同轴式二级圆柱斜齿轮减速器设计【T=850 V=0.65 D=350】【全套CAD图纸+Word说明书】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 1 页 共 36 页 机械设计课程 同轴式二级圆柱斜齿轮减速器设计 姓 名： 班 级： 指导教师： 成 绩： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 2 页 共 36 页 目 录 1. 设计目的（ 3） 2. 设计方案 （ 3） （ 4） 机选择（ 4） 动装置的总传动比及分配（ 5） 动装置各轴的运动机动力参数（ 6） （ 7） （ 10） 速轴及轴上零件的设计、校核（ 10） 速轴及轴上零件的设计、校核（ 17） 速轴及轴上零件的设计、校核（ 24） （ 29） （ 30） （ 31） （ 31） （ 32） （ 33） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 3 页 共 36 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 4 页 共 36 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 5 页 共 36 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 6 页 共 36 页 一、 设计目的：同轴式二级圆柱斜齿轮减速器设计 工作情况：载荷平稳、单向旋转 原始数据 二、 设计方案： 项目 题目 6 鼓轮的扭矩 T（ N m） 850 鼓轮的直径 D（ 350 运输带速度 V（ m/s） 速允许偏差（） 5 使用年限（年） 5 工作制度（班 /日） 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 7 页 共 36 页 1 电动机； 2 联轴器； 3 齿轮减速器； 4 带式运输机； 5 鼓轮； 6 联轴器 三、传动装置的总体设计 动机的选择 设计内容 计算及说明 结 果 1、选择电动机的类型 按工作要求和工作条件选用 Y 系列三相鼠笼型异步电动机，其机构为全封闭自扇冷式结构，电压为 380V 2、选择电动机的容量 工作机的有效功率为 ： 其中 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 0 . 6 5 = 3 5 . 4 8 m i 从电机到工作机输送带间的总效率为： 4432221 查课程设计指导书表 12率的选择： 弹性套柱销联轴器： 1 = 级精度圆柱齿轮传动： 2 = 动 轴承： 3 = 动 滚筒效率 ： 4 = 动装置总效率为 所以电动机所需的工作功率为： =、 确定电动机的转速 按表 荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比 i=840,而工作机卷轴筒的转速为： 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 0 . 6 5 = 3 5 . 4 8 m i 所以电动机的可选范围为： m i n/)5 6 7 05 6 7()408( 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量和价格r买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 8 页 共 36 页 等因素，为使传动装置结构紧凑，决定使用同步转速为 1000r/电动机 根据电动机的类 型、容量和转速，由电机产品目录或有关手册选定电动机的型号为 主要性能如下表所示 : 电动机型号 额 定功率 / 载 转 速/(r/额定转矩起动转矩额定转矩最大转矩 960 计算传动装置的总传动比设计内容 计算及说明 结 果 1、总传动比 0 5 0 配传动比 由于减速箱是同轴式布置，所以 1i 2i 。 ii iii =i 计算传动装置 各轴的运动和动力参数 设计内容 计算及说明 结 果 1、各轴的转速 轴 9601 r 轴 r 轴 筒轴 卷r n 960 r n r n r 卷n 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 9 页 共 36 页 2、各轴的 输出功率 轴 轴 轴 3 2 3 4 2 2 4 3 . 5 3 0 . 9 9 0 . 9 7 3 . 3 9P P P k W 卷筒轴 4 3 3 4 3 2 4 3 . 3 9 0 . 9 9 0 . 