二级斜齿圆柱齿轮减速器设计书

1 二级斜齿圆柱齿轮减速器设计书 一 . 课程设计书 设计课题 : 设计一用于带式运输机上的两级展开式圆柱齿轮减速器 载荷变化不大 ,空载起动 ,滚筒效率为 括滚筒与轴承的损失效率 ),减速器小批量生产 ,使用期限 8 年 (300天 /年 ),两班制工作 ,运输容许速度误差为 5%,车间有三相交流 ,电压 380/220V 原始数据： 表 A 题号 参数 第一组数据 运输带工作拉力 F（ 7 运输带工作速度 v m/s 筒直径 00 二 . 设计要求 1)。 3张。 份。 三 . 设计步骤 1. 传动装置总体设计方案 2. 电动机的选择 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 4. 计算传动装置的运动和动力参数 5. 设计 轮 6. 齿轮的设计 7. 滚动轴承和传动轴的设计 8. 键联接设计 9. 箱体结构设计 2 10. 润滑密封设计 11. 联轴器设计 置总体设计 方案 : 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。 2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀， 要求轴有较大的刚度。 3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将 其传动方案如下： 图一 :(传动装置总体设计图 ) 工作机有效功率： P 000 7000 000 效率： 1 1 2 2 2 3 3 4 查表 机械设计课程设计第三版 哈尔滨工业大学出版社 王连明 宋宝玉 主编） 注：设计书中后面所要查表的数据都来自此书，不再加以说明。如有数据来自其他书，设计书中会有说明。 1（联轴器） 2（轴承） 3（齿轮 ） 4（滚筒效率） 动机所需工作功率为： P P / 卷筒转速： nD60 = 53r/ 3 经查表按推荐的传动比合理范围，二级圆柱斜齿轮减速器传动比 i 8 40。 电动机转速可选范围为： n i n (8 40) 53 (424 2120) r/合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格使用环境和减速器的传动比，决定选择同步转速为 1000 r/电动机。 查表 定型号为 6 的三相异步电动机。 电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如下。 表 表 B 电动机型号 额定功率 /载转速 /( r/启动转矩 /额定转矩 最大转矩 /额定转矩 6 11 970 （ 1） 总传动比 由选定的电动机满载转速 n 和卷筒转速转速 n，可得传动装置总传动比为： i n /n 970/53 2） 分配 传动比 i i i 考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，取 i 1.4i i 5 i （ 1） 各轴转速 轴 n n 970 r/轴 n 970 194 r/4 轴 n53 r/筒轴 卷n n 53 r/ 2） 各轴输入功率 轴 P1 轴 Pp 23 轴 PP 23 筒轴 卷PP 2 1 = 3） 各轴输入转矩 电动机轴的输出转矩 55006104N 以 : 轴 T1 =104N轴 TT i 2 3=5 10 5N轴 TT i 2 3=106 N筒轴 卷T=T 2 1 =106 N上述结果汇总于表 C，以备查用 轴名 功率 P/矩 T/（ N 转速 n（ r/ 传动比 i 效率 电机轴 104 970 1 5 轴 104 970 轴 10 5 194 轴 106 53 卷筒轴 106 53 （一）高速级齿轮传动的设计计算 齿轮材料，热处理及精度 考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮 （ 1） 齿轮材料及热处理 材料： 高速级小齿轮选用 45 钢调质，齿面硬度为 小齿轮 280高速级大齿轮选用 45 钢正火， 齿面硬度为 大齿轮 240 5 取小齿齿数 1Z =20 i 5 20=100 齿轮精度 按 10095 1998，选择 7级，齿根喷丸强化。 初选螺旋角 14。 