二级斜齿圆柱齿轮减速器 设计说明书

《二级斜齿圆柱齿轮减速器 设计说明书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《二级斜齿圆柱齿轮减速器 设计说明书（26页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、二级斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书一. 课程设计书二. 设计要求已知条件：运输机工作轴转矩TW=1400Nm，运输机转速nw=115r/min。工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，室内工作： 输送螺旋工作转速允许误差5%； 两班制工作，3年大修，工作期限12年。加工条件：生产批量10台，中等规模机械厂，可加工78级齿轮。设计工作量：1.减速器装配图1张（A0或A1）； 2.零件图2张； 3.设计说明书1份。三. 设计步骤1.电动机的选择 工作机的有效功率为 Pw=Twnw/9550=1400*115/9550=16.86kW 从电动机到工作机间的总效率为 =12*2233式中123联轴器、

2、齿轮传动、轴承的传动效率。由参考资料1中表9.1取1=0.99、2=0.97、3=0.99，则 =0.992*0.972*0.993=0.895所以电动机所需工作效率为 Pd=Pw/=16.86/0.895=18.84kW 两级圆柱齿轮减速器传动比i取12.5，则电动机转速为 nd=inw=12.5*115=1437.5 r/min由参考资料1表15.1及相关数据，确定电动机型号为Y180L-4,其满载转速为nm=1470r/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nm和工作机主动轴转速nw，可得传动装置总传动比为inm/nw1470/11512.7

3、8（2） 分配传动装置传动比ii1*i2式中i1、i2分别为高速级和低速级的传动比。考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，取i1=1.4i2，故 i1=4.23，i2=3.023.计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴转速 nm1470r/min1470/4.23347.5r/min/347.5/3.02=115 r/min 则工作机的转速为115r/min，在允许误差范围内。（2）各轴输入功率18.840.9918.65kW218.650.970.9917.91kW217.910.970.9917.2kW（3） 各轴输入转矩电动机轴的输出转矩=9550 =955000018.86/1470=

4、 122525.9Nmm所以: =122525.90.99=121300.6 Nmm*3=121300.64.230.970.99=492731.4Nmm=492731.43.020.970.99=1428973.3Nmm运动和动力参数结果如下表轴名功率P/kW转矩T/Nmm转速n/(r/min)传动比i效率/%电动机轴18.84122525.9147010.991轴18.65121300.614704.230.972轴17.91492731.4347.53.020.973轴17.21428973.31154.齿轮的设计（一）高速级齿轮传动的设计计算1，选定齿轮精度等级、材料及齿数1）零件输运

5、设备为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度等级即可2）材料选择及确定许用应力 小齿轮的材料为40（调质），硬度为280HBS，Hlim1=700MPa，FE1=600MPa； 大齿轮的材料为45钢（调质），硬度为240HBS，Hlim2=600MPa，FE2=450MPa（参考资料2表11-1）由参考资料2表11-5取SF=1.25,SH=1.0由参考资料2表11-4取ZE=189.8对于标准齿轮，取ZH=2.5F1=0.7FE1/SF=336MPa F2=0.7FE2/SF=252MPaH1=Hlim1/SH=700MPa H2=Hlim2/SH=600MPa3）取小齿轮=20，则=，=2

6、04.23=84.6，取=85，并初步选定152，按齿面接触强度设计 【公式在课本177页】（1）确定公式内的各计算值1)由参考资料2表11-3试选载荷系数K=1.12)由参考资料2表11-6取d=1.03)实际传动比i=z2/z1=4.25,即u=4.25；Z=(cos)=0.983(2)计算1)试算小齿轮分度圆直径d153.3mm模数 m=d1cos/z1=53.3*0.966/20=2.57齿宽 b=dd1=1.0*53.3=53.3mm,取b2=55mm,b1=60mm由参考资料2表4-1取m=3mm，实际d1=m*z1/cos=3*20/0.966=62.1mm,d2=3*85/0.

