【】机械设计基础课程设计 卷扬机传动装置中的二级圆柱齿轮减速器设计

《【】机械设计基础课程设计 卷扬机传动装置中的二级圆柱齿轮减速器设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【】机械设计基础课程设计 卷扬机传动装置中的二级圆柱齿轮减速器设计（38页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 机械设计基础课程设计说明书 设计题目 卷扬机传动装置中的二级圆柱齿轮减速器 院(系) 机电工程学院 专业 机械设计与制造 班级 学号 设 计 人 指导教师 完成日期 2010 年 12 月 29 日

2、 目　录 一、选择电动机····················································· 2 二、传动比分配·····················································3 三、圆柱齿轮传动设计··············································· 6 （一）、高速齿轮设计·············································6 （二）、低速齿轮设计·····································

3、········9 四、减速器轴的设计··············································13 （一）、中间轴的设计············································13 （二）、输入轴的设计············································19 （三）、输出轴设计··············································24 5、 轴承寿命的校核··············································

4、···28 （一)、低速轴轴承的寿命计算··················28 （二）、高速轴轴承的寿命计算····································30 （三）、中间轴轴承的寿面计算····································31六、减速器键联接的设计·······················32 7、 联轴器类型选择··············································35 八、减速器的润滑································

5、···················36 九、总结···························································37 十、参考文献·······················································37 一、选择电动机 1.工作机的功率： 2.查各零件传动效率值： 联轴器（弹性），轴承 ，齿轮 ， 卷筒 则 3.电动机输出功率： 4.工作机转速： 电动机转速的可选范围： 取1000 5.选择电动机：

6、查表19-1，选电动机型号为Y132S—6，同步转速1000r/min，满载转速960r/min，额定功率为3Kw 二、传动比分配 1.传动比分配： 取 ，则 2.各轴转速： Ⅰ轴： Ⅱ轴： Ⅲ轴： 3.各轴输入功率： 4.电机输出转矩： 5.各轴的转矩： 6．误差： 传动装置的运动和动力参数 ： 轴 名 功率 P/ Kw 扭转 T/ Nmm 转速 n/ r/min 传动比 i 效率 η/ % 电 机 轴 2.61 259

7、64 960 1 99 Ⅰ 轴 2.58 25704 960 97 Ⅱ 轴 2.50 139653 97 Ⅲ 轴 2.43 582613 卷筒轴 2.38 576787 1 99 3、 圆柱齿轮传动设计 高速齿轮的设计 1.齿轮材料、精度的选择及热处理方法： 由于齿轮所传递的功率不大，故小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为217～286HBS，=650Mpa，；大齿轮选用45钢调质，齿面硬度为197～286HBS，=550Mpa，;齿轮均为软齿面，闭式。 选用8级精度。 2. 许用应力的确定

8、： 查表11-5得 3. 齿面接触强度设计： 取K=1.5（表11-3），齿宽系数=0.8（表11-6），（表11-4）,, 初选螺旋角β=12°则 螺旋角系数 小齿轮的转矩： 取小齿轮齿数Z1= 32 ，则大齿轮齿数Z2= Z1×i1=32×179， 故实际传动比为： 协调设计参数： 齿轮法面模数 mn=

9、1.5mm ； 取中心距a= 165mm 螺旋角： 4.计算分度圆直径和齿宽： 小齿轮分度圆直径： 大齿轮分度圆直径： 齿宽：b=d1×50.05= 40.04 mm 取大齿轮齿宽b2=45 mm，则小齿轮齿宽b1=50mm。 5.齿轮弯曲强度校核： 查图11-8得 ， 查图11-9得 ， 6.齿轮的圆周速度： 对照表11-2可知选用8级精度是合宜的。 低速齿轮的设计

10、 1. 齿轮材料、精度的选择及热处理方法： 由于齿轮所传递的功率不大，故小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为217～286HBS，=650Mpa，；大齿轮选用45钢调质，齿面硬度为197～286HBS，=550Mpa，;齿轮均为软齿面，闭式。 选用8级精度。 2.许用应力的确定： 查表11-5得 3.齿面接触强度设计： 取K=1.5（表11-3），齿宽系数=0.8（表11-6），（表11-4）,, 初选螺旋角β=12°则 螺旋角系数 小齿轮的转矩：