初步设计齿轮传动的主要尺寸 按齿面接触强度设 计 2131 )(12 确定各参数的值 : 试选课本2150选取区域系数 由课本 214P 图 10则 由课本2020算应力值环数 600 970 1（ 2 8 300 8） =109 h 5 =108 h (5为齿数比 ,即 5=12查课本203 得： = =查课本205得： 1 550 2 450齿轮的疲劳强度极限 取失效概率为 1%,安全系数 S=1,应用课本2020 H 1 =550=506 H 2 =450= 许用 接触应力 M P )( 21 查课本由1980： =0 : d=1 算 小齿轮的分度圆直径 (12 6 = 43 计算圆周速度 100060 11nd t 060 97 计算齿宽 b b=td =算摸数 t o o 计算齿宽与高之比 齿高 h= =计算纵向重合度 =d 14t a a n =计算载荷系数 K 使用系数 1 根据 ,7 级精度 , 查课本1920动载系数 查课本由1940 KH= )d2d+103 b =+1) 1+103 课本1950 : KF=课本由1930 : KH=载荷系数 : K K K K=1 按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 =3 =计算模数4. 齿根弯曲疲劳强度设计 由弯曲强度的设计公式 7 )(c 确定公式内各计算数值 计算当量齿数 z z / 20/ 4 z z / 100/ 4 查取 齿形系数 Y 和应力校正系数 Y 查课本1970 齿形系数 Y Y 应力校正系数 Y 初选齿宽系数 按对称布置，由表查得 1 载荷系数 K K K K K K =1 计算大小齿轮的 安全系数由表查得 S 课本由2040到弯曲疲劳 强度极限 小齿轮大齿轮查课本由2020 取弯曲疲劳安全系数 S= F 1 = F 2 = 8 014 111 Y 222 Y 大齿轮的数值大 根据 0Y 设计计算 计算模数 n o 243 8 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 1357整为标准模数 ,取 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 计算应有的齿数 z1= 取 21 那么 5 21=105 几何尺寸计算 计算中心距 a= 21 = 14)10521( =将中 心距圆整为 195按圆整后的中心距修正螺旋角 = 52 3)1 0 521(a r c c o ( 21 因 值改变不多 ,故参数,k, 计算大 度圆直径 s 321co s 3105co 计算齿轮宽度 B= 圆整的 652 B 701 B （二） 低速级齿轮传动的设计计算 材料：低速级小齿轮选用 45 钢调质，齿面硬度为 小齿轮 280 低速级大齿轮选用 45 钢正火，齿面硬度为 大齿轮 240 取小齿齿数 1Z =25 25=圆整取 92 齿轮精度 按 10095 1998，选择 7级，齿根喷丸强化。 试选 按齿面接触强度设计 1. 确定公式内的各计算数值 试选 查课本由2150取区域系数 ,查课本由 214P 图 10得 1= 2=力循环次数 60 j 0 194 1 (2 8 300 8) 9 =108 108 由课本2030 查课本由2070齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 001 , 大齿轮的接触疲劳强度极限 501 取失效概率为 1%,安全系数 S=1,则接触疲劳许用应力 H 1 = 5641 H 2 =550/1=539 2 )( 2查课本1980E =d3 252131 )(12 =2. 计算圆周速度 100060 1 nd 3. 计算齿宽 b=d 4. 计算齿宽与齿高之比 模数 t 齿高 h=. 计算纵向重合度 6. 计算载荷系数 K KH=+2)+10 3 b =+ 10 3 用系数 1 同高速齿轮的设计 ,查表选取各数值 KF= KH=KF=载荷系 数 10 K=1 . 按实际载荷系数校正所算的分度圆直径 计算模数 7 5 3. 按齿根弯曲强度设计 mc 确定公式内各计算 数值 （ 1） 初选齿宽系数 按对称布置，由表查得 1 （ 2） 载荷系数 K K K K K K =1 3） 当量齿数 z z / 25/ 2 z z / 92/ 2 课本1970得齿形系数 Y 和应力修正系数 Y 1 Y 1 Y （ 7） 同高速齿轮一样查表 螺旋角系数 Y 高速齿轮一样查表 （ 8） 计算大小齿轮的 查课本由2040查课本由2020 S= F 1 = F 2 = 计算大小齿轮的 并加以比较 0 1 3 1 111 Y 0 1 6 0 4 7 8 222 Y 11 大齿轮的数值大 ,选用大齿轮的尺寸设计计算 . 计算模数 n o 253 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 劳强度计算的法面模数，按 1357整为标准模数 ,取 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 计算应有的齿数 . z1= 取 24 24= 取 88 初算主要尺寸 计算中心距 a= 21 = 12)8824( =将中心距圆整为 230 修正螺旋角 = )8824(a r c c o ( 21 因 值改变不多 ,故参数,k,分度圆直径 s 424co s 488co 计算齿轮宽度 d 圆整后取 91 042 12 6低速级大齿轮如上图： 13 1. 