减速器设计说明书.doc

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机械设计课程设计

设计题目：

二级圆柱齿轮减速器的设计

机械与自动控制学院院（系）机械设计制造及其自动化专业

班级：

09机制（4）班学号：

B09300421

学生姓名：

寿飞锋

指导教师：

钱萍

完成日期：

2012年1月8日

浙江理工大学

目录

1.设计任务书······························································1

1.1设计数据及要求·······················································1

1.2传动装置简图·························································1

1.3设计所需完成的工作量················································1

2.传动方案的拟定························································1

3.电动机的选择···························································2

3.1选择电动机的类型····················································2

3.2选择电动机功率·······················································2

3.3确定电动机的转速····················································2

3.4电动机的主要尺寸····················································3

4.传动比的计算及分配····················································4

4.1总传动比······························································4

4.2分配传动比···························································4

5.传动装置的动力、运动参数计算······································4

5.1各轴转速······························································4

5.2各轴功率······························································4

5.3各轴转矩······························································5

5.4主要传动数据·························································5

6.减速器内传动的设计计算··············································5

6.1高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算······································5

6.2低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算······································11

7.斜齿圆柱齿轮上作用力的计算·········································15

7.1高速级齿轮传动的作用力··············································15

7.2低速级齿轮传动的作用力··············································16

8.减速器装配图的设计····················································16

8.1合理布置图画·························································16

8.2绘制齿轮的轮廓尺寸··················································17

8.3箱体内壁·····························································17

9.轴的设计计算···························································18

9.1中间轴的设计计算····················································18

9.2高速轴的设计计算····················································20

9.3低速轴的设计计算····················································23

9.4轴设计的主要参数····················································30

10.减速器箱体的结构尺寸···············································31

10.1箱座高度····························································31

10.2箱体壁厚····························································32

10.3轴承座螺栓凸台的设计··············································32

10.4设置加强肋板·······················································32

10.5箱盖外轮廓的设计··················································32

10.6箱体凸缘尺寸·······················································32

10.7箱体具体尺寸·······················································33

11.润滑油的选择与计算·················································34

12.装配图与零件图······················································35

12.1附件的设计与选择··················································35

12.2绘制装配图和零件图················································35

13.设计小结······························································36

14.参考文献······························································36

附件一：

减速器装配图

附件二：

减速器输出轴

附件三：

减速器输出轴上的齿轮

附件四：

减速器箱盖

两级展开式圆柱斜齿轮减速器的设计

1设计任务书

1.1设计数据及要求

F（N）

D（mm）

V（m/s）

年产量

工作环境

载荷特性

最短工作年限

6300

460

1.3

中批

矿山

平稳传动

8年两班

其中：

F—带的工作拉力，N；D—滚筒直径，mm；V—运输带工作速度，m/s。

1.2传动装置简图

1—电动机；2、4—联轴器；3—二级展开式圆柱齿轮减速器；5—卷筒；6—输送皮带

图1二级减速器传动简图

1.3设计所需完成的工作量

1）减速器装配图1张（A1）

2）零件工作图1张（减速器箱盖、减速器箱座-A2）；2张（输出轴-A3；输出轴齿轮-A3）

3）设计说明书1份（A4纸）

2传动方案的拟定

一个好的传动方案，除了首先应满足机器的功能需求外，还应当工作可靠，结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、成本低廉以及使用维护方面，要完全满足这些功能要求是困难的。