11、 取小齿轮齿数Z3= 38 ，则大齿轮齿数Z= Z3×i2=38×163， 故实际传动比为： 协调设计参数： 齿轮法面模数 mn= 2.0mm ； 取中心距a= 210mm 螺旋角： 4.计算分度圆直径和齿宽： 小齿轮分度圆直径： 大齿轮分度圆直径： 齿宽：b=d1×79.40= 63.52 mm 取大齿轮齿宽b4=65mm，则小齿轮齿宽b3=70mm。 5.齿轮弯曲强度校核： 查图11-8得 ， 查图11-9得 ，

12、 6.齿轮的圆周速度： 对照表11-2可知选用8级精度是合宜的。 各齿轮几何参数计算结果如下表： 名称 代号 计算公式 结果 高速级 低速级 中心距 a 165 210 传动比 i 4.3 法面模数 mn 由强度计算，并为标准值 2.0 端面模数 mt mt=mn/cosβ 6 2.08 法面压力角 αn 20 20 端面压力角 αt 20.78 5 螺旋角 β 一般取β=8°~20° 1° ° 齿数 Z 32

13、 179 38 163 分度圆直径 d d=mnz/cosβ 齿顶圆直径 da da=d+2m 齿根圆直径 df 齿宽 B B2=2d1，B1=B2+(5~10) 50 45 70 65 螺旋角方向 左 右 左 右 四、减速器轴的设计 中间轴的设计 ： 考虑到该减速器功率不大，高速轴选取40Cr调质，齿面硬度为217～286HBS。 列出轴的功率，转速，转矩：

14、 ： 查表14-2，取C=102，得 由于该轴段有两个键槽，应该把轴适当增大3%～5%，又考虑轴承对轴的要求，取最小直径为d=30mm，轴承取角接触球轴承，型号为7026C，其尺寸B=16，d=30mm。 3.轴的结构设计： 4.根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度： A段与轴承相配合，取直径d=30mm，长度L=46mm； B段与低速小齿轮相配合，齿轮的宽度b=70mm，故取长度L=68mm，直径d应 在d的基础上加上加两倍非定位轴肩，

15、非定位轴肩的长度为h=2mm，故直径为 ； C段直径d应在d的基础上加上加两倍定位环轴肩，取定位环轴肩长度为 h’=5mm，故直径，长度为L=15mm； D段与高速大齿轮相配合，齿轮的宽度b=45mm，故取长度L=43mm，直径与B段直径相同，即； E段直径应与A段直径相同，即，长度L=45mm。 轴承支承跨距： L=L1+L2+L3+L4+L5-B=46+68+15+43+45-16=201mm 5.按弯矩合成力校核轴的强度: 绘出轴的受力简图:

16、 FtD FrD FaD B A D C FaC FtC FrC LAB=201mm LAC= L1

17、+L2 -b/2 =46+68-70/2=63mm LCD =b/2+L3+ b/2=70/2+15+ 45/2=72 .5mm LBD =L+L5- b/2=43+45-45/2=65 .5mm 计算小齿轮的圆周力径向力和轴向力： 圆周力 径向力 轴向力 计算大齿轮的圆周力径向力和轴向力： 圆周力 径向力 轴向力 计算水平面支承反力：

18、 B A 力矩平衡公式： 水平面弯矩： 计算垂直面支承反力： 63mm C 72.5mm D

19、 A B 131mm 力矩平衡公式： 垂直面弯矩： 对C点 力偶突变

20、值： 集中力偶： 对D点 力偶突变值： 集中力偶： 可见弯矩突变值等于集中力偶的大小，说明垂直面的计算结果正确。 计算C、D初的合成弯矩： C处 左： 右： D处 左： 右： 计算危险面的当量弯矩： 因为C处内力最大，所以C处为危险截面，计算该处当量弯矩，视扭矩为脉动循环性质，取扭矩校正系数a=0.6。 计算C处所需轴径：

