二级斜齿圆柱齿轮减速器的设计毕业设计.docx

1、二级斜齿圆柱齿轮减速器的设计毕业设计机械设计（论文）说明书 题 目：二级斜齿圆柱齿轮减速器 第一部分 课程设计任务书-3第二部分 传动装置总体设计方案-3第三部分 电动机的选择-4第四部分 计算传动装置的运动和动力参数-7第五部分 齿轮的设计-8第六部分 传动轴承和传动轴及联轴器的设计-17第七部分 键连接的选择及校核计算-20第八部分 减速器及其附件的设计-22第九部分 润滑与密封-24设计小结-25参考文献-25第一部分 课程设计任务书一、设计课题： 设计两级展开式圆柱齿轮减速器,使用期限8年(300天/年),2班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V。二.

2、设计要求:1.减速器装配图一张(A1或A0)。2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3或A2)。3.设计说明书一份。三. 设计步骤:1. 传动装置总体设计方案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. 设计V带和带轮6. 齿轮的设计7. 滚动轴承和传动轴的设计8. 键联接设计9. 箱体结构设计10. 润滑密封设计11. 联轴器设计第二部分 传动装置总体设计方案1.组成：传动装置由电机、减速器、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.确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置

3、在高速级。其传动方案如下：图一: 传动装置总体设计图初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。选择V带传动和二级圆柱斜齿轮减速器（展开式）。计算传动装置的总效率a:a=1233245=0.960.9830.9720.990.96=0.811为V带的效率,2为轴承的效率,3为齿轮啮合传动的效率,4为联轴器的效率,5为滚筒的效率（包括滚筒和对应轴承的效率）。第三部分 电动机的选择1 电动机的选择皮带速度v:v=1.4m/s工作机的功率pw:pw= 7.7 KW电动机所需工作功率为:pd= 9.51 KW执行机构的曲柄转速为:n = 59.4 r/min 经查表按推荐的传动比合理范围，V带

4、传动的传动比i1=24，二级圆柱斜齿轮减速器传动比i2=840，则总传动比合理范围为ia=16160，电动机转速的可选范围为nd = ian = (16160)59.4 = 950.49504r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选定型号为Y160M1-2的三相异步电动机，额定功率为11KW,满载转速nm=2930r/min，同步转速3000r/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n 和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为:ia=nm/n=2930/59.4=49.3（2）分配传动装置传动比:ia

5、=i0i 式中i0,i1分别为带传动和减速器的传动比。为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取i0=3，则减速器传动比为:i=ia/i0=49.3/3=16.4取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为:i12 = 则低速级的传动比为:i23 = 3.55第四部分 计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴转速:nI = nm/i0 = 2930/3 = 976.7 r/minnII = nI/i12 = 976.7/4.62 = 211.4 r/minnIII = nII/i23 = 211.4/3.55 = 59.5 r/minnIV = nIII = 59.5 r/min（2)各轴输入功率:PI =

6、Pd1 = 9.510.96 = 9.13 KWPII = PI23 = 9.130.980.97 = 8.68 KWPIII = PII23 = 8.680.980.97 = 8.25 KWPIV = PIII24 = 8.250.980.99 = 8 KW 则各轴的输出功率：PI = PI0.98 = 8.95 KWPII = PII0.98 = 8.51 KWPIII = PIII0.98 = 8.08 KWPIV = PIV0.98 = 7.84 KW(3)各轴输入转矩:TI = Tdi01 电动机轴的输出转矩:Td = = 31 Nm 所以：TI = Tdi01 = 3130.96

7、= 89.3 NmTII = TIi1223 = 89.34.620.980.97 = 392.2 NmTIII = TIIi2323 = 392.23.550.980.97 = 1323.5 NmTIV = TIII24 = 1323.50.980.99 = 1284.1 Nm 输出转矩为：TI = TI0.98 = 87.5 NmTII = TII0.98 = 384.4 NmTIII = TIII0.98 = 1297 NmTIV = TIV0.98 = 1258.4 Nm第五部分 V带的设计1 选择普通V带型号 计算功率Pc:Pc = KAPd = 1.19.51 = 10.46 KW

