济源职业技术学院济源职业技术学院 毕毕 业业 设设 计计 题目 二级圆柱齿轮减速器的设计 系别 机电系 专业 机电一体化技术 班级 机电 0711 班 姓名 学号 07011121 指导教师 日期 2009 年 12 月 济源职业技术学院毕业设计 I 设计任务书 设计题目：设计题目： 二级圆柱齿轮减速器 设计要求：设计要求： 运输带拉力 F = 2400 N 运输带速度 V = 1.8m/s 卷筒直径 D = 260 mm 滚筒及运输带效率 =0.96 。要求电动机长期连续运转，载荷不变或很少 变化。电动机的额定功率 Ped 稍大于电动机工作功率 Pd。工作时，载荷有轻微冲 击。室内工作，水份和灰份为正常状态，产品生产批量为成批生产，允许总速比 误差为 4%，要求齿轮使用寿命为 8 年，传动比准确，有足够大的强度，两班 工作制，轴承使用寿命不小于 25000 小时，要求轴有较大刚度，试设计二级圆柱 齿轮减速器。 设计进度要求：设计进度要求： 第一周：熟悉题目，收集资料，理解题目，借取一些工具书。 第二周：完成减速器的设计及整理计算的数据，为下步图形的绘制做准备。 第三周：完成了减速器的设计及整理计算的数据。 第四周：按照上一阶段所计算的数据，完成 Solidworks 装配体和 CAD 零部件的 的绘制。 第五周：根据设计和图形绘制过程中的心得体会撰写论文，完成了论文的撰写。 第六周：修改、打印论文，完成。 指导教师（签名）：指导教师（签名）： 济源职业技术学院毕业设计 II 摘 要 齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式。它的主要优点是： 瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠，可传递空间任意两轴之间 的运动和动力； 适用的功率和速度范围广； 传动效率高，=0.92-0.98； 工作可靠、使用寿命长； 外轮廓尺寸小、结构紧凑。由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器, 用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的作用。齿轮减速 器的特点是效率高、寿命长、维护简便，因而应用极为广泛。齿轮减速器按减速 齿轮的级数可分为单级、二级、三级和多级减速器几种；按轴在空间的相互配置 方式可分为立式和卧式减速器两种；按运动简图的特点可分为展开式、同轴式和 分流式减速器等。单级圆柱齿轮减速器的最大传动比一般为 810，作此限制主 要为避免外廓尺寸过大。若要求 i10 时，就应采用二级圆柱齿轮减速器。二级 圆柱齿轮减速器应用于 i：850 及高、低速级的中心距总和为 250400mmm 的 情况下。 本设计讲述了带式运输机的传动装置二级圆柱齿轮减速器的设计过程。 首先进行了传动方案的评述，选择齿轮减速器作为传动装置，然后进行减速器的 设计计算（包括选择电动机、设计齿轮传动、轴的结构设计、选择并验算滚动轴 承、选择并验算联轴器、校核平键联接、选择齿轮传动和轴承的润滑方式九部分 内容） 。运用 AutoCAD 软件进行齿轮减速器的二维平面设计，完成齿轮减速器的 二维平面零件图和装配图的绘制。运用 Solidworks 软件进行齿轮减速器的三维 立体图形的设计，完成齿轮减速器的三维立体零件图和装配体的绘制。 关键词：关键词：齿轮啮合 轴传动 传动比 传动效率 济源职业技术学院毕业设计 目 录 摘 要 .II 1 传动装置总体设计 .1 1.1 传动简图.1 1.2 拟定传动方案.1 1.3 电动机的选择 .2 1.4 传动比的分配.3 1.5 计算传动装置的运动及动力参数.4 2 齿轮的设计 .6 2.1 高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算.6 2.2 低速级直齿圆柱齿轮传动的设计计算.9 3 传动零件的设计计算 .12 3.1 输入轴的结构设计.12 3.2 中间轴的结构设计.16 