二级直齿圆柱齿轮减速器说明书附加cad图1

机械设计课程设计计算

设计题目 用于带式运输机上的两级圆柱齿轮减速器

机 械 系 机械设计与制造及其自动化 专业

机 设 092 班

设 计 者 郑 立

学 号 0914051100

指导老师 杨 j

2011 年 12月 日

3

目录

一、 设计任务………………………………………………(1) 二、 传动方案总体设计……………………………………(1) 三、 电机（原动机）选择…………………………………(2) 四、 确定传动比……………………………………………(2) 五、 机构的运动分析及动力参数选择与计算……………(3) 六、 传动零件的计算………………………………………(4) 七、 轴的计算…………………………………………...(11) 八、 …………………………………………(33)

参考资料……………………………………………………(34) 附录

3

………………

……………………………………….(35)

3

一、

设任务：设计一用于带式运输机上的两级圆柱直齿轮减速器

已知条件及要求：运输带工作拉力F；

运输带工作速度v（允许运输带速度误差为±5%）； 滚筒直径D；

两班制，连续单向运转，载荷轻微冲击； 工作年限8年；中批量生产。 题目数据表

序 卷筒上的圆周力F（N） 卷筒直径D（mm） 号 运输带速度V（m/s） 5 6800 425 0.48

二、 传动装置总体设计：

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。

3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在 高速级。 其传动方案如下： Iη2η3η1IIη5PwPdIIIη4IV 三 选择电机 3 １. 计算电机所需功率P： 查手册第85页表10-1：

d?1－带传动效率：0.95

?2－每对轴承传动效率：0.97 ?3－圆柱齿轮的传动效率：0.98

?4－联轴器的传动效率：0.993 ?5—卷筒的传动效率：0.99

说明：

?－电机至工作机之间的传动装置的总效率：

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比，可见第3种方案比较合适，因此选用电动机型号为Y132M1-6，其主要参数如下：

分配传动比：取i带?3.05 则i1?i2?50.53/3.05?16.49

i1??1.3?1.5?i2取i1?1.3i2经计算i?3.56i1?4.56

2注：i带为带轮传动比，i1为高速级传动比，i2为低速级传动比。

五 计算传动装置的运动和动力参数：

n3?nmn2960???19.1r/min i2i带?i1?i23?4.63?3.562各轴输入功率：p1?pd??01?3.67?0.96?3.52kW

p2?p1??12?pd??01??12?3.67?0.96?0.99?0.96?3.21kW

p3?p2??23?pd??01??12??23?3.67?0.96?0.99?0.96?0.99?0.96?3.05kW

p4?p3??34?pd??01??12??23??34?3.67?0.96?0.99?0.96?0.99?0.96?0.99?0.993?3kW

3

EFAF? BCACEF=0.1

P0=1.37+0.1=1.38

?P?0.10?0.108

0

查课本第202页表13-2得KL?1.09。

?查课本第204页表13-5由内插值法得KK?=0.95+0.009=0.959

?0.959。?1=163.0

EFAF? EF=0.009 BCAC

则Z?Pc4.4kW??2.84

?P0??P0?K?KL?1.38?0.108??0.959?1.09取Z?3根。

⑥求作用在带轮轴上的压力FQ：查课本201页表13-1得q=0.10kg/m，

1高速级大小齿轮的设计：

①材料：高速级小齿轮选用45?钢调质，齿面硬度为250HBS。

高速级大齿轮选用45?钢正火，齿面硬度为220HBS。

②查课本第166页表11-7得：?查课本第165页表11-4得：S

HHlim1?550Mpa ?Hlim2?540Mpa。

?1.1 SF?1.3。

3

故?????H1Hlim1SH?550Mpa?Hlim2540Mpa?500Mpa ??H2????490Mpa。 1.1SH1.1查课本第168页表11-10C图得：故?????F1Flim1?Flim1?200Mpa ?Flim2?150Mpa。

SF?200Mpa?Flim2150Mpa?154Mpa ??F2????115Mpa。 1.3SF1.3③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数K?1.2，取齿宽系数?高速级大齿轮：b2a?0.4 计算中心距：由课本第165页