8、 根据手册查得知其交点在A型交界线范围内，故选用A型V带。2 确定带轮的基准直径，并验算带速 取小带轮直径为d1 = 100 mm,则：d2 = n1d1(1-)/n2 = i0d1(1-) = 3100(1-0.02) = 294 mm 由手册选取d2 = 300 mm。 带速验算：V = nmd1/(601000)= 2930100/(601000) = 15.33 m/s介于525m/s范围内，故合适。3 确定带长和中心距a0.7(d1+d2)a02(d1+d2)0.7(100+300)a02(100+300)280a0800 初定中心距a0 = 540 mm，则带长为:L0 = 2a0

9、+(d1+d2)/2+(d2-d1)2/(4a0)= 2540+(100+300)/2+(300-100)2/(4540)=1727 mm 由表9-3选用Ld = 1800 mm，确定实际中心距为：a = a0+(Ld-L0)/2 = 540+(1800-1727)/2 = 576.5 mm4 验算小带轮上的包角1:1 = 1800-(d2-d1)57.30/a= 1800-(300-100)57.30/576.5 = 160.1012005 确定带的根数：Z = Pc/(P0+P0)KLK)= 10.46/(2.11+0.37)1.010.95) = 4.4故要取Z = 5根A型V带。6 计

10、算轴上的压力： 由初拉力公式有：F0 = 500Pc(2.5/K-1)/(ZV)+qV2= 50010.46(2.5/0.95-1)/(515.33)+0.1015.332 = 134.8 N 作用在轴上的压力：FQ = 2ZF0sin(1/2)= 25134.8sin(160.1/2) = 1327.6 N第六部分 齿轮的设计（一） 高速级齿轮传动的设计计算1 齿轮材料、热处理及精度： 考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用渐开线斜齿轮。 1） 材料：高速级小齿轮选用40Cr钢调质，齿面硬度为小齿轮：274286HBW。高速级大齿轮选用45钢调质，齿面硬度为大齿轮：225255

11、HBW。取小齿齿数：Z1 = 25，则：Z2 = i12Z1 = 4.6225 = 115.5 取：Z2 = 116 2） 初选螺旋角: = 13.50。2 初步设计齿轮传动的主要尺寸，按齿面接触强度设计：确定各参数的值: 1) 试选Kt = 1.6 2) T1 = 89.3 Nm 3) 选取齿宽系数d = 1 4) 由表8-5查得材料的弹性影响系数ZE = 189.8 5) 由图8-15查得节点区域系数ZH = 2.44 6) 由式8-3得： = 1.88-3.2(1/Z1+1/Z2)cos = 1.88-3.2(1/25+1/116)cos13.50 = 1.677 7) 由式8-4得：

12、= 0.318dZ1tan = 0.318125tan13.50 = 1.91 8) 由式8-19得:Z = = = = 0.772 9) 由式8-21得：Z = = = 0.99 10) 查得小齿轮的接触疲劳强度极限:Hlim1 = 650 MPa，大齿轮的接触疲劳强度极限:Hlim2 = 530 MPa。 11) 计算应力循环次数：小齿轮应力循环次数：N1 = 60nkth = 60976.71830028 = 2.25109大齿轮应力循环次数：N2 = 60nkth = N1/u = 2.25109/4.62 = 4.87108 12) 由图8-19查得接触疲劳寿命系数:KHN1 = 0

13、.87,KHN2 = 0.9 13) 计算接触疲劳许用应力,取失效概率为1%,安全系数S=1,得:H1 = = 0.87650 = 565.5 MPaH2 = = 0.9530 = 477 MPa许用接触应力:H = (H1+H2)/2 = (565.5+477)/2 = 521.25 MPa3 设计计算:小齿轮的分度圆直径:d1t:= = 54.7 mm4 修正计算结果： 1) 确定：mn = = = 2.13 mm取为标准值:2 mm。 2) 中心距：a = = = 145 mm 3) 螺旋角： = arccos = arccos = 13.50 4) 计算齿轮参数：d1 = = = 51

14、 mmd2 = = = 239 mmb = dd1 = 51 mmb圆整为整数为：b = 51 mm。 5) 计算圆周速度v:v = = = 2.61 m/s由表8-8选取齿轮精度等级为8级。 6) 同前，ZE = 189.8。由图8-15查得节点区域系数为:ZH = 2.44。 7) 由式8-3得： = 1.88-3.2(1/Z1+1/Z2)cos = 1.88-3.2(1/25+1/116)cos13.50 = 1.677 8) 由式8-4得： = 0.318dZ1tan = 0.318125tan13.50 = 1.91 9) = + = 3.587 10) 同前，取: = 1Z = =

