热处理车间传送设备的展开式双级斜齿圆柱齿轮减速器

湖南工业大学 机 械 设 计 课 程 设 计 资 料 袋 机械工程 学院（ 系、部 ） 2011 2012 学年第 一 学期 课程名称 机械设计 指导 教师 职称 教授 学生姓名 专业 机械工程及自动化 班级 学号 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 成 绩 起止日期 2011 年 12 月 20 日 2012 年 01 月 03 日 目 录 清 单 序号 材 料 名 称 资料数量 备 注 1 课程设计任务书 1 张 2 课程设计说明书 1 本 3 装配草图 1 张 4 装配图 1 张 5 零件图 2 张 课程设计任务书 2011 2012学年第 一 学期 机械工程 学院（系、部） 机械工程及自动化 专业 班级 课程名称： 机械设计 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 2011 年 12月 20 日至 2012 年 01 月 03 日共 2 周 内 容 及 任 务 一、 设计的主要技术参数： 题号 2卷筒直径D/30运输带速度v/ (m/s ) 370 工作条件： 用于传送清洗零件，双 班制 工作 ， 工作时有轻微震动， 使用年限 10年（其中轴承寿命为三年）。 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： （ 1） 减速机装配图 1张； 零件工作图 23张； （ 2） 设计说明书 1份（ 60008000字）。 进 度 安 排 起止日期 工作内容 动系统总体设计 动零件的设计计算 速器装配图及零件工作图的设计 、整理说明书 图纸并答辩 主 要 参 考 资 料 【 1】 濮 良贵 ,纪明刚 . 机械设计 . 北京 :高等教育出版社 ,2006. 【 2】 杨光 ,席伟光 ,李波 ,陈晓岑 2版 高等教育出版社 ,2010 【 3】 赵大兴 2版 高等教育出版社 ,2009 【 4】 朱理 2 版 高等教育出版社 ,2010 【 5】 徐雪林 2版 湖南大学出版社 ,2010 【 6】 刘鸿文 5版 高等教育出版社 ,2011 【 7】 毛谦德 ,李振清 3 版 机械工业出版社 ,2007 指导教师 （签字）： 年 月 日 系（教研室） 主任（ 签字）： 年 月 日 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： 2011 年 12 月 20 日 至 2012 年 01 月 03 日 机械工程学院（部） 2012 年 01 月 03 日 学生姓名 班级 学号 成绩 指导教师 (字 ) 目录 1 传动方案设计 . 1 程设计的设计内容 . 1 程设计的原始数据 . 1 程设计的工作条件 . 2 2 电动机的选择 . 3 择电动机的类型 . 3 择电动机的容量 . 3 定电动机的转速 . 4 3 确定总传动比及分配各级传动比 . 5 动装置的总传动比 . 5 配传动比 . 5 轴的转速计算 . 5 轴输入功率计算 . 5 轴输入扭矩计算 . 6 4 V 带传动的设计计算 . 7 动机所需功率 满载转 速 . 7 轮基准直径 . 7 算带速 . 7 心距 a 和带的基准长度 . 7 带轮包角 1； . 8 的根数 Z; . 8 根 v 带初拉力 . 8 压力 . 8 5 斜齿轮传动的设计计算 . 9 料的选择、齿数的选择 . 9 速斜齿轮强度计算 . 9 速斜齿轮强度计算 . 13 轮的结构设计 . 16 6 轴系零件的设计计算 . 19 速轴的设计及计算 . 19 速轴的设计及计算 . 27 间轴的设计及计算 . 34 7 轴承的寿命校核 . 37 速轴承的寿命校核 . 37 速轴承的寿命校核 . 38 8 键联接强度校核计算 . 40 通平键的强度条件 . 40 速轴上键的校核 . 40 速轴上键的校核 . 40 9 润滑方式、润滑剂以及密封方式的选择 . 41 轮的滑方式及润滑剂的选择 . 41 动轴承的润滑方式 及润滑剂的选择 . 41 封方式的选择 . 42 10 减速器箱体及附件的设计 . 43 速器箱体的设计 . 43 速器附件的设计 . 44 11 设计总结 . 46 12 参考文献 . 47 1 1 传动方案设计 程设计的 设计 内容 带传动平稳、吸震且能器过载保护作用，故在高速级布置一级带传动。在带传动和运输带之间布置一台二级斜齿轮减速器， 轴端连接选择弹性柱销联轴器。 设计带式运输机的传动机构，其传动转动装置图如下图 1 123456图 1123456程设计的 原始 数据 已知条件： 运输带的 扭矩 ： T=370N· m； 运输带的工作速度： v=s； 2 卷筒直径： D=330 使用寿命： 10年，每年工作日 300天 ， 3班制，每班 8小时 。 程设计的工作条件 设计要求： 误差要求 ： 运输带速度允许误差为带速度的± 5%； 工作情况：连续单向运转，载荷平稳； 制造情况：小批量生产。 