3.3 输出轴的结构设计.20 3.4 键的选择.24 3.5 滚动轴承的选择.26 4 润滑方式，润滑剂牌号及密封件的选择 .29 4.1 齿轮的润滑.29 4.2 滚动轴承的润滑.29 4.3 润滑油的选择.29 4.4 密封方法的选取.29 结 论 .31 致 谢 .32 参考文献 .33 附 录: 设计效果图 .34 济源职业技术学院毕业设计 1 1 传动装置总体设计 1.11.1 传动简图传动简图 绘制传动简图如下： 从带的拉力、带的速度、卷筒直径、齿轮的工作寿命等多方面因素考虑，选择 并确定传动简图。 1-1 带式输送机传动系统简图 1电动机；2联轴器：3两级圆柱齿轮减速器； 4联轴器；5滚筒；6输送带 1.21.2 拟定传动方案拟定传动方案 采用二级圆柱齿轮减速器，适合于繁重及恶劣条件下长期工作，使用与维护 方便。 （缺点：结构尺寸稍大） 。 高速级常用斜齿，低速级可用直齿或斜齿。由于相对于轴承不对称，要求轴 具有较大的刚度。高速级齿轮在远离转矩输入端，以减少因弯曲变形所引起的载 荷沿齿宽分布不均的现象。常用于载荷较平稳的场合，应用广泛。传动比范围： i = 840 济源职业技术学院毕业设计 2 1-1 带式输送机传动系统简图 1电动机；2联轴器：3两级圆柱齿轮减速器； 4联轴器；5滚筒；6输送带 1.31.3 电动机的选择电动机的选择 （1）选择电动机类型 按已知工作要求和条件，选用 Y 型全封闭笼型三相异步电动机 （2）选择电动机功率 工作机所需电动机输出功率为 n P P w d w w fv P 1000 济源职业技术学院毕业设计 3 w w FV P 1000 由电动机至工作机之间的总功率（包括工作机效率）为： 其中： 54321 w 联轴器的效率1 齿轮传动的轴承的效率 2 齿轮传动的效率 3 卷筒轴承的效率 4 卷筒的效率 5 则： 54 2 3 3 2 2 1 w 96. 098 . 0 97. 099 . 0 99 . 0 232 = = 0.84 工作机所需电动机功率： KW P P w w d 14 . 5 84 . 0 1000 8 . 12400 1000 卷筒的工作转速为： min/3 .132min/ 260 8 . 1100060 rr w 初选同步转速为 1000 和 1500 的电动机对应以额定功率 Pm为 5.5KW 的 电动机型号应分别取为 Y132S4 型和 Y132M26 型。 方案号电动机型号额定功率同步转速满载转速总传动比 Y132M265.510009607.26 Y132S45.51500144010.88 综合考虑电动机和传动装置的尺寸，重量以及减速器的传动比，选定方中 电动机型号问为 Y132S4，所选电动机的额定功率为 Ped=5.5 KW ,满载转速 =1440 r/min ,总传动比适中，传动装置结构较紧凑。所选电动机的主要外 m n 形尺寸为：中心高 H=132mm 轴伸出部分用于安装联轴器轴段的直径和长度分别为 D=38mm ，E=80mm 。 1.41.4 传动比的分配传动比的分配 济源职业技术学院毕业设计 4 带式输送机传动系统的总传动比 88.10 3 .132 1440 w m n n i 有传动系统方案知 1 01 i1 34 i 有参考文献2表 2.2 查取圆柱齿轮传动的传动比为 88.10 3401 2312 ii i iii 根据浸油原则取高速级传送比为： 76 . 3 88.103 . 13 . 1 12 ii 低速级传动比为： 89. 2 76 . 3 88.10 12 23 i i i 传动系统个传动比分别为： 1 01 i76 . 3 12 i89 . 2 23 i1 34 i 1.51.5 计算传动装置的运动及动力参数计算传动装置的运动及动力参数 0 轴 min/1440 0 rnn m kwpp r 14 . 5 0 mmNmmN n P T 1 . 34 1440 14 . 5 95509550 0 0 0 1 轴（减速器高速轴） min/1440min/ 1 1440 01 0 1 rr i n n kwkwnPP1 . 