21、 查表14-1得 ,查表14-3得。 由于C处开有一个键槽，故将直径增大5%，得d=29.28mm，它小于该处的实际尺寸d=34mm，该轴合格。 高速轴的设计 1.选择轴的材料： 考虑到该减速器功率不大，高速轴选取40Cr调质，齿面硬度为217～286HBS。 列出轴的功率，转速，转矩： 2.初步计算轴的最小直径： 查表14-2，取C=102，得 由于该轴段有一个键槽，应该把轴适当增大3%～5%，又考虑轴

22、承对轴的要求，取最小直径为d=20mm，轴承取角接触球轴承，型号为7026C，其尺寸B=16，d=30mm。 3.轴的结构设计： 4.根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度： A段与联轴器相配合，取直径d=22mm，长度L=62mm； B段与轴承端盖相配合，取直径d=25mm，长度L=60mm； C段与轴承相配合，取直径d=30mm，长度L=26mm； D段直径d应在d的基础上加上加两倍定位轴肩，定位轴肩的长度为h=2.5mm，故直径为 ，长度L=94mm， ； E段接有高速小齿轮，故取直径d=53，长度L=50mm； F段取长度L

23、=12mm，直径与D段直径相同，即； G段直径应与C段直径相同，即，长度L=26mm。 轴承支承跨距： L=L3+L4+L5+L6+L7-B=26+94+50+12+26-16=192mm 5.按弯矩合成力校核轴的强度: 绘出轴的受力简图: Fr Ft A 137mm Fa 55mm B C

24、 LAB=192mm LAC= L3+L4 +b/2-B/2 =26+94+50/2-8=137mm LBC= L6+L7 +b/2-B/2 =12+26+50/2-8=55mm 计算齿轮的圆周力、径向力和轴向力： 圆周力 径向力 轴向力 计算水平面支承反力： Ft=1027 55mm 137mm B

25、 C RBH RAH 力矩平衡公式： 水平面弯矩： 计算垂直面支承反力： Fa Fr B A 137mm 55mm

26、 C 力矩平衡公式： 垂直面弯矩： 在C处的突变值： 集中力偶： 可见弯矩突变值等于集中力偶的大小，说明垂直面的计算结果正确。 计算C处的合成弯矩： 左： 右： 可见C处右侧的合成弯矩较大。 计算危险面的当量弯矩： 因为C处内力最大，所以C处为危险截面，计算该处当量弯矩，视扭矩为脉动循环性质，

27、取扭矩校正系数a=0.6。 计算C处所需轴径： 查表14-1得 ,查表14-3得。 它小于该处的实际尺寸，该轴合格。 低速轴的设计 1.选择轴的材料： 考虑到该减速器功率不大，高速轴选取40Cr调质，齿面硬度为217～286HBS。 列出轴的功率，转速，转矩： 2.初步计算轴的最小直径： 查表14-2，取C=102，得 由于该轴段有两个键槽，应

28、该把轴适当增大10%～15%，又考虑联轴器对轴的要求，取最小直径为d=50mm，联轴器的型号为LT9，孔径d=50mm，长度L=110mm，轴承取角接触球轴承，型号为7212C，其尺寸B=22，d=60mm。 3.轴的结构设计： 4.根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度： A段与联轴器相配合，取直径d=50mm，长度L=110mm； B段与轴承相配合，取直径d=60mm，长度L=111mm； C段与低速大齿轮相配合，取直径d=65mm，长度L=63mm； D段直径d应在d的基础上加上加两倍定位轴肩，定位轴肩的长度为h=4mm，

29、 故直径为 ，长度L=14mm， ； E段取长度L=60mm，直径与C段直径相同，即； F段直径应与B段直径相同，即，长度L=32mm。 轴承支承跨距： L=L3+L4+L5+L6+a=63+14+60+32+24=193mm 注：a为一个轴套和一个封油盘的长度之和。 5.按弯矩合成力校核轴的强度: 绘出轴的受力简图: Fr Ft

30、 Fa C B A LAB=193mm LAC= a +L LBC= L4+L5 +L6+L 计算齿轮的圆周力、径向力和轴向力： 圆周力 径向力 轴向力 计算水平面支承反力： Ft