?84 Z2?139高速级小齿轮：b1?90 Z1?29

④验算轮齿弯曲强度： 查课本第167页表11-9得：

YF1?2.6 YF2?2.2

2KT1YF12?1.2?106.9?2.6?103?43.5Mpa???F1? 按最小齿宽b2?84计算：?F1?2?2bmZ184?2.5?29??F2YF2??F1?36.8Mpa???F2? 所以安全。 YF1⑤齿轮的圆周速度：V??dn1160?1000???29?2.5?314.860?1000?1.19m/s

查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。

2低速级大小齿轮的设计：

①材料：低速级小齿轮选用45?钢调质，齿面硬度为250HBS。

低速级大齿轮选用45?钢正火，齿面硬度为220HBS。 ③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3

得：载荷系数K?1.2，取齿宽系数??0.5 齿宽：b??a?0.5?250?125则取b低速级大齿轮：b低速级小齿轮：b44?125 b3?b4??5?10??130

?125 Z4?98 ?130 Z3?27

F33Y④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：?2.65YF4?2.25

2KT3YF32?1.2?1591.5?2.65?103?47.9Mpa???F3? 按最小齿宽b4?125计算：?F3?2?2bmZ3125?4?27 3

径向力为Fr?Ftgt??2984?tg20??1073N

作用在轴1带轮上的外力：F?FQ?1132.8N 求垂直面的支反力：

F1V?l2Frl?211?1073?800N 1?l273?211F2V?Fr?F1V?1073?800?273N

求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：

Mav?F2vl2?273?211?10?3?57.6N.m

M'av?F1vl1?800?73?10?3?57.4N.m

求水平面的支承力：

由F1H(l1?l2)?Flt2得

F1H?l2llF211t??2948?2197N 1?273?211F2H?Ft?F1H?2948?2197?751N

求并绘制水平面弯矩图：

M3aH?F1Hl1?2197?73?10??158.2N.m

M'aH?F2Hl2?751?211?10?3?158.4N.m

求F在支点产生的反力：

F3F1F?ll?96?1132.8?384.3N 1?l273?211F2F?F1F?F?384.3?1132.8?1517.1N

求并绘制F力产生的弯矩图：

M2F?Fl3?1132.8?96?10?3?108.7N

M'aF?F1Fl1?384.3?73?10?3?27.7N

3

F在a处产生的弯矩：

MaF?F1Fl1?384.3?73?10?3?27.7Nm

求合成弯矩图：

'考虑最不利的情况，把MaF与22Mav?MaH直接相加。

'22Ma?MaF?MaV?MaH?27.7?57.62?158.22?196.1N.m ''2'2Ma?MaF?MaV?MaH?27.7?57.42?158.42?196.2N.m

求危险截面当量弯矩：

从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数??0.6） 要承受径向载荷的作用，所以P?Fr，查课本259页表16-9，10取ft?1,fp?1.2,取??3

按最不利考虑，则有：Fr1?222F12v?F1H?F1F?800?2197?384.3?2722.4N

Fr2?F22v?F22H?F2F?2732?7512?1517.1?2316.2N

106Cft?1061?29.5?1033则Lh?()h??()?6.3年 因此所该轴承符合要求。

60nfPP60?314.81.2?2316.24弯矩及轴的受力分析图如下： 5键的设计与校核:

根据d1?36,T1?106.9，确定V带轮选铸铁HT200，参考教材表10-9,由于

d1?36在30?38范围内，故d1轴段上采用键b?h：10?8,

采用A型普通键:

键校核.为

L1=1.75d1-3=60

综合考虑取

bl=50得

4T14?106.9?103????37.1Mpa???p?查课本dlh[?p]36?8??50?10?155页表10-10????50?60所选键

为：b?h?l:10?8?50

中间轴的设计：

3

①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取

????35MpaC=100。

②根据课本第230页式14-2得：dd1段要装配轴承，所以查手册第

3

min?C3P23.21?1003?36.1 n26819页表1-16取d????40，查手册62页表6-1

选用6208轴承，L1=B+?+?+2?3=18+10+10+2=40。

2???d2装配低速级小齿轮，且d2?d1取d2?45，L2=128，因为要比齿轮孔长度少???2?3???。 d3段主要是定位高速级大齿轮，所以取d3?60，L3=?4=10。 d4装配高速级大齿轮，取d4?45 L4=84-2=82。 d5段要装配轴承，所以查手册第

