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1、学校代码：10128学 号：201220201048 专业综合设计（一）说明书 题 目：二级减速器计算机辅助设计与分析 学生姓名： 学 院：机械学院 系 别：机械系 专 业：机械制造及其自动化 班 级：机12-2 指导教师：2015年7月12日目 录第1章 前言11.1减速器简介1第2章 机械传动装置总体设计22.1选择电动机类型22. 2电动机容量的选择22.3电动机转速的选择22.4传动比的分配32.5计算传动装置的运动和动力参数32.5.1各轴的转速32.5.2各轴的输入功率42.5.3各轴的输入转矩42.5.4运动和动力参数计算结果整理于下表4第3章 齿轮的设计53.1高速级齿轮传动设
2、计（1、2轮的设计）53.1.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数53.1.2按齿面接触强度设计53.1.3按齿根弯曲疲劳强度设计73.1.4几何尺寸计算93.1.5圆整中心距后的强度校核93.2低速级齿轮传动设计（3、4轮的设计）103.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数103.2.2按齿面接触强度设计103.2.3按齿根弯曲疲劳强度设计133.2.4几何尺寸计算153.2.5圆整中心距后的强度校核15第4章 减速器轴设计164.1输入轴设计164.2中间轴设计174.3输出轴设计19第5章 各轴力的计算及强度校核215.1输入轴计算215.2中间轴计算215.3输出轴计算215.4输
3、出轴的受力分析、弯距的计算21第6章 润滑与密封236.1润滑方式的选择236.2密封方式的选择23第7章 箱体结构的设计247.1减速器机体结构尺寸247.2减速器的零部件25第8章 心得体会27参考文献28附录29 第1章 前言1.1减速器简介 设计一用于带式输送机传动用的二级直齿圆柱齿轮展开式减速器给定数据及要求： 设计一用于带式运输机上的展开式两级圆柱斜齿轮减速器。一班制连续单向运转，载荷平稳，室内工作有粉尘；使用寿命：10年（大修期三年）；生产批量：10台；生产条件：中等规模机械厂，可加工78级精度齿轮；动力来源：电力，三相电源（220V/380V）；运输带速度允许误差：5%。图1-
4、1 减速器的类别、品种、型式很多，目前已制定为行（国）标的减速器有40余种。减速器的类别是根据所采用的齿轮齿形、齿廓曲线划分；减速器的品种是根据使用的需要而设计的不同结构的减速器；减速器的型式是在基本结构的基础上根据齿面硬度、传动级数、出轴型式、装配型式、安装型式、联接型式等因素而设计的不同特性的减速器。第2章 机械传动装置总体设计2.1选择电动机类型电动机是标准部件。因为工作环境清洁，运动载荷平稳，所以选择Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。2. 2电动机容量的选择 电动机所需要的功率为： 又知 因此 由电动机至传速带的传动效率为：式中分别表示为联轴器、轴承、齿轮、卷筒的传动效
5、率。查表可得，则有故 因载荷平稳 ，电动机额定功率只需略大于即可，查表选取电动机额定功率为5.5kW。2.3电动机转速的选择 卷筒轴工作转速为： 二级展开式减速器的传动比为： 总推荐传动比为： 所以电动机实际转速的可选范围为： 符合这一范围的同步转速为750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min，综合考虑为使传动装置机构紧凑，选用同步转速1500r/min的电机。选择型号为Y132S-4，满载转速，功率5.5。2.4传动比的分配 总传动比为 分配传动比 为使传动装置尺寸协调、结构匀称、不发生干涉现象，考虑两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应该有相近的浸油深度，参考按展
6、开式二级减速器传动比分配范围，取，则有 2.5计算传动装置的运动和动力参数 2.5.1各轴的转速: I轴 II轴 III轴 2.5.2各轴的输入功率： I轴 II轴 III轴 2.5.3各轴的输入转矩： 电动机轴 I轴 II轴 III轴 表2-1 特性参数2.5.4运动和动力参数计算结果整理于下表轴名功率转矩转速电动机轴5.534.951440I5.2734.61440II4.96195.05242.83III4.71786.1557.27第3章 齿轮的设计3.1高速级齿轮传动设计（1、2轮的设计） 3.1.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）依照传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。（2）带
7、式输送装置为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度。（3）材料选择：查机械设计表可选择小齿轮材料为40(调质)，硬度为 280HBS；大齿轮材料为45钢(调质)，硬度为240HBS。（4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取。（5）压力角3.1.2按齿面接触强度设计 （1）按计算式试算分度圆直径，即 1）确定公式内的各计算数值 试选，齿宽系数。 小齿轮传递转矩。 查机械设计图可选取区域系数。 查表可得材料的弹性影响系数。 计算疲劳强度用重合系数。 计算接触疲劳许用应力。 由图得按齿面硬度选取小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限。则应力循环次数 查图可选取接触疲劳寿命系数、。 取失效概率为