31、 C B RBH RAH 力矩平衡公式： 水平面弯矩： 计算垂直面支承反力： Fa Fr B A C N 力矩平衡公式： 垂直面弯矩：

32、 在C处的突变值： 集中力偶： 可见弯矩突变值等于集中力偶的大小，说明垂直面的计算结果正确。 计算C处的合成弯矩： 左： 右： 可见C处右侧的合成弯矩较大。 计算危险面的当量弯矩： 因为C处内力最大，所以C处为危险截面，计算该处当量弯矩，视扭矩为脉动循环性质，取扭矩校正系数a=0.6。 计算C处所需轴径： 查表14-1得 ,查表14-3得。 它小于该处的实际尺寸，该轴合格。 5、

33、 轴承寿命的校核 低速轴轴承的寿命计算 1.轴承类型： NN，计算系数e=0.38，Y=1.40。 计算轴承的径向载荷Fr1 和Fr2 Fa A B 77mm C

34、 168mm 圆柱齿轮平均分度圆处圆周力Ft与径向力Fr的合力为： 根据力矩平衡公式得： 3.计算轴承的内部轴向力： 4.确定轴承的轴向载荷： .Fa+S2=1035+2846=3881N,. S1=1539N 轴系的轴向合力： 因此轴承1被放松

35、，轴承2被压紧，则两轴承的轴向载荷为 Fa1 =1539N Fa2=2846N 5.计算当量动载荷： 由于 ，查表16-11得X1= 1，Y1= 0； ， 查 11得X2=1 ，Y2= 0 。 所以 6.计算轴承的寿命： 由于两支撑用相同的轴承，故按当量动载荷较大的轴承2计算；角接触球轴承的寿命指数ε=3，查表16-9取冲击载荷系数fp4，查表16-8取温

36、度系数ft1， 预期额定寿命： 可见选用7212C轴承是合适的。 高速轴轴承的寿命计算 1.轴承类型： NN，计算系数e=0.38，Y=1.40。 2. 计算轴承的径向载荷Fr1 和Fr2： Fa 18mm 12111111 FFr FffF F 123123121 A 137 C m 55 B

37、 圆柱齿轮平均分度圆处圆周力Ft与径向力Fr的合力为： 根据力矩平衡公式得： 3.计算轴承的内部轴向力： 4.确定轴承的轴向载荷： N轴系的轴向合力： Fa+S2=303+530=833N,. S1=138N 因此轴承1被放松，轴承2被压紧，则两轴承的轴向载荷为 Fa1 =138N Fa2=833N 5.计算

38、当量动载荷： 由于 ，查表16-11得X1= 1，Y1= 0； ， 查表16-11得X2=0.44 ，Y2= 1.00 。 所以 6.计算轴承的寿命： 由于两支撑用相同的轴承，故按当量动载荷较大的轴承2计算；角接触球轴承的寿命指数ε=3，查表16-9取冲击载荷系数fp4，查表16-8取温度系数ft1， 预期额定寿命： 可见选用7206C轴承是合适的。 中间轴轴承的寿命计算 1.轴承类型： NN，计算系数e=0.38，Y=1.40。

39、1 和Fr2： 圆柱齿轮平均分度圆处圆周力Ft与径向力Fr的合力为： 小齿轮： 大齿轮： 109m 65.5 A C D B 83mm

40、 57mmDD 根据力矩平衡公式得： 3.计算轴承的内部轴向力： 4.确定轴承的轴向载荷： Fa1--Fa2+S2=1064-295+16=785N,. F S1=947N 轴系的轴向合力： 因此轴承1被放松，轴承2被压紧，则两轴承的轴向载荷为 Fa1‘ =785N Fa2 ’=947N 5.计算当量动载荷： 由于

41、 ，查表16-11得X1= 1，Y1=0； ， 查表16-11得X2=0.44 ，Y2= 1.00。 所以 6.计算轴承的寿命： 由于两支撑用相同的轴承，故按当量动载荷较大的轴承2计算；角接触球轴承的寿命指数ε=3，查表16-9取冲击载荷系数fp4，查表16-8取温度系数ft1， 预期额定寿命： 可见选用7212C轴承是合适的。 六、减速器键联接的设计 1.高速轴与联轴器联接键的设计： 选用圆头普通平键（A型） 按轴径d=22mm查课程