3

9页表1-16取d???5?45，查手册62页表6-1

选用6208轴承，L1=B+?+?+3+2?3=18+10+10+2=43。

2???③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94 作用在2、3

2T22?470.3?103齿轮上的圆周力：Ft2???2707N

d2139?2.5 N 径向力：

Fr2?Ft2tg??2707?tg20??985N Fr3?Ft3tg??8709?tg20??3169N

求垂直面的支反力

MaVn?F1V(l1?l2)?Fr2l2??316?(74?117)?985?117??10?53.5N.m

?3求水平面的支承力：

F1H?Ft3l3?Ft2?(l2?l3)?8709?94?2707?211?4586N

l1?l2?l374?117?94F2H?Ft2?Ft3?F1H?2707?8709?4586?6830N

3

计算、绘制水平面弯矩图：

MaHm?F1Hl1?4586?74?10?3?323N.m

MaHn??F2H(l1?l2)?Ft3l2???6830?(74?117)?8709?117??10?295N.m

?3求合成弯矩图，按最不利情况考虑：

22Mam?Mavm?MaHm?23.92?3232?323.8N.m 22Man?Mavn?MaHn?53.52?2952?300N.m

求危险截面当量弯矩：

从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数??0.6）

106Cft?轴承寿命可由式Lh?由于轴承主要承受径向载荷的作()h进行校核，

60nPfP用，所以P?Fr，查课本259页表16-9，10取ft?1,fp?1.1,取??3

222Fr1?F12?F?316?4586?4596N v1HFr2?F22v?F22H?25002?68302?7273N

106Cft?1061?29.5?1033则Lh?()h??()?2.12y，轴承使用寿命在2?3年范围

60n2PfP60?681.1?7273内，因此所该轴承符合要求。 ④

弯

矩

及

轴

的

受

力

分

析

图

如

下

：

3

⑤键的设计与校核： 已知d2?db?h:14?9

4?45,T2?470.3N.m参考教材表10-11，由于d2?(44~50所)以取

b因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得????100?120 L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70

4T24?470.3?103根据挤压强度条件，键的校核为：?b???82.9Mpa???b?

dhl45?9??70?14?4T24?470.3?103?b???54Mpa???b?

dhl45?9??100?14?所以所选键为:b?h?l:14?9?70 b?h?l:14?9?110

从动轴的设计：

⑴确定各轴段直径

①计算最小轴段直径。

因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式14-2得：

3

d1?C?3P33.56?100?3?57.1mm考虑到该轴段上开有键槽，因此取 n319.1d1?57.1?(1?5%)?59.9mm查手册9页表1-16圆整成标准值，取d1?63mm

②为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径d2?70mm。查手册85页表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值，因此取d2?70mm。 ③设计轴段d，为使轴承装拆方便，查手册62页，表6-1，取，

3

挡油环给轴承定位。选轴承6215:?D?130,B?25,da?84?。d3?75 ④设计轴段d4，考虑到挡油环轴向定位，故取d4?80

⑤设计另一端轴颈d7，取d7?d3?75mm，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。

⑥ 轮装拆方便，设计轴头d6，取d6?d7，查手册9页表1-16取d6?80mm。 ⑦设计轴环d5及宽度b

使齿轮轴向定位，故取d5?d6?2h?80?2?(0.07?80?3)?97.2mm取d5?100mm

b?1.4h?1.4?(0.07?80?3)?12mm,

⑵确定各轴段长度。

l1有联轴器的尺寸决定l1?L?107mm(后面将会讲到).

