二级圆柱斜齿齿轮设计.docx

1、二级圆柱斜齿齿轮设计二级圆柱斜齿齿轮设计机 械 设 计设计说明书热处理车间传送设备的展开式双级斜齿圆柱齿轮减速器起止日期： 20XX年12月26日 至20XX年1月8日学班学成生姓名 级 号 绩课程设计任务书 20XX-20XX学年第一学期机械工程 学院材料成型专业班级课程名称： 机 械 设 计 课 程 设 计设计题目：热处理车间传送设备的展开式双级斜齿圆柱齿轮减速器 完成期限：自 20XX年12月26日 至 20XX年1月8日一、设计的主要技术参数：1内 容 及 任 务卷筒直径D：350 运输带速度 V(m/s)： 运输带所需扭矩T (Nm)：390 工作条件：二班制，使用年限10年，连续单

2、向运转，工作时有轻微振动。 二、设计任务：传动系统的总体设计； 传动零件的设计计算；减速器的结构、润滑和密封；减速器装配图及零件工作图的设计； 设计计算说明书的编写。 三、每个学生应在教师指导下，独立完成以下任务： 减速机装配图1张； 零件工作图23张； 设计说明书1份。 起止日期工 作 内 容 传动系统总体设计 传动零件的设计计算； 减速器装配图及零件工作图的设计、整理说明书 交图纸并答辩 进 度 安 排 主 要 参 考 资 料 1濮良贵，纪名刚.机械设计.北京：高等教育出版社，20XX. 相关国家标准、设计手册等指导老师：20XX年 11 月 8 日系主任：年 月日2目 录第一章设计任务书

3、 . 错误！未定义书签。 第二章 传动方案的分析及拟定 . 错误！未定义书签。 第三章 原动机的选择 . 错误！未定义书签。选择电动机的类型 . 错误！未定义书签。 选择电动机的容量 . 错误！未定义书签。工作机所需的有效功率 . 错误！未定义书签。 电动机的输出功率 . 错误！未定义书签。 电动机转速 . 错误！未定义书签。 第四章 传动零件的设计计算 . 错误！未定义书签。 传动装置的总传动比 . 错误！未定义书签。 分配传动比 . 错误！未定义书签。 各轴的转速计算 . 错误！未定义书签。 各轴输入功率计算 . 错误！未定义书签。 各轴输入扭矩计算 . 错误！未定义书签。 各轴运动与动力

4、参数表 . 错误！未定义书签。 第五章V带传动的设计计算 . 错误！未定义书签。 第六章 齿轮设计 . 错误！未定义书签。第七章 轴的设计223第八章 键的校核 . 错误！未定义书签。 第九章 滚动轴承的寿命校核 . 错误！未定义书签。1 设计任务书课程设计的设计内容：设计热处理车间传送设备的展开式双级斜齿圆柱齿轮减速器，用于传送清洗零件，双班制工作，工作时有轻微震动，使用寿命为10年，其原始数据如下：图双级斜齿圆柱齿轮减速器1-电动机；2-带传动；3-减速器；4-联轴器；5-卷筒；6-运输带1运输带所需扭矩：；42运输带速度：vms； 3卷筒直径：Dmm； 传动方案的拟定传动装置的组成：常见

5、的传动有齿轮传动、带传动、链传动、蜗杆传动等，其各自特点如下： 1、带传动传动平稳性好，有一定的缓冲、吸振能力，结构简单，成本低廉，传动中心距大，但不能保证正确的传动比，传动效率较低。适于传动平稳、传动比要求不高、中小功率的远距离传动。2、链传动能获得准确的平均传动比，对轴的压力小，可在高温、油污、潮湿等恶劣环境下工作，但有多边形效应，产生冲击、振动，平稳性较差。适于低速、工况恶劣，不宜采用带和齿轮的场所。3、蜗杆传动结构紧骤、传动比大，传递平稳、噪声小，可以自锁，但传动效率低。适于要求结构紧凑，传动比大，功率不大或手动的机械中。4、齿轮传动结构紧凑，传递平稳无噪声，传动效率高，传动比恒定，可

6、适于大、中、小功率等各种场所，应用范围较广。确定传动方案：根据题目要求选择传动装置电动机、减速器、工作机组成，电动机和减速器之间用带传动连接。减速器中齿轮采用斜齿圆柱齿轮。3原动机的选择选择电动机的类型：按按照设计要求以及工作条件，选用一般Y型全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压为380V。选择电动机的容量：工作机所需的有效功率：59550 得其中 r/min 所以：式中：工作机所需的有效功率运输带所需扭矩电动机的输出功率：传动装置总效率 其中：根据文献【2】中表4-4 常用机械传动形式和轴承效率的概略值 传动装置总功率 联轴器效率，圆柱齿轮传动效率，一对滚动轴承效率，平带带传动效率， =故