3 2 电动机的选择 择 电动机的类型 按 按照设计要求以及工作条件， 选用 一般 压为 380V。 择电动机的容量 作 机所需 的有效 功率 由文献 【 6】 中 式中： P 工作机所需的有效功率（ T 运输带所需扭矩（ N· m） n 运输带的转动速度 推出 p = ×9550 动机的输出功率 卷筒轴工作的转速， w 0 . 7 5 6 0 1 0 0 0n 4 3 . 4 2 / m i . 1 4 3 3 0v r 传动装置总效率， 5 2 5 2p z c l j 0 . 9 2 0 . 9 8 0 . 9 7 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 7 4 3 其中，根据文献【 2】中 查得 传动装置总效率 p p z 滚动轴承 （一对） 效率，z c 齿轮 传动效率， l 弹性 联轴器效率 ， 卷筒效率， 4 = ×9550 = 370 × 故： . 6 8 2 . 2 60 . 7 4 3 w 因载荷平稳，电动机的功率稍大于据文献【 2】中表 8示 选择电动机的额定功率 3W。 . 定电动机的转速 电动机的转速选择常用的；两种同步转速： 1500r/ 1000r/便比较。 根据电动机所需功率和同步转速，查表 8100132 传动系统的 总传动比为 i = 式中 电动机的满载效率； 卷筒转动皮带结构输入转速。 根据文献【 2】中表 8系列三相异步电动机的技术参数，将计算数据和查表数据填入表 2案 额定功率 /步转速/(r/满载转速/(r/总传动比1 3 1500 1420 1000 960 额定转矩最大转矩额定转矩堵转转矩表 2根据文献【 2】中表 4带传动比 i=2 4级 展开式圆柱 齿轮传动比i=总传动比 i =类电动机都满足条件，但是方案 1 转速高，电动机的价格低，而且传动比也比较合适，所以选用方案 1。 5 3 确定 总传动比及 分配各级 传动比 动装置的 总传动比 2 . 7 0n 4 3 . 4 2 式中：总传动比 电动机的满载转速 （ r/ 配传动比 带传动的传动比取为 1=3,则减速器的总传动比为 13 2 . 7 0 1 0 . 9 03i 则双级斜齿圆柱齿轮减速器高速级的传动比为 2 1 低速级传动比3i 轴的转速计算 11420 / m i n 4 7 3 . 3 3 / m i r 2 4 7 3 . 3 3 / m i n 1 2 5 . 8 9 / m i 7 6nn r 3 1 2 5 . 8 9 / 4 3 . 4 1 / m i 9 0nn n r m i n 轴输入功率计算 . 2 6 0 . 9 2 2 . 0 8P P k w . 0 8 0 . 9 8 0 . 9 7 1 . 9 7P P k w 6 . 9 7 0 . 9 8 0 . 9 7 1 . 8 7P P k w . 8 7 0 . 9 8 0 . 9 9 1 . 8 1P P k w 轴输入扭矩计算 2 . 0 89 5 5 0 9 5 5 0 4 1 . 9 64 7 3 . 3 3T P n N m N m 1 . 9 79 5 5 0 9 5 5 0 1 4 9 . 4 41 2 5 . 8 9 m N 1 . 8 79 5 5 0 9 5 5 0 4 1 1 . 3 84 3 . 4 1 m N 1 . 8 19 5 5 0 9 5 5 0 3 9 8 . 2 14 3 . 4 1 m N 将结果列入表 3以便查用。 轴号 转速 n(r / 功率P/矩T/(N ·m) 3 7 4 V 带传动的设计计算 动机所需功率 满载转速 文献【 1】表 8A= 420r/动比 i=3，每天工作 16个小时 轮基准直径 由文献【 1】中图 80 ； 得 40取 0 70算带速 42090100060 1 验算得 s 内，故带速合适。 心距 a 和带的基准长度 文献【 1】中式 8 )(2)(得 7202520 a；取 0 500a 文献【 1】式 8算所需的基准长度 2210 0 1 202()2 ( )24( 2 7 0 9 0 ) 2 5 0 0 ( 9 0 2 7 0 )2 4 5 0 01 5 8 1 . 7d a d 由 文献【 1】 表 8d=1600 按 文献【 1】 式 8算实际中心距 a。 00 1 6 0 0 - 1 5 8 1 . 7( 5 0 0 ) 5 0 922a m m m m 8 带轮包角 1； 由文献【 1】式 8为 1 2 15 7 . 3 5 7 . 31 8 0 ( ) 1 8 0 ( 2 7 0 9 0 ) 1 5 9 . 7 4 9 0509a 的根数 Z; 根 V 带的额定功率 由 0420r/ 文献【 1】中表 80=文献【 1】中 表 8的 查 文献【 1】中 表 8 = 文献【 1】中 表 8L=于是：00( ) ( 1 . 0 5 0 . 1 7 ) 0 . 9 5 0 . 9 6 1 . 1 2 P K K K w K w 的根数 Z 为： 4 . 2 3 . 7 51 . 