二级斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书 定稿.docx
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二级斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书定稿
二级斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书
一课程设计书2
二设计要求2
三设计步骤2
1.电动机的选择3
2.确定传动装置的总传动比和分配传动比4
3.计算传动装置的运动和动力参数5
4.齿轮的设计
5.轴的设计5
66
7.键连接设计8
8.滚动轴承的设计19
9.润滑密封设计26
10.轴承端盖的设计27
11.联轴器设计30
12.箱体结构设计30
四设计小结31
五参考资料32
一.课程设计书
设计用于螺旋输送机上的两级斜齿圆柱齿轮减速器（见图1）。
二.设计要求
已知条件：
运输机工作轴转矩TW=1400N·m，运输机转速nw=115r/min。
工作条件：
连续单向运转，工作时有轻微振动，室内工作：
输送螺旋工作转速允许误差±5%；
两班制工作，3年大修，工作期限12年。
加工条件：
生产批量10台，中等规模机械厂，可加工7~8级齿轮。
设计工作量：
1.减速器装配图1张（A0或A1）；
2.零件图2张；
3.设计说明书1份。
三.设计步骤
1.电动机的选择
工作机的有效功率为
Pw=Tw·nw/9550=1400*115/9550=16.86kW
从电动机到工作机间的总效率为
ηΣ=η12*η22η33
式中η1η2η3联轴器、齿轮传动、轴承的传动效率。
由参考资料[1]中表9.1取η1=0.99、η2=0.97、η3=0.99，则
ηΣ=0.992*0.972*0.993=0.895
所以电动机所需工作效率为
Pd=Pw/ηΣ=16.86/0.895=18.84kW
两级圆柱齿轮减速器传动比iΣ`取12.5，则电动机转速为
nd=iΣ`nw=12.5*115=1437.5r/min
由参考资料[1]表15.1及相关数据，确定电动机型号为Y180L-4,其满载转速为nm=1470r/min。
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nm和工作机主动轴转速nw，可得传动装置总传动比为iΣ＝nm/nw＝1470/115＝12.78
（2） 分配传动装置传动比
iΣ＝i1*i2
式中i1、i2分别为高速级和低速级的传动比。
考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，取i1=1.4i2，故
i1=4.23，i2=3.02
3.计算传动装置的运动和动力参数
（1） 各轴转速
＝nm＝1470r/min
＝＝1470/4.23＝347.5r/min
＝ / ＝347.5/3.02=115r/min
则工作机的转速为115r/min，在允许误差范围内。
（2） 各轴输入功率
＝×＝18.84×0.99＝18.65kW
＝×η2×＝18.65×0.97×0.99＝17.91kW
＝×η2×＝17.91×0.97×0.99＝17.2kW
（3）各轴输入转矩
电动机轴的输出转矩=9550=9550000×18.86/1470=122525.9N·mm
所以:
＝×=122525.9×0.99=121300.6N·mm
＝××*η3=121300.6×4.23×0.97×0.99=492731.4N·mm
＝×××=492731.4×3.02×0.97×0.99=1428973.3N·mm
运动和动力参数结果如下表
轴名
功率P/kW
转矩
T/N·mm
转速n/（r/min）
传动比i
效率
η/%
电动机轴
18.84
122525.9
1470
1
0.99
1轴
18.65
121300.6
1470
4.23
0.97
2轴
17.91
492731.4
347.5
3.02
0.97
3轴
17.2
1428973.3
115
4.齿轮的设计
（一）高速级齿轮传动的设计计算
1，选定齿轮精度等级、材料及齿数
1）零件输运设备为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度等级即可
2）材料选择及确定许用应力
小齿轮的材料为40（调质），硬度为280HBS，σHlim1=700MPa，σFE1=600MPa；大齿轮的材料为45钢（调质），硬度为240HBS，σHlim2=600MPa，σFE2=450MPa（参考资料[2]表11-1）
由参考资料[2]表11-5取SF=1.25,SH=1.0
由参考资料[2]表11-4取ZE=189.8
对于标准齿轮，取ZH=2.5
[σF1]=0.7σFE1/SF=336MPa[σF2]=0.7σFE2/SF=252MPa
[σH1]=σHlim1/SH=700MPa[σH2]=σHlim2/SH=600MPa
3）取小齿轮=20，则=，=204.23=84.6，取=85，并初步选定β＝15°
2，按齿面接触强度设计
【公式在课本177页】
（1）确定公式内的各计算值
1）由参考资料[2]表11-3试选载荷系数K=1.1
2）由参考资料[2]表11-6取φd=1.0
3）实际传动比i=z2/z1=4.25,即u=4.25；Zβ=√（cosβ）=0.983
（2）计算
1）试算小齿轮分度圆直径
d1≥53.3mm
模数m=d1cosβ/z1=53.3*0.966/20=2.57
齿宽b=φdd1=1.0*53.3=53.3mm,取b2=55mm,b1=60mm
由参考资料[2]表4-1取m=3mm，实际d1=m*z1/cosβ=3*20/0.966=62.1mm,
d2=3*85/0.966=263.98mm
圆周速度
v=πd1n1/（60*1000）=3.14*62*1470/（60*1000）=4.77m/s
参照参考资料[2]表11-2，选8级制造精度是合宜的。
3，按齿根弯曲强度设计
【公式在课本178页】
（1）确定公式内的各计算值
1）由参考资料[2]表11-3试选载荷系数K=1.1
2）由参考资料[2]表11-6取φd=1.0
3）齿形系数zv1=20/cos315=22.2,zv2=85/cos315=94.4
由参考资料[2]图11-8得YFa1=2.83，YFa2=2.23
由参考资料[2]图11-9得YSa1=1.58，YSa2=1.79
因YFa1YSa1/[σF1]=2.83*1.58/336=0.01331＜YFa2YSa2/[σF2]=2.23*1.79/252=0.01584
故应对大齿轮进行弯曲强度计算
（2）计算
法向模数mn≥2.14mm
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=2.5mm但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=62来计算应有的齿数.