7、： Kw因载荷平稳，电动机的功率稍大于Pd即可，根据文献【2】中表8-53所示Y系列三相异步电动机的技术数据，可选择电动机的额定功率3Kw电动机转速：根据文献【3】表3-4得按推荐的传动比合理范围，V带传动比i=24，二级斜齿圆柱齿轮传动比i=840。160 则总传动比i16已知工作机转速n=/min电动机转速范围为=in=/min 根据和查文献【2】表8-53得，可选取Y100L24型号的电动机，其数据列于下表3-1：表3-1电动机数据电动机型号 Y100L2-4 额定功率/KW 3 满载转速/(r/min) 1420 堵载转矩 额定转矩 最大转矩 额定转矩6传动装置的总传动比：1420/式

8、中：总传动比 电动机满载转速分配传动比：=则双极斜齿圆柱齿轮减速器高速级的传动比i为1带传动的传动比取为,=3，则减速器总传动比为i =2低速级传动比i 为i =33各轴的转速计算：n =n =n= n=各轴输入功率计算：P = Pd =P = P =P = P =P = P =各轴输入扭矩计算：7T = 9550 P / n = 9550 / = T = 9550 P / n = 9550 / = T = 9550 P / n = 9550 / = T = 9550 P / n = 9550 / =各轴运动与动力参数表：表4-4 各轴运动与动力参数 轴号 转速n/(r/min)功率P/kw扭

9、矩T/ 带传动的设计计算确定计算功率：以知：= ，=1420r/min根据文献【1】 表8-7 工作情况系数 可查表得知：=所以：=选择V带的带型：根据计算功率和小带轮转速 为1420 ，根据文献【1】图8-11 普通V带选型图 可知：该V带选用A带。8确定带轮的基准直径并验算带速：1) 初选小带轮的基准直径根据V带的带型。8.计算带传动的压轴力：其中：为小带轮的包角。带传动的主要参数整理及列表：带型 带轮基准直径 传动比 基准长度 中心距 根数 初拉力 压轴力A =100,=315 3 20XX 3 11表5-9主要数据列表6、齿轮设计、齿轮设计： 1、齿轮类型、精度等级、材料及齿数：、依照

10、传动方案，本设计选用二级展开式斜齿圆柱齿轮传动。、运输机为一般工作机器，运转速度不高，依文献【1】查表10-8，选用8级精度。 、材料选择：小齿轮材料为40Cr，齿面硬度为 280HBS，大齿轮材料为45钢硬质为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。、齿数：初选小齿轮齿数：z124；大齿轮齿数：z224，取z290。 、选取螺旋角，初选螺旋角14。 2、按齿面接触强度设计：设计计算公式进行试算，即：d132KtT1u1ZHZE2. duH1）、确定公式内的各计算数值：文献【1】查表可知 取载荷Kt图10-30选取区域系数ZH。图10-26查得1,2,则12。表10-7选取宽系数小齿轮传递的

11、转矩d14m 10T1表10-6查得材料的弹性影响系数ZE，图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限ZHlim1600MPa；大齿轮额接触疲劳强度极限ZHlim2550MPa。式：N60njLh 计算应力循环次数12N160njLh601(1630010)109 109N2109图10-19取接触疲劳寿命系数KHN1;KHN2。 计算解除疲劳许用应力。取失效概率为1，安全系数s=1，式KNlim得 SH1KHN1lim1600MPa558MPa SKHN2lim2550MPa528MPa SH2 许用接触应力H 2）、计算H1H2558528MPa543MPa22(1)、试算小齿轮

12、分度圆直径d1t，计算公式得423 mm1、计算圆周速度。d1tn16010001000m/s/s、计算齿宽b。b1、计算齿宽与齿高之比b。 hd1tcoscos14mm z12413模数 mnt齿高h、计算纵向重合度。dz1tan124tan14、计算载荷系数K。已知使用系数KA1 ，根据 /s，8级精度，有图10-8查得动载系数kv；表10-4查得 KH； 图10-13查得KF；表10-3查得 KHKF。所以载荷系数KKAKVKHKH1、按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，公式得d13mm 、计算模数mn。d1coscos14mnmmz1243、按齿根弯曲强度设计 有公式：22KTY1c

