机械设计课程设计说明书二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器.docx

1、机械设计课程设计说明书二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器机械设计课程设计说明书-二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器前 言.2设计任务书 .3第一章 电动机的选择 .4 1.1 电动机类型和结构形式的选择 .4 1.2 电动机功率的选择 .4 1.3 电动机转速和型号的选择.4 1.4 传 动 比 的 分 配 .5 1.5 传动装置的运动和动力参数计算： .5第二章 斜 齿 圆 柱 齿 轮 的 设 计 .7 2 . 1 高 速 级 的 大 小 齿 轮 参 数 设 计 .7 2 . 2 低 速 级 的 大 小 齿 轮 参 数 设 计 . 11第三章 轴的结构设计和计算 .16 3.1 轴的选择与结构设计 .1

2、6 3.2 中间轴的校核：.20第四章 联轴器的选择24 4.1 联轴器的选择和结构设计 .24第五章 键联接的选择及计算 .26 5.1 键的选择与结构设计 .26第六章 滚动轴承的选择及计算 .27 6.1 轴承的选择.27 6.2 轴承的校核. .27第七章 润滑和密封方式的选择 .33 7.1 齿轮润滑.33 7.2 滚动轴承的润滑.33第八章 箱体及设计的结构设计和选择34 8.1 减速器箱体的结构设计 .34 8.2 减速度器的附件.35参考资料 .40 前 言 经历了三周时间的设计， 本次课程设计于 2011 年 6 月 23 日开始，时间仓促，设计任务较重。设计过程中或多或少的

3、存在一些错误。希望广大审阅者提出宝贵意见，以便及时改正，力争达到合格要求。 本次设计的内容：明确课程设计的目的，内容和进行方式，机械设计的一般过程，课程设计中注意的一些问题。具体的设计过程是审阅题目要求。计算，核算，制图，最后修改。总结等过程。整个过程都要求严谨。求实.经过细心计算.校核.具有一定参考价值。 这次课程设计经高路老师的指导，审阅，并提出宝贵意见，特此表示感谢。 参加本次课程设计的有姚璐、柴岩岩。限于设计者水平有限，不妥之处欢迎审阅者指示。 2011 年 6 月 设计任务书一、设计题目：二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器二、工作条件及生产条件： 1、该减速器用于带式运输机的传动装置。工作

4、时有轻微振动，经常满载，空载启动，单向运转，单班制工作。运输带允许速度差为5，减速器小批量生产，使用期限为 5 年（每年 300 天）。 圆柱齿轮减速器 联轴器 卷筒 V F 联轴器 带式输送机 电动机三、完成任务: 1、减速器装配图一张（A0）； 2、中间轴上大齿轮和中间轴零件图各一张（A2）； 3、设计说明书一份（4000 字）。四、第 12 组课程设计原始数据： 卷筒直径 Dmm： 450 运输带速度 vm/s： 0.90 运输带所需转矩 TN.m: 400 第一章 电动机的选择 选择电动机包括电动机的类型、结构形式、功率、转速和型号。1.1 电动机类型和结构形式的选择 根据电动机的电源

5、种类、工作条件、工作时间的长短、载荷条件以及过载情况等条件来选择。一般情况下，多采用 Y 系列三相交流异步电动机。1.2 电动机功率的选择 根据已知条件可以计算出工作机卷筒的转速为： nw 60 1000 D 60 1000 0.90 3.14 450 38.217 r / min已知工作机的转矩 T（N.m）和转速 nr/min则工作机的有效功率为： Pw Tn 9550 400 38.217 / 9550 1.601KW 为了计算电动机的所需功率 Pd ，先要确定从电动机到工作机之间的总效率。 查表可知传动装置中每对运动副或传动副的效率选择如下： 效率 类型 数量 1 0.99 弹性联轴器

6、 2个 2 0.98 滚动轴承 4对 3 0.97 圆柱齿轮 2对 4 0.96 运输机滚筒 1个 则传动装置的总效率为： 12 2 32 4 0.99 2 0.98 4 0.97 2 0.96 0.817 4 电动机所需的功率为 Pd Pw / 1.601 / 0.817 1.961KW 根据电动机所需功率选取电动机的额定功率为 2.2KW。1.3 电动机转速和型号的选择 常用的电动机同步转速为 1500 r/min 和 1000r/min，查表可以分别选取Y100L1-4 和 Y112M-6 型电动机。根据电动机的满载转速 nm 和滚筒转速 nw 可算出总传动比。（1） 电动机同步转速为

7、1500r/min 时，满载转速 nm 1430r / min ，传动装置 的总传动比： i nm / nw 1430 / 38.217 37.418（2） 电动机同步转速为 1000r/min 时，满载转速 nm 940r / min ，传动装置的 总传动比： i nm / nw 940 / 38.217 24.596（3） 现将此两种电动机的数据和总传动比列于下表中电动机 额定 同步 满载 总 传 外 伸 轴 外 伸 型号 功率 转速 转速 动 比 轴 径 长 度Y100 2.2 kw 1500r/ 1430 37.418 60mm 28 0.009 0 004L 1-4 min r/mi

8、n mmY112 2.2 kw 1000r/ 940 24.596 60mm 28 0.009 0 004M-6 min r/min mm 由表可知，方案 1 虽然电动机转速高，价格低，但总传动比大。为了能合理地分配传动比，使传动装置结构紧凑，决定选用方案 2，即电动机型号为 Y112M-6。1.4 传动比的分配双级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为： i1 1.32i 1.32 24.596 5.698低速级的传动比为： i2 i / i1 24.596/5. 6984.3171.5 传动装置的运动和动力参数计算1各轴的转速计算： n1 nm 940r/min n2 n1 / i1 960/5.