7、966=263.98mm圆周速度v=d1n1/(60*1000)=3.14*62*1470/(60*1000)=4.77m/s参照参考资料2表11-2，选8级制造精度是合宜的。3，按齿根弯曲强度设计【公式在课本178页】（1） 确定公式内的各计算值 1)由参考资料2表11-3试选载荷系数K=1.1 2)由参考资料2表11-6取d=1.0 3)齿形系数zv1=20/cos315=22.2,zv2=85/cos315=94.4由参考资料2图11-8得YFa1=2.83，YFa2=2.23由参考资料2图11-9得YSa1=1.58，YSa2=1.79因 YFa1YSa1/F1=2.83*1.58/3

8、36=0.01331YFa2YSa2/F2=2.23*1.79/252=0.01584故应对大齿轮进行弯曲强度计算（2)计算法向模数mn2.14mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=2.5mm但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=62来计算应有的齿数.则小齿轮的齿数z1=62*cos15/2.5=23.96,取z1=24则z2=24*4.25=1024，几何尺寸计算(1) 计算中心距(2) a=(z1+z2)mn/2cos=(24+102)*2/(2cos15)=1

9、28.2mm故中心距圆整为130mm(2)按圆整后的中心距修正螺旋角 1415(3) 计算大小齿轮的分度圆直径 d1=z1mn/cos=24*2.5/0.966=62.1mm d2=z2mn/cos=102*2.5/0.966=263.98mm(4) 计算齿轮宽度(5) b=dd1=1.0*62.1=62.1mm圆整后取b1=70mm,b2=65mm（二） 低速级齿轮传动的设计计算1，选定齿轮精度等级、材料及齿数1）一般工作机器，速度不高，故选用8级精度等级即可2）材料选择及确定许用应力 小齿轮的材料为40（调质），硬度为280HBS，Hlim1=700MPa，FE1=600MPa； 大齿轮的

10、材料为45钢（调质），硬度为240HBS，Hlim2=600MPa，FE2=450MPa（参考资料2表11-1）由参考资料2表11-5取SF=1.25,SH=1.0由参考资料2表11-4取ZE=189.8对于标准齿轮，取ZH=2.5F1=0.7FE1/SF=336MPa F2=0.7FE2/SF=252MPaH1=Hlim1/SH=700MPa H2=Hlim2/SH=600MPa3）取小齿轮=25，则=，=253.02=75.5，取=76，并初步选定152，按齿面接触强度设计 【公式在课本177页】（1）确定公式内的各计算值1)由参考资料2表11-3试选载荷系数K=1.12)由参考资料2表1

11、1-6取d=1.03)实际传动比i=z2/z1=3.04,即u=3.04；Z=(cos)=0.983(2)计算1)试算小齿轮分度圆直径d395.5mm模数 m=d3cos/z3=95.5*0.966/25=3.69齿宽 b=dd1=1.0*95.5=95.5mm,取b2=1000mm,b1=105mm由参考资料2表4-1取m=4mm，实际d1=m*z1/cos=4*25/0.966=103.5mm,d2=4*76/0.966=314.7mm圆周速度v=d3n2/(60*1000)=3.14*103.5*347.5/(60*1000)=1.88m/s参照参考资料2表11-2，选8级制造精度是合宜

12、的。3，按齿根弯曲强度设计【公式在课本178页】（1）确定公式内的各计算值 1)由参考资料2表11-3试选载荷系数K=1.1 2)由参考资料2表11-6取d=1.0 3)齿形系数zv1=25/cos315=27.8,zv2=76/cos315=84.4由参考资料2图11-8得YFa1=2.65，YFa2=2.24由参考资料2图11-9得YSa1=1.61，YSa2=1.78因 YFa1YSa1/F1=2.65*1.61/336=0.0127YFa2YSa2/F2=2.24*1.78/252=0.0158故应对大齿轮进行弯曲强度计算（2)计算法向模数mn2.95mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强