13、osYFaYSamn3.dz12F1）、确定计算参数14、计算载荷系数。KKAKVKFKH1、根据纵向重合度 ，从图10-28查得螺旋角影响系数Y。 计算当量齿数。zv1z124cos3cos314z290 33coscos14zv2、查取齿形系数。表10-5查得YFa1;YFa2 、查取应力校正系数。表10-5查得YSa1;YSa2(6)图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1500MPa；大齿轮的弯曲强度极限FE2380MPa；、图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1，KFN2; 、计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数S,有公式得：F1KFN1500MPa 380MPa 并加

14、以比较。 FF2、计算大、小齿轮的15FF大齿轮的数值更大。 2）、设计计算42210(cos14)mn31242对比计算结果，齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，所以取mn即可满足弯曲强度。为了同时满足接触疲劳强度需按照接触疲劳强度算得的分度圆直径d1来计算应有的齿数。于是有d1coscos14z1mn2取z124,则 z2uz124z290。 4、几何尺寸计算 计算中心距a(z1z2)mn(2490)2mm2cos2cos14将中心距取整118mm。、计算得的中心距修正螺旋角arccos(z1z2)mn(2490)2arccos1457362a2118因为

15、的值改变不大，所以参数、K、ZH等不必修正。 、计算大、小齿轮的分度圆直径：16d1z1mn242 coscos145736z2mn902 coscos145736d2、计算齿轮宽度bdd11进行取整B250mm;B155mm。、齿轮设计： 1、齿轮类型、精度等级、材料及齿数：、依照传动方案，本设计选用二级展开式斜齿圆柱齿轮传动。 、运输机为一般工作机器，运转速度不高，依文献【1】查表10-8，选用8级精度。 、材料选择：小齿轮材料为40Cr，齿面硬度为 280HBS，大齿轮材料为45钢硬质为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。、齿数：初选小齿轮齿数：z320； 大齿轮齿数：z42056

16、。 、选取螺旋角，初选螺旋角14。 2、按齿面接触强度设计：设计计算公式进行试算，即：d332KtT2u1ZHZE2. duH1）、确定公式内的各计算数值：文献【1】查表可知 取载荷Kt图10-30选取区域系数ZH。图10-26查得1,2,则12。表10-7选取宽系数d117小齿轮传递的转矩5m 10T2表10-6查得材料的弹性影响系数ZE，图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限ZHlim3600MPa；大齿轮额接触疲劳强度极限ZHlim4550MPa。式：N60njLh 计算应力循环次数N360njLh601(1630010)108 108N4108图10-19取接触疲劳寿命系

17、数KHN3;KHN4。 计算解除疲劳许用应力。取失效概率为1，安全系数s=1，式KNlim得 SH3KHN3lim3600MPa546MPa SKHN4lim4550MPa506MPa SH4 许用接触应力H 2）、计算H3H4546506MPa526MPa22(1)、试算小齿轮分度圆直径d3t，计算公式得2 mm1、计算圆周速度3。183d3tn36010001000m/s/s、计算齿宽b。b31、计算齿宽与齿高之比b3。 h3d3t模数 mntcoscos14mm z320齿高h3、计算纵向重合度。dz3tan120tan14、计算载荷系数K。已知使用系数KA1 ，根据 3/s，8级精度，

18、有图10-8查得动载系数kv；表10-4查得 KH； 图10-13查得KF；表10-3查得 KHKF。所以载荷系数KKAKVKHKH1、按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，公式得d33mm 、计算模数mn。19d3coscos14mnmmz3203、按齿根弯曲强度设计 有公式：2KT2Ycos2YFaYSa mndz3F1）、确定计算参数 、计算载荷系数。KKAKVKFKH1、根据纵向重合度 ，从图10-28查得螺旋角影响系数Y。 计算当量齿数。zv3z320 33coscos14z456cos3cos314zv4、查取齿形系数。表10-5查得YFa3;YFa4 、查取应力校正系数。表10-

19、5查得YSa3;YSa4(6)图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE3500MPa；大齿轮的弯曲强度极限FE4380MPa；、图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN3，KFN4; 、计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数S,有公式得：20F3KFN3500MPa 380MPa 并加以比较。 FFF4、计算大、小齿轮的F大齿轮的数值更大。 2）、设计计算52210(cos14)mn3 2120对比计算结果，齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，所以取mn即可满足弯曲强度。为了同时满足接触疲劳强度需按照接触疲劳强度算得的分度圆直径d3来计算应有的齿数。于是