9 7 3 . 2 6P P P k W p p p 卷p 26.3、各轴的输出转矩 故 轴 3 轴 3 轴 3 卷筒轴 3 d T m 各轴转速、输入功率、输入转矩 项 目 电动机轴 高速轴 I 中间轴 速轴 轮轴 转速（ r/ 960 960 率（ 4 矩（ N m） 37 12 877 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 10 页 共 36 页 传动比 1 1 效率 1 、齿轮传动的设计 因为同轴式布置，为保证中心距一致，所以按低速齿轮计算，然后高速级齿轮的法面模数和压力角以及大小齿轮齿数直接参照低速级同类参数。 计算采用利用低速级的齿轮副进行设计。 根据传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。 运输机为一般工作机器，速度不高， 选用 7 级精度，要求齿面粗糙度1 3 a m 。 因为载荷中有轻微振动，传动速度不高， 传动尺寸无特殊要求，属于一般的齿轮传动，故两齿轮均可用软齿面齿轮。查机械设计 14 10，小齿轮选用 45 号钢，调质处理，硬度 236齿轮选用 45 号钢，正火处理，硬度为 190 取小齿轮齿数1 20Z ，则大齿轮齿数2 2 1 1 5 . 2 0 2 0 1 0 4Z i Z ， 取2 104Z ，选取螺旋角。初选螺旋角 14 则实际传动比： 21104 5 . 2 020 传动比误差： 21215 . 2 0 5 . 2 0 0 0 % 2 . 5 %5 . 2 0 ，可用 齿数比： 由表 6 10 1取 （因非对称布置及软齿面）。 因两齿轮均为钢制齿轮，所以由课本公式得： 2131 )(12 确定有关参数如下： 1）确定公式内的各计算数值 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 11 页 共 36 页 1)试选 1）弹性系数 查教材表 6 （ 2）区域系数 查 1图 10 ）由图 10选取区域系数 3）由图 10 则 4)计算小齿轮传递的 转矩 5)由表 10d = 4）、许用接触应力 H li 查 1图 10：li m 1 960H M P a ，li m 2 960H M P a 查 1图 10 ： 80(（ 2）确定寿命系数 假设一年工作的天数是 300天。 821 732 查教材图 6 用齿轮和一般工业齿轮按一般可靠度要求选取 安全系数取 ： 所以计算两轮的许用接触应力： M P 501 i 使用年限（年） 5 工作制度（班 /日） 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 12 页 共 36 页 6 01l i 故得： 2131 )(12 3 25 ) 则模数： 4co 由表 61 1取 初步选择 标准模数： （ 5）、校核齿根弯曲疲劳强度 由式（ 10 c o （ 1） 确定计算参数 1） 计算载荷系数 2） 根据纵向重合度 从图 10得螺旋角影响系数 计算当量齿数 s 20co s 3311 314c o 4c o s 33 22 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 13 页 共 36 页 4） 查齿形系数 由表 10得 应力校正系数 由表 10得， 图 10得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 001 ；大齿轮的弯曲疲劳强度极限 802 7）由图 10弯曲疲劳系数 算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S=式（ 10 M P 0 111 M P 222 9）计算大小齿轮的 并加以比较 111 Y222 Y 大齿轮的数值较大 （ 1） 设计计算 4c o 25 对比计算结果，由齿 根 接触疲劳强度计算法面模数 以满足弯曲强度。 确定有关参数和系数： 1）计算中心距 914co 0 420(co ( 21 修正后的中心距为 160买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 14 页 共 36 页 2)按圆整后的中心 距修整螺旋角 0420(a r c c o (a r c c o s 21 a n 因 改变不多，故参数a,K 3）计算大小齿轮分度圆直径 n s n s 齿度： 1 0 . 9 5 1 . 6 4 6 . 4 5db d m m m m 取 50b ，1 55b 他几何尺寸的计算（ * 1， * ） 齿顶高 *h m由于正常齿轮 *1， 所以 * 1 2 . 