浙江工业大学二级斜齿减速箱设计说明书.docx

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浙江工业大学二级斜齿减速箱设计说明书

设计任务：

二级斜齿圆柱齿轮减速箱传动方案。

1.I轴2.II轴3.低速级小齿轮4.低速级大齿轮

5.III轴6.高速级小齿轮7.高速级大齿轮8.减速箱体

原始数据：

项目

参数

工作拉力

2700N

运输带工作速度

1.2m/s

卷筒直径

500mm

备注：

工作寿命为5年（每年按365天计算），工作24小时，运输机工作平稳转向不变。

设计内容

计算及说明

结果

1.减速箱方案的拟定

2.电机的选择

3.分配传动比

4.运动参数的计算

5.高速级齿轮的设计计算

6.低速级齿轮的设计计算

7.高速轴的结构设计

8.中间轴的结构设计

9.低速轴的结构设计

10.轴承的寿命计算和校核

11.键强度校核

12箱体结构的设计

13减速器的附件

14润滑和密封方式的选择

1.减速箱方案的拟定

1.1工作机器特征的分析

由设计任务书可知：

该减速箱的体积不是很大，属于小型减速器,传递的功率也不是很大.由于工作运输机工作平稳,转向不变,使用寿命不长（15年）,故减速箱应尽量设计成闭式,箱体内用油液润滑,轴承用脂润滑.要尽可能使减速箱外形及体内零部件尺寸小,结构简单紧凑,造价低廉,生产周期短,效率高。

1.2传动方案的拟定及说明

（1）.斜齿圆柱齿轮较直齿圆柱齿轮传动平稳，承载能力大、噪音小，能减轻振动和冲击，若设计时、旋向选择合理，可减轻轴的负荷，延长使用寿命，故此减速器的两对齿轮均采用斜齿圆柱齿轮传动。