8、1%、安全系数，按计算式得 取两者较小的作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即 2）试算小齿轮分度圆直径 =39.44mm （2）调整小齿轮分度圆直径 计算圆周速度。 计算齿宽。 计算载荷系数KH。 已知使用系数，根据V=2.97m/s，8级精度，由图查得动载荷系数且齿轮的圆周力为 由表查得齿间载荷系数，用插值法得齿向载荷系数，则载荷系数 （3）按实际载荷系数算得的分度圆直径及相应的齿轮模数3.1.3按齿根弯曲疲劳强度设计 (1)按计算式试算即 1）确定公式中的各计算数值 试选KFt=1.3 计算弯曲疲劳强度用重合度系数。 计算。 查表取齿形系数、。 查表取应力修正系数、。 查图可得小齿轮的弯曲疲
9、劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限。 查图可取弯曲疲劳寿命系数、。 取弯曲疲劳安全系数，按计算式计算得因为，故取=0.01562）试算模数 （2）调整齿轮模数 计算圆周速度。 计算齿宽b及齿宽高h。 计算实际载荷系数KF。已知使用系数，根据V=2.144m/s，8级精度，由图查得动载荷系数且齿轮的圆周力为 由表查得齿间载荷系数，用插值法得齿向载荷系数，结合b/h=10.22则载荷系数 （3）按实际的载荷系数算得的齿轮模数 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，故取m=2mm，已可满足弯曲强度，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d
10、1=45.378mm，算出小齿轮齿数z1=d1/m=22.69.取z1=23，则大齿轮齿数z2=136.39,取z2=137。3.1.4几何尺寸计算 （1）计算中心距 （2）计算齿轮宽度圆整后取、。3.1.5圆整中心距后的强度校核 (1)齿面接触疲劳强度校核如 前述方法可得则 (2)齿根弯曲疲劳强度校核 由此可见满足要求。3.2低速级齿轮传动设计（3、4轮的设计） 3.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）依照传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。 （2）带式输送装置为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度。（3）材料选择：查机械设计表可选择小齿轮材料为40(调质)，硬度为280HBS；大
11、齿轮材料为45钢(调质)，硬度为240HBS。（4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取。（5）压力角 3.2.2按齿面接触强度设计 （1）按计算式试算分度圆直径，即 1）确定公式内的各计算数值 试选，齿宽系数。 小齿轮传递转矩。 查机械设计图可选取区域系数。 查表可得材料的弹性影响系数。 计算疲劳强度用重合系数。 计算接触疲劳许用应力。 由图得按齿面硬度选取小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限。则应力循环次数 查图可选取接触疲劳寿命系数、。 取失效概率为1%、安全系数，按计算式得 取两者较小的作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即 2）试算小齿轮分度圆直径 =72.537mm （2）调整小
12、齿轮分度圆直径 计算圆周速度。 计算齿宽。 计算载荷系数KH。 已知使用系数，根据V=0.922m/s，8级精度，由图查得动载荷系数且齿轮的圆周力为 由表查得齿间载荷系数，用插值法得齿向载荷系数，则载荷系数 （3）按实际载荷系数算得的分度圆直径 及相应的齿轮模数 3.2.3按齿根弯曲疲劳强度设计 （1）按计算式试算即 1）确定公式中的各计算数值 试选KFt=1.3 计算弯曲疲劳强度用重合度系数。 计算。 查表取齿形系数、。 查表取应力修正系数、。 查图可得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强 度极限。 查图可取弯曲疲劳寿命系数、。 取弯曲疲劳安全系数，按计算式计算得 因为，故取=0.0
13、162）试算模数 （2）调整齿轮模数 计算圆周速度。 计算齿宽b及齿宽高h。 计算实际载荷系数KF。 已知使用系数，根据V=0.69m/s，8级精度，由图查得动载荷系数且齿轮的圆周力为 由表查得齿间载荷系数，用插值法得齿向载荷系数，结合b/h=10.22则载荷系数 （3）按实际的载荷系数算得的齿轮模数 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，故取m=2.5mm，已可满足弯曲强度，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d3=81.146mm，算出小齿轮齿数z1=d3/m=32.46.取z3=33，则大齿轮齿数z4=139.92,取z4=1
14、40。 3.2.4几何尺寸计算（1）计算中心距 圆整后得 。 （2）计算齿轮宽度 圆整后取、。 3.2.5圆整中心距后的强度校核 （1）齿面接触疲劳强度校核如 前述方法可得则 （2）齿根弯曲疲劳强度校核第4章 减速器轴设计4.1输入轴设计 初定轴的最小直径 选轴的材料为，40调质处理。取，于是初步估算轴的最小直径 轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的,为使联轴器便于安装,且对于d100mm的轴有一个键槽时，将直径增大5-7，故取,并选取所需的联轴器型号。 联轴器的计算转矩Tca=KAT1,考虑到转矩的变化很小,故取KA=1.3,则 查机械设计手册选用LX1型弹性柱销联轴器，其公称转矩为250N.