l2?m?e?L?5?50

因为m?L?B??2?54?25?10?19mm,所以l2?m?e?L?5?19?9?16?5?50mm

2轴头长度l6?l??2?3??125?3?122因为此段要比此轮孔的长度短2?3

hl3?B??3??2?3??38

其它各轴段长度由结构决定。

（4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。

作用在齿轮上的圆周力：

3

2T2?1591.5?103F3t?d??8119N498?4

径向力：Fr?Ftgt??8119?tg20??2955N

F?F2?1591.50?0.25?270?103?2947N 求垂直面的支反力：

FFr1V?l2l?204.5?2955?2088N 1?l297.5?204.5F2V?Fr?F1V?2955?2088?867N

计算垂直弯矩：

Mav?F2vl2?867?204.5?10?3?180.8N.m

M'av?F1vl1?2088?97.5?10?3?203.5N.m

求水平面的支承力。

F2Ft1H?lll?204.5?8119?1038N 1?2302F2H?Ft?F1H?5714?3755?1959N

计算、绘制水平面弯矩图。

MaH?F1Hl1?3755?84.5?10?3?317N.m

M'aH?F2Hl2?1959?162?10?3?317N.m

求F在支点产生的反力

FFl31F?l?l?2497?116?1158N 12302F2F?F1F?F?1158?2947?4105N

求F力产生的弯矩图。

M2F?Fl3?2947?116?10?3?341N MmF?F1Fl1?1158?97.5?10?3?100.1N

3

F在a处产生的弯矩：

MmF?F1Fl1?1158?97.5?10?3?100.1N

求合成弯矩图。

考虑最不利的情况，把MmF与22Mav?MaH直接相加。

22Mam?MmF?Mav?MaH?100.1?180.82?476.32?628N.m

求危险截面当量弯矩。

从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数??0.6）

2Me?Mam?(?T3)2?6282?(0.6?1591)2?1142N.m

计算危险截面处轴的直径。

因为材料选择45#调质，查课本225页表14-1得?B?650MPa，查课本231页表14-3得许用弯曲应力???1b??60MPa，则：

3Me142?10d?3?3?57.5mm

0.1???1b?0.1?60考虑到键槽的影响，取d?1.05?57.5?60.3mm 因为d5?80mm?d，所以该轴是安全的。 （5）．轴承寿命校核。

106Cft?轴承寿命可由式Lh?()h进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的

60nPfP作用，所以P?Fr，查课本259页表16-9，10取ft?1,fp?1.2,取??3 按最不利考虑，则有：P?Fr?2F1220882?57382?1158?7264Nv?F1H?F1F?

106Cft?1061?66.0?1033则Lh?()h??()?64.8y,

60n3PfP60?19.11.2?7264该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 （

6

）

弯

矩

及

轴

的

受

力

分

析

图

如

下

：

3

（7）键的设计与校核：

因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为b?h:18?11查课本155页表10-10得????100?120

b因为L1=107初选键长为100,校核选键为:b?h?l:18?11?100

d6?80装齿轮查课本

4T4?1637.5?103????115Mpa???b?所以所dlh63?100?18?11153页表10-9选键为b?h:22?14查课本155页表10-10

得????100?120

b因为L6=122初选键长为

4T4?1665.2?103100,校核????76.2Mpa???b?

dlh80?100?22?14所以所选键为:b?h?l:22?14?100.

九 高速轴大齿轮的设计

因 da?347.5?500mm 采用腹板式结构

3

代号 轮毂处直径D1 轮毂轴向长度L 倒角尺寸n 齿根圆处的厚度?0 腹板最大直径D 1结构尺寸和计算公式 1.6ds?1.6?45 结果 72 84 1 10 321.25 62.5 25.2 L?B n?0.5mn ?0?(2.5~4)mn D1?df?2?0 板孔直径d 0d0?0.25(D1?d1) c?0.3b齿宽 腹板厚度c 电动机带轮的设计

代号 ds dh 结构尺寸和计算公式 手册157页 dh?(1.8~2)ds?1.8?38 L?(1.5~2)ds?1.5?38 dr?da?2(H??)?125?2?22?81mm d0?dh?dr 2结果 38mm 68.4mm 取60mm 81mm 74.7mm 10mm 15mm 5mm L dr d0 s s1 s2 s?(0.2~0.3)B?0.2?50 s1?1.5s?1.5?10 s2?0.5s?0.5?10 十.联轴器的选择：

计算联轴器所需的转矩：

TC?KAT查课本269表17-1取KA?1.5

TC?KAT?1.5?1775.6?2663.4Nm查手册94页表

8-7选用型号为HL6的弹性柱销联轴器。

十一．润滑方式的确定：

因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远

3

远小于(1.5~2)?10mm.r/min，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。

5十二.其他有关数据见装配图的明细表和手册中的有关数据。

十三.参考资料：

《机械设计课程设计》(第二版)——寇尊全 王多 主编，机械工业出版社

3

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/joh5.html