13、度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=4mm但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=95.5来计算应有的齿数.则小齿轮的齿数z1=95.5*cos15/4=23.06,取z1=23则z2=23*3.04=69.9,取z2=704，几何尺寸计算(1) 计算中心距(2) a=(z1+z2)mn/2cos=(23+70)*4/(2cos15)=183.75mm故中心距圆整为190mm(2)按圆整后的中心距修正螺旋角 114637(3) 计算大小齿轮的分度圆直径 d1=z1mn/cos=23*4/0.977=

14、94.166mm d2=z2mn/cos=70*4/0.977=286.592mm(4) 计算齿轮宽度b=dd1=1.0*94=94mm圆整后取b2=95mm，b1=100mm5. 轴的设计及校核（一）高速轴(输入轴) 一,求作用在齿轮上的力高速级小齿轮分度圆直径为d1=62.1mm则圆周力Ft=2T1/d1=3906.6N径向力Fr=Fttann/cos=1471.9N轴向力Fa=Fttan=992.2N二,初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢,调质处理,取A0=110参考资料2表14-2【公式在课本245页】dmin=27.1mm由于轴截面上开有键槽,则d=28mm高速轴的最小直径显然

15、是安装联轴器处的轴的直径，d=30mm三，轴的结构设计1.高速轴工作简图如图(a)所示2、首先确定个段直径A段：=30mm 有最小直径算出B段：=32mm，根据油封标准，选择毡圈孔径为31mm的32FZ/T 92010-1991资1表14.4C段：=35mm，与轴承（角接触球轴承7207AC）配合，取轴承内径D段：=38mm， 设计非定位轴肩取轴肩高度h=3mmE段：=mm，将高速级小齿轮设计为齿轮轴G段， =35mm, 与轴承（角接触球轴承7207AC）配合，取轴承内径F段：=mm, 设计非定位轴肩取轴肩高度h=3mm3、确定各段轴的长度A段：=1.6*28=44.8mm,圆整取=45mmB

16、段：=54mm，考虑轴承盖与其螺钉长度然后圆整取54mmC段：=29mm, 与轴承（角接触球轴承7207AC）配合,加上挡油盘长度G段：=29mm, 与轴承（角接触球轴承7207AC）配合,加上挡油盘长度F段：L6=8mmE段：L5=68mm，齿轮的齿宽B1=70mmD段：=150mm, 考虑各齿轮齿宽及其间隙距离轴总长L=383mm,两轴承间距离（不包括轴承长度）S=250mm（二）中间轴的设计计算一、求作用在齿轮上的力高速级小齿轮分度圆直径为d3=94.166mm则圆周力Ft=2T2/d3=10465.2N径向力Fr=Fttann/cos=3890.9N轴向力Fa=Fttan=2181.9

17、N二,初步确定轴的最小直径选取轴的材料为40Cr,调质处理,取A0=100参考资料2表14-2Dmin37.2mm根据减速器的结构，轴的最小直径应该设计在与轴承配合部分，初选角接触球轴承7208AC，故取=40mm三，轴的结构设计1、轴的设计图如下：2，确定各段的直径A段:=40mm,与轴承（角接触球轴承7208AC）配合F段：=40mm，与轴承（角接触球轴承7208AC）配合E段：=43mm，B段：=46mmC段：=mm, D段：=mm, 定位轴肩3、然后确定各段距离：A段： =30mm, 考虑轴承（角接触球轴承7208AC）宽度与挡油盘的长度B段：=15mm,套筒及齿轮定位C段：=97mm

18、,根据齿轮轴上齿轮的齿宽E段：=63mm, 根据高速级大齿轮齿宽减去2mm（为了安装固定）F段：=40mm，考虑了轴承长度、密封件厚度与箱体内壁到齿轮齿面的距离D段：=5mm,由轴得出的两轴承间距离（不包括轴承长度）S=174mm减去已知长度 得出（三）输出轴的设计计算一、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为40Cr,调质处理,取A0=100参考资料2表14-2Dmin53.08mm由于轴截面上开有键槽,则d=54.67mm输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的轴的直径，d=55mm三，轴的结构设计1、轴设计图 如下：2，确定各轴段直径A段: =mm, 与轴承（圆锥滚子轴承30211）配合B段:

19、=60mm,非定位轴肩,h取2.5mmC段: =72mm,定位轴肩，取h=6mmD段: =68mm, 非定位轴肩，h=6.5mmE段: =55mm, 与轴承（圆锥滚子轴承30211）配合F段: =60mm,按照齿轮的安装尺寸确定G段: =45mm, 联轴器的孔径3、确定各段轴的长度A段: =46.5mm,由轴承长度，3，2，挡油盘尺寸B段: =68mm，齿轮齿宽减去2mm，便于安装C段: =10mm, 轴环宽度，取圆整值根据轴承（圆锥滚子轴承30212）宽度需要D段: =57.5mm,由两轴承间距减去已知长度确定E段: =33mm, 由轴承长度，3，2，挡油盘尺寸F段: =65mm, 考虑轴承

20、盖及其螺钉长度，圆整得到G段: =84mm,联轴器孔长度1.各传动比V带高速级齿轮低速级齿轮2.33.242.332. 各轴转速n(r/min)(r/min)(r/min)(r/min)626.09193.2482.9382.933. 各轴输入功率 P（kw）（kw）（kw）(kw)3.12 2.902.702.574. 各轴输入转矩 T(kNm)(kNm)(kNm) (kNm)47.58143.53311.35286.915. 带轮主要参数小轮直径（mm）大轮直径（mm）中心距a（mm）基准长度（mm）带的根数z90224471140057.传动轴承和传动轴的设计1. 传动轴承的设计. 求输

21、出轴上的功率P，转速，转矩P=2.70KW =82.93r/min=311.35Nm. 求作用在齿轮上的力已知低速级大齿轮的分度圆直径为 =143.21 而 F= F= F F= Ftan=4348.160.246734=1072.84N圆周力F，径向力F及轴向力F的方向如图示:. 初步确定轴的最小直径先按课本15-2初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理,根据课本取输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径,为了使所选的轴与联轴器吻合,故需同时选取联轴器的型号查课本,选取因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以查机械设计手册选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm,半联轴器

22、的孔径. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求,-轴段右端需要制出一轴肩,故取-的直径;左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径半联轴器与 为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端上, 故-的长度应比 略短一些,现取 初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列角接触球轴承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组 标准精度级的单列角接触球轴承7010C型.DB轴承代号 45851958.873.27209AC 45851960.570.27209B 451002566.080.07309B 50 80 16 5

23、9.270.97010C 50 80 16 59.270.97010AC 50 90 20 62.477.77210C 2. 从动轴的设计 对于选取的单向角接触球轴承其尺寸为的,故;而 .右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位.由手册上查得7010C型轴承定位轴肩高度mm, 取安装齿轮处的轴段;齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位.已知齿轮的宽度为75mm,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. 齿轮的左端采用轴肩定位,轴肩高3.5,取.轴环宽度,取b=8mm. 轴承端盖的总宽度为20mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定) .根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端

24、盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 ,故取. 取齿轮距箱体内壁之距离a=16,两圆柱齿轮间的距离c=20.考虑到箱体的铸造误差,在确定滚动轴承位置时,应距箱体内壁一段距离 s,取s=8,已知滚动轴承宽度T=16,高速齿轮轮毂长L=50,则至此,已初步确定了轴的各端直径和长度.5. 求轴上的载荷 首先根据结构图作出轴的计算简图, 确定顶轴承的支点位置时,查机械设计手册20-149表20.6-7.对于7010C型的角接触球轴承,a=16.7mm,因此,做为简支梁的轴的支承跨距. 传动轴总体设计结构图: (从动轴) (中间轴) (主动轴) 从动轴的载荷分析图:6. 按弯曲扭转合成应力校核轴的强度根据

25、=前已选轴材料为45钢，调质处理。查表15-1得=60MP 此轴合理安全7. 精确校核轴的疲劳强度. 判断危险截面截面A,B只受扭矩作用。所以A B无需校核.从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看,截面和处过盈配合引起的应力集中最严重,从受载来看,截面C上的应力最大.截面的应力集中的影响和截面的相近,但是截面不受扭矩作用,同时轴径也较大,故不必做强度校核.截面C上虽然应力最大,但是应力集中不大,而且这里的直径最大,故C截面也不必做强度校核,截面和显然更加不必要做强度校核.由第3章的附录可知,键槽的应力集中较系数比过盈配合的小，因而,该轴只需胶合截面左右两侧需验证即可. 截面左侧。抗弯系数 W=0.

