1、展开式二级圆柱齿轮减速器课程设计说明书概要 机械设计课程设计 题目题号：展开式二级圆柱齿轮减速器 学 院：机电工程学院 专业班级：机械102 学生姓名：吉洪涛 学 号：2010111046 指导教师：王银彪成 绩：优秀2012 年 12 月 2 日一 课程设计任务书3二 设计要求3三 设计步骤41.传动装置总体设计方案52.电动机的选择53.确定传动装置的总传动比和分配传动比74.传动装置的运动和动力参数计算75.设计V带和带轮96.齿轮的设计127.轴的设计计算228.滚动轴承的选择及寿命计算289.键联接的选择及校核计算3010.联轴器的选择3111.减速器箱体及附件3212.润滑密封设计
2、36.四设计小结38.五参考资料39机械设计课程设计成绩评阅表题目评分项目分值评价标准评价等级得分A级（系数1.0）C级（系数为0.6）选题合理性题目新颖性20课题符合本专业的培养要求，新颖、有创新基本符合，新颖性一般内容和方案技术先进性20设计内容符合本学科理论与实践发展趋势，科学性强。方案确定合理，技术方法正确有一定的科学性。方案及技术一般文字与图纸质量30设计说明书结构完整，层次清楚，语言流畅。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及创造性10完全独立工作，有一定创造性独立工作及创造性一般工作态度10遵守纪律，工作认真，
3、勤奋好学。工作态度一般。答辩情况10介绍、发言准确、清晰，回答问题正确，介绍、发言情况一般，回答问题有较多错误。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”一 课程设计任务书展开式二级圆柱齿轮减速器的设计1 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
4、%。(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T/(Nm)800850900950800850900800850900运输带工作速度v/(m/s)1.21.251.31.351.41.451.21.31.551.4运输带滚筒直径D/mm360370380390400410360370380390工作条件：(1)单班制工作，空载启动，单向、
5、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%。(2)使用期限 工作期限为十年，检修期间隔为三年。(3)生产批量及加工条件 (4) 小批量生产。原始数据：运输机工作轴转矩T（N.m）800运输带工作速度V（m/s）1.4卷筒直径（mm）400二. 设计要求(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。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. 传动装置的运动和动力参数计算5. 设计V带和带轮1. 传动装置总体设计方案1）传动装置由三相交流电动机、二级减速器、工作机组成。2）齿轮
6、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。3）电动机转速较高，传动功率大，将带轮设置在高速级。传动装置简图：2. 电动机的选择 电动机所需工作功率为：Pw=Tw*nw/9550 =Tw*60*1000V/(d*9550)=800*60*1000*1.4/(3.14*400*9550)=5.6 kw执行机构的曲柄转速为：nw=601000v/d=66.9r/min效率范围:1：带传动： V带 0.952：圆柱齿轮 0.99 7级3：滚动轴承 0.984：联轴器 浮动联轴器 0.970.99,取0.99w 滚筒： 0.99=1*2*2*3*3*3*4*w =0.95*0.9
7、7*0.97*0.99*0.99*0.99*0.98*0.99 =0.839Pd = Pw / =5.6/0.839=6.67Kw又因为额定转速Ped Pd=6.67 Kw取Ped=7.5kw常用传动比：V带：i1=24圆柱齿轮：i2=35圆锥齿轮：i3=23i=i1i2i2=243535=18100 取i=1840N=Nwi=（1840）57.83=10412313.2 r/min取N=1500r/min选Y132M-4电动机 Nm=1440r/min型号额定功率Ped满载转速 nm 启动转矩最大转矩中心高HY132M-47.5KW1440r/min2.2.2.2132mm3. 确定传动装置
8、的总传动比和分配传动比 总传动比i=Nm/Nw=ivi减=i0i1i2i0为带传动传动比；i1为高速齿轮传动比；i2为低速级齿轮传动比；总传动比i=Nm/Nw=1440/67.7=21.27取V带传动比i0=3减速箱的传动比 i减=i/ i0= i1i2=7.09按浸油深度要求推荐高速级传动比：一般i1=（1.11.2）i2，取i1=1.1 *i2。i1*i2=1.1 *i2i2=2.5，i1=1.1*i2=2.754. 计算传动装置的运动和动力参数 1）各轴转速(r/min)n0=nm=1440 r/minn=nm/i0=480minn= n/i1=174.55r/minn = n/i2=6
