两级展开式圆柱齿轮减速器设计书

两级展开式圆柱齿轮减速器设计书一. 课程设计书设计课题:设计一用于带式运输机上的两级展开式圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限8年(300天/年),两班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V表一:二. 设计要求1.减速器装配图一(A1)。

2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一(A3)。

3.设计说明书一份。

三. 设计步骤1. 传动装置总体设计方案2. 电动机的选择3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比4. 计算传动装置的运动和动力参数5. 设计V带和带轮6. 齿轮的设计7. 滚动轴承和传动轴的设计8. 键联接设计9. 箱体结构设计10. 润滑密封设计11. 联轴器设计1.传动装置总体设计方案:1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。

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。

初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。

选择V带传动和二级圆柱斜齿轮减速器（展开式）。

传动装置的总效率a η5423321ηηηηηη=a ＝0.96×398.0×295.0×0.97×0.96＝0.759；1η为V 带的效率,1η为第一对轴承的效率， 3η为第二对轴承的效率，4η为第三对轴承的效率，5η为每对齿轮啮合传动的效率（齿轮为7级精度，油脂润滑.因是薄壁防护罩,采用开式效率计算)。

2.电动机的选择电动机所需工作功率为： P ＝P/η＝1900×1.3/1000×0.759＝3.25kW, 执行机构的曲柄转速为n ＝Dπ60v1000⨯=82.76r/min ， 经查表按推荐的传动比合理围，V 带传动的传动比i ＝2～4，二级圆柱斜齿轮减速器传动比i ＝8～40，则总传动比合理围为i ＝16～160，电动机转速的可选围为n ＝i ×n ＝（16～160）×82.76＝1324.16～13241.6r/min 。

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选定型号为Y112M —4的三相异步电动机，额定功率为4.0 额定电流8.8A ，满载转速=m n 1440 r/min ，同步转速1500r/min 。

3.确定传动装置的总传动比和分配传动比（1） 总传动比由选定的电动机满载转速n 和工作机主动轴转速n ，可得传动装置总传动比为a i ＝n/n ＝1440/82.76＝17.40 （2） 分配传动装置传动比a i ＝0i ×i式中10,i i 分别为带传动和减速器的传动比。

为使V 带传动外廓尺寸不致过大，初步取0i ＝2.3，则减速器传动比为i ＝0/i i a ＝17.40/2.3＝7.57根据各原则，查图得高速级传动比为1i ＝3.24，则2i ＝1/i i ＝2.334.计算传动装置的运动和动力参数 （1） 各轴转速n ＝0/i n m ＝1440/2.3＝626.09r/min Ⅱn ＝1/　Ⅰi n ＝626.09/3.24＝193.24r/minⅢn ＝ Ⅱn / 2i ＝193.24/2.33=82.93 r/minⅣn =Ⅲn =82.93 r/min（2） 各轴输入功率ⅠP ＝d p ×1η＝3.25×0.96＝3.12kWⅡP ＝Ⅰp ×η2×3η＝3.12×0.98×0.95＝2.90kW ⅢP ＝ⅡP ×η2×3η＝2.97×0.98×0.95＝2.70kWⅣP ＝ⅢP ×η2×η4=2.77×0.98×0.97＝2.57kW则各轴的输出功率：'ⅠP ＝ⅠP ×0.98=3.06 kW 'ⅡP ＝ⅡP ×0.98=2.84 kW 'ⅢP ＝ⅢP ×0.98=2.65kW 'ⅣP ＝ⅣP ×0.98=2.52 kW（3） 各轴输入转矩 1T =d T ×0i ×1η N·m 电动机轴的输出转矩d T =9550mdn P =9550×3.25/1440=21.55 N· 所以: ⅠT ＝d T ×0i ×1η =21.55×2.3×0.96=47.58 N·mⅡT ＝ⅠT ×1i ×1η×2η=47.58×3.24×0.98×0.95=143.53 N·mⅢT ＝ⅡT ×2i ×2η×3η=143.53×2.33×0.98×0.95=311.35N·m ⅣT =ⅢT ×3η×4η=311.35×0.95×0.97=286.91 N·m输出转矩：'ⅠT ＝ⅠT ×0.98=46.63 N·m'ⅡT ＝ⅡT ×0.98=140.66 N·m 'ⅢT ＝ⅢT ×0.98=305.12N·m 'ⅣT ＝ⅣT ×0.98=281.17 N·m运动和动力参数结果如下表5.设计Ｖ带和带轮⑴ 确定计算功率查课本178P 表9-9得：2.1=A K8.442.1=⨯=⨯=P k P A ca ,式中为工作情况系数， p 为传递的额定功率,既电机的额定功率. ⑵ 选择带型号根据8.4=ca P ，3.1=A k ,查课本152P 表8-8和153P 表8-9选用带型为A 型带．⑶ 选取带轮基准直径21,d d d d查课本145P 表8-3和153P 表8-7得小带轮基准直径mm d d 901=，则大带轮基准直径mm d i d d d 207903.2102=⨯=⨯=,式中ξ为带传动的滑动率，通常取（1%～2%），查课本153P 表8-7后取mm d d 2242=。