15、 = = 0.772 11) 由式8-21得：Z = = = 0.99 12) 由表8-2查得系数：KA = 1，由图8-6查得系数：KV = 1.1。 13) Ft = = = 3502 N = = 68.7 100 Nmm 14) 由tant = tann/cos得：t = arctan(tann/cos) = arctan(tan200/cos13.50) = 20.50 15) 由式8-17得：cosb = coscosn/cost = cos13.5cos20/cos20.5 = 0.98 16) 由表8-3查得：KH = KF = 1.2 17) 由表8-4得：KH = 1.17+

16、0.16(1+0.6d2)d2+0.6110-3b = 1.46 18) K = KAKVKHKH = 11.11.21.46 = 1.93计算K值满足要求，计算结果可用。5 校核齿根弯曲疲劳强度：(1) 确定公式内各计算数值： 1) 当量齿数：ZV1 = Z1/cos3 = 25/cos313.50 = 27.2ZV2 = Z2/cos3 = 116/cos313.50 = 126.2 2) V = 1.88-3.2(1/ZV1+1/ZV2)cos= 1.88-3.2(1/27.2+1/126.2)cos13.50 = 1.689 3) 由式8-25得重合度系数：Y = 0.25+0.75c

17、os2b/V = 0.68 4) 由图8-26和 = 1.91查得螺旋角系数Y = 0.88 5) = = 3.15前已求得:KH = 1.23.15，故取：KF = 1.2 6) = = = 11.33且前已求得:KH = 1.46，由图8-12查得：KF = 1.43 7) K = KAKVKFKF = 11.11.21.43 = 1.89 8) 由图8-17、8-18查得齿形系数和应力修正系数：齿形系数:YFa1 = 2.56 YFa2 = 2.17应力校正系数:YSa1 = 1.62 YSa2 = 1.83 9) 由图8-22c按齿面硬度查得大小齿轮的弯曲疲劳强度极限为：Flim1 =

18、 500 MPa Flim2 = 380 MPa 10) 同例8-2：小齿轮应力循环次数:N1 = 2.25109大齿轮应力循环次数:N2 = 4.87108 11) 由图8-20查得弯曲疲劳寿命系数为：KFN1 = 0.83 KFN2 = 0.85 12) 计算弯曲疲劳许用应力，取S=1.3，由式8-15得：F1 = = = 319.2F2 = = = 248.5 = = 0.01299 = = 0.01598大齿轮数值大选用。(2) 按式8-23校核齿根弯曲疲劳强度：mn = = 1.62 mm1.622所以强度足够。(3) 各齿轮参数如下：大小齿轮分度圆直径：d1 = 51 mmd2 =

19、 239 mmb = dd1 = 51 mmb圆整为整数为：b = 51 mm圆整的大小齿轮宽度为：b1 = 56 mm b2 = 51 mm中心距：a = 145 mm，模数：m = 2 mm（二） 低速级齿轮传动的设计计算1 齿轮材料、热处理及精度： 考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用渐开线斜齿轮。 1） 材料：高速级小齿轮选用40Cr钢调质，齿面硬度为小齿轮：274286HBW。高速级大齿轮选用45钢调质，齿面硬度为大齿轮：225255HBW。取小齿齿数：Z3 = 26，则：Z4 = i23Z3 = 3.5526 = 92.3 取：Z4 = 92 2） 初选螺旋角: =

20、 110。2 初步设计齿轮传动的主要尺寸，按齿面接触强度设计：确定各参数的值: 1) 试选Kt = 1.6 2) T2 = 392.2 Nm 3) 选取齿宽系数d = 1 4) 由表8-5查得材料的弹性影响系数ZE = 189.8 5) 由图8-15查得节点区域系数ZH = 2.45 6) 由式8-3得： = 1.88-3.2(1/Z3+1/Z4)cos = 1.88-3.2(1/26+1/92)cos110 = 1.691 7) 由式8-4得： = 0.318dZ3tan = 0.318126tan110 = 1.61 8) 由式8-19得:Z = = = = 0.769 9) 由式8-21

21、得：Z = = = 0.99 10) 查得小齿轮的接触疲劳强度极限:Hlim1 = 650 MPa，大齿轮的接触疲劳强度极限:Hlim2 = 530 MPa。 11) 计算应力循环次数：小齿轮应力循环次数：N3 = 60nkth = 60211.41830028 = 4.87108大齿轮应力循环次数：N4 = 60nkth = N3/u = 4.87108/3.55 = 1.37108 12) 由图8-19查得接触疲劳寿命系数:KHN3 = 0.9,KHN4 = 0.92 13) 计算接触疲劳许用应力,取失效概率为1%,安全系数S=1,得:H3 = = 0.9650 = 585 MPaH4 =

