-4[1]系列值中取得，取键长
根据挤压强度条件，键的校核力：
所以所选键位，。
六、高速轴的设计及校核
6.1、选择轴的材料
选择轴的材料并确定许用应力，选用45钢正火处理，由表[1]查得强度极限为：
，由表[1]查得许用弯曲应力。
6.2、确定轴的输出端直径
按扭转强度估算轴输出直径，由表[1]取，则：
考虑有键槽，将直径增大，则。
6.3、轴承部件的结构设计
为方便轴承部件的装拆，减速器的机体采用部分式结构，该减速器发热小，轴不长，故轴承采用两端固定方式，按轴上零件的安装顺序从轴的最细处开始设计。
（1）、轴段①
轴段①上安装带轮，此段轴的设计应与带轮轮毂轴孔设计同步进行，已算得轴段①的轴径。
且带轮轮毂的宽度范围为：
取带轮轮毂宽度，轴段①的长度略小于毂孔宽度，则取
。
（2）、密封圈与轴段②
在确定轴段②的轴径时，应考虑带轮的轴向固定和密封圈的尺寸，带轮用轴肩定位，轴肩高度:
轴段②的轴径，最终由密封圈确定，该处轴的圆周速度小于，可选用毡圈油封，查附表[2]选毡圈30，则。
（3）、轴承与轴段③及轴段⑦
初选6208[2]型深沟球轴承，轴段③上安装轴承，其直径应符合轴承内径系列。
已知轴承内径，外径，宽度，故取轴段③的直径，轴承采用脂润滑，需要用挡油环阻止箱体内润滑油溅入轴承座，为补偿箱体的铸造误差和安装挡油环，轴承靠近箱体内壁的端面距离箱体内壁的距离取，挡油环的挡油凸缘内侧面凸出箱体内壁。
可取挡油环轴孔宽度初定为，则：
通常一根轴上的两个轴承应取相同型号
则，
（4）、齿轮与轴段⑤
该段轴上安装齿轮，为了便于齿轮安装，应略大于，可初定，则由机械设计手册查得：
该处键的截面尺寸为，则根据表[1]轮毂键槽深度为。
则该处齿轮上齿根圆与毂孔键槽顶部的距离：
故该轴设计成齿轮轴，则有：
，
（5）、轴段④和轴段⑥的设计
该轴段的直径可取略大于轴承安装尺寸，，齿轮右端面距箱体内壁距离为，则轴段⑥的长度:
轴段④的长度:
（6）、轴承②的长度
该段轴的长度除与轴上的零件有关外，还与轴承座宽度及轴承端盖等零件有关，轴承座宽度为，由表可知下箱座壁厚，则取，，取轴承旁连接螺栓为，
则取，
箱体轴承座宽度，取，
可取箱体凸缘连接螺栓，地脚螺栓，则有轴承端盖连接为，查得轴承端盖凸缘厚度取为，取端盖与轴承座间的调整垫片厚度为，则端盖连接螺钉查附表[2]得采用螺钉，为方便不拆卸带轮的条件下，可以装拆轴承端盖连接螺钉。
取带轮凸缘端面距轴承端盖表面距离，带轮采用腹板式，螺钉的拆装空间足够。
则：
为带轮宽度，为带轮长度。
6.4、绘制高速轴草图
高速轴草图如图所示
图高速轴草图
6.5、校核该高速轴和轴承
已知：
，，
作用在齿轮上的圆周力为：
径向力：
作用在轴①带轮上的外力：
求垂直面的支承力：
计算垂直弯矩并绘制垂直弯矩图：
求水平面的支承力：
由得
计算并绘制水平面弯矩图：
求在支点产生的反力：
求并绘制产生的弯矩图：
在处产生的弯矩：
求合成弯矩图（图）：
图高速轴合成弯矩图
考虑最不利的情况；把与相加得
求危险截面当量弯矩
由图可见处截面最危险，其当量变矩为：
（取折合系数）
计算危险截面处轴的直径：
由材料为45钢，正火处理，，，则：
因为
所以该高速轴是安全的。
6.6、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，所以，取，按最不利考虑，则有
则：
所以该轴上轴承是适合要求的。
6.7、键的设计与校核
根据，，确定带轮选铸铁，
由附表[2]取，取键
采用型普通键：
键校核为
根据表[1]中系列的取值得，综合考虑取
则得：
所选键为。
七、低速轴的设计及校核
7.1、选择轴的材料
因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故查表[1]得选用常用材料的45钢，正火处理，强度极限，许用弯曲应力。
7.2、初算轴径
查表[1]得，考虑轴端只承受转矩，故取最则：
轴与联轴器连接，有一个键槽，轴径应增大，则轴端最细处直径：
7.3、结构设计
轴承部件的结构设计：
该减速器发热小，轴不长，故轴承用两端固定方式，按轴上零件安装顺序，从最小轴径处开始设计。
（1）、联轴器及轴段①
轴段①上安装联轴器，此段设计应与联轴器的选择同步进行，为补偿联轴器所连接两轴的安装误差，隔离振动，选用弹性柱销联轴器，查表[1]取，
则计算转矩
由附表[2]查得型弹性柱销联轴器符合要求：
公称转矩，许用转速，考虑，取联轴器毂孔直径为，轴孔长度为，则相应的轴段①的直径为，其长度略小于毂孔长度取。
（2）、密封圈与轴段②
在确定轴段②的轴径时，应考虑联轴器的轴向固定及轴承盖密封圈的尺寸，联轴器用轴肩定位，轴肩高度
则轴段②的轴径：
，
最终由密封圈确定，该处轴的圆周速度小于，则可选用毡圈油封，由附表[2]得。
（3）、轴承与轴段③及轴段⑥的设计
轴段③及轴段⑥上安装轴承，其直径应便于轴承安装，又符合轴承内径系列，选用轴承6213[2]，轴承内径，外径，宽度，故，轴承采用脂润滑需要挡油环，挡油环宽度初定为，故。