9、9.82 r/min2）各轴输入功率（kW）P0=Pd=6.67 kWP=P01=6.670.95=6.34 kWP = P23=6.340.970.98=6.03kWP = P 23=6.030.990.98=5.85 kWP= P 34=5.850.980.99=5.68 kW1=v=0.95, 2=齿=0.99，3=滚=0.98，4=联=0.99；注意：滚筒轴负载功率是指其输出功率，即： Pw=Pw=5.68*0.99=5.62kW3）各轴输入扭矩（N.m）T0=9550Pd/nm=44.24 N.mT=9550P/n=126.14 N.mT =9550P/n=329.91 N.mT =
10、9550P/n=800.16 N.mT=9550P/n=776.91 N.m运动和动力参数结果如下表编号理论转速（r/min）输入功率（kw）输入转矩(Nmm)传动比效率电机轴14406.6744.2430.95高速轴4806.34126.142.750.97中间轴174.556.03329.912.50.97低速轴69.825.85800.16滚筒轴57.835.62848.040.995.设计V带和带轮电动机功率P=6.67KW，转速n=1440r/min 传动比i0=31 确定计算功率Pca由机械设计课本表8-7查工作情况系数KA=1.1Pca=KAP=1.16.67KW=7.34KW2
11、.选择V带的带型根据Pca，Nm查图8-11，选A带确定带轮的基准直径dd和验算带速V1） 初选小带轮的基准直径dd1由表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径dd1=160 mm2） 验算带速v，按式（8-13）验算带的速度V=n1Dd1/(60*1000)=3.14*160*1440/(60*1000)=12.06 m/s又5 m/s V25 m/s 故带速合适3计算大带轮的基准直径。根据式（8-15a），计算大带轮的基准直径dd2dd2=i0*98%* dd1=3*160*98%=470.4 mm根据表8-8圆整为200mm 此时带传动实际传动比i0= dd2/ dd1=3.1254.确定
12、V带的中心距a和基准长度Ld 1)0.7（dd2+dd1）a0 2（dd2+dd1） 460mma01320mm取a0=500mm2)由式（8-22）计算带所需的基准长度：Ld0=2a0+/2（dd2+dd1）+（dd2+dd1）（dd2+dd1）/4a0 =2500+3.14660/2+340340/（4*500） =2094mm查表8-2，选Ld=2000mm，带的修正系数KL=1.033）按式（8-23）计算实际中心距aa=a0+（Ld-Ld0）/2=500+（2094-2000）/2=547mmamin=a-0.015Ld=517mmamax=a+0.03Ld=560mm所以中心距变化
13、范围 517560 mm5验算小带轮上的包角11=180-（dd2-dd1）57.3/a =180-(500-160)57.3/538 =14490满足要求7计算带的根数1)计算单根V带的额定功率PrN1=1440r/min ，dd1=160mm查表8-4a得，P0=2.73KW查表8-4b得，P0=0.17 KW查表8-5得，Ka=1.03查表8-2得，KL=0.961于是Pr=（P0+P0）*K*KL=（2.73+0.17）*0.91*1.03=2.69 KW2)计算V带的根数zz=Pca/Pr=7.34/2.69=2.73取Z=36.齿轮设计（一）高速级齿轮传动的设计计算输入功率P=6,
14、34 KW，小齿轮转速n=480r/min 齿数比u=3.04，工作寿命10年（每年工作300天），一班制1. 选定高速级齿轮的类型，精度等级，材料 (1)选用直齿圆柱齿轮；(2)由于工作平稳，速度不高，选用7级精度；(3)材料选择：由表10-1选择小齿轮材料为45（调质），硬度为240HBS，大齿轮材料为45钢（正火）硬度为200HBS，二者材料硬度差为40HBS；(4)选小齿轮齿数为Z1=24，大齿轮齿数为Z2=3.04*24=72.96取Z2=73；5）选取螺旋角。初选螺旋角=152. 按齿面接触强度设计由计算公式（10-21）进行计算，即d1t1） 确定公式内的各计算数值：（1） 试选
