机械设计课程设计之齿轮箱设计书.docx

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机械设计课程设计之齿轮箱设计书

一、传动装配的总体设计

1.1电机的选择1

1.2求传动比2

1.3计算各轴的转速、功率、转矩2

二、齿轮的设计

2.1原始数据3

2.2齿轮的主要参数3

2.3确定中心距4

2.4齿轮弯曲强度的校核5

2.5齿轮的结构设计7

三、轴的设计计算

3.1轴的材料的选择和最小直径的初定8

3.2轴的结构设计8

3.3轴的强度校核10

四、滚动轴承的选择与计算

4.1滚动轴承的选择14

4.2滚动轴承的校核14

五、键连接的选择与计算

5.1键连接的选择15

5.2键的校核15

六、联轴器的选择

6.1联轴器的选择16

6.2联轴器的校核16

七、润滑方式、润滑油型号及密封方式的选择

7.1润滑方式的选择16

7.2密封方式的选择17

八、箱体及附件的结构设计和选择

8.1箱体的结构尺寸17

8.2附件的选择18

九、设计小结19

十、参考资料20

机械设计课程设计计算说明书

条件:

1传动装配的总体设计

1.1电机的选择

1.1.1类型：

Y系列三项异步电动机

1.1.2电动机功率的选择

假设：

Pw—一匸作机所需功率,kw;

代一电动机的额定功率,kw：

Pd—电动机所需功率,kw；

电动机到工作机的总效率为"，从、“2、弘、為分別为弹性连轴器、闭式齿轮传动〔齿轮精度为8级〕、滚动轴承和共同的效率。

那么:

竺=4800x2.5“2后

10001000

Pd=Pe=P.Jn

“=〃前〃齿轮乐轴跟〃卷简

查表可得：

如=099、偏轮=0.97、〃联轴器=0.98、〃卷筒=0.96

所以：

〃=〃需承〃齿轮滋轴器〃卷简-0.99*0.97*0.992*0.96二0.89

Pd=pe=pw/J]=12/0.89=13.48Kw

1.1.3电动机转速的选择以及型号确实定

方案号

电动机型号

额定功率

（kw）

同步转速（r/min）

满载转速（r/min）

总传动比

1

Y180L-6

15

1000

970

4.26

辅助计算:

=227.48"min

60xl000xv_60x1000x2.5

TrD3.14x210

说二諜T4.26

因为本设计为单级斜齿圆柱齿轮减速器的设计，总传动比应在3-5左右，所以应按方案二选择电动机。

查表可得：

外伸轴长度80mm,直径38mm,额定功率和满载转速见上表。

1.2求传动比

=227.48/7min

60xl000xy_60x1000x2.5

Trb3.14x210

970

227.48

=4.26

1.3计算各轴的转速n、功率p、转矩T

仁3.1各轴的转速

nA=nm=970r/min

n2=nw=227.48r/min

仁3・2各轴的输入功率

Pi=Pd〃i=13.48x0.99=13.35Kw

p2=PM%=13.35x0.98x0.99=12.95Kw

1.3.3各轴的输入转矩

7\=9550乩=9550x亠±=131・44N•加

1n,970

石=9550邑=9550x

12.95

227.48

=543.66N•加

2齿轮的设计

2.1原始数据

材料牌号

热处理方法

强度极限

/Mpa

屈服极限

/Mpa

硬度

HBS

45

11:

火

560

200

169〜217

调质

580

220

229〜286

其中小齿轮45号钢调质，大齿轮45号钢正火

2.2齿轮的主要参数

由上述硬度可知，该齿轮传动为闭式软尺面传动，软尺面硬度<350HBS,所以齿轮的相关参数按接触强度设计，弯曲强度校核。

（7一b/yiim77

UHP~r.

%lim

式中：

6口皿一试验齿轮的接触疲劳强度极限应力：

亠/皿一接触强度的最小平安系数，取S〃臥=1.5：

Z〞一接触疲劳强度计算的寿命系数，取Z"=1.02：

Z",—工作硬化系数，取厶,=lo

由教材图5—29查得：

小齿轮6伽］=580M/m:

大齿轮O-Hlim?

=560Mpdo

3X（）

所以:

-—xl.02xl=25&4Mpa

（yHP2=细曲ZVZU.=工x1.02x1=391.OM/m

S//iimL5

式中：

J—重合度系数，对于斜齿轮传动二0・75、0・88,取

二0.80；

K—载荷系数，一般近视取k=1.3~l・7,因是斜齿轮传动，故k取小

K=1.5；

0〃一齿宽系数，对于软尺面（<350HBS）,齿轮相对于轴承

对称布置时，0/=0.8~1.4,取/=1：

U—齿数比，对于斜齿轮?

<5~6,取弘=5。

=754灯

0.85Y1.3x25.86

0.9

=16.08mm

2.3确定中心距

叫（乙+乙2）

2cos0

_山+〃2—叫（Z|+Z?

