机械设计减速器设计说明书
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目录
第一部分设计任务书 (4)
第二部分传动装置总体设计技术方案 (5)
第三部分电动机的选择 (5)
3.1 电动机的选择 (5)
3.2 确定传动装置的总传动比和分配传动比 (6)
第四部分计算传动装置的运动和动力参数 (7)
第五部分齿轮传动的设计 (9)
5.1 高速级齿轮传动的设计计算 (9)
5.2 低速级齿轮传动的设计计算 (16)
第六部分开式齿轮传动的设计 (23)
第七部分传动轴和传动轴承及联轴器的设计 (27)
7.1 输入轴的设计 (28)
7.2 中间轴的设计 (32)
7.3 输出轴的设计 (38)
第八部分键联接的选择及校核计算 (44)
8.1 输入轴键选择与校核 (44)
8.2 中间轴键选择与校核 (44)
8.3 输出轴键选择与校核 (44)
第九部分轴承的选择及校核计算 (45)
9.1 输入轴的轴承计算与校核 (45)
9.2 中间轴的轴承计算与校核 (46)
9.3 输出轴的轴承计算与校核 (46)
第十部分联轴器的选择 (47)
10.1 输入轴处联轴器 (48)
10.2 输出轴处联轴器 (49)
第十一部分减速器的润滑和密封 (49)
11.1 减速器的润滑 (49)
11.2 减速器的密封 (50)
第十二部分减速器附件及箱体主要结构尺寸 (51)
设计小结 (53)
参考文献 (54)
第一部分设计任务书
一、初始数据
设计展开式二级斜齿圆柱齿轮减速器，初始数据F = 15000 N，V = 0.26m/s，D = 450mm，设计年限（寿命）：10年，每天工作班制（8小时/班）：2班制，每年工作天数：300天，三相交流电源,电压380/220V。
二. 设计步骤
1. 传动装置总体设计技术方案
2. 电动机的选择
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比
4. 计算传动装置的运动和动力参数
5. 齿轮的设计
6. 开式齿轮的设计
7. 轴的设计
8. 滚动轴承和传动轴的设计
9. 键联接设计
10. 箱体结构设计
11. 润滑密封设计
12. 联轴器设计
第二部分传动装置总体设计技术方案
一. 传动技术方案特点
1.组成：传动装置由电机、减速器、开式齿轮和工作机组成。
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.确定传动技术方案：选择电动机-展开式二级斜齿圆柱齿轮减速器-开式齿轮传动-工作机。
二. 计算传动装置总效率
ηa=η12η24η32η4η5=0.992×0.994×0.972×0.95×0.96=0.808
η1为联轴器的效率,η2为轴承的效率,η3为齿轮传动的效率,η4为开式齿轮传动的效率，η5为工作装置的效率。
第三部分电动机的选择
3.1 电动机的选择
圆周速度v:
v=0.26m/s
工作机的功率p w:
p w= F×V
1000=
15000×0.26
1000= 3.9 KW
电动机所需工作功率为:
p d= p w
ηa
=
3.9
0.808= 4.83 KW
执行机构的曲柄转速为:
n = 60×1000V
π×D
=
60×1000×0.26
π×450
= 11 r/min
经查表按推荐的传动比合理范围，开式齿轮传动的传动比范围为i0 = 2~6，二级圆柱齿轮减速器传动比i = 8~40，则总传动比合理范围为i a=16~240，电动机转速的可选范围为n d = i a×n = (16×240)×11 = 176~2640r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和减速器的传动比，选定型号为Y132M2-6的三相异步电动机，额定功率为5.5KW,满载转速n m=960r/min，同步转速1000r/min。电动机主要外形尺寸：
3.2 确定传动装置的总传动比和分配传动比
（1）总传动比：
由选定的电动机满载转速n 和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为:
i a=n m/n=960/11=87.27
（2）分配传动装置传动比:
i a=i0×i
式中i0,i1分别为开式齿轮传动和减速器的传动比。为使开式齿轮传动外廓尺寸不致过大，选取i0=5，则减速器传动比为:
i=i a/i0=87.27/5=17.5
取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为:
i12 = 1.3i = 1.3×17.5 = 4.77
则低速级的传动比为:
i23 =
i
i12=
17.5
4.77= 3.67
第四部分计算传动装置的运动和动力参数
（1）各轴转速:
输入轴：n I = n m = 960 = 960 r/min
中间轴：n II = n I/i12 = 960/4.77 = 201.26 r/min