在拟定传动方案和对多种方案进行比较时，应根据机器的具体使用情况综合考虑，选择能保证主要要求的较合理的传动方案。

现以参考文献[2]第3页中的带式输送机的四种传动方案为例进行分析。

方案制造成本低，但宽度尺寸大，带的寿命短，而且不宜在恶劣环境下工作，方b结构紧凑，环境适应性好，但传动效率低，不适于长期连续工作，且制造成本高。

方案c工作可靠、传动效率高、维护方便、环境适应好，但宽度较大。

方案d具有方案c的优点，而且尺寸较小，但制造成本较高。

综合考虑本次设计的要求，选择c方案。

传动简图见图1。

3电动机的选择

3.1选择电动机的类型

根据用途选用Y系列一般用途的全封闭自冷式三相异步电动机。

3.2选择电动机功率

输送带所需功率为

由表9-1[4]得，一对轴承效率，斜齿圆柱齿轮传动效率，联轴器效率，滚筒效率为则电动机到工作机间的总效率为

电动机所需工作功率为

查表20-1[2]选取电动机的额定功率

3.3确定电动机的转速

输送带带轮的工作转速为

查表2-2[1]，两级减速器传动比

推算电动机转速范围为

查表20-1[2]得，符合这一要求的电动机同步转速有750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min。

而3000r/min的电动机转速高，会使传动装置的总传动比、结构尺寸和重量增加，故选用转速为1500r/min的电动机进行试算，其满载转速为1460r/min，其型号为Y160M-4。

方案

电动机型号

额定功率（）

电动机转速

电动机质量（㎏）

同步

满载

Ⅰ

Y160M-4

11

1500

1460

123

Ⅱ

Y160M1-2

11

3000

2930

117

而3000r/min的电动机转速高，会使传动装置的总传动比、结构尺寸和重量增加，故选用转速为1500r/min的电动机进行试算，其满载转速为1460r/min，其型号为Y160M-4。

3.4电动机的主要尺寸

查表20-1[2]得电动机的主要尺寸如下（单位：

mm）

HD

F×GE

L

E

D

G

385

12×8

600

110

42

37

图2电动机示意图

4传动比的计算及分配

4.1总传动比

4.1分配传动比

因为输入轴与输出轴直接与联轴器相连，所以传动比不变，减速器的传动比，因为，所以取，

所以，，

5传动装置的运动、动力参数计算

5.1各轴转速

5.2各轴功率

5.3各轴转矩

5.4主要传动数据

轴名

功率/

转矩/

转速/

传动比

效率

电机轴

11

63.023

1460

1

0.99

Ⅰ轴

9.539

62.396

1460

6.154

0.97

Ⅱ轴

9.16

368.726

237.244

4.396

0.97

Ⅲ轴

8.796

1556.511

53.968

1

0.96

卷筒轴

8.621

1525.544

53.938

6减速器内传动的设计计算

6.1高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算

6.1.1选择材料、热处理方式和公差等级

考虑到该减速器用于矿山机械，因为矿山机械中的齿轮传动，一般功率都很大、工作速度很低、周围环境中粉尘含量极高，所以选用铸钢作为大小齿轮的材料，查机械设计手册[3]得选用ZG310-570（GB/T11352-1989）材料。