）

a=—

22

式中：

Z[—小齿轮的齿数:

^2—大齿轮的齿数;

0—齿轮的螺旋角；

加〃一斜齿轮的模数。

对于软尺面的闭式传动，在满足齿轮弯曲强度下，选取Z]=36,

那么Z/TZ]=5x25=125：

螺旋角0,—般惜况下在0~15°,当制造精度较高或对振动、

噪音有要求的齿轮，可取0=10°〜20°,或者更大值。

本设计为一

般要求，所以初选0=16°

斜齿轮的模数叫=⑴岁$“=5972背°’W=1.59,由渐开

36

线圆柱齿轮第一系列，取“产2

所以.=2x（36+154L97.65讪

"「人r…°2xcosl6

2cos0

取中心距a=200mm,

◎0严（乙忆）=2.2x（25+125）=0.975

2x140

所以0=18。

11'41",符合其条件10°~20°。

2.4齿轮弯曲疲劳强度的校核

Flim^5TyY^Fmin

式中：

Yst—试验齿轮的应力修正系数，取Yst=2；

°＞恤一试验齿轮的齿根的弯曲强度极限应力,

6呗=220M/M、6恤2=200M/M；

Spmin—弯曲强度的最小平安系数，取min=13；

YN—弯曲疲劳强度寿命系数，取Zv=1；

弯曲疲劳强度的计算尺寸系数，取YX=l.

%严琴區Z必=W°*xlxl=580Mm

、dFmin13

所以：

y200x2

%=Fhm2srYnYx=出上xlxl=307.69M/"/

S/^minL3

乂因为

式中：

Yfs—外齿轮的符合齿形系数;

Y旳一螺旋角系数。

〔其他字符的意义同前。

〕

Z讨二=42

COSP

154

COSP

由教材图5—25可得：

纬si=4.03、y^S2=3.94

cos/7

1.88-3.2

2x36

1.76

人二必d严必心L=lx―=75.80

-Yd1&辱卩cos〔18°1141〕

也"2+〔5〜10〕=84

由教材图5—40可得，螺旋角系数^=0.58o

_2000A：

7；vv所以：

%-b叫Z曲

2000xl.5xl31.44x403x058二?

6<

84x22x36rP，

2000K7；

aF2=5丫尸5屏叩2

b叫Z

2000x1.5x543.66

76x22x154

x3.94x0.58

=79.6\Mpa<（jFP2

综上所述，两齿轮符合强度条件。

2.5齿轮结构设计

2.5.1计算齿轮分度圆直径

小齿轮：

d、=

=75.80mm

叫乙_2x36

cosZ?

_cos（18°1141）

2x154

cos（18°114f）

=324.21mm

2.5.2齿轮宽度

按强度计算要求，取齿宽系数那么齿轮的宽度为

*=肖屛1=IGnun

圆整后小齿轮的宽度为勺=84〃伽，大齿轮的宽度为

b、=76mm

2.5.3齿轮的圆周速度

vi=

兀dg

60x1000

3・14x75・8x970

60x1000

=3.85/10加/$〔满足精度要

求〕

2.5.4齿轮的相关参数如下表

名称

代号

单位

小齿轮

大齿轮

中心距

a

mm

200

传动比

4.26

模数

叫

mm

2

螺旋角

P

■

cos（18°l141）19°2736"

变位系数

X

0

齿数

Z

36

154

分度圆直径

d

mm

75.80

324.21

齿顶圆直径

da<

mm

79.80

328.21

齿根圆直径

df

mm

70.80

319.21

齿宽

b

mm

S4

76

3轴的设计计算

3.1轴的材料选择和最小直径估算

3.1.1轴的材料选用45号钢，调质处理。

3.1.2高速轴和低速轴直径

初算直径时，假设最小直径段开于键槽，应考虑键槽对轴强度的影响，当该段截面上有一个键槽时，d增加5%"7%,两个键槽时，d

增加10/15%,有教材表12-2,高速轴C,=110,低速轴C2=110o

同时要考虑电动机的外伸直径d=38mmo

所以d\=Ci

X1.05=11OXX1.05=26.36mm

970

^2=C2

xl.05=110x^xl.05=42.32^

结合电动机的外伸直径d=48mm,初选LT8联轴器

船碎843-86，所以初确定仏詁"8讪

3.2轴的结构设计

3.2.1高速轴的结构设计

3.2.1.1各轴段径向尺寸的初定

xl.05=110xxl.05=26.36mm

970

结合电动机的外伸直径d=48mm,初选LT6联轴器

748x84

GB5843-86

748x84

所以取=48/w/w:

d2=53nvn:

d3=55mm

山此直径确定轴承，选择深沟球轴承6207GB/：

T276-1994,其具体尺寸如下表:

根本尺寸/mm

安装尺寸/mm

根本额定负荷/kn

极限转速r/min

d

D

B

®min

"amin

Dqmax

叫ax

C「

4

脂

油

55

100

21

1.5

64

91

1.5

43.2

29.2

6000

7500

£==64：

d5=小齿轮：

d?

==55mm。

3.2.1.2各轴端轴向尺寸的初定

/,=82mm；〔联轴器的轴孔长度为82mm〕

人=57mm;

厶=48mm;

Z4=12mm；

/5=70mm:

〔小齿轮的宽度为50mm〕/6=8mm:

/7=21mm。

3.2.2低速轴的结构设计

Ji=ci

3.2.2.1各轴段的径向尺寸的初定

1335xl.05=110x刃二^x1.05=26.36mm

970

结合电动机的外伸直径d=48mm,初选LT8联轴器

748x84GB5843-86

748x84

所以取=48mm；

d2=dl+5=53imn