26、1=0.1=12500抗扭系数 =0.2=0.2=25000截面的右侧的弯矩M为 截面上的扭矩为 =311.35截面上的弯曲应力截面上的扭转应力 =轴的材料为45钢。调质处理。由课本表15-1查得： 因 经插入后得2.0 =1.31轴性系数为 =0.85K=1+=1.82K=1+（-1）=1.26所以 综合系数为： K=2.8K=1.62碳钢的特性系数 取0.1 取0.05安全系数S=25.13S13.71S=1.5 所以它是安全的截面右侧抗弯系数 W=0.1=0.1=12500抗扭系数 =0.2=0.2=25000截面左侧的弯矩M为 M=133560截面上的扭矩为 =295截面上的弯曲应力

27、截面上的扭转应力 =K=K=所以 综合系数为：K=2.8 K=1.62碳钢的特性系数 取0.1 取0.05安全系数S=25.13S13.71S=1.5 所以它是安全的8.键的设计和计算选择键联接的类型和尺寸一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用平键.根据 d=55 d=65查表6-1取： 键宽 b=16 h=10 =36 b=20 h=12 =50校和键联接的强度 查表6-2得 =110MP工作长度 36-16=2050-20=30键与轮毂键槽的接触高度 K=0.5 h=5K=0.5 h=6由式（6-1）得： 两者都合适取键标记为： 键2：1636 A GB/T1096-1979键3

28、：2050 A GB/T1096-19799.箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.1. 机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为40mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为3. 机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为10，圆角半径为R=3。机体外型简单，拔模方便.4. 对附件设计 A 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，

29、能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6紧固B 油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C 油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.D 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E 盖螺

30、钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.F 位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.G 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座壁厚10箱盖壁厚9箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径M24地脚螺钉数目查手册6轴承旁联接螺栓直径M12机盖与机座联接螺栓直径=（0.50.6）M10轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）10视孔盖螺钉直径=（0.30.4）8定位销直径=（0.70.8）8，至外机壁

31、距离查机械课程设计指导书表4342218，至凸缘边缘距离查机械课程设计指导书表42816外机壁至轴承座端面距离=+（812）50大齿轮顶圆与内机壁距离1.215齿轮端面与内机壁距离10机盖，机座肋厚9 8.5轴承端盖外径+（55.5）120（1轴）125（2轴）150（3轴）轴承旁联结螺栓距离120（1轴）125（2轴）150（3轴）10. 润滑密封设计对于二级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度.油的深度为H+ H=30 =34所以H+=30+34=64其中油的粘度大，化学合成油，润滑

32、效果好。密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗度应为 密封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大，国150mm。并匀均布置，保证部分面处的密封性。11.联轴器设计1.类型选择.为了隔离振动和冲击，选用弹性套柱销联轴器.2.载荷计算.公称转矩：T=95509550333.5查课本,选取所以转矩 因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以查机械设计手册选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm四. 设计小结这次关于带式运输机上的两级展开式圆柱斜齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提

33、高我们机械设计的综合素质大有用处。通过二个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础.1. 机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、公差与配合、CAD实用软件、机械工程材料、机械设计手册等于一体。2. 这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。3. 在这次的课程设计过程中,综合运用先修课程中所学的有关知识与技能,结合各个教学实践环节进行机械课程的设计,一方面,逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力,特别是提高了分析问题和解决问题的能力,为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。4. 本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。衷心的感谢老师的指导和帮助.5. 设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。