⑷ 验算带速v s m s m n d V md /35/17.71000601400901000601<=⨯⨯⨯=⨯=ππ 在5～25m/s 围，Ｖ带充分发挥。

⑸ 确定中心距a 和带的基准长度由于,所以初步选取中心距a ：471)22490(5.1)(5.1210=+=+=d d d d a ，初定中心距mm a 4710=，所以带长,'d L =76.14444)()(220220121=-+++a d d d d a d d d d πmm .查课本142P 表8-2选取基准长度mm L d 1400=得实际中心距mm L L a a dd 62.4482/76.4447120=-=-+='取mm a 450=⑹ 验算小带轮包角1αοο94.162180180121=⨯--=παa d d d d ，包角合适。

⑺ 确定v 带根数z因mm d d 901=，带速s m v /79.6=，传动比3.20=i ,查课本148P 表8-5a 或8-5c 和8-5b 或8-5d,并由插值法得17.0.7.1000=∆=p p .查课本142P 表8-2得L K =0.96.查课本154P 表8-8,并由插值法得K ∂=0.96 由154P 公式8-22得20.496.096.0)17.007.1(8.4)(00=⨯⨯+=⨯∆+=l ca k k p p p Z α故选Z=5根带。

⑻ 计算预紧力0F查课本145P 表8-4可得m kg q /1.0=,故: 单根普通Ｖ带紧后的初拉力为N qv k zv P F ca 80.15817.71.0)196.05.2(17.755008.4)15.2(500220=⨯+-⨯⨯=+-⨯=α ⑼ 计算作用在轴上的压轴力p F 利用155P 公式8-24可得:N F z F p 43.1570294.162sin80.158522sin210=⨯⨯⨯=⨯=α6.齿轮的设计（一）高速级齿轮传动的设计计算１． 齿轮材料，热处理及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮（1） 齿轮材料及热处理① 材料：高速级小齿轮选用45#钢调质，齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数1Z =24高速级大齿轮选用45#钢正火，齿面硬度为大齿轮 240HBS Z 2=i ×Z 1=3.24×24=77.76 取Z 2=78. ② 齿轮精度按GB/T10095－1998，选择7级，齿根喷丸强化。