1 2 取 4根 根 v 带初拉力 由文献【 1】中表 8型带的单位长度质量 q=m,所以单根 220 m i n ( 2 . 5 ) ( 2 . 5 0 . 9 5 ) 4 . 2( ) 5 0 0 5 0 0 0 . 1 0 6 . 6 9 1 3 2 . 50 . 9 5 4 6 . 6 9q v N NK z v 对于新安装的 始拉力应为 压力 轴压力的最小值为 1m i n 0 m i n 1 5 9 . 7( ) 2 ( ) s i n 2 4 1 9 8 . 7 s i n 1 5 6 5 . 522pF z F N N 9 5 斜齿轮 传动的设计计算 料的选择 、齿数的选择 传送设备为一般工作机器，速度不高，故选用 7级精度（ 0095 88）。 料的选择 由参考文献【 1】表 100质），硬度为 280齿轮材料为 45钢（调质），硬度为 240者材料硬度差为 40 数 高速级选小齿轮的齿数 24,大齿轮齿数 4 = 取 90。 低速级选小齿轮的齿数 24，大齿轮齿数 4 = 故取 70。 取螺旋角 初选螺旋角 = 14°。 速斜齿轮强度计算 齿面接触强度计算 根据文献【 1】中 10 2 1） 试选 ） 由文献【 1】图 10 = 3） 由文献【 1】图 101 = 2 = = 1 +2 = ） 由文献【 1】表 10宜选用稍小的齿宽系数，先取d = 5） 由文献【 1】图 10 600 550 6） 计算小齿轮传递的转矩。 05Pn =05× 04 N） 由文献【 1】表 10E = 10 8） 由文献【 1】式 10 60 60×473×1×(2×8×300 ×10) = 09 08 9） 由文献【 1】图 1020 . 9 2 , 0 . 9 8H N H 10）由文献【 1】式 10算接触疲劳许用应力（取失效概率 1%，安全系数 S=1） H1 = 00 = 552H2 = 50 = 539H = H1 +H22 = 552+5392 = 1)试算小齿轮分度圆直径 1,由计算公式得 1 2× 76 ×(23 2)计算圆周速度。 V = 1160×1000 = ×000 = 3)计算齿宽 。 b = ×1 = = = 11= 1424 = h = = = = = )计算纵向重合度 。 = 1 = 4×14° = ）计算载荷系数 K。 11 已知使用系数 = 据 v = ， 7级精度，由文献【 1】图 10 = 文献【 1】表 10由文献【 1】图 10文献【 1】表 10 载荷系数： K = ） 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（ 10 1 = 13 = ）计算模数 。 = 11= 14°24 = 齿根弯曲强度设计 由文献【 1】式（ 10 21212 3 1） 计算载荷系数。 K = ） 根据纵向重合度 = 文献【 1】图 10 = 3）计算当量齿数。 1 = 1 = 24314° = 2 = 2 = 90314° = ）查取齿形系数。 由文献【 1】表 101 = 2 = ）查取应力校正系数 由文献【 1】表 101 = 2 = ） 由文献【 1】图 10得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 00齿轮的弯曲强度极限 80 7）由文献【 1】图 10弯曲疲劳寿命系数 12 8）计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数 S=式（ 10 F1 = F2 = ）计算大、小齿轮的 并加以比较。 111= 7 = 222= 6 = 齿轮的数值大 （ 2）设计计算 = 2×04×14°)42× = 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取 满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度 触强度 ，需按接触疲劳强度算的的 分度圆直径 算出应有的齿数。于是由 1 = 1= 1 = 24，则 2 = 4 = 90。 何尺寸计算 a = (1:2)2× = (24:90)×22×14° = 将中心距 圆 整为 118 = z1: 24:90） ×22×118 = 14°2832 因 值改变不多，故参数 、 1 = 1 = 24×214°2832 = 2 = 2 = 90×214°2832 = 13 b = 1 = 整后取 2 = 40； 1 = 45。 速斜齿轮强度计算 根据文献【 1】中 10 2 1） 试选 ） 由文献【 1】图 10 = 3） 由文献【 1】图 103 = 4 = = 3 +4 = ） 由文献【 1】表 10宜选用稍小的齿宽系数，先取 d = 5） 由文献【 1】图 10 600 550 6） 计算小齿轮传递的转矩。 05Pn= 05× 05 N） 由文献【 1】表 10E = 8） 由文献【 1】式 10 60 60×126 ×1×(2×8×300×10) = 08 08 9）由文献【 1】图 10 9 4 , 0 . 