9、698164.970r/min n3 n2 / i2 164.970/4.31738.217r/min n4 nw 38.217r/min（2各轴的输入功率计算： P1 Pd 1 1.961 0.991.941kW P2 P1 2 3 1.941 0.98 0.97 1.845 kW P3 P2 2 3 1.845 0.98 0.971.754kW P4 P3 1 2 1.754 0.98 0.991.702kW3各轴的输入转矩计算： T 1 9550 P / n1 9550 1.941/94019.720Nm 1 T 2 9550 P2 / n2 9550 1.845/164.970106.

10、806Nm T 3 9550 P / n 9550 1.754/38.217438.305 Nm 3 3 T 4 9550 P4 / n4 9550 1.702/38.217425.311 Nm 各轴运动的动力参数 轴号 转速 n 功率 P 转矩 T 传动比 （r/min） （KW） （N.m） 1 940 1.941 19.720 5.698 2 164.970 1.845 106.806 3 38.217 1.754 438.305 4.317 4 38.217 1.702 425.311 1 第二章 斜齿圆柱齿轮减速器的设计2.1 高速级的大小齿轮参数设计 选用标准斜齿轮圆柱齿轮传动：（

11、1） 齿轮材料的选择 由表 8-1 查得： 小齿轮选择 45 钢调质HBS1217255； 大齿轮选择 45 刚常化HBS2162217； 此时两齿轮最小硬度差为 217-16255；比希望值略大些，可以初步试算。 因输送为一般通用机械，故选齿轮精度等级为 8 级。2 齿数的选择： 现为软齿面齿轮，齿数应比根切齿数较多为宜，初选 Z124 Z2 i1Z1 5. 698 24136.752 取大齿轮齿数 Z2137，则齿数比为 u Z1 / Z 2 137/245.708，与原要求仅差5.698-5.708/5.6980.00175-0.175，故可以满足要求。3 选择螺旋角：按经验 ，8lt

12、lt15现初选： 124 计算当量齿数，查齿形系数： 3 3 Zv1 Z1 /cos 24/ cos 1225.645 3 3 Zv2 Z2/cos 137/ cos 12146.389 查表 8-8，插值法计算得： Fa1 2.67 2.67 2.60 25.645 24 2.612 26 24 2.18 2.12 Fa 2 2.18 146.389 100 2.152 200 1005 选择齿宽系数（非对称布局）： d 0.86 计算几何参数： tg t tg n/ cos tg20/ cos120.372 t20.410 20 2436quot sin b sin cos n sin12

13、cos20 0.195 b 11.267111559quot 端面重合度 1 Z1 2 cos 2 Z1 cos t 2 2 cos t Z 2 2 cos 2 Z 2 cost 2 Z1 Z 2 sin t 1 24 2 cos12 2 24cos20.410 2 2 cos20.410 137 2 cos12 2 137cos20.410 224 137 sin 20.410 1.688 轴向重合度 1 1 d Z1tg 0.8 24 tg12 1.3007 按齿面接触疲劳强度设计： 区域系数 ZH： Z H 2cos b/sin tcost 2 cos 11.267 /sin 20.41

14、0 cos 20.410 2.450 弹性影响系数: Z E 189.8 MPa 对于 45 钢，取小齿轮的硬度 HBS1230，根据表 8-7 插值法用接触应力： 520 450 H lim1 450 230 135 538.667 MPa 210 135 大齿轮的硬度要比小齿轮小 3050HBS，所以可取 HBS2190，同上求得接触应力： 520 450 H lim 2 450 190 135 501.333MPa 210 135 对于斜齿圆柱齿轮，应以大齿轮的材料所决定的较小的许用接触应力 H lim 2 501.333MPa 为准来进行计算。又由表 8-6，取安全系数 SH1.1，计

15、算接触疲劳的寿命系数： N0 K HN 6 N 940 N 60 8 300 5 1.186 108 5.708 应力循环基数： N 0 30 HBS 2.4 30 190 2.4 8.833 10 6 ，因为 NgtN0，故 KHN1。 许用接触应力 ： K HN H lim 2 1 501.333 H 455.758MPa SH 1.1 2 KT1 u 1 Z H Z E 2 d1 3 d u H 2 1.5 19720 5.708 1 2.450 189.8 2 3 0.8 1.688 5.708 455.758 37.703mm 计算法面模数 mn m n d1 cos /Z1 37.