20、有d3coscos14z3取z330,则 z4uz33084。 4、几何尺寸计算 计算中心距a(z3z4)mn(3084)mm 2cos2cos14将中心距取整147mm。21、计算得的中心距修正螺旋角arccos(z3z4)mn(3084)arccos1412462a2147因为的值改变不大，所以参数、K、ZH等不必修正。 、计算大、小齿轮的分度圆直径：d3z3mn30 coscos141246z4mn84 coscos141246d4、计算齿轮宽度bdd31进行取整B480mm;B385mm7轴的设计低速轴的设计已知轴的功率=，=/min，=，齿轮齿宽B=80mm，齿数=84，=求作用在齿

21、轮上的力已知低速级大齿轮的分度圆直径为 而圆周力，径向力及轴向力的方向如图7-1所示。227-1初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。根据文献【1】表15-3查得，于是得轴的最小直径显然是安装联轴器处的的直径，需开键槽，故将最小轴径增加5%,为，文献【3】表16-4取标准直径48mm。选取联轴器查文献【1】表14-1，考虑工作平稳，故取，则文献【3】表16-4选用HL3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为，半联轴器的孔径=48mm，故取=48mm，半联轴器长度L=112mm半联轴器与轴配合的毂孔长。轴的结构设计(1)拟定轴上零件的装配方案 轴的结构设计如图7-2所示.(2)根据轴向定位

22、的要求确定轴的各段直径和长度1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，-轴段右端需制出一轴肩，故取-的直径=55mm；左端用轴挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=58mm。半联轴器与轴配合的毂孔长，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故-段的长度应比略小一些，现取=82mm。2)初选轴承。因轴承同时受径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据=55mm，文献【3】表15-3选用单列圆锥滚子轴承30211，其尺寸为,故=55mm;而=。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。手册上查得30211型轴承的定位轴肩高度h=，因此，取233)考虑到拆卸方便，轴段-的直径应比-的

23、直径大，取=59mm；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为80mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取=76mm 。4）轴段-为一轴环，右侧定位轴承，文献【3】表15-3得，轴环处轴肩高度h=，因此，取=68mm，轴环宽度，取=10mm。5）轴承端盖总宽度为20mm。根据轴承端盖的拆卸及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外面与半联轴器右端面间的距离l=30，故取=50mm。6）取齿轮距箱体内壁的距离为a=16mm，斜齿圆柱齿轮之间相距c=20mm，。考虑到箱体的制造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s，取s=8mm，已知滚动轴承宽度T

24、=，则至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。 轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按=76mm文献【1】表6-1查得平键截面=键槽用键槽铣刀加工，长为63mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为k6。 确定轴上圆角和倒角尺寸也不必校核。截面显然更不必校核。又因键槽的应力集中系数比过盈配合的小，因而该轴只需校核截面两侧即可。截面左侧 抗弯截面系数抗扭截面系数截面左侧的弯矩M为截面上的扭矩截面上的弯曲应力截面上的扭矩

25、应力轴的材料为45钢，调质处理。文献【1】表15-1查得，。截面上于轴肩而形成的理论应力集中系数及按文献【1】附表3-2查取。因，经插值后可查得又文献【1】附图3-1查得轴的材料敏感系数为故有效应力集中系数按文献【1】式附3-4为文献【1】附图3-2得弯曲尺寸系数，附图3-3得扭转尺寸系数。 轴按磨削加工，文献【1】附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，及则按文献【1】式3-12及式3-12a得综合系数为又文献【1】3-1节及3-2节得碳钢的特性系数于是，计算安全系数值，按文献【1】式15-615-8则得26故可知其安全。 截面右侧 抗弯截面系数抗扭截面系数截面右侧的弯矩M为截面上的扭

26、矩截面上的弯曲应力截面上的扭矩应力过盈配合处的，文献【1】附表3-8用插值法求出，并且，于是得轴按磨削加工，文献【1】附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，及则按文献【1】式3-12及式3-12a得综合系数为又文献【1】3-1节及3-2节得碳钢的特性系数于是，计算安全系数值，按文献【1】式15-615-8则得故截面右侧也是安全。绘制轴的工作图见图7-3。8键的校核半联轴器处的键的校核：已知半联轴器和轴的链接，选用的平键为bhL=14mm9mm70mm，轴、键27和轮毂的材料都是钢，连接方式为：静连接，查文献【1】表6-2查得：许用挤压应力p100120MPa 。轴d-键的工作长度为l=L-b=70-14=56mm，接触高度为k=。则2TIII1032103pMPap5648所以键的选择合理。齿轮处的键的校核：轴d-的