42、设计书表14-24选择键A6×68（GB1095-2003）用联轴器长B=62mm，参考表14-24确定键的长度：L=54 mm。 强度校核： 键的材料选用45钢，联轴器材料为45钢，查教材表10-10，键联接的许用应力[σ]P=100~2000Mpa。 键的工作长度： l=L-b=54-6=48mm0-12=38mm 挤压应力： 安全 合理 挤压强度安全 ： 选用圆头普通平键（A型） 按轴径d=34mm及轮毂长B=70mm

43、，查课程设计书表14-24，选键A10×89，参考表14-24确定键的长度l=63mm8-m .强度校核： 键材料选用45钢，大齿轮材料为45钢，查教材表10-10得，许用应力[σ]P =100~120Mpa。 键的工作长度： l=L-b=63-10=53mm 挤压应力： 挤压强度安全。 3.中间轴与小齿轮联接键的设计： 选用圆头普通平键（A型）

44、 按轴径d=34mm及轮毂长B=45mm，查课程设计书表14-24，选键A10×89，参考表14-24确定键的长度l=36mm8-m 强度校核： 键材料选用45钢，大齿轮材料为45钢，查教材表10-10得，许用应力[σ]P =100~120Mpa。 键的工作长度： l=L-b=36-10=26mm 挤压应力： 挤压强度安全。 4.低速轴和联轴器联接键的设计： 选用

45、圆头普通平键（A型） 按轴径d=50mm查课程设计书表14-24选择键A14×90（GB1095-2003），根据轮毂B=112mm参考表14-24确定键的长度l=104mm-5=79mm 校核强度 键材料选择45钢，联轴器材料为45钢，查教材表10-10得，许用应力[σ]P =100~1200Mpa。键的工作长度l=L-b=104-14=90mm 挤压应力 挤压强度安全 5.低速轴和大齿轮联接键的设计： 选用圆头普通平键（A型） 按轴径d=65mm查课程设计书表14

46、-24选择键A18×11（GB1095-2003），根据轮毂B=65mm查课程设计书表14-24确定键的长度l=56mm。 强度校核 键材料选用 455钢，大齿轮材料为45钢，查教材表10-10得，许用应力[σ]P =100~1200Mpa。键工作长度l=L-b=56-18=38mm。 挤压应力 挤压强度安全。 七、联轴器类型选择 联轴器的计算转矩： Tca=KAT2 1．高速轴与电动机轴联轴器的选择与计算 查教材表17-1得，工作情况系数KA5，故 联轴器的计算转矩Tca =KAT2=1.5××53.61=80.415Nmm

47、 根据工作条件，选用TL型弹性套柱销联轴器，查资料得TL型弹性套柱销联轴器的选用 GB/T4323-2002 2．低速轴上联轴器的设计 查教材表17-1得工作情况系数KA5，故 联轴器的计算转矩Tca=KAT3=1.5××根据工作条件，选用弹性套柱销联轴器查课程设计表17-1选用 GB/T4323-2002 八、减速器的润滑 1.齿轮传动的润滑： 润滑剂的选择：齿轮传

48、动常用的润滑剂为润滑油或润滑脂。选用时，应根据齿轮的工作情况（转速高低、载荷大小、环境温度等），选择润滑剂的粘度、牌号。 该减速器齿轮传动的圆周速度v为 高速级 低速级 因v<12m/s，所以采用浸油润滑，按[2]P143表16-1，选用HL-30（GBSYB110-62S），大齿轮浸入油中的深度为1~2个齿高，但不应小于10mm。 2.轴承的润滑： 本减速器轴承的润滑，采用润滑油润滑，选用HL-30（GBSYB110-62S），并在箱壁内侧设油槽，使油池中的油能进入轴承以致润滑。

49、 九、总结 作为一名机械设计与制造的学生，我觉得能做类似的课程设计是十分有意义，而且是十分必要的。在已度过的时间里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去锻炼我们的实践面？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当数查阅大量的设计手册了。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计手册是十分必要的，同时也是必不可少的。过去我们没有把自己放在使用者的角度，单单是为了学而学，这样效率当然不会高，边学边用这样才会提高效率，这是我作本次课程设计的第二大收获。但是由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。 十、参考文献 1.杨可桢主编．机械设计．第五版．高等教育出版社,2006 2. 陆玉主编．机械设计课程设计．第四版.机械工业出版社,2006