二级减速器机械设计说明书

课程设计说明书

目录

一、课程设计任务书 (3)

（一）、设计课题 (3)

（二）、设计工作量 (4)

（三）、设计步骤 (4)

二、电动机的选择 (5)

三、计算总传动比及分配各级的传动比 (6)

四、运动参数及动力参数计算 (7)

五、传动件的设计计算 (8)

（一）、V带传动的设计 (8)

（二）、高速级直齿圆柱齿轮设计： (11)

（三）、低速级直齿圆柱齿轮设计： (14)

七、轴的设计 (18)

（一）、中间轴的设计 (18)

（二）、输入轴的设计 (19)

（三）、输出轴的设计 (21)

八、轴的校核 (23)

（一）、中间轴的校核 (23)

（二）、输入轴的校核 (25)

（三）、输出轴的校核 (27)

九、轴承的选择与校核 (28)

十、键的选择与校核 (29)

十一、润滑方式及密封方式的选择 (30)

十二、减速器箱体及附件的设计 (30)

十一、总结感想 (32)

附表 (33)

1. 书面材料 (33)

（1）课程设计说明书1份； (33)

（2）二级减速器装配图1张（A0）； (33)

（3）箱盖零件图1张（A2）； (33)

2.电子文档 (33)

附图 (36)

参考文献 (37)

一、课程设计任务书

（一）、设计课题

设计带式运输机传动装置

(1-7号)

已知条件：（1）运输带工作拉力N F 6200=； （2）运输带工作速度s m v 8.0=； （3）滚筒直径mm D 300=； （4）工作机传动效率98.0=w η；

（5）输送带速度允许误差为±5%；

（6）工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳；

（7）工作环境：室内工作，湿度和粉尘含量为正常状态，环境最高温度为35度； （8）要求齿轮使用寿命为10年（每年按300天计）； （9）生产批量：中等。

（10）动力来源：电力，三相交流，电压380V 。 传动方案：如图1所示。

设计工作量：（1）建立组成减速器的各零件的三维模型及减速器装配模型； （2）减速器装配图1张（A0或A1图纸）； （3）零件工作图1张（同一设计小组的各个同学的零件图不得重复，须由指导教师指导选定）； （4）设计计算说明书1份。

图1

（二）、设计工作量

（1）建立组成减速器的各零件的三维模型及减速器装配模型；

（2）减速器装配图1张（A0或A1图纸）；

（3）零件工作图1张（同一设计小组的各个同学的零件图不得重复，须由指导教师指导选定）；（4）设计计算说明书1份。

（三）、设计步骤

（1）．设计计算：

2．用Catia 软件构建零件三维模型及装配模型

每位同学都要依据自己的设计参数独立建模。

3．绘制典型零件的零件图、绘制装配图。零件图每人一张，由指导教师分配任务。 4．整理说明书（A4）按指导书78、79页的要求编写。

注：附图内容包括：零件三维模型图、装配模型图、零件图、装配图、爆炸图

二、电动机的选择

（1）、选择电动机类型：

根据工作和电源条件，选择Y 系列三相异步电动机。 （2）、选择电动机功率： 工作机使用功率; P w =

w 0100ηFV =98

.010008.06200??Kw=5.06 Kw

电动机到滚筒轴的传动总效率：42

3321ηηηη

1η, 2η, 3η, 4η分别代表V 带轮传动，滚动轴承，直齿圆柱齿轮，联轴器的效率，由设计指导书查表分

别取0.95、0.99、0.99、0.98，则：

86.098.099.099.095.023=???=η

故：所需电动机功率：Kw P P w

n 89.5==

η

（3）、选择电动机额定功率：

工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳；

工作环境：室内工作，湿度和粉尘含量为正常状态，环境最高温度为35度； 电动机额定功率p 只需略大于P n 即可，所以Kw p 5.7= （4）、选择电动机转速： 滚筒直径D=300mm 滚筒工作转速：min /96.50100060n r D

v

w =??=π 按照表查得：

V 带传动比范围：)4~2(=v i

二级展开式圆柱齿轮减速器传动比范围：)40~8(=c i 总传动比推荐范围：)160~16(==c v i i i

电动机转速可选范围：min /)6.8153~815(r n i n w =?=

综合考虑电动机、传动装置尺寸、重量以及传动比分配，因此选定电动机型号为Y132M-4,其主要外形尺寸

查表得下表：

三、计算总传动比及分配各级的传动比

（1）、传动系统的总传动比： i=

w n n =96

.501440=28.26

（2）、分配传动系统的各级传动比：假设V 带传动分配的传动比i 1=2.2,则二级展开式圆柱齿轮减速器总传动比i ∑=

1

i i

=12.85 二级减速器中：

高速级齿轮传动比：i 2=∑?i 35.1=3.14 低速级齿轮传动比：i 3=

2

i i ∑

=4.09

四、运动参数及动力参数计算

（1）：各轴转速：

减速器传动装置从各轴从高速至低速依次编号为：Ⅰ轴、Ⅱ轴、Ⅲ轴。 各轴转速为：

0n =m n =1440 r/min Ⅰn =

1

i n m =6.51440=352.38r/min Ⅱn =

2

Ⅰi n =14.3352.38=112.10 r/min 96.502

.210.112i 3===

ⅡⅢn n r/min （2）、各轴输入功率：

按电动机所需功率P n 计算各轴输入功率，即 电动机的输入功率：P 0=P n =5.89 kw

第一根轴的输入功率：P Ⅰ=P n 1η=5.8930.95=5.60 kw

第二根轴的输入功率：P Ⅱ=P Ⅰ32ηη=5.6030.9930.97=5.38 kw 第三根轴的输入功率：P Ⅲ=P Ⅱ32ηη=5.3830.9930.97=5.16 kw 工作机轴功率：P w =P Ⅲ=42ηη 5.16*0.99*0.99=5.06 kw （3）：各轴转矩： 电动机轴的转矩：T 0=9550

m N m N n P m n ?=??=09.39144089.59550 第一根轴的转矩：T Ⅰ=m N m N n ?=??=76.15138.35260.59550P 9550

Ⅰ

Ⅰ

第二根轴的转矩：T Ⅱ=m N m N n P ?=??=11.45810

.11238.595509550

ⅡⅡ

第三根轴的转矩：T Ⅲ=m N m N n P ?=??=11.45810

.11238.595509550

ⅢⅢ 工作机轴的转矩：T w =m N m N n P w w ?=??=48.94896

.5006.595509550

将计算结果汇总列表如下：

五、传动件的设计计算

（一）、V 带传动的设计

设计带传动的主要参数：

已知带传动的工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳;传递的功率P ed =7.07Kw,小带轮转速n 1=1440r/min ，大带轮转速n 2=352.38r/min,传动比i 1=2.2。

设计内容包括：带的型号、长度、根数、传动中心距，带轮的直径及结构尺寸等等。 （1）、确定设计功率P d

P d= K A P ed=7.07kw

式中：K A =1.2

（2）、选择带型

根据设计功率P d 和小带轮转速n 1，选择B 型V 带

(3 )、选择带轮的基准直径并验算带速

①为了避免弯曲应力过大，应使小带轮直径min 1D D ≥所以取小带轮基准直径D 1=140mm ②验算带速v

max 1

11000

60v n D v ≤???=

π

其中普通V 带v max =25～30m/s

带速也不宜过低，否则带受的拉力过大。一般带速v=5～25m/s 代入数据得：1000

601440

14014.3???=

v =10.55m/s

带轮符合推荐范围。

（4）、计算大带轮的基准直径

D 2= D 1i=2.2

根据基准直径系列，初定D 2=308mm 转速误差

0227.0308

315

308-=-<±5%

（5）、确定中心距a 和带长L d 根据：

)(2)(7.021021D D a D D +≤≤+

)315140(2)315140(7.00+≤≤+a mm a mm 6485670≤≤

初定中心距0a =600mm

设计条件中没有限定中心距a ，故可初选中心距

0a ，由下式

带长mm a D D D D a L d

11.19274)()(220

2

12120'

=-+++≈π

查普通V 带的基准长度系列和代偿修正系数表，取mm L d 2000=。

中心距mm L L a a d

d 6362

'0=-+≈ a 的调整范围：mm L a a d 567015.0min =-=

mm L a a d 64803.0max =+=

（6）、验算小带轮包角1α

?

?=??--

=1653.57a 1801

21D D α≤180°，合适。

（7）、确定V 带根数z

L d

K K P P P z α)(00?+=

由单根V 带的基本额定功率表，查得

kw P 8.20=。

由单根普通V 带额定功率的增值表，查得kw P 46.00=?。

由小带轮包角修正系数表，查得

96.0=αK 。

由普通V 带的基准长度系列和带长修正系数表，查得03.1=L K 。 代入求根数公式得：

L d K K P P P z α)(00?+=

19

.203.196.0)46.08.2(9

=??+=

取3=z ，符合V 带的最小基准直径表推荐的轮槽数。 （8）、确定初拉力

0F

由式

20)15

.2(500

qv K zv P F d +-=α

查V 带单位长度的质量表，得m kg q /1.0=

N

N F 17.19855.101.0)196.05

.2(55.103950020=?+-???