则小齿轮的齿数z1=62*cos15/2.5=23.96,取z1=24
则z2=24*4.25=102
4，几何尺寸计算
（1）计算中心距
（2）a=（z1+z2）mn/2cosβ=（24+102）*2/（2cos15）=128.2mm
故中心距圆整为130mm
（2）按圆整后的中心距修正螺旋角
`14^15`
（3）计算大小齿轮的分度圆直径
d1=z1mn/cosβ=24*2.5/0.966=62.1mm
d2=z2mn/cosβ=102*2.5/0.966=263.98mm
（4）计算齿轮宽度
（5）b=φdd1=1.0*62.1=62.1mm
圆整后取b1=70mm,b2=65mm
（二）低速级齿轮传动的设计计算
1，选定齿轮精度等级、材料及齿数
1）一般工作机器，速度不高，故选用8级精度等级即可
2）材料选择及确定许用应力
小齿轮的材料为40（调质），硬度为280HBS，σHlim1=700MPa，σFE1=600MPa；大齿轮的材料为45钢（调质），硬度为240HBS，σHlim2=600MPa，σFE2=450MPa（参考资料[2]表11-1）
由参考资料[2]表11-5取SF=1.25,SH=1.0
由参考资料[2]表11-4取ZE=189.8
对于标准齿轮，取ZH=2.5
[σF1]=0.7σFE1/SF=336MPa[σF2]=0.7σFE2/SF=252MPa
[σH1]=σHlim1/SH=700MPa[σH2]=σHlim2/SH=600MPa
3）取小齿轮=25，则=，=253.02=75.5，取=76，并初步选定β＝15°
2，按齿面接触强度设计
【公式在课本177页】
（1）确定公式内的各计算值
1）由参考资料[2]表11-3试选载荷系数K=1.1
2）由参考资料[2]表11-6取φd=1.0
3）实际传动比i=z2/z1=3.04,即u=3.04；Zβ=√（cosβ）=0.983
（2）计算
1）试算小齿轮分度圆直径
d3≥95.5mm
模数m=d3cosβ/z3=95.5*0.966/25=3.69
齿宽b=φdd1=1.0*95.5=95.5mm,取b2=1000mm,b1=105mm
由参考资料[2]表4-1取m=4mm，实际d1=m*z1/cosβ=4*25/0.966=103.5mm,
d2=4*76/0.966=314.7mm
圆周速度
v=πd3n2/（60*1000）=3.14*103.5*347.5/（60*1000）=1.88m/s
参照参考资料[2]表11-2，选8级制造精度是合宜的。
3，按齿根弯曲强度设计
【公式在课本178页】
（1）确定公式内的各计算值
1）由参考资料[2]表11-3试选载荷系数K=1.1
2）由参考资料[2]表11-6取φd=1.0
3）齿形系数zv1=25/cos315=27.8,zv2=76/cos315=84.4
由参考资料[2]图11-8得YFa1=2.65，YFa2=2.24
由参考资料[2]图11-9得YSa1=1.61，YSa2=1.78
因YFa1YSa1/[σF1]=2.65*1.61/336=0.0127＜YFa2YSa2/[σF2]=2.24*1.78/252=0.0158
故应对大齿轮进行弯曲强度计算
（2）计算
法向模数mn≥2.95mm
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=4mm但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=95.5来计算应有的齿数.
则小齿轮的齿数z1=95.5*cos15/4=23.06,取z1=23
则z2=23*3.04=69.9,取z2=70
4，几何尺寸计算
（1）计算中心距
（2）a=（z1+z2）mn/2cosβ=（23+70）*4/（2cos15）=183.75mm
故中心距圆整为190mm
（2）按圆整后的中心距修正螺旋角
11^46`37``
（3）计算大小齿轮的分度圆直径
d1=z1mn/cosβ=23*4/0.977=94.166mm
d2=z2mn/cosβ=70*4/0.977=286.592mm
（4）计算齿轮宽度
b=φdd1=1.0*94=94mm
圆整后取b2=95mm，b1=100mm
5.轴的设计及校核
（一）高速轴（输入轴）
一,求作用在齿轮上的力
高速级小齿轮分度圆直径为d1=62.1mm
则圆周力Ft=2T1/d1=3906.6N
径向力Fr
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