２．初步设计齿轮传动的主要尺寸按齿面接触强度设计2131)][(12H E H d t t Z Z u u T K d σεφα⨯±⨯≥确定各参数的值: ①试选t K =1.6查课本215P 图10-30 选取区域系数 Z H =2.433 由课本214P 图10-26 78.01=αε 82.02=αε则6.182.078.0=+=αε②由课本202P 公式10-13计算应力值环数N 1=60n 1j h L =60×626.09×1×（2×8×300×8） =1.4425×109hN 2= =4.45×108h #(3.25为齿数比,即3.25=12Z Z ) ③查课本203P 10-19图得：K 1H N =0.93 K 2H N =0.96④齿轮的疲劳强度极限取失效概率为1%,安全系数S=1,应用202P 公式10-12得: [H σ]1=SK H HN 1lim 1σ=0.93×550=511.5 MPa [H σ]2=SK H HN 2lim 2σ=0.96×450=432 MPa 许用接触应力MPa H H H 75.4712/)4325.511(2/)][]([][21=+=+=σσσ⑤查课本由198P 表10-6得：E Z =189.8MP a 由201P 表10-7得: d φ=1T=95.5×105×11/n P =95.5×105×3.19/626.09=4.86×104N.m3.设计计算①小齿轮的分度圆直径d t 12131)][(12H E H d t t Z Z u u T K d σεφα⨯+⨯≥=mm 53.49)75.4718.189433.2(25.324.46.111086.46.12243=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯②计算圆周速度υ=⨯=10006011　n d t πυs m /62.110006009.62653.4914.3=⨯⨯⨯③计算齿宽b 和模数nt m 计算齿宽bb=t d d 1⨯φ=49.53mm 计算摸数m n 初选螺旋角β=14︒nt m =mm Z d t 00.22414cos 53.49cos 11=⨯=β ④计算齿宽与高之比h b齿高h=2.25 nt m =2.25×2.00=4.50mmh b =5.453.49 =11.01 ⑤计算纵向重合度βε=0.3181Z Φd ο14tan 241318.0tan ⨯⨯⨯=β=1.903⑥计算载荷系数K 使用系数A K =1根据s m v /62.1=,7级精度, 查课本由192P 表10-8得 动载系数K V =1.07,查课本由194P 表10-4得K βH 的计算公式: K βH =)6.01(18.012.12d φ++ 2d φ⨯+0.23×103-×b=1.12+0.18(1+0.6⨯1) ×1+0.23×103-×49.53=1.42 查课本由195P 表10-13得: K βF =1.35 查课本由193P 表10-3 得: K αH =αF K =1.2 故载荷系数:K ＝K K K αH K βH =1×1.07×1.2×1.42=1.82 ⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径d 1=d t1tK K /3=49.53×6.182.13=51.73mm ⑧计算模数n mn m =mm Z d 09.22414cos 73.51cos 11=⨯=β 4. 齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式n m ≥)][(cos 212213F S F ad Y Y Z Y KT σεφββ∂∂⑴ 确定公式各计算数值① 小齿轮传递的转矩＝48.6kN·m 确定齿数z因为是硬齿面，故取z ＝24，z ＝i z ＝3.24×24＝77.76 传动比误差 i ＝u ＝z/ z ＝78/24＝3.25 Δi＝0.032％5％，允许② 计算当量齿数z ＝z/cos ＝24/ cos 314︒＝26.27 z ＝z/cos ＝78/ cos 314︒＝85.43 ③ 初选齿宽系数 按对称布置，由表查得＝1 ④ 初选螺旋角 初定螺旋角 ＝14 ⑤ 载荷系数KK ＝K K K K=1×1.07×1.2×1.35＝1.73 ⑥ 查取齿形系数Y 和应力校正系数Y查课本由197P 表10-5得: 齿形系数Y ＝2.592 Y ＝2.211 应力校正系数Y ＝1.596 Y ＝1.774⑦ 重合度系数Y 端面重合度近似为＝[1.88-3.2×（2111Z Z +）]βcos ＝[1.88－3.2×（1/24＋1/78）]×cos14︒＝1.655＝arctg （tg/cos ）＝arctg （tg20/cos14︒）＝20.64690 ＝14.07609因为＝/cos ，则重合度系数为Y ＝0.25+0.75 cos/＝0.673 ⑧ 螺旋角系数Y轴向重合度 ＝09.214sin 53.49⨯⨯πo＝1.825,Y ＝1－＝0.78⑨ 计算大小齿轮的 ][F S F F Y σαα安全系数由表查得S ＝1.25工作寿命两班制，8年，每年工作300天小齿轮应力循环次数N1＝60nkt ＝60×271.47×1×8×300×2×8＝6.255×10大齿轮应力循环次数N2＝N1/u ＝6.255×10/3.24＝1.9305×10 查课本由204P 表10-20c得到弯曲疲劳强度极限小齿轮a FF MP 5001=σ 大齿轮a FF MP 3802=σ 查课本由197P 表10-18得弯曲疲劳寿命系数: K 1FN =0.86 K 2FN =0.93 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 [F σ]1=14.3074.150086.011=⨯=S K FF FN σ [F σ]2=43.2524.138093.022=⨯=S K FF FN σ 01347.014.307596.1592.2][111=⨯=F S F F Y σαα01554.043.252774.1211.2][222=⨯=F S F F Y σαα大齿轮的数值大.选用.⑵ 设计计算 ① 计算模数mm mm m n 26.1655.124101554.014cos 78.01086.473.122243=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯≥对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m n 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m n =2mm 但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d 1=51.73mm 来计算应有的齿数.于是由:z 1=nm ︒⨯14cos 73.51=25.097 取z 1=25那么z 2=3.24×25=81 ② 几何尺寸计算计算中心距 a=βcos 2)(21n m z z +=︒⨯+14cos 22)8125(=109.25mm将中心距圆整为110mm 按圆整后的中心距修正螺旋角β=arccos01.1425.10922)8125(arccos 2)(21=⨯⨯+=Z +Z αn m 因β值改变不多,故参数αε,βk ,h Z 等不必修正. 计算大.小齿轮的分度圆直径 d 1=01.14cos 225cos 1⨯=βn m z =51.53mm d 2=01.14cos 281cos 2⨯=βn m z =166.97mm 计算齿轮宽度B=mm mm d 53.5153.5111=⨯=Φ 圆整的 502=B 551=B（二） 低速级齿轮传动的设计计算⑴ 材料：低速级小齿轮选用45#钢调质，齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数1Z =30速级大齿轮选用45#钢正火，齿面硬度为大齿轮 240HBS z 2=2.33×30=69.9 圆整取z 2=70. ⑵ 齿轮精度按GB/T10095－1998，选择7级，齿根喷丸强化。