1、 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12.传动方案的拟定13.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34.传动比的计算及分配4 4.1 总传动比4 4.2 分配传动比45.传动装置的动力、运动参数计算4 5.
2、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56.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117.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168.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179.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3010.减速器箱体的结构尺寸31 10.1 箱座高度31 10
3、.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3311.润滑油的选择与计算3412.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3513.设计小结3614.参考文献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63004601.3中批矿山平稳传动8年两班 其
4、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
5、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9-14得，一对轴承效率，斜齿圆柱齿轮传动效
6、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20-12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2-21，两级减速器传动比推算电动机转速范围为查表20-12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Y160M-4111
7、5001460123Y160M1-21130002930117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20-12得电动机的主要尺寸如下（单位：mm）HDFGELEDG3851286001104237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
8、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1163.023146010.99轴9.53962.39614606.1540.97轴9.16368.726237.2444.3960.97轴8.7961556.51153.96810.96卷筒轴8.6211525.54453.9386 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/T
9、11352-1989）材料。由表14-1-1233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8-181，取齿宽系数4）由表8-191，得弹性系数5）初选螺旋角，由图9-21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8-31得重合度系数为8）由图11-21得螺旋角系数9)许用接触应力可用下式计算 由图8-4e、a1得接触疲劳极限应力为，小齿轮和大齿轮应
10、力循环次数分别为由图8-51差得寿命系数，查表8-201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 =436.7 MPa 1.23=362.2 MPa ，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8-211得使用系数因，由图8-61查得动载荷系数, 由图8-71查得齿向载荷分配系数，由表8-221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8-231，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
11、9-21查得节点 区域系数，则端面重合度为 轴向重合度为 由图8-31查得重合度系数，由图11-21查得螺旋角系数 精确计算圆周速度为 由图8-61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8-91查得,4）由图8-101查得重合度系数5）由图11-31查得螺旋角系数6）许用弯曲应力 由图8-4f、b1查得弯曲疲劳极限应力为，由图8-111查得寿命系数,由表8-201查得安全系数,故， 满足齿根弯曲疲劳强度6.1.5
12、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/T 11352-1989）材料。由表14-1-1233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
13、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8-181，取齿宽系数4）由表8-191，得弹性系数5）初选螺旋角，由图9-21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8-31得重合度系数为8）由图11-21得螺旋角系数9)许用接触应力可用下式计算 由图8-4e、a1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8-51差得寿命系数，查表8-201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=372.69 MPa 取，初算小齿轮的分度圆直径，得6.2.3 确定传动
14、尺寸1） 计算载荷系数 由表8-211得使用系数因，由图8-61查得动载荷系数, 由图8-71查得齿向载荷分配系数，由表8-221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8-231，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8-91查得,4）由图8-101查得重合度系数5）由图11-31查得螺旋角系数6）许用弯曲应力 由图8-4f、
15、b1查得弯曲疲劳极限应力为，由图8-111查得寿命系数,由表8-201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
16、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
17、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
18、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9-81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）轴承的选择与轴段及轴段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、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11-91，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）轴段和轴段的设计在轴段上安装齿轮3，轴段上安装齿轮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（1.21.5）=6090，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，轴段和轴段的长度应比相应齿轮的轮毂略短，故取，。4）轴段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