15、Kt=1.6（2） 由图10-30，选取区域系数ZH =2.425（3） 由图10-26，查的a1= 0.765 a2=0.87 a=a1+a2=1.65（4）计算小齿轮传递的转矩 T1=126000 N.mm(5) 由表10-7选取齿宽系数d=1(6)由表10-6，查的材料的弹性影响系数Ze=189.8Mpa1/2（7） 由图10-21d，按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限 Hlim1=570 Mpa ，由图10-21c，按齿面硬度查的大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2=350Mpa（8）计算应力循环次数N1=60njLh=604801（1103008）=6.912108N2=N1u=2
16、.5108(9)由图10-19，查的接触疲劳寿命系数KHN1=0.95，KHN2=0.92(10)计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12），得H1=Hlim1 KHN1S=6000.95570MpaH2=Hlim2 KHN2S=3500.92=322MpaH= （H1+ H2）2=（570+350）2=460Mpa2）计算（1）试算小齿轮分度圆直径d1t，由公式得d1t=69.10mm（2）计算圆周速度V=d1t n160000=69.10480601000=1.74ms（3）计算齿宽b及模数mntB=d d1t=169.10=69.10 mmmnt=d1t c
17、osZ1=（69.10cos15）24=2.78 mmh=2.25mnt=6.25mm bh=11.05（4）计算纵向重合度=0.318dZ1tan=0.318124tan15=2.045（5）计算载荷系数KKA=1，根据V=1.74m/s，7级精度，由图10-8，查的动载荷系数Kv=1.08；由表10-4，查的KH=1.420；由图10-13，查得KF=1.35;由表10-3,查得KH=KF=1.2K=KAKvKHKH=11.081.21.42=1.84(6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（10-10a）得d=d1t =69.1 =72.39mm(7)mn=d1cos/Z1=2.
18、78 mm3.按齿面接触强度设计由式10-17，得mn 1） 确定计算参数（1） 计算载荷系数K=KKvKFKF11.081.21.351.75（2）根据纵向重合度=2.045，由图10-28,得螺旋线影响系数Y=0.875（3）计算当量齿数Zv1=Z1cos3=24cos3 15=26.63Zv2=Z2cos3=73cos3 15=75.26（4）查表10-5取齿形系数，应力校正系数YFa1=2.60 Ysa1=1.595 YFa2=2.14 Ysa2=1.83(5)由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=500Mpa;由图10-20b查得大齿轮的弯曲疲劳强度极限FE2=380
19、Mpa;（6）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.88 KFN2=0.90（7）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4 F1= KFN1FE1S=0.88500/1.4=314.29 MpaF2= KFN2FE2S=0.903801.4=244.3Mpa（9）计算YFa Ysa1F并加以比较YFa 2Ysa1/F1=2.601.595/314.29=0.0132YFa 2Ysa2/F2=0.01601大齿轮的数值大2） 设计计算mn =2.35 mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数，mn大于由弯曲疲劳强度计算的法面模数，取mn=2.5mm，已可以满足弯曲疲劳强
20、度，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=69.1mm来计算应有的齿数，于是由Z1=d1cosmn=69.1cos152.5=26.70取Z1=27Z2=uZ1=273.04=82.08 取Z2=82此时u=Z2/Z1=8227=3.04 在误差范围内4.几何尺寸计算1） 计算中心距a=(Z1+Z2) mn2cos =(27+82)2.52cos15=141.06mm圆整为141 mm2)按圆整后的中心距修正螺旋角=arccos(Z1+Z2) mn2a=arccos(27+82)2.52141=14.913) d1=Z1 mncos=272.5cos14.91o=6
21、9.85 mm d2=Z2 mncos=822.5cos14.91o=212.14mm4)计算齿轮宽度b=d d1=169.85=69.85 mm圆整后取B2=70 mm， B1=75 mm（二） 低速级齿轮传动的设计计算输入功率P=6.03KW，小齿轮转速n=174.55 r/min 齿数比u=2.34，工作寿命10年（每年工作300天），一班制1选定低速级齿轮的类型，精度等级，材料(1)选用直齿圆柱齿轮；(2)由于工作平稳，速度不高，选用7级精度；(3)材料选择：由表10-1选择小齿轮材料为45（调质），硬度为240HBS，大齿轮材料为45钢（正火）硬度为200HBS，二者材料硬度差为40