5 2 . 5h m m m m m 齿根高 ( * * )h c m由于正常齿 * 所以 ( * * ) (1 0 . 2 5 ) 2 . 5 3 . 1 2 5h c m m m m m 全齿高 ( 2 * * ) ( 2 1 0 . 2 5 ) 2 . 5 5 . 6 2 5a f ah h h h c m m m m m 齿顶圆直径 11 2 5 6 . 6d h m m 22 2 2 7 3 . 4d h m m 齿根圆直径 11 2 4 5 . 4d h m m 22 2 6 2 . 1d h m m 名 称 计 算 公 式 结 果 /数 力角 n 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 15 页 共 36 页 分度圆直径 1.6 顶圆直径 齿根圆直径 中心距 co 21 160 齿 宽 555012 五、轴及轴上零件的设计计算 速轴的设计与计算 设计内容 计算及说明 结 果 1、已知条件 高速轴传递的功率 转速440r/ 小 齿 轮 分 度 圆 直 径轮宽度 5 、选择轴的材料 因传递的功率不大，并对重 量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用的材料 45 钢，调制处理 45 钢，调制处理 3、初算轴径 才 由教材表 14得 C=118107，考虑到轴端既承受转矩又承受弯矩故取中间值C=110，则： 311m i n 轴和联轴器之间有一个键槽，轴径轴径应该增大 5%，轴端最细处的直径： 0文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 16 页 共 36 页 4、结构设计 轴的结构如图所示 1） 轴段 0电动机小轮的轴径为 28大轮应不小于 28 d=28轴配合长度 L=70了保证轴承挡圈只压在 V 带轮上不压在轴的端面上，故轴段 I 的长度略短取 8 2）轴段 设计： 用于安装轴承端盖，轴承端盖的e=减速器及轴的结构设计而定）。根据轴承端盖的拆卸及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖与 右端的距离为20取 4，因其右端面需制出一轴肩 故取 2 3） 轴承与轴段 轴段 设计： 考虑到齿轮有轴向力存在，且有较大的周向力和径向力作用，选用圆锥滚子轴承。轴段 装轴承，其直径应即便于轴承安装，又符合轴承内径系列，现暂取轴承为 30207 ，由此查表得 d=35径 D=72度 B=17=故 07+17=34 通常一根轴上的两个轴承取相同型号，则 05)齿轮及轴段 该轴上安装齿轮，为了便于齿轮的安装，略小于 可 初定 0轮的分度圆直径比较小，采用实心式，齿轮宽度5,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面，该处轴径的长度应比齿轮宽度略短，取34） 轴段 设计： 齿轮左端采用轴间定位，定位轴间的高度： h=(.1)间直径 4 1=10mm 8I=68mm 24mm 54mm 03mm 4v=10文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 17 页 共 36 页 6)轴段 07mm 57、键连接 轴上零件的周向定位： 小齿轮做成齿轮轴的形式 带轮与轴之间的定位均采用 A 型平键连接。查表得： V 带选用的键尺寸为 b*h*l=6*6*64 A 型平键连接 V 带 b*h*l=6*6*64 6、倒角 如图所示，轴的两端倒角 余图示。 两端倒角 余图示 7、轴的受力分析 画轴的受力分析图，轴的受力分析分析图如图所示： 已知：作用在齿轮上的圆周力 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 18 页 共 36 页 1 11 径向力 r 320t 3t 法相力 a o s o s 齿轮的分度圆直径 d=用在轴左端的外力 F= 1)求垂直面的支撑反力： 2)水平面的支撑反力： 3） F 在支撑点产生的反力： 7 4121 外力 F 作用方向与带传动的布置有关，在具体位置尚未确定前，可按最不利的情况考虑，见（ 7）的计算 4） 绘垂直面的弯矩图： 5)绘水平面的弯矩图： 6)F 产生的弯矩图： 面 F 力产生的弯矩为： F F 21 N 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 19 页 共 36 页 7)求合成弯矩图： 考 虑 最 不 利 的 情 况 ， 把 22 M 直接相加 22M + 22 +A= 22M + 