599 . 0 14. 5 001 mmNmmNniTT76.3399. 0114 . 3 010101 济源职业技术学院毕业设计 5 2 轴 min/98.382min/ 76. 3 1440 12 1 2 rr i n n kwkwnnPnPP85 . 4 97. 099 . 0 14. 5 2 3 2 211212 mmNmmNniTT68.12095 . 0 76 . 3 76.33 121212 3 轴 min/52.132min/ 89 . 2 98.392 23 2 3 rr i n n kwkwnnnPP61 . 4 99 . 0 97 . 0 99 . 0 85 . 4 43223 mmNmmNniTT57.33199 . 0 97 . 0 99. 089 . 2 68.120 232323 滚筒轴 min/51.132 3 rnnw kwkwnnPnPpw34 . 4 96 . 0 98 . 0 61 . 4 543343 mmNmmNniTTw94.31196. 098 . 0 157.331 34343 济源职业技术学院毕业设计 6 2 齿轮的设计 2.12.1 高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 由于传递的功率不大，选用软面齿轮组合。小齿轮用 45 钢调质，硬度为 220250HBS；大齿轮选用 45 钢正火，硬度为 170210HBS。因为是普通减速器， 有参考文献1表 10.21 选 8 级精度，要求吃面粗糙度 Ra3.26.3um。 (1) 按齿根弯曲疲劳强度设计 (2) 按选择材料及精度等级 斜齿轮传动的设计公式可得 3 2 1 2 1cos 17 . 1 Fd SF n z YYKT m 转矩 T1 mmN n P T 1440 1 . 5 1055 . 9 1055 . 9 6 1 1 6 mmN 4 1038 . 3 1) 载荷系数 K 查参考文献1表 10.11 取 K=1 2) 齿数 z、螺旋角和齿宽系数 因为是软齿面传动，取 z1=24,则 24.9076 . 3 24 1122 ziz 圆整后 z2取 91 初选螺旋角。 13 当量齿数为; V z2696.25 13cos 24 cos 33 1 1 z zV 9838.98 13cos 91 cos 33 2 2 z zV 有参考文献1表 1013 查的齿形系数YF1=2.64，YF2=2.19。 有参考文献1表 10.14 查的应力修正系数YS1=1.60 , YS2=1.79 济源职业技术学院毕业设计 7 有参考文献1表 10.20 选取。6 . 0 1 d b d 3) 许用弯曲应力 F 按参考文献1图 10.25 查=210Mpa , =190Mpa 。 1limF 2limF 有参考文献1表 10.10 查得 SF=1.4 N1=6014401(852401)=1.44109 89 12 1082 . 3 76 . 3 /1044 . 1 /iNN 查参考文献1图 10.26 得1, 1 21 NTNT YY 有参考文献1式（10.14）得 MPa S Y F FlinNT F 150 4 . 1 210 11 1 MPa S Y F FlinNT F 7 .135 4 . 1 190 22 2 11 1 11 02816 . 0 150 60 . 1 64. 2 MPaMPa F YY SF 11 2 22 02889 . 0 71.135 79. 119. 2 MPaMPa F YY SF 有参考文献1式（10.38）得 mmmm z YYKT m Fd SF n 82 . 1 246 . 0 02889 . 0 95 . 0 1038 . 3 4 . 1 17 . 1 cos 17 . 1 3 2 4 3 2 1 2 1 有参考文献1表 10.3 取标准模数值2 n m 4) 确定中心距 a 为 mmmm zzm a n 118 13cos2 )9124(2 cos2