15、m。半联轴器的孔径，故取,半联轴器长度L42mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=30mm。 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为满足半联轴器的轴向定位要求，I-II轴段右端需处有一轴肩，轴肩高度,故取II-III段的直径、。为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故I-II段的长度应该比L1略短一点，现取。 初步选择滚动轴承如图4-1，依照工作要求并根据，初选型号7205C轴承，其尺寸为dDB=25mm52mm15mm，基本额定动载荷Cr=16.5KN,基本额定静载荷Cor=10.5KN，da=31mm,Da=46mm，故,轴段III-IV和VII-VIII的长度与轴承宽
16、度相同,故取。图4-1 为减小应力集中,并考虑右轴承的拆卸,轴段IV-V的直径应根据7205C的深沟球轴承的定位轴肩直径da确定。 轴段V-VI是齿轮轴，故取。 轴段VI-VII为齿轮端面和内壁的空隙和部分内壁的距离，已知齿轮端面到内壁的距离为12mm,轴承应靠近内壁4mm,则 。 轴段IV-V为低速小齿轮运动的空间，以不发生干涉为主，故取。 轴段II-III为扳手和端盖，初步选。I II III IV V VI VII图4-24.2中间轴设计 (1)初定轴的最小直径 选轴的材料为，40调质处理。取，于是初步估算轴的最小直径 轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的,为使联轴器便于安装,且对于d10
17、0mm的轴有两个键槽时，将直径增大10-15，故取。 （2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度初滚动轴承7207C如图4-3,其尺寸为，da=42mm,Da=65mm，基本额定动载荷Cr=30.5KN,基本额定静载荷Cor=20.0KN, 故。轴段I-II和VI-VII的长度由轴承宽度和齿轮端面到内壁距离决定,故取、。图4-3 为减小应力集中,并考虑右轴承的拆卸,轴段VI-VII的直径应根据7207C的深沟球轴承的定位轴肩直径da确定。 轴段IV-V长度应比小齿轮的齿宽短12mm,故取。 轴段III-IV上安装大齿轮,为便于齿轮的安装,轴长应比大齿轮齿宽短12mm,故取。轴段III-IV
18、为两齿轮端面距离一般取812mm,此处取8mm.I II III IV V VI图4-44.3输出轴设计 (1)初定轴的最小直径 选轴的材料为，45钢，调质处理。取，于是初步估算轴的最小直径 轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的,为使联轴器便于安装,且对于d100mm的轴有两个键槽时，将直径增大10-15，故取,并选取所需的联轴器型号。联轴器的计算转矩Tca=KAT1,考虑到转矩的变化很小,故取KA=1.3,则 查机械设计手册选用LX4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为2500N.m。半联轴器的孔径，故取,半联轴器长度L112mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=84mm。 （2）根据轴向定位的要求
19、确定轴的各段直径和长度 为满足半联轴器的轴向定位要求，I-II轴段右端需处有一轴肩，轴肩高度,故取II-III段的直径，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故I-II段的长度应该比L1略短一点，现取，轴段II-III右端有一非定位轴肩，则。 初步选择滚动轴承如图4-5，依照工作要求并根据，初选型号7214C轴承，其尺寸为dDB=70mm125mm24mm，基本额定动载荷Cr=43.2KN,基本额定静载荷Cor=60.0KN，da=79mm,Da=116mm，故,轴段III-IV和VII-VIII的长度由轴承宽度和内壁距离决定,故取。图4-5 为减小应力集中,并考虑右轴承的拆卸,
20、轴段IV-V的直径应根据7205C的深沟球轴承的定位轴肩直径da确定。 轴段V-VI一般取812mm,此处取10mm。 轴段VI-VII为齿轮端面和内壁的空隙和部分内壁的距离，已知齿轮端面到内壁的距离为12mm,轴承应靠近内壁4mm,则 。 轴段IV-V为低速小齿轮运动的空间，以不发生干涉为主，故取。 轴段II-III为扳手和端盖，初步选。I II III IV V VI VII VIII图4-6第5章 各轴力的计算及强度校核5.1输入轴计算 输入轴上的功率P1=5.22kW，转速n1=1440r/min，转矩T1=34.6N.m，则小齿轮上的三个力为5.2中间轴计算 中间轴上的功率P2=4.