22、 = 0.92530 = 487.6 MPa许用接触应力:H = (H3+H4)/2 = (585+487.6)/2 = 536.3 MPa3 设计计算:小齿轮的分度圆直径:d3t:= = 89.4 mm4 修正计算结果： 1) 确定模数：mn = = = 3.38 mm取为标准值:3 mm。 2) 中心距：a = = = 180.3 mm 3) 螺旋角： = arccos = arccos = 110 4) 计算齿轮参数：d3 = = = 79 mmd4 = = = 281 mmb = dd3 = 79 mmb圆整为整数为：b = 79 mm。 5) 计算圆周速度v:v = = = 0.87

23、 m/s由表8-8选取齿轮精度等级为8级。 6) 同前，ZE = 189.8。由图8-15查得节点区域系数为:ZH = 2.45。 7) 由式8-3得： = 1.88-3.2(1/Z3+1/Z4)cos = 1.88-3.2(1/26+1/92)cos110 = 1.691 8) 由式8-4得： = 0.318dZ3tan = 0.318126tan110 = 1.61 9) = + = 3.301 10) 同前，取: = 1Z = = = = 0.769 11) 由式8-21得：Z = = = 0.99 12) 由表8-2查得系数：KA = 1，由图8-6查得系数：KV = 1.1。 13)

24、 Ft = = = 9929.1 N = = 125.7 100 Nmm 14) 由tant = tann/cos得：t = arctan(tann/cos) = arctan(tan200/cos110) = 20.40 15) 由式8-17得：cosb = coscosn/cost = cos11cos20/cos20.4 = 0.98 16) 由表8-3得：KH = KF = 1.2 17) 由表8-4得：KH = 1.17+0.16(1+0.6d2)d2+0.6110-3b = 1.47 18) K = KAKVKHKH = 11.11.21.47 = 1.94计算K值满足要求，计算结

25、果可用。5 校核齿根弯曲疲劳强度：(1) 确定公式内各计算数值： 1) 当量齿数：ZV3 = Z3/cos3 = 26/cos3110 = 27.5ZV4 = Z4/cos3 = 92/cos3110 = 97.3 2) V = 1.88-3.2(1/ZV3+1/ZV4)cos= 1.88-3.2(1/27.5+1/97.3)cos110 = 1.699 3) 由式8-25得重合度系数：Y = 0.25+0.75cos2b/V = 0.67 4) 由图8-26和 = 1.61查得螺旋角系数Y = 0.91 5) = = 2.91前已求得:KH = 1.22.91，故取：KF = 1.2 6)

26、= = = 11.7且前已求得:KH = 1.47，由图8-12查得：KF = 1.44 7) K = KAKVKFKF = 11.11.21.44 = 1.9 8) 由图8-17、8-18查得齿形系数和应力修正系数：齿形系数:YFa3 = 2.56 YFa4 = 2.21应力校正系数:YSa3 = 1.62 YSa4 = 1.8 9) 由图8-22c按齿面硬度查得大小齿轮的弯曲疲劳强度极限为：Flim3 = 500 MPa Flim4 = 380 MPa 10) 同例8-2：小齿轮应力循环次数:N3 = 4.87108大齿轮应力循环次数:N4 = 1.37108 11) 由图8-20查得弯曲

27、疲劳寿命系数为：KFN3 = 0.85 KFN4 = 0.89 12) 计算弯曲疲劳许用应力，取S=1.3，由式8-15得：F3 = = = 326.9F4 = = = 260.2 = = 0.01269 = = 0.01529大齿轮数值大选用。(2) 按式8-23校核齿根弯曲疲劳强度：mn = = 2.59 mm2.593所以强度足够。(3) 各齿轮参数如下：大小齿轮分度圆直径：d3 = 79 mmd4 = 281 mmb = dd3 = 79 mmb圆整为整数为：b = 79 mm圆整的大小齿轮宽度为：b3 = 84 mm b4 = 79 mm中心距：a = 180 mm，模数：m = 3 mm第七部分 传动轴承和传动轴及联轴器的设计轴的设计1 输入轴上的功率P1、转速n1和转矩T1:P1 = 9.13 KW n1 = 976.7 r/m