输出轴：n III = n II/i23 = 201.26/3.67 = 54.84 r/min
小开式齿轮轴：n IV = n III = 54.84 r/min
（2)各轴输入功率:
输入轴：P I = P d×η3 = 4.83×0.99 = 4.78 KW
中间轴：P II = P I×η1?η2 = 4.78×0.99×0.97 = 4.59 KW
输出轴：P III = P II×η1?η2 = 4.59×0.99×0.97 = 4.41 KW
小开式齿轮轴：P IV = P III×η1?η2 = 4.41×0.99×0.99 = 4.32 KW 则各轴的输出功率：
输入轴：P I' = P I×0.99 = 4.73 KW
中间轴：P II' = P II×0.99 = 4.54 KW
中间轴：P III' = P III×0.99 = 4.37 KW
小开式齿轮轴：P IV' = P IV×0.99 = 4.28 KW
(3)各轴输入转矩:
输入轴：T I = T d×η1
电动机轴的输出转矩:
T d = 9550×
p d
n m = 9550×
4.83
960= 48.05 Nm
所以：
输入轴：T I = T d×η1 = 48.05×0.99 = 47.57 Nm
中间轴：T II = T I×i12×η2×η3 = 47.57×4.77×0.99×0.97 = 217.9 Nm 输出轴：T III = T II×i23×η2×η3 = 217.9×3.67×0.99×0.97 = 767.95 Nm 小开式齿轮轴：T IV = T III×η1?η2 = 767.95×0.99×0.99 = 752.67 Nm 输出转矩为：
输入轴：T I' = T I×0.99 = 47.09 Nm
中间轴：T II' = T II×0.99 = 215.72 Nm
输出轴：T III' = T III×0.99 = 760.27 Nm
小开式齿轮轴：T IV' = T IV×0.99 = 745.14 Nm
第五部分齿轮传动的设计
5.1 高速级齿轮传动的设计计算
1.选精度等级、材料及齿数
（1）选择小齿轮材料为40Cr（调质），齿面硬度280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），齿面硬度为240HBS。
（2）一般工作机器，选用8级精度。
（3）选小齿轮齿数z1 = 22，大齿轮齿数z2 = 22×4.77 = 104.94，取z2= 105。（4）初选螺旋角β = 14°。
（5）压力角α = 20°。
2.按齿面接触疲劳强度设计
（1）由式试算小齿轮分度圆直径，即
d1t≥32K
Ht T1
ψd
×
u±1
u×
?
?
?
?
?
Z H Z E ZεZβ
[σH]
2
1）确定公式中的各参数值。
①试选载荷系数K Ht = 1.6。
②计算小齿轮传递的转矩
T1 = 47.57 N/m
③选取齿宽系数φd = 1。
④由图查取区域系数Z H = 2.44。
⑤查表得材料的弹性影响系数Z E = 189.8 MPa1/2。
⑥计算接触疲劳强度用重合度系数Z
ε
。
端面压力角：
αt = arctan(tanαn/cosβ) = arctan(tan20°/cos14°) = 20.561°
αat1 = arccos[z1cosαt/(z1+2h an*cosβ)]
= arccos[22×cos20.561°/(22+2×1×cos14°)] = 30.647°
αat2 = arccos[z2cosαt/(z2+2h an*cosβ)]
= arccos[105×cos20.561°/(105+2×1×cos14°)] = 23.178°
端面重合度：
εα = [z1(tanαat1-tanαt)+z2(tanαat2-tanαt)]/2π
= [22×(tan30.647°-tan20.561°)+105×(tan23.178°-tan20.561°)]/2π= 1.647
轴向重合度：
εβ = φd z1tanβ/π= 1×22×tan(14°)/π= 1.746
重合度系数：
Zε = 4-ε
α
3?
?
?
?
?
1-ε
β+
ε
β
ε
α
=
4-1.647
3
()
1-1.746+
1.746
1.647 = 0.689
⑦由式可得螺旋角系数
Zβ = cosβ= cos14 = 0.985
⑧计算接触疲劳许用应力[σH]
查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为σHlim1 = 600 MPa、σHlim2 = 550 MPa。计算应力循环次数：
小齿轮应力循环次数：N1 = 60nkt h = 60×960×1×10×300×2×8 = 2.76×109大齿轮应力循环次数：N2 = 60nkt h = N1/u = 2.76×109/4.77 = 5.8×108