通常一根轴上的两个轴承取相同的型号，故。
（4）、齿轮与轴段⑤
该段上安装齿轮4，为便于齿轮的安装，应略大于，可初定为，其右端采用轴肩定位，左端采用套筒定位，为使套筒端面能够顶到齿轮面，轴段⑤的长度应比轮毂略短，故取。
（5）、轴段④
轴段④为齿轮提供定位和固定作用，定位轴肩的高度为：
取，则，
齿轮左端面距箱体内壁距离,取轴段④的长度
（6）、轴段②与轴段⑥的长度
箱体外壳应与联轴器有一定空隙，故取
轴段⑥的长度
7.4、绘制低速轴草图
低速轴草图如图所示
图低速轴草图
7.5、校核该低速轴和轴承
已知：
作用在圆周上的圆周力：
径向力：
求垂直面的支承力：
计算垂直弯矩：
求水平面的支承力：
计算、绘制水平面弯矩图：
求F在支点产生的反力：
求F力产生的弯矩：
求合成弯矩图（图）：
图低速轴合成弯矩图
考虑最不利的情况；把与相加
求危险截面当量弯矩
由图可见处截面最危险，其当量变矩为：
（取折合系数）
计算危险截面处轴的直径：
考虑到键槽的影响，取
因为，所以该轴是安全的。
7.6、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，所以，取，按最不利考虑，则有
则
所以轴上轴承是适合要求的。
7.7、键的设计与校核
根据，，
查附表[2]，，
则取键，
因为齿轮的材料为45钢，查附表10-5[1]得，，取键长，，取键长
根据挤压强度条件，键的校核力：
所以所选键位，。
八、箱体的尺寸设计
两级展开式圆柱齿轮减速器箱体的主要结构尺寸列于下表：
名称
代号
尺寸/mm
高速级中心距
174
低速级中心距
192
下箱座壁厚
8
上箱座壁厚
8
下箱座部分面处凸圆厚度
12
上箱座部分面处凸圆厚度
12
地脚螺栓底脚厚度
20
箱座上的肋厚
8
箱盖上的肋厚
8
地脚螺栓直径
底脚凸缘尺寸（扳手空间）
32
30
地脚螺栓数目
4
轴承旁连接螺栓（螺钉）直径
上下箱连接螺栓（螺钉）直径
箱缘尺寸（扳手空间）
20
16
轴承盖螺钉直径
圆锥定位销直径
8
减速器中心高
210
轴承旁凸台高度
55
轴承旁凸台半径
16
轴承端盖（轴承座）外径
120，120，160,
箱体外壁至轴承座端面的距离
50
大齿轮顶圆与箱体内壁间的距离
12
九、润滑油的选择
传动齿轮用油润滑，滚动轴承用脂润滑。
在轴承的外侧安装带有尖角的挡油板，既可防止润滑脂流失，又可避免由齿轮溅起的润滑油进入轴承座而稀释润滑脂。
同时，在输入轴和输出轴的轴承透盖上安装有毡圈密封，以防润滑脂流失。
轴承选择钠基润滑脂润滑。
齿轮选择全损耗系统用油润滑油润滑。
43
结论
带式运输机上的两级展开式圆柱齿轮减速器的毕业课程设计是我们真正理论联系实际，深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有帮助。
通过近两个月的毕业设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识，为我们以后的学习和工作打下了坚实的基础。
机械设计融《机械原理》、《机械设计基础》、《机械设计手册》、《互换性与测量技术基础》、《工程力学》、《公差配合与测量技术》、《减速器设计实例精解》、《机械设计基础课程设计指导书》等于一体。
这次的课程设计，对于培养我们理论联系实际的设计思想，训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论，结合生产实际关系和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。
在这次的毕业设计过程中，综合运用必修课程中所学的有关知识与技能，结合各个教学实践环节进行机械课程的设计，逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力，特别是提高了分析问题和解决问题的能力，为我们以后对有关专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。
本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持，衷心的感谢潘老师的指导和帮助。
参考文献
[1]、《机械设计基础》（第二版）邓昭铭张莹主编；高等教育出版社2000
[2]、《机械设计基础课程设计指导书》（第三版）陈立德主编；高等教育出版社2007
[3]、《机械设计机械设计基础课程设计》任济生唐道武马克新主编；中国矿业大学出版社2008
[4]、《减速器设计实例精解》张春宜郝广平刘敏编著；机械工业出版社2009
[5]、《公差配合与测量技术》陆亦工主编；中国传媒大学出版社2010
[6]、《工程力学》王培兴李健主编；机械工业出版社2005
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