22 +)求轴传递的转矩： T )求危险截面的当量转矩 如图所示， 面最危险，其当量转矩为： 22 如认为轴的扭切应力是脉动循环应变力，取折合系数 a=入上式可得： 222 10） 计算危险截面处轴的直径 轴的材料选用 45 钢，调质处理，由表14得 B=650表 14得 60： 331考虑到键槽对轴的消弱，将 d 值加大 5%，故： d=4： 2)计算当量动载荷 P a 33 1 (3)校核轴承寿命 查表得： hL h 4 510 满足使用寿命要求 满足使用寿命要求 轴的设计与计算 设计内容 计算及说明 结 果 1、已知条件 中 间 齿 轮 的 功 率 为 转 速大齿轮的分度圆直径大齿轮的分度圆直径、选择轴的材料 因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用的材料 45 钢，调质处理 材料 45 钢 调质处理 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 22 页 共 36 页 3、初选轴径 由教材表 14得 C=118107，考虑到轴端既承受转矩又承受弯矩故取中间值 C=110，则： 322m i n 轴和联轴器之间有一个键槽，轴径轴径应该增大 5%，轴端最细处的直径： 2 、结构设计 轴的结构如图所示 （ 1）轴段 的设计： 考虑到齿轮有轴向力存在，且有较大的周向力和，故选用圆锥滚子轴承，轴段 装轴承，其直径应便于安装，有复合轴承内径系列，现暂取轴承 30206 查表得： d=30外径 D=62宽度B=16= 故取 dI=0222)大齿轮及轴段 该轴上安装齿轮，为了便于齿轮的安装，略小于 可初定 0轮的分度圆直径比较小，采用实心式，齿轮宽度0,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面，该处轴径的长度应比齿轮宽度略短，取 8（ 3）轴段 考虑到高低速轴的配合及大小齿轮的定位取 62+17+6=554)小齿轮及轴段 该轴上安装齿轮，为了便于齿轮的安装，略小于 可初定 0轮的分度圆直径比较小，采用实心式，齿轮宽度5,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面，该处轴径的长度应 比齿轮宽度略短，取 3dI=022mm 08mm 65mm 03文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 23 页 共 36 页 5、键连接 轴上零件的周向定位： 齿轮，带轮与轴之间的定位均采用 A 型平键连接。查表得： 大齿均选用的键尺寸为 b*h*l=10*8*38 小齿均选用的键尺寸为 b*h*l=10*8*43 A 型 平键连接 大齿均 b*h*l=10*8*38 小齿均 b*h*l=10*8*40 6、倒角 两端倒角为： 50 其余见图 两端倒角为：50 7、轴的受力分析 已知：作用在齿轮上的 大齿轮： 圆周力 9 12 径向力 r 3 2 420t 0t 法相力 a 720c 0c 小齿轮： 圆周力 6 0450 22 径向力 r 3 120t 0 4t 法相力 a o o s (1)画轴的受力分析图，轴的受力分析图如下图所示：大齿轮： F 324 小齿轮： F 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 24 页 共 36 页 (2)求支撑反力： 水平面上： 垂直面上： 546(轴承 1 的总反力为： 5 6 0 8 52 5 4 645122222222221211451 1F 2F 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 25 页 共 36 页 （ 3） 画弯矩图： 在水平面上： 面左侧为： 面右侧为： 22面右侧为： 0 432 面左侧为： 3 垂直面上： 4 611 6 032 合成弯矩图： 222剖面左侧：222剖面右侧： 62 4 222剖面左侧： 82 4 222剖面右侧：剖面左侧： aM 剖面右侧： aM bM 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 26 页 共 36 页 8、校核轴的强度 因 侧弯矩大，同时有转矩。