传动轴承的设计 . 求输出轴上的功率P，转速3n，转矩TP= 3n=53r/T=106N . 求作用在齿轮上的力 已知低速级大齿轮的分度圆直径为 2d =而 232 14 902 3 8 s 20t 4 5co st =周力 向力 轴向力 . 初步确定轴的最小直径 先按课本 15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 315361 表o 由于轴与联轴器连接时要开键槽，故将其直径增大 3%，所以 d (1+3%) 出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径 d,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 114343 表P,选取 5.1 2 2 3 51 4 9 查机械设计课程设计表 取 型号 公称转矩 T （ N m） 许用转速 n （ r 轴孔直径 D （ 轴孔长度 L （ 转动惯量 m 质量 m 3150 4800 63 142 27.5 与轴配合的毂孔长度为半联轴器半联轴器的长度故取 . 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 14 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 d,取 d=70端用轴端挡圈定位 ,按轴端直径取挡圈直径3 。 初步选择滚动轴承 故选用单列角接触球轴承 0。 查机械设计课程指导红家娣等主编，江西高校出版社， 2006 表 10选择角接触球轴承 轴承代号 d（ D（ B（ a 值（ 7015C 75 115 20 . 从动轴的设计 对 于 选 取 的 单 向 角 接 触 球 轴 承 其 尺 寸 为 的 011575 , 故5 ;而 l - =20左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位 015C 型轴承定位轴肩高度此,7 - =89 取安装齿轮处的轴段 -直径 2;齿轮的右端与右轴承之间采用套筒定位 的宽度为 99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5 . 齿轮的左端采用轴肩定位 ,轴肩高 h h=6轴环处的直径4 ,取 b=10 15 轴承端盖的总宽度为 20减速器及轴承端盖的结构设计而定 ) 取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 0 ,故取0 . 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=20 高速齿轮轮毂长 L=104则 8)416820()9599( 016208104( 至此 ,已初步确定了轴的各端直径和长度 . 轴上零件周向定位 齿轮，半联轴器的周向定位均采用平键连接。按 23查机械设计 课程设计 表 选择平键，参数如下： 齿轮与轴连接 轴径 b L h 轴槽深 t 毂槽深 95110 28 80 16 10 联轴器与轴连接 轴径 b L h 轴槽深 t 毂槽深 5865 18 90 11 7 上表 8 6 0 8 1 5 课本表 6 p=110工作长度 02 002 键与轮毂键槽的接触高度 0.5 =8 0.5 =本 6 111311102 = 15 齿轮端面与内机壁距离 2 2 10 机盖，机座肋厚 1 1m 9 m 承端盖外径 2D 2 +（ 53d 120（ 1轴） 125（ 2轴） 150（ 3轴） 轴承旁联结螺栓距离 S 2 120（ 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5( 1 . 5 2 ) 1 0 . / m i nm m r ，所以采用脂润滑，箱体内选用 0 号润滑，装至规定高度 . 油的深度为 H+1h H=30 1h =34 所以 H+1h =30+34=64 其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。 密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接 21 凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗度