机械设计课程设计二级展开式圆柱斜齿轮减速器说明书.docx

1、机械设计课程设计二级展开式圆柱斜齿轮减速器说明书机械设计课程设计设计题目:展开式双级斜齿圆柱齿轮减速器 机械学院 机械专业班级机械二班 学号 。设计人段。指导教师完成日期2009年月日、设计任务书（一） 课程目的：1通过机械设计课程设计，综合运用机械设计课程和其它有关选修课程的理论和生产实际 知识去分析和解决机械设计问题，并使所学知识得到进一步地巩固、深化和发展。2、学习机械设计的一般方法。通过设计培养正确的设计思想和分析问题、 解决问题的能力 进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范。（二） 题目：题目4.设计一用于带式运输机传动装置中的三轴线双级斜齿圆柱

2、齿轮减速器。设计基础数据如下：工作情况载荷平稳鼓轮的扭矩t（ N?m360鼓轮的直径（mm）300运输带速度V （m/s）0.85带速允许偏差（%5使用期限（年）5工作制度（班/日）2总体布置:】一电切机1 2罪轴猛】3齿轮疋連益；4誓式运精拇；3联粘器：设计任务（二）设计内容：1.电动机的选择与运动参数设计计算;2.斜齿轮传动设计计算；3.轴的设计；4.装配草图的绘制5.键和联轴器的选择与校核；6.滚动轴承的选择；7.装配图、零件图的绘制；8.设计计算说明书的编写。（四）设计进度：1、第一阶段：总体计算和传动件参数计算2、第二阶段：轴与轴系零件的设计3、第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及

3、草图绘制4、第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写传动方案的拟订及说明设计计算：设计计算及说明结果一：传动方案的总体设计（一）对给疋传动方案分析论证总体布置见任务书工作情况：工作有轻震，经常满载，空载启动，单向运动。（二）选择电动机1,电动机类型选择根据电源及工作及工作条件，选用卧式封闭型 Y （IP44）系列三相交流异步电动机。2,选择电动机容量pw 3.825kw1）工作机所需功率PwI 皿 810 45.12 Pw 3.825kw9550 95502）传动装置总效率 13 I 3 4式中，1、 2为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由表2-4查得：滚动轴承1 = 0

4、.99 ;圆柱齿轮传动2= 0.97 ;弹性联轴器3 = 0.992 ; 滑 动 轴 承 4 = 0.96 ， 则；3 4 0.993 0.972 0.9922 0.96 0.8623）所需电动机功率0.862Pw 3.825Pd kw 4.44kw0.862Pd 4.444）确定电动机额定功率Ped根据Ped Pd，由第二十章表20- 1选取电动机额定功率Ped 4kw3，计算电动机转速可选范围并选择电动机型号P 5 5 kw为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速可选范围。由表i ed u u IN.VV2- 1查得二级圆柱齿轮传动比范围i 8 60，则电动机可选转速nd i n 361

5、2707r /min可见同步转速为750 r/min，1000r/min和1500r/min的电动机均符合。进行比较选择，如下表：万案电动机型号额定功率(kw)电动机转速(r/min)电动 机质 量(kg)总传动比同步、卄 +、， 满载1Y160M2-85.5750720119152Y132M2-65.5100096084203Y132S-45.51500144068302,选定电动机型号为 丫132M2-6。由表中数 据可知三个方 案均可行，但 方案2传动比 比较小，传动 装置结构尺寸 较小，而且质 量合理。因此， 可采用方案电动机型号为Y132M1-64, 电动机的技术数据和外形，安装尺寸

6、。由表201、表20- 2查出Y132M2-6型电动机的主要技术数据和外形、 安装尺寸。尺寸 D=38mm，中心高度H=132mm,轴伸长E=80mm。(3)计算传动装置总传动比和各级传动比1,传动装置的总传动比i 皿 21.28nw 45.122,分配各级传动比因为是展开式二级齿轮传动，故h 1.1 1.5i2，现取1.1，则两级齿轮减速器高速级的传动比为:nm19875 45.28r/min4.392,各轴的输入功率按电动机额定功率Ped计算各轴输入功率，即P Ped 01 4.44 0.992 4.40kW ;P P1 12 4.40 0.99 0.97 4.225kW ;P P 23

7、4.225 0.99 0.97 4.06kW ;各轴的输入转矩T ( N?m)和输出转矩T(kW)Td9550 Pdnm95504.4496044.17N mP4.4T9550 955043.77 N mn960P4.225T95509550203.01N mn198.75TP955095504.06856.29N mn45.28汇总如下表:项目电动机轴高速轴1中间轴II低速轴III转速（r/min）96096019945功率（kW）4.444.404.2254.06转矩(N?m)44.1743.77203.01856.29传动比14.834.39效率0.9920.960.96三：齿轮设计计算

8、（一） 高速级齿轮的设计设计计算及说明结果1选定齿轮类型、精度、材料及齿数1按图所示传动方案，选用斜齿圆柱齿轮2运输机为一般工作机器，速度不高，故选用 7级精度（GB10095-88）3材料：由书表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS；大 齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。两者材料硬度差40HBS。4初选小齿轮齿数 乙20 :大齿轮齿数Z2 20 4.83 96.65初选取螺旋角 142 按齿面接触强度设计. ；2Ktu 1/ZhZe、2dit 計 （） d U H 确定公式内各计算数值a） 试选 Kt 1.6。b） 由资料1图10-30选取区域系数Zh 2

9、.433c） 由资料1图10-26查得1 0.74 ; 2 0.841 2 0.765 0.89 1.58d） 由表10-7选取齿宽系数d 11e） 由表10-6查得材料弹性影响系数Ze 189.8MPa2f） 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1 600MPa ;大齿轮的接触疲劳强度极限 Hlim2 550MPag） 应力循环次数：9N1 60n 1jLh 60 960 1 （2 5 300 8） 1.382 1091.382 10 N1 8N2 1 2.86 10i2 4.83h）由图10-19查得接触疲劳寿命系数K HN 1 .9, KHN2 0.95i）接触

10、疲劳许用应力：取失效概率为1%,安全系数S=1，由式（10-12）H1K HN1 H lim 10.95 600 540MPaH 2K HN 2 H lim 20.95 550 522.5MPa许用接触应力为hH1 H2540 522.5 531.25MPa22计算a）试算小齿轮分度圆直径d1t，由计算公式得d1t3 2 1.6 4.22 104 X 1 1.624.83 1 2.43 189.8 2 ( )mm4.83 531.2542.33mmb)计算圆周速度d1tn1 42.33 960v 1 2.13m/s60 1000 60 1000c）齿宽b及模数口玳h 2.25mnt 2.25

11、2.05 4.62mmb h 42.33 4.62 9.160.318 d z1 tan0.318 1 20 tan14 1.59e）计算纵向重合度f）计算载荷系数K已知使用系数Ka1，根据V 2.13m/s，7级精度，由图10-8得动载系数Kv 1.1 ;由表 10-4 查得 Kh 1.40 ；由图10-13查得Kf 1.35由表10-3查得Kh Kf 1.4故载荷系数 K KaKvKh Kh 1 1.1 1.4 1.4 2.16g） 按实际的载荷系数校正所得分度圆直径，由式（10- 10a）得d1 d1t3 4233 3 49.18mmKt 1.6h） 计算模数mnd)查取齿形系数：由表1

12、0-5 查得 YFa1 2.724,YFa2 2.175KaKvKf Kf 1 1.1 1.35 1.4 2.08查取应力校核系数：由表10-5查得Ysa1 1.569, Ysa2 1.795e） 由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数Kfn1 0.85, Kfn2 0.88大齿轮的f） 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 fe1 500MPa ;弯曲疲劳强度极限 fe2 380MPag）计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，由式得大齿轮的数值大设计计算2 28 422 104 0.88 cos214 0.0!64 1.94mm1 202 1.58劳强度计算的法面模数，取

13、模数 mn 2mm，已可满足弯曲强度。但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 d1 49.18来计按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数K、Zh等不必修正。3计算大、小齿轮的分度圆直径d1Z1mn24 249.5mmcoscos13 3210d2Z2mn116* 2239.1mmcoscos13 3210b dd1 1 49.5 49.5mm圆整后取 b2 50mm, b1 55mm大小齿轮的齿顶圆，齿根圆计算da1d12mn49.52 253.5mmda2d22mn239.12 2243.1mmd f1d12mn(ha C)49.52 2.5 44.5mmd f

14、 2d22mn(ha c)239.12 2.5 234.1mmdid2bi b2 daida249.5mm239.1mm55mm50mm53.5mm243.1mm44.5mm计算齿轮齿宽结构设计大齿轮因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式 结构为宜。小齿轮可采用实心式，做成齿轮轴。（二）低速级齿轮设计计算1 选定齿轮类型、精度、材料及齿数1按图所示传动方案，选用斜齿圆柱齿轮2运输机为一般工作机器，速度不高，故选用 7级精度（GB10095-88）3材料：由书表10-1选择小齿轮材料为40Cr （调质），硬度为280HBS;大 齿轮材料为45钢（调质），硬度为240H

15、BS。两者材料硬度差40HBS。4初选小齿轮齿数z1 23 :大齿轮齿数z2 25 4.39 1005初选取螺旋角 14d1t3 2KtT1u 1(ZhZe)2u ( h)2 按齿面接触强度设计确定公式内各计算数值a)试选 Kt 2.0b） 由资料1图10-30选取区域系数Zh 2.43c） 由资料1图10-26查得2 0.78 0.88 1.661由表10-6查得材料弹性影响系数ZE 189.8MPa 2由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限h）由图10-19查得接触疲劳寿命系数K HN 1 0.9, KHN2 0.95计算a）试算小齿轮分度圆直径d1t，由计算公式得d1t3

16、 2 2 1956 104 439 1(2.43 1898)2mm 75.83mm4.39 531.2560 100060 1000d1tmc)齿宽b及模数mnt2.25mnt 2.25 3.20 7.31mm75.83/7.31 10.37由图10-13查得Kf 1.35由表10-3查得Kh Kf 1.4g)；75.832.044 76.38mm确定计算参数 计算载荷系数a)按实际的载荷系数校正所得分度圆直径，由式（10- 10a）得d1 d1t3KaKvKf Kf 1 1.0 1.4 1.35 1.89b)根据纵向重合度1.82，从图10-28查得螺旋角影响系数Y 0.88计算当量齿数zv

17、i 号 25.18cos cos 14z2 100Zv2 一l 巧一 109.47cos cos 14d） 查取齿形系数：由表10-5查得YFa1 2.625YFa2 2.161查取应力校核系数：由表10-5查得YSa1 1.591,YSa2 1.795e） 由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数Kfn1 0.85, Kfn2 0.88f） 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 fe1 500MPa ;大齿轮的弯曲疲劳强度极限 fe2 380MPag） 计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，由式（1012）得K fn 1 fe1 0.85 500F 1 303.57MPaS

18、 1.4K fn 2 FE 2 0.88 380F 2 238.86MPaS 1.4h） 计算大、小齿轮的YFaYSa，并加以比较fYFa1YSa1 2625591 0.01376f1 303.57YFa2YSa2 2.161 1.795Fa2 Sa2 0.01624f2 238.86大齿轮的数值大设计计算3：2 1.89 19.56 104 0.88 cos214 门一“ ccmn 3 2 0.0163 2.27mm 1 232 1.66对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 mn大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取模数 mn 2.5mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳

19、强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d1 66.17来计算应有的齿数。于是由di Cos 76.38 cos14 “ 一z1 29.64mn 2.5取 z1 30，贝U z2 uz1 4.39 30 131.7。4,几何尺寸计算1计算中心距a 臼_Z2)mn (30 132) 2.5 208.70mm，圆整为 209mm2 cos 2 cos 142按圆整后的中心距修正螺旋角(Z1 Z2)mn (30 132) 2.5 一”arccos arccos 14 19372a 2 209因值改变不多，故参数 、K、ZH等不必修正。3计算大、小齿轮的分度圆直径z1mn 30 2.5d1 77.3m

20、mcos cos 14 1937Z2mn 132 2.5 “c 彳d2 340.1mmcos cos14 3454计算齿轮齿宽b dd1 1 77.3 77.3mm圆整后取b2 80mm, Q 85mm5大小齿轮的齿顶圆，齿根圆计算da1 d1 2mn 77.3 2 2.5 82.3mmda2 d2 2m n 340.1 2 2.5 345.1mmd f1 d1 2mn (ha c) 77.3 2.5 2.5 71.05mmdf2 d2 2mn(ha c) 340.1 2.5 2.5 333.85mmmn 2.5mmz1 30z2 132a 208.7mm14 1937d1 77.3mmd2

21、340.1mmbi 85mmb2 80mmda1 82.3mmda2 3451mmd f1 71.05mmdf2 33385mm五.轴的结构设计计算为使中间轴所受的轴向力小，则中间轴的两个齿轮的旋向和各轴的受力如图：高速轴低速轴（一）高速轴的结构设计1、 求输入轴上的功率 Pi、转速ni和转矩TiR 4.4kWn1 960r/minT1 43770N mm2、 求作用在齿轮上的力因已知高速级小齿轮的分度圆直径为 di 49.5mm2T1 2 43770则 Ft 1 N 1768.48Nd1 49.5tan n tan20Fr Ft n 1768.48 N 662.06Ncos cos13 32

22、10Fa Fttan 662.06 tan13 3210N 425.75N圆周力Ft，径向力Fr及轴向力Fa的方向如图所示。3、 初步确定轴的最小直径选取轴的材料为40Cr调质处理。根据资料1表15-3，取A。112，于是得P ；4.40dmin A。3”一 112- 18.60mm,n1 i 960轴上有单个键槽，轴径应增加5%所以dmin 18.38 18.38 5% 19.53mm,圆整取dmin 20mm.输入轴的取小直径显然是安装联轴器直径 dvii-viii。为了使所选的轴直径dvii-viii与联轴器孔径相适应，故同时确定联轴器型号。联轴器的计算转矩Tea KaTi，查表14-1

23、,取Ka 1.5a 1.5 43.77 65.66N m。按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件，查标准 GB5272-85，选用选取ML4型的梅花弹性联轴器，其公称转矩为140N m。半联轴器的孔径d1 25mm，半联轴器长度L 62mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L1 44mm。根据要求，进行结构设计，如图。用滚动轴承 7206C，B 16mm，再加上套筒的长度，取L 21mm。d 30mm。L 为轴到齿轮轴的过渡段，且起轴肩的作用，齿轮轴的df1 49.5mm，故取L 8mm，d 32mm 0 VII-VIII段为最细段，和联轴器配合，所以取Lv viii 44mm, dV vii

24、i 25mm。为了轴承 端盖的装拆方便的要求，故取Lv v 53mm，又因为VI-VII段还起轴肩的作用， 故取dv v 28mm。根据整体设计要求，由三根轴的两对齿轮配合，取LIV V 100.5mm，考虑到右端轴承处的dV V 30m m，取dIV V 40mm。图中未标圆角处取d 1mm。这样，以初步确定了轴的各段直径和长度。(3)键的选择根据机械设计课程设计表14-1查得VII-VII处的键的代号为 键 C8X 32GB1096-79 (8X 7X 32)。(二)中间轴的设计5T2 =2.0301 105 N?mm ,1.已知该轴的功率P2，转速n2，转矩T2P2 =4.225KW,

25、n2 =198.75r/mi n ,2.求作用在齿轮上的力FaFt tan408.8N该轴上小齿轮的分度圆直径为d2 77.3mm2TFt2 20301077.35252.52NFr Ft tan n 1973.13NcosFa Ftta n 1341.48N3、 初步确定轴的最小直径选取轴的材料为40cr调质处理。根据表15-3，取c 105，于是得fP 4 225dmin C3 1123， 31.03mmn 198.75中间轴的最小直径是与轴承配合处的直径，根据轴承内径系列，选择 轴承代号为7307AC取d=35mm，尺寸外形为 d D B 35mmX 80mmx 21mm, 其余尺寸见图

26、。4.轴的结构设计安装大齿轮处的键型号为 键10 36GB1096-79安装小齿轮处的键型号为 键10 70GB1096-79轴上零件装配方案和尺寸如图根据要求，进行结构设计，如图。轴最细处为 1-11段，装滚动轴承，选取d 35mm，轴承型号7207CBG292-83轴承B 17mm。为了使套筒 断面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 L| I” 84mm，d 37mm。齿轮右端采用轴肩定位，轴肩高度h 0.07d，故取h 4mm 右端装轴承处V-VI段同I-II段结构相似，取dV V 35mm。初步估计齿轮 到箱体内壁距离，和箱体厚度，滚动轴承宽度，油沟宽度等距离，取 LV V

27、26mm。图中未标圆角处取 r 1.6mm，与滚动轴承配合处圆角1mm。这样，以初步确定了轴的各段直径和长度。（三）低速轴的设计1已知该轴的功率P3，转速n3，转矩T3P3=4.06KW, n3=45.28/ r/min , T3=N?mm ,2.求作用在齿轮上的力已知该轴上齿轮的分度圆直径为d! 340.1mm2T 2 856290Ft 2 856290 5035.52Nd 340.1tan nFr Ft 1891.61NcosFa Ftta n 1286.06N3、 初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢调质处理。根据表15-3，取c 112，于是得（P / 4 06dmin C3 1123 50.129mm。Vn 45.28安装两个键槽增大直径7%，得dmin 53.64mm取 dmin 54mm此轴的最小直径是与联轴器配合处的直径，选取联轴器（同前面的方 法一样）的型号为 HL5的弹性柱销联轴器（HL5联轴器55 X142GB5014-85），主动端d=55mm,长L=142mm，与联轴器配合处轴长L1=107mm。查机械设计课程设计表15-6,选择轴承代号为7211C的深沟球轴承，尺寸外形为 d D B 55 100 214.轴的结构设计安装大齿轮的键型号为 键18 65GB1096-97安装联轴器处的键为 键16 125GB1096-97轴