=

（9）、计算作用在轴上的压力

Q

F

N

zF F Q 14.11772165sin 17.198322sin 21

0=???==

α

（10）、 V 带轮设计 A. 带轮的材料为：HT200 B. 带轮的结构形式：腹板式

（二）、高速级直齿圆柱齿轮设计：

（1）、选择齿轮材料、热处理、精度等级、齿轮齿数

根据工作条件与已知条件，减速器应采用闭式软齿面齿轮；小齿轮齿数，大齿轮齿数，取311=Z ；传动比09.4i 1=，68.126i 112=?=Z Z ，取127

设计说明

（2）、按齿根弯曲疲劳强度设计

确定式中各项数值:

A 、由表查0.1=A K ,故初选载荷系数5.1=t K

B 、由表，非对称分布，选取齿宽系数=

d ψ0.6

C 、小齿轮传递的转矩1T mm N n P

T ?=?=46.15176010

55.91

6

1 D 、由弹性系数表，查得MPa Z E 8.189= E 、由节点区域系数图，查得5.2=H Z F 、接触重合度系数Z ε，查得0.87Z =ε

=2Z

由式βεαcos )11(

2.388.121??

?

???+-=z z 得 75.1)127

1311(

2.388.1=+?-=αε

由式得91100145.11030016138.3526060?=?????==h njL N

89

121048.209

.4100145.1?=?==i N N

由接触强度的寿命系数图，查得01.11=N Z ，09.12=N Z 取0.1min =H S

由齿轮的接触疲劳极限图，查得

MPa MPa H H 5506402lim 1lim ==σσ

[]MPa S Z H N H H 4.6460

.101.1640min

11lim 1=?==σσ

[]MPa S Z H N H H 5.5990

.109.1550min

22lim 2=?==σσ

取[]MPa H 5.5992=σ设计齿轮参数 将确定后的各项数值代入设计公式，求得

[]mm

Z Z Z u

u KT d H H E d t 51.76)5

.59987.05.28.189(09.4109.46.01517605.12)(123

232

11=??±???=±≥σ?ε

修正t d 1: s m tn d v /41.11000

601

1=?=

πm/s 由使用系数表，查得

； 1K A =

由动载系数图，查得； 1.2K V =

由齿轮载荷分布系数图，查得；β 1.08K = 由齿间载荷分配系数表，查得

11.K =α

则43.11.108.12.11=???==αβK K K K K v A

mm mm d

d t

K K t

22.7551.763

5

.143.1311===

m=

mm mm Z d 43.231

22.7511== 由渐开线齿轮的标准模数表，选取第一系列标准模数m=2.5。 齿轮主要几何尺寸：

mm z z m

a 5.197)(2

21=+=

mm mm mz d 5.77315.211=?== m mm mz d 5.3171275.222=?==

mm mm d b d 5.465.776.01=?==?

取mm B 552=，mm B 601=

（3）、校核齿根弯曲疲劳强度

[]F S F F Z bm KT Y Y Y σσε

αα≤=1

21

2； a 、重合度系数，

0.68

75

.025.0a

=+

=Y εε；

b 、由外齿轮的齿形系数图和外齿轮的应力修正系数图，查得：

18.249.221==Fa Fa Y Y ；82.166.121==sa Sa Y Y ；

c 、由弯曲强度的寿命系数图，查得92.01=N Y ，94.02=N Y

由齿轮的弯曲强度疲劳极限图，按齿轮齿面硬度均值HBS 235，查得：

MPa

Mpa

F F 3003302lim 1lim ==σσ

取25.1min =F S

[]a 88.242min

11lim 1MP S Y F N F F =?=σσ

[]a 6.225min

22lim 2MP S Y F N F F =?=σσ

将确定出的各项数值代入弯曲强度校核公式，得

[][]2

1

12

21

21123.12963.134F Sa Fa Sa Fa F F F F Mpa Y Y Y Y MPa σσσσσ<=??=<=

d 、故齿轮的弯曲疲劳强度足够。

将计算结果汇总列表如下：

（三）、低速级直齿圆柱齿轮设计：

（1）、选择齿轮材料、热处理、精度等级、齿轮齿数

根据工作条件与已知条件，减速器应采用闭式软齿面齿轮；小齿轮齿数，大齿轮齿数，取373=Z ；传动比14.3i 2=，31.116i 234=?=Z Z ，取117

设计说明

=2Z

（2）、按齿根弯曲疲劳强度设计

确定式中各项数值:

A 、由表查0.1=A K ,故初选载荷系数5.1=t K

B 、由表，非对称分布，选取齿宽系数=

d ψ0.9

C 、小齿轮传递的转矩1T mm N n P T ?=?=8.45810810

55.92

2

6

1 D 、由弹性系数表，查得MPa Z E 8.189= E 、由节点区域系数图，查得5.2=H Z F 、接触重合度系数Z ε，查得87.0Z =ε 由式βεαcos )11(

2.388.121??

?

???+-=z z 得 77.1)117

1371(

2.388.1=+?-=αε

由式得831022854.31030016110.1126060?=?????==h njL N

89

141002707.114

.310228545.3?=?==i N N

由接触强度的寿命系数图，查得01.13=N Z ，09.14=N Z 取0.1min =H S

由齿轮的接触疲劳极限图，查得

MPa MPa H H 4906404lim 3lim ==σσ