故 侧为其危险剖面 其弯矩系数： 323231 2 5 0 0502650663250232 323232 5 0 0 0402640663240216 弯曲应力： M p b 4 5 5 0 0 106 8 扭切应力： M 00 2 按弯曲合成强度进行校核计算，对于单向转动的转轴，转矩按脉动循环处理，故取折合系数a=当量应力为： M p 222 由表查得 45 钢调质处理抗拉强度极限b =640由表查得轴的许用弯曲应力 60e ： 3)计算当量动载荷 2 3 1 2 6 4 8 3 (3)校核轴承寿命 因 1 故只需校核轴承 1 查表得： hL h 4 510 满足使用寿命要求 轴承寿命满足 要求 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 28 页 共 36 页 设计内容 计算及说明 结 果 1、已知条件 中 间 齿 轮 的 功 率 为 转速轮的分度圆直径 48、选择轴的材料 因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用的材料 45 钢，调质处理 材料 45 钢 调质处理 3、初选轴径 由教材表 14得 C=118107，考虑到轴端既承受转矩又承受弯矩故取中间值 C=110，则： 322m i n 轴 和联轴器之间有一个键槽，轴径轴径应该增大 5%，轴端最细处的直径： 8、结构设计 低速轴轴的结构如图所示： (1)联轴器及轴段 设计： 轴段 装联轴器此段设计应与联轴器的选择同步选择，为补偿联轴器所连接两轴的安装误差、隔离震动，选用弹性柱销联轴器查表得 计算转矩 查表得： 联轴器满足要求，工称转矩用转速 n=4300r/孔范围2035 由于 d 0孔长度60J 型轴孔， A 型键，为了保证轴段挡圈只在半联轴器上，故 8 2） 轴承及轴段 I 和轴段 设计： 考虑到齿轮有轴向力存在，且有较大的周向力和径向力作用，选用圆锥滚子轴承。轴段 I 和装轴承，其直径应即便于轴承安装，又符合轴承内径系列，现暂取轴承为 30207 08mm dI=5I=174文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 29 页 共 36 页 ，由此查表得 d=35径 D=72度B=17= dI=577+17=343)齿轮及轴段 设计： 该轴上安装齿轮，为了便于齿轮的安装， 可初定 0轮的分度圆直径比较小，采用实心式，齿轮宽度 0,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面，该处轴径的长度应比齿轮宽度略短，取 8(4)轴段 h=()d= 取 2=105)轴段 轴承端盖的总长度为 30（由减速器及轴承端盖结构设计而定）。根据轴承端盖便于拆装，取轴承端面与联轴器的距离 L=3003mm 08mm 2=10V=603、键连接 轴上零件的周向定位： 齿轮，联轴器与轴之间的定位均采用 A 型平键连接。查表得： 齿轮选用的键尺寸为 b*h*l=12*12*42 联轴器选用键尺寸为 b*h*l=12*12*54 A 型平键连接 齿轮 b*h*l=12*12*42 联轴器 b*h*l=12*12*54 6、倒角 两端倒角为： 50 其余见图 两端倒角为：50 7、轴的受力分析 已知：作用在齿轮上的 齿轮： 圆周力 12 径向力 r 3 820t 0 2t 法相力 a 2 020c 0 2c (2)画轴的受力分 析图，轴的受力分析图如下图所示： 齿轮： F 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 30 页 共 36 页 (2)求支撑反力： 水平面上： 垂直面上： 5 4 23 4 0 4 0 222121222轴承的总反力为： （ 4） 画弯矩图： 在水平面上： 面左侧为： 1645 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 31 页 共 36 页 面右侧为： 4 521 垂直面上： 4 212 合成弯矩图： 222剖面左侧：222剖面右侧：2F 1F 剖面左侧： aM 剖面右侧： aM 8、校核轴的强度 因 侧弯矩大，同时有转矩。故 侧为其危险剖面 其弯矩系数： 323231 2 5 0 0502650663250232 323232 5 0 0 0502650661650216 弯曲应力： M p b 2 4 5 0 0 扭切应力： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 32 页 共 36 页 M 00 2 按弯曲合成强度进行校核计算，对于单向转动的转轴，转矩按脉动循环处理，故取折合系数a=当量应力为： M p 222 由表查得 45 钢调质处理抗拉强度极限b =640由表查得轴的许用弯曲应力 60e ： 90N (4)计算当量动载荷 P 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985