22、HBS；(4)选小齿轮齿数为Z1=24，大齿轮齿数为Z2=24*2.34=55.16取Z2=56；5）选取螺旋角。初选螺旋角=153. 按齿面接触强度设计由计算公式（10-21）进行计算，即d1t2） 确定公式内的各计算数值：（4） 试选Kt=1.6（5） 由图10-30，选取区域系数ZH =2.425（6） 由图10-26，查的a1= 0.79 a2=0.86 a=a1+a2=1.65（4）计算小齿轮传递的转矩 T1=329914N.mm(5) 由表10-7选取齿宽系数d=1(6)由表10-6，查的材料的弹性影响系数Ze=189.8Mpa1/2（7） 由图10-21d，按齿面硬度查的小齿轮的
23、接触疲劳强度极限 Hlim1=600 Mpa ，由图10-21c，按齿面硬度查的大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2=350 Mpa（8）计算应力循环次数N1=60njLh=60174.551（1103008）=0.25109N2=N1u=0.11108(9)由图10-19，查的接触疲劳寿命系数KHN1=0.95，KHN2=0.98(10)计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12），得H1=Hlim1 KHN1S=6000.95570 MpaH2=Hlim2 KHN2S=3500.98=343 MpaH= （H1+ H2）2=（570+343）2=456.5 Mpa
24、2）计算（1）试算小齿轮分度圆直径d1t，由公式得d1t=97.61 mm（2）计算圆周速度V=d1t n160000=97.61174.55601000=0.89ms（3）计算齿宽b及模数mntB=d d1t=197.61=97.61 mmmnt=d1t cosZ1=（97.61cos15）24=3.93 mmh=2.25mnt=8.84 mm bh=11.04（4）计算纵向重合度=0.318dZ1tan=0.318124tan15=2.045（5）计算载荷系数KKA=1，根据V=0.89m/s，7级精度，由图10-8，查的动载荷系数Kv=1.04；由表10-4，查的KH=1.429；由图1
25、0-13，查得KF=1.425;由表10-3,查得KH=KF=1.2K=KAKvKHKH=11.041.21.429=1.783(6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（10-10a）得d=d1t =97.61=101.29mm(7)mn=d1cos/Z1=3.93mm3.按齿面接触强度设计由式10-17，得mn 3） 确定计算参数（2） 计算载荷系数K=K*Kv*KF*KF11.041.21.4251.7784（2）根据纵向重合度=2.556，由图10-28,得螺旋线影响系数Y=0.875（3）计算当量齿数Zv1=Z1cos3=24cos3 15=26.67Zv2=Z2cos3=56
26、cos3 15=62.22（4）查表10-5取齿形系数，应力校正系数YFa1=2.65 Ysa1=1.58 YFa2=2.28 Ysa2=1.73(5)由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=500Mpa;由图10-20b查得大齿轮的弯曲疲劳强度极限FE2=380Mpa;（6）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.95 KFN2=0.96（7）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4 F1= KFN1FE1S=0.955001.4=339.3 MpaF2= KFN2FE2S=0.963801.4=260.57 Mpa（9）计算YFa Ysa1F并加以比较YFa 2Y
27、sa1/F1=2.651.58339.3=0.01234YFa 2Ysa2/F2=0.015038大齿轮的数值大4） 设计计算mn =2.37mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数，mn大于由弯曲疲劳强度计算的法面模数，取mn=2.5mm，已可以满足弯曲疲劳强度，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=101.29mm来计算应有的齿数，于是由Z1=d1cosmn=101.29cos152.5=39.1取Z1=40Z2=uZ1=402.34=93.6取Z2=95此时u=Z2/Z1=95/40=2.375 在误差范围内4.几何尺寸计算2） 计算中心距a=(Z1+Z2) mn2cos =(95+40)2.52cos15=174.87mm圆整为175mm2)按