16、703 cos12/241.537mm8 按齿根弯曲疲劳强度设计： 计算螺旋角系数 Y 。因 1.300gt1，按 1 计算，得： 12 Y 1 1 1 0.9 120 120 用插值法求得小齿轮和大齿轮的弯曲疲劳极限应力分别为： 185 155 F lim1 155 230 120 191.667 MPa 210 120 185 155 F lim1 155 190 120 178.333MPa 210 120 由表 8-6 取安全系数 SF1.3，计算弯曲疲劳寿命系数 4 10 6 K FN 9 N N 60nt h 1.186 108 因N 1.186 108 4 10 6 所以取K F

17、N 1。 许用应力： K FN F lim1 1 191.667 F 1 147.436 MPa SF 1.3 K FN F lim 2 1 178.333 F 1 137.197 MPa SF 1.3 计算齿形系数与许用应力之比值： Y Fa1 / F 1 2.612/147.4360.0177 Y Fa 2 / F 2 2.152/137.1970.0157 由于 Y Fa1 / F 1 较大，用大齿轮的参数 Y Fa1 / F 1 代入公式 计算齿轮所需的法面模数： 2 KT1Y cos 2 YFa1 m n 3 d z12 F 1 2 1.5 19720 0.9 cos 2 12 3

18、0.0177 0.8 24 2 1.688 1.050mm9 按接触强度决定模数值，取 m n 2mm10 初算中心距： mn Z1 Z 2 2 24 137 a 164.597 mm 2 cos 2 cos12 标准化后取 a165mm11 修正螺旋角： mn z1 z 2 224 137 arccos arccos 12.642 2a 2 165 123831quot12 计算端面模数： mn 2 mt 2 . 0497 mm cos cos 12 . 64213 计算传动的其他尺寸： d1 mt z1 2.0497 24 49.193mm d 2 mt z 2 2.0497 137 28

19、0.807mm b2 d d1 0.8 49.193 39.354 mm 40 b1 b2 5 10 40 5 45mm14 计算齿面上的载荷： 2T1 2 19720 Ft 801.740 N d1 49.193 801 . 740 tan 20 F r Ft tan t 299 . 060 N cos 12 . 642 Fa Ft tan 801.740 tan 12.642 179.827 N2.2 低速级的大小齿轮参数设计 选用标准斜齿轮圆柱齿轮传动：1齿轮材料的选择 由表 8-1 查得： 小齿轮选择 45 钢调质HBS1217255； 大齿轮选择 45 刚常化HBS2162217；

20、此时两齿轮最小硬度差为 217-16255；比希望值略大些，可以初步试算。 因输送为一般通用机械，故选齿轮精度等级为 8 级。2 齿数的选择： 现为软齿面齿轮，齿数应比根切齿数较多为宜，初选 Z128 Z2 i2 Z1 4.317 28120.876 取大齿轮齿数 Z2121，则齿数比为 u Z1 / Z 2 121/284.321，与原要求仅差4.317-4.321/4.3170.00103-0.103，在 5范围内，故可以满足要求。3 选择螺旋角：按经验 ，8lt lt15现初选： 114 计算当量齿数，查齿形系数： 3 3 Zv1 Z1 /cos 28/ cos 1129.602 3 3

21、 Zv2 Z2/cos 121/ cos 11127.922 查表 8-8，插值法计算得： Fa1 2.56 2.56 2.52 29.602 28 2.528 30 28 2.18 2.12 Fa 2 2.18 127.922 100 2.163 200 100 ：5 选择齿宽系数（非对称布局） d 1.06 计算几何参数： tg t tg n/ cos tg20/ cos110.371 t20.344 20 2038quot sin b sin cos n sin11cos20 0.179 b10.32910 1944quot 端面重合度 1 Z1 2 cos 2 Z1 cost 2 2

22、cos t Z 2 2 cos 2 Z 2 cost 2 Z1 Z 2 sin t 1 28 2 cos11 2 28cos20.344 2 2 cos20.344 121 2 cos11 2 121cos20.344 228 121 sin 20.344 1.708 轴向重合度 1 1 d Z1tg 1.0 28 tg11 1.7337 按齿面接触疲劳强度设计： 区域系数 ZH： Z H 2cos b/sin tcost 2 cos10.329 /sin 20.344 cos 20.344 2.457 弹性影响系数: Z E 189.8 MPa 对于 45 钢，取小齿轮的硬度 HBS1230

23、，根据表 8-7 插值法用接触应力： 520 450 H lim1 450 230 135 538.667 MPa 210 135 大齿轮的硬度要比小齿轮小 3050HBS，所以可取 HBS2190，同上求得接触应力： 520 450 H lim 2 450 190 135 501.333MPa 210 135 对于斜齿圆柱齿轮，应以大齿轮的材料所决定的较小的许用接触应力 H lim 2 501.333MPa 为准来进行计算。又由表 8-6，取安全系数 SH1.1，计算接触疲劳的寿命系数： N0 K HN 6 N 940 N 60 8 300 5 1.186 108 5.708 应力循环基数： N 0 30 HBS 2.4 30 190 2.4 8.833 10 6 ，因为 NgtN0，故 KHN1。 许用接触应力 ： K HN H lim 2 1 501.333 H .