9 7H N H 10）由文献【 1】式 10算接触疲劳许用应力（取失效概率 1%，安全系数 S=1） H3 = 00 = 564H4 = 50 = 534H = H3 +H42 = 564+5342 = 5491)试算小齿轮分度圆直径 1,由计算公式得 14 3 2× (23 2)计算圆周速度。 V = 3260×1000 = ×2660×1000 = 3)计算齿宽 。 b = ×3 = = = 33= 1424 = h = = = = = )计算纵向重合度 。 = 3 = 4×14° = ）计算载荷系数 K。 已知使用系数 = 据 v = ， 7级精度，由文献【 1】图 10 = 文献【 1】表 10由文献【 1】图 10文献【 1】表 10 载荷系数： K = ） 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（ 10 3 = 33 = ）计算模数 。 = 31= 14°24 = 由文献【 1】式（ 10 22232 3 15 1）计算载荷系数。 K = ） 根据纵向重合度 = 文献【 1】图 10 = 3）计算当量齿数。 3 = 3 = 24314° = 4 = 4 = 70314° = ）查取齿形系数。 由文献【 1】表 103 = 4 = ）查取应力校正系数 由文献【 1】表 103 = 4 = ） 由文献【 1】图 10得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 00齿轮的弯曲强度极限 80 7）由文献【 1】图 10弯曲疲劳寿命系数 8）计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数 S=式（ 10 F3 = F4 = ）计算大、小齿轮的 并加以比较。 333= 9 = 444= 9 = 齿轮的数值大 16 = 2×05×14°)42× = 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度触强度，需按接触疲劳强度算的的 分度圆直径 算出应有的齿数。于是由 3 = 3= 3 = 30，则 4 = 0 = 87。 a = (3:4)2× = (30:87)×14° = 将中心距圆整为 151 = z3: 30:87） ×51 = 14°2433 因 值改变不多，故参数 、 3 = 3 = 30×14°2433 = 4 = 4 = 87×14°2433 = b = 3 = 整后取 4 = 65； 3 = 70。 轮的结构设计 由高速级齿轮设计数据，根据文献【 4】表 高速斜齿圆柱齿 轮 的结构设计如下表5名称 符号 计算公式 小齿轮 大齿轮 螺旋角 14 2832 传动比 i 2 齿数 z 1 24z 2 90z 基圆螺旋角 b a r c t a n t a n c o s a r c t a n 0 . 2 5 8 2 c o s 2 0 3 1 83 10 法面模数 17 端面模数 2 . 02 . 0 6 6c o s c o s 1 4 2 8 3 2 nt mm m m 法面压力角 n 20 n 端面压力角 t t a n t a n 2 0a r c t a n a r c t a n 2 0 3 6 6 c o s c o s 1 4 2 8 3 2 法面齿距 2 . 0 6 . 2 8 2m m m 端面齿距 2 . 0 6 6 6 . 4 9 0m m m 法面基圆 齿距 c o s 6 . 2 8 2 c o s 2 0 5 . 9 0 3b n n m m 法面齿顶 高系数 * 1法面顶隙 系数 * 分度圆直径 d 1 圆直径 11c o s 4 6 . 5 2 2d m m22c o s 1 7 1 . 5 7 8d m m齿顶高 * 2 . 0 1 2 . 0a n a nh m h m m 齿根高 * 2 . 0 1 0 . 2 5 2 . 5 0f n a n nh m h c m m 齿顶圆直径 11 2 5 3 . 7d h m m 22 2 1 9 0 . 3d h m m 齿根圆直径 11 2 4 4 . 7d h m m 22 2 1 8 1 . 3d h m m 标准中心距 a 1 2 1 212 1182 2 2 c o z z m z m m 齿宽 b 1 45b 40b 构形式 一般式 腹板式 表 5由低速级齿轮设计数据，根据文献【 4】表 对 低速斜齿圆柱齿 的结 构设计如下表5名称 符号 计算公式 小齿轮 大齿轮 螺旋角 14 24 33 传动比 i 3 齿数 z 3 30z 4 87z 基圆螺旋角 b a r c t a n t a n c o s a r c t a n 0 . 2 5 6 9 c o s 2 0 3 1 43 19 法面模数 18 端面模数 2 . 52 . 5 8 1c o s c o s 1 4 2 4 3 3 nt mm m m