由表14-1-123[3]得小齿轮调质处理，大齿轮正火处理，小齿轮齿面硬度，,平均硬度,。

选用7级精度。

6.1.2初步计算传动的主要尺寸

因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行设计。

其设计公式为

1）小齿轮传递转矩为

2）因值未知，值不能确定，可初步选载荷系数，初选

3）由表8-18[1]，取齿宽系数

4）由表8-19[1]，得弹性系数

5）初选螺旋角，由图9-2[1]得节点区域系数

6）齿数比

7）初选，则，取，则端面重合度为

轴向重合度为

由图8-3[1]得重合度系数为

8）由图11-2[1]得螺旋角系数

9）许用接触应力可用下式计算

由图8-4e、a[1]得接触疲劳极限应力为，

小齿轮和大齿轮应力循环次数分别为

由图8-5[1]差得寿命系数，查表8-20[1]取安全系数,则小齿轮的许用接触应力为

大齿轮的许用接触应力为

∵（+）/2=436.7MPa>1.23=362.2MPa∴，

初算小齿轮的分度圆直径，得

6.1.3确定传动尺寸

1）计算载荷系数

由表8-21[1]得使用系数

因，由图8-6[1]查得动载荷系数,由图8-7[1]查得齿向载荷分配系数，由表8-22[1]查得齿间载荷分配系数,则载荷系数为

2）对进行修正

因与有较大差异，故需对由计算出的进行修正，即

3）确定模数

由表8-23[1]，取

4）计算传动尺寸

中心距为

圆整，取，则螺旋角为

因值与初选值相差较大。

故对与有关的参数进行修正

由图9-2[1]查得节点区域系数，则端面重合度为

轴向重合度为

由图8-3[1]查得重合度系数，由图11-2[1]查得螺旋角系数

精确计算圆周速度为

由图8-6[1]动载荷系数，值不变

取，则高速级中心距为

则螺旋角修正为

修正完毕，故

，取

，取

6.1.4校核齿根弯曲疲劳强度

齿根弯曲疲劳强度条件为

1）

2）齿宽

3）齿形系数和应力校正系数。

当量齿数为

，

由图8-8查得,,由图8-9[1]查得,

4）由图8-10[1]查得重合度系数

5）由图11-3[1]查得螺旋角系数

6）许用弯曲应力

由图8-4f、b[1]查得弯曲疲劳极限应力为，，由图8-11[1]查得寿命系数,由表8-20[1]查得安全系数,故

，

满足齿根弯曲疲劳强度

6.1.5计算齿轮传动其他几何尺寸

端面模数

齿顶圆

齿根高

全齿高

顶隙

齿顶圆直径为

齿根圆直径为

6.2低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算

6.2.1选择材料、热处理方式和公差等级

考虑到该减速器用于矿山机械，因为矿山机械中的齿轮传动，一般功率都很大、工作速度很低、周围环境中粉尘含量极高，所以选用铸钢作为大小齿轮的材料，查机械设计手册[3]得选用ZG310-570（GB/T11352-1989）材料。

由表14-1-123[3]得小齿轮调质处理，大齿轮正火处理，小齿轮齿面硬度，,平均硬度,。

选用7级精度。

6.2.2初步计算传动的主要尺寸

因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行设计。

其设计公式为

1）小齿轮传递转矩为

2）因值未知，值不能确定，可初步选载荷系数，初选

3）由表8-18[1]，取齿宽系数

4）由表8-19[1]，得弹性系数

5）初选螺旋角，由图9-2[1]得节点区域系数

6）齿数比

7）初选，则，取，则端面重合度为

轴向重合度为

由图8-3[1]得重合度系数为

8）由图11-2[1]得螺旋角系数

9）许用接触应力可用下式计算

由图8-4e、a[1]得接触疲劳极限应力为，

小齿轮和大齿轮应力循环次数分别为

由图8-5[1]差得寿命系数，查表8-20[1]取安全系数,则小齿轮的许用接触应力为

大齿轮的许用接触应力为

∵（+）/2=398.9MPa>1.23=372.69MPa∴

取，初算小齿轮的分度圆直径，得

6.2.3确定传动尺寸

1）计算载荷系数

由表8-21[1]得使用系数

因，由图8-6[1]查得动载荷系数,由图8-7[1]查得齿向载荷分配系数，由表8-22[1]查得齿间载荷分配系数,则载荷系数为

2）对进行修正

因与有较大差异，故需对由计算出的进行修正，即

3）确定模数

由表8-23[1]，取

4）计算传动尺寸

中心距为

圆整，取，则螺旋角为

因值与初选值很相近。

故不修正

，取

，取

6.2.4校核齿根弯曲疲劳强度

齿根弯曲疲劳强度条件为

1）

2）齿宽

3）齿形系数和应力校正系数。

当量齿数为

，

由图8-8查得,,由图8-9[1]查得,

4）由图8-10[1]查得重合度系数

5）由图11-3[1]查得螺旋角系数

6）许用弯曲应力

由图8-4f、b[1]查得弯曲疲劳极限应力为，，由图8-11[1]查得寿命系数,由表8-20[1]查得安全系数,故

，

满足齿根弯曲疲劳强度

6.2.5计算齿轮传动其他几何尺寸

端面模数

齿顶圆

齿根高

全齿高

顶隙

齿顶圆直径为

齿根圆直径为

7斜齿圆柱齿轮上作用力的计算

齿轮上作用力的计算为后续轴的设计和校核、键的选择和验算及轴承的选择和校核提供数据。

7.1高速级齿轮传动的作用力

1）已知条件

高速轴传递的转矩，转速，高速级齿轮的螺旋角，小齿轮左旋，大齿轮右旋，小齿轮分度圆直径

2）齿轮1的作用力

圆周力

，其方向与力作用点圆周速度方向相反

径向力

，其方向为由力的作用点指向轮1的转动中心

轴向力为

，其方向可用左手法则确定，即用左手握住轮1的轴线，并使四指的方向顺着轮的转动方向，此时拇指的指向即为该力的方向

法向力为

3）齿轮2的作用力

从动齿轮2各个力与主动齿轮1上相应的力大小相等，作用方向相反。

7.2低速级齿轮传动的作用力

1）已知条件

中间轴传递的转矩，转速，低速级齿轮的螺旋角,为使齿轮3的轴向力与齿轮2的轴向力互相抵消一部分，低速级的小齿轮右旋，大齿轮左旋，小齿轮分度圆直径

2）齿轮3的作用力

圆周力

，其方向与力作用点圆周速度方向相反

径向力

，其方向为由力的作用点指向轮3的转动中心

轴向力为

，其方向可用左手法则确定，即用左手握住轮3的轴线，并使四指的方向顺着轮的转动方向，此时拇指的指向即为该力的方向

法向力为

3）齿轮4的作用力

从动齿轮4各个力与主动齿轮3上相应的力大小相等，作用方向相反。

8减速器装配图的设计

8.1合理布置图画

该减速器的装配图绘在一张A1图纸上。

根据图纸大小与减速器两级齿轮传动的中心距，绘图比例定为1:

2，采用三视图表达装配的机构。

8.2绘出齿轮的轮廓尺寸

在俯视图上绘出两级齿轮传动的轮廓尺寸，如图3所示

图3齿轮的轮廓

8.3箱体内壁

在齿轮齿廓的基础上绘出箱体的内壁、轴承端面、轴承座端面，如图4所示

图4箱体内壁

9轴的设计计算

9.1中间轴的设计计算

9.1.1已知条件

中间轴的传递的功率，转速，传递转矩，齿轮分度圆直径为，齿轮宽度，。

9.1.2选择轴的材料

因传递功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选常用的材料45钢，调质处理。

9.1.3初步确定轴的最小直径

查表9-8[1]得，取故。

9.1.4结构设计

1）轴承部件的结构设计

轴的初步构想设计及构想图如图5所示，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，从最细处开始设计

图5中间轴结构构想图

2）轴承的选择与轴段①及轴段⑤的设计

该轴段上安装轴承，其设计应与轴承的选择同步进行。

考虑齿轮有轴向力存在，选用角接触球轴承。

轴段①、⑤上安装轴承，其直径应既便于安装，又应符合轴承内径系列。

暂取轴承为7209C，由表11-9[1]，查得轴承内径，外径，宽度，内圈定位轴肩直径，外圈定位直径，轴上定位端面圆角半径最大为，对轴的力作用点与外圈大端面的距离，故取。

通常一根轴上的两个轴承取相同的型号，则。

3）轴段②和轴段④的设计

在轴段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轮毂宽度范围为（1.2～1.5）=60～90，取其轮毂宽度与齿轮宽度相等，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，左端采用套筒固定。

为了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，其轴肩宽度范围为，取其高度为，故

齿轮3左端面与箱体内壁距离与