（2）.高速级齿轮布置在远离扭矩输入端，这样可以减小轴在扭矩作用下产生的扭转变形，以及弯曲变形引起的载荷沿齿宽分布不均匀的现象。

2.电机的选择

2.1选择电动机型号

按设计任务书要求，选用Y型三相异步电动机，该型号电机可以直接接入三相交流电网，寿命长，运转平稳，使用维修方便，而且体积小，重量轻，价格便宜。

2.2电动机功率的确定

工作机的有效功率为

从电动机到工作机传送带间的总效率为

由《机械设计课程设计指导书》表1-7可知：

：

联轴器传动效率0.98（弹性联轴器）

：

滚动轴承效率0.995（滚子轴承）

：

齿轮传动效率0.97（8级精度一般齿轮传动）

：

卷筒传动效率0.94

所以电动机所需工作功率为

（3）确定电动机转速

按表2-3推荐的传动比合理范围，两级同轴式圆柱齿轮减速器传动比

而工作机卷筒轴的转速为

所以电动机转速的可选范围为

符合这一范围的同步转速有750

、1000

、1500

三种。

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为

的电动机。

根据电动机类型、容量和转速，由《机械设计课程设计指导书》表12-1选定电动机型号为Y132M2-6。

其主要性能和参数如下表1-1和1-2：

表1-1所选电机技术数据

电动机型号

额定功率/kw

满载转速/（r/min）

Y132M-4

5.5

960

3.分配传动比

3.1分配原则

⑴各级传动的传动比不应超过其传动比的最大值。

⑵使所设计的传动系统的各级传动机构具有最小的外部尺寸。

⑶使二级齿轮减速器中，各级大齿轮的浸油深度大致相等以利实现油池润滑。

⑷使各级圆柱齿轮传动的中心距保持一定比例。

3.2计算高速级传动比

和低速级传动比

对于两级展开式圆柱齿轮减速器，一般按齿轮浸油润滑要求，即各级大齿轮直径相近的条件分配传动比，常取

。

由设计要求可知，减速器总传动比为

即

。

故取

，

4.运动参数的计算

由于减速器是通用减速器，大批量生产。

各零件的承载能力与电动机承载能力相对应。

因此以电动机的额定功率作为设计功率来计算。

分别表示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴输入功率（kw）

分别表示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴的转速（r/min）

分别表示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴的扭矩（Nm）

4.1各轴的转速

4.2各轴的输入功率

4.3各轴的转矩

将计算结果汇总列表备用

轴号

转速（r/min）

功率（kw）

扭矩（

）

I

960

3.8

37.8

II

177.45

3.67

197.5

III

45.84

3.54

737.5

5.高速级齿轮的设计计算

5.1选择精度等级、材料及齿数

（1）由表10-1，选择小齿轮材料为45钢（调质），齿面硬度为240HBS，大齿轮材料为45钢，齿面硬度为200HBS。

（2）由表10-6，选用8级精度。

（3）选小齿轮齿数

，大齿轮齿数

。

（4）初选螺旋角

（5）压力角

5.2按齿面接触强度计算

5.2.1计算小齿轮分度圆直径

按式10-24，计算小齿轮分度圆直径，即

1）确定公式中各参数值

1试选载荷系数

2由图10-20查取区域系数

3计算小齿轮传递转矩

④由表10-7选取齿宽系数

⑤由式10-5查材料的弹性影响系数

⑥由式10-23得螺旋角系数

，

⑦由式10-21计算接触疲劳强度用重合度系数

⑧计算接触疲劳许用应力

由图10-25查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为

=550MPa和

=450MPa。

由式10-15计算应力循环系数

由图10-23查取接触疲劳寿命系数

取失效概率为1%.安全系数为S=1，由式10-14得

取

和

的较小值作为该齿轮的接触疲劳许用应力，即

2）试算小齿轮分度圆直径

5.2.2调整小齿轮分度圆直径

1）计算实际载荷系数前的数据准备

①圆周速度

②齿宽

2）计算实际载荷系数

①由表10-2查得使用系数

②根据

，8级精度。

由图10-8查得动载系数

③轮的圆周力为

查表10-3的齿间载荷分配系数

④由表10-4用插值法查得8级精度，小齿轮对支承非对称布置时，

，则载荷系数为

3）由式10-12，可得按实际载荷系数算得的分度圆直径为

5.3按齿根弯曲疲劳强度设计

5.3.1试算齿轮模数

由式10-20试算齿轮模数，即

1）确定公式中的各参数值

①选载荷系数

②由式10-18，可得计算弯曲疲劳强度的重合度系数

③由式10-19，可得计算弯曲疲劳强度的螺旋角系数

④计算

由当量齿数

查图10-17，得齿形系数

由图10-18，查得应力修改系数

计算许用应力，由图10-24查得大小齿轮的齿根弯曲疲劳极限为

，

由图10-22查得弯曲疲劳静系数

，

取弯曲疲劳安全系数

由式10-14，得

因为大齿轮的

大于小齿轮，所以取

2）计算齿轮模数

5.3.2调整齿轮模数

1）计算实际载荷系数前的数据准备

①圆周速度

②齿宽

③齿高

及宽高比

2）计算实际载荷系数

①根据

，8级精度。

由图10-8查得动载系数

②由

，

，

查表10-3的齿间载荷分配系数

③由表10-4用插值法查得

，结合

，查图10-13，得

，

则载荷系数为

对比计算结果，由齿面解除疲劳强度计算的法面模数

大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数。

从满足弯曲疲劳强度出发，从标准中就近取

，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

，来计算小齿轮的齿数，即

取

，

5.4几何尺寸计算

（1）计算中心距

考虑模数增大，为此将中心距减小圆整为145mm

（2）按圆整后的中心距修正螺旋角

（3）计算小大齿轮的分度圆直径

（4）计算齿轮宽度

取

5.5圆整中心距的强度校核

齿轮副的中心距在圆整之后，

、

和

、

、

等均发生变化，应重新校核齿轮强度，以明确齿轮的工作能力。

（1）齿面接触疲劳强度校核

按前述类似做法，先计算式10-22中的各参数。

为了节省篇幅，这里仅给出计算结果：

，

，

，

。

将它们代入式10-22，得到

满足齿面接触疲劳强度条件。

（2）齿根弯曲疲劳强度校核

按前述类似做法，先计算式10-17中的各参数。

为了节省篇幅，这里仅给出计算结果：

，

，

，

。

将它们代入式10-17，得到

齿根弯曲疲劳强度满足要求，并且小齿轮抵抗弯曲疲劳破坏的能力大于大齿轮。

5.6主要设计结论

齿数

，

，模数

，压力角

，螺旋角

，变位系数

，中心距

，齿宽

，

。

小齿轮选用45钢（调质）,大齿轮选用45钢（常化）。

齿轮按8级精度设计。

6.低速级齿轮的设计计算

6.1选择精度等级、材料及齿数

（1）由表10-1，选择小齿轮材料为45钢（调质），齿面硬度为240HBS，大齿轮材料为45钢，齿面硬度为200HBS。

（2）由表10-6，选用8级精度。

（3）选小齿轮齿数

，大齿轮齿数

。

（4）初选螺旋角

（5）压力角

6.2按齿面接触强度计算

6.2.1计算小齿轮分度圆直径

按式10-24，计算小齿轮分度圆直径，即

1）确定公式中各参数值

4试选载荷系数

5由图10-20查取区域系数

6计算小齿轮传递转矩

④由表10-7选取齿宽系数

⑤由式10-5查材料的弹性影响系数

⑥由式10-23得螺旋角系数

，

⑦由式10-21计算接触疲劳强度用重合度系数

⑧计算接触疲劳许用应力

由图10-25查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为

=550MPa和

=450MPa。

由式10-15计算应力循环系数

由图10-23查取接触疲劳寿命系数

取失效概率为1%.安全系数为S=1，由式10-14得

取

和

的较小值作为该齿轮的接触疲劳许用应力，即

2）试算小齿轮分度圆直径

6.2.2调整小齿轮分度圆直径

1）计算实际载荷系数前的数据准备

①圆周速度

②齿宽

2）计算实际载荷系数

①由表10-2查得使用系数

②根据

，8级精度。

由图10-8查得动载系数

③轮的圆周力为

查表10-3的齿间载荷分配系数

④由表10-4用插值法查得8级精度，小齿轮对支承非对称布置时，

，则载荷系数为

3）由式10-12，可得按实际载荷系数算得的分度圆直径为

6.3按齿根弯曲疲劳强度设计

6.3.1试算齿轮模数

由式10-20试算齿轮模数，即

1）确定公式中的各参数值

①选载荷系数

②由式10-18，可得计算弯曲疲劳强度的重合度系数

③由式10-19，可得计算弯曲疲劳强度的螺旋角系数

④计算

由当量齿数

查图10-17，得齿形系数

由图10-18，查得应力修改系数

计算许用应力，由图10-24查得大小齿轮的齿根弯曲疲劳极限为

，

由图10-22查得弯曲疲劳静系数

，

取弯曲疲劳安全系数

由式10-14，得

因为大齿轮的

大于小齿轮，所以取

2）计算齿轮模数

6.3.