21、96kW，转速n2=242.83r/min转矩T2=195.05N.m，则齿轮上的 三个力分别为大齿轮:小齿轮: 5.3输出轴计算 输入功率P3=4.71kW，转速n35=7.27r/min，转矩T3=786.15N.m,则输入轴齿轮上的三个力为速5.4输出轴的受力分析、弯距的计算 （1）计算支承反力 在水平面上 在垂直面上 故 （2）计算弯矩1）水平面弯矩 在C处，在B处，2）垂直面弯矩 在C处 （3）合成弯矩图在C处在B处， （4）计算转矩，并作转矩图 作受力、弯距和扭距图图5-1第6章 润滑与密封6.1润滑方式的选择因为此变速器为闭式齿轮传动，又因为齿轮的圆周速度，所以采用将大齿轮的轮齿
22、浸入油池中进行浸油润滑。考虑到高速级大齿轮可能浸不到油，所以在大齿轮下安装一小油轮进行润滑。轴承利用大齿轮的转动把油溅到箱壁的油槽里输送到轴承机型润滑。润滑油的选择 因为该减速器属于一般减速器，查机械设计手册可选用工业齿轮油N200（SH0357-92）。6.2密封方式的选择 （1）箱座与箱盖凸缘接合面的密封 选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法。 （2）观察孔和油孔等出接合面的密封 在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封 （3）轴承孔的密封 闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部 轴的外延端与透端盖的间隙，由于，故选用半粗羊毛毡加以密封。 （4）承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止
23、润滑油进入轴承内部。第7章 箱体结构的设计7.1减速器机体结构尺寸表7-1 箱体尺寸名称符号计算公式结果箱座壁厚10箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径M20地脚螺钉数目查手册6轴承旁联接螺栓直径M16机盖与机座联接螺栓直径=（0.50.6）M10轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）M8视孔盖螺钉直径=（0.30.4）M6定位销直径=（0.70.8）M8，至外机壁距离查机械课程设计指导书262216，至凸缘边缘距离查机械课程设计指导书表42414外机壁至轴承端面距离=+（812）50大齿轮顶圆与内机壁距离1.215齿轮端面与内机壁距离12机盖，机座肋厚m1,m
24、m1=6.8m=8.5轴承端盖外径+（55.5）96（I轴）112（II轴）169（III轴）轴承旁联结螺栓距离96（I轴）112（II轴）169（III轴7.2减速器的零部件 （1）视孔盖和窥视孔 在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成。 （2）螺塞放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。图7-2 （3)油标 油
25、标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。 油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.图7-3(4)通气孔 由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡. (5)启盖螺钉 启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。 钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.图7-4 （6）定位销 为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.第8章 心得体会本设计是根据设计任务的要求，设计一个展开式二级圆柱减速器。首先确定了工作方案，并对带传动、齿轮传动轴箱体等主要零件进行了设计。
26、零件的每一个尺寸都是按照设计的要求严格设计的，并采用了合理的布局，使结构更加紧凑。通过减速器的设计，使我对机械设计的方法、步骤有了较深的认识。熟悉了齿轮、带轮、轴等多种常用零件的设计、校核方法；掌握了如何选用标准件，如何查阅和使用手册，如何绘制零件图、装配图；以及设计非标准零部件的要点、方法。进一步巩固了以前所学的专业知识，真正做到了学有所用学以致用，将理论与实际结合起来，也是对所学知识的一次大检验，使我真正明白了，搞设计不是凭空想象，而是很具体的。每一个环节都需要严密的分析和强大的理论做基础。参考文献1 孙桓,陈作模，葛文杰主编. 机械原理M. 北京：高等教育出版社，2006年5月第7版2
27、濮良贵,纪名刚主编. 机械设计M. 北京：高等教育出版社，2006年5月第8版3 宋宝玉主编. 机械设计课程设计指导书M北京：高等教育出版社，2006年8月第1版4 左宗义，冯开平主编 画法几何与机械制图M广州：华南理工大学出版社，2001年9月第1版5 刘锋，禹奇才主编. 工程力学材料力学部分M. 广州：华南理工大学出版社，2002年8月第1版6 禹奇才,张亚芳，刘锋主编. 工程力学理论力学部分M. 广州：华南理工大学出版社，2002年8月第1版附 录减速器速度、加速度、位移曲线图图8-1速度曲线图图8-2加速度曲线图图8-3位移曲线图齿轮UG模型图8-4齿轮2图8-5齿轮3图8-6齿轮4图8-7箱盖图8-8箱座
