课程设计设计说明书--二级齿轮减速器设计说明书.doc

二级齿轮减速器设计说明书姓名： 郑有为 班级：机自1208班学号：201220070133 指导老师： 郝老师 目录原始条件和数据11、 电动机的选择21.1电动机的输入功率21.2动力参数的确定22锥齿轮的设计32.1材料及齿数的选择32.2按齿面接触疲劳强度设计42.3按齿根弯曲疲劳强度计算52.4几何尺寸的计算72.5主要设计结论83斜齿轮的设计83.1材料及齿数的选择83.2按齿面接触疲劳强度设计83.3按齿根弯曲疲劳强度设计103.4几何尺寸的计算113.5主要设计结论124轴系的设计124.1输入轴的设计124.1.1轴的结构设计124.1.2各项参数的校核154.2中间轴的设计174.2.1轴的结构设计174.2.2各项参数的校核204.3输出轴的设计224.3.1轴的结构设计224.3.2各项参数的校核25 5润滑的设计.27 6螺栓的选择.27原始条件和数据胶带输送机两班制连续单向运转，载荷平稳，空载起动，室内工作，有粉尘；使用期限10年，大修期3年。该机动力来源为三相交流电，在中等规模机械厂小批量生产。输送带速度允许误差为5%。输送带工作拉力：1.8KN工作速度：1.6m/s卷筒直径D（mm）：400mm方案如下图：说明：所有的参数选择均参照机械设计第九版。F=1.8KNV=1.6M/SD=0.4M1.1电动机的输入功率1.2动力参数的确定，其中，查找机械设计课程设计参考书得；由给出的原始数据得。最后一级的输出转速 由于锥齿轮的传动比；圆柱齿轮的传动比，故；故电动机的输出转速。 为了使润滑的设计简单化，尽量是两级的传动比接近。电机的转速选择750r/min比较好。根据JB/T 10391-2002，电机选择160L，7.5KW,。1.2.1传动比的确定总传动比对于高度级的锥齿轮；考虑应与后级的传动比尽量接近，选取。对于低速级的斜齿轮1.2.2计算各轴的转速1.2.3计算各轴的输入功率1.2.4计算各轴的转矩1.2.5由计算的结果汇总成数据表轴1轴2轴3n（r/min）730251.72476.004T(Nm)97.135262.419817.990P(kw)7.4256.9176.510P0=3.14KWI=9.604I1=2.4I2=3.3122.1材料及齿数的选择2.2按齿面接触疲劳强度设计2.3按齿根弯曲疲劳强度计算2.4几何尺寸的计算2.5主要设计结论小齿轮的材料选取40Cr，调质处理，硬度为280HBS；大齿轮的材料选取45钢，调制处理，硬度为245HBS。小齿轮的齿数，则大齿轮的齿数，确定大齿轮的齿数为。（1）、由式（10-29）试算小齿轮的分度圆直径，即1）、确定公式中的各参数值。1.试选。2.选取齿宽系数。3.查图10-20选取区域系数。4.查表10-5得材料的弹性影响系数5.计算接触疲劳许用应力。由图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为。由式（10-15）计算应力循环次数查图10-23，取接触疲劳强度寿命系数取失效效率为1%，安全系数S为1.1，由式（10-14）得取两者中的小值2） 、计算小齿轮的分度圆直径（2）、调整小齿轮的分度圆直径。1） 、计算实际载荷系数前的数据准备1、 圆周速度。2、 当量齿轮的齿宽系数3、 计算实际动载系数1、 查表10-2的使用系数2、 根据，7级精度，查图10-8得动载系数3、 直齿锥齿轮的精度较低，取齿间载荷分配系数4、 查表10-4用插值法查得齿向载荷分布系数由此，得到实际载荷系数2) 、由式（10-12），可得按实际载荷系数算得的分度圆直径及相应的齿轮模数（1） 、由式（10-27）计算模数1) 、确定公式中的各参数值1、 试选2、 计算由分锥角和；可得当量齿数，由图10-17，得齿型系数由图10-18，得应力修正系数由图10-22，得弯曲疲劳寿命系数由图10-24c查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限取安全系数为S=1.65，由式（10-14）取其中的大者，2）、计算模数（2） 、调整齿轮模数1） 、计算实际载荷系数前的数据准备。1、 圆周速度2、 齿宽b2） 、计算实际载荷系数1、 根据，七级精度，由图10-8得动载系数2、 直齿锥齿轮精度较低，取齿间载荷分配系数。3、 由表10-4用插值法得则载荷系数3） 、由式（10-13），可得按实际载荷系数算得的齿轮模数为就近选取标准模数m=2.0mm，按照接触疲劳强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数，则大齿轮的齿数。（1） 计算分度圆直径（2） 计算分锥角（3） 计算齿轮宽度取齿数,模数m=2mm，压力角，不采取变位设计，分锥角，齿宽。小齿轮选用40Cr（调质），大齿轮选用45钢（调质）。齿轮按七级精度设计。40Cr小齿轮分度圆直径为86mmM=3.37mm安全系数为S=1.65Mt=1.768mm齿宽b=20.463mmM=1.906mmZ2=135D1=94mmD2=270mm锥角1=19.15锥角2=70.805b1=b2=43mmz1=47z2=135a=203.1材料及齿数的选择3.2按齿面接触疲劳强度设计3.3按齿根弯曲疲劳强度设计3.4几何尺寸的计算3.5主要设计结论取小齿轮的齿数则大齿轮的齿数；斜齿轮的螺旋角初选。小齿轮的材料选择40Cr（调质处理），大齿轮的材料选择45钢（调质处理）。（1） 由式（10-24）试算小齿轮分度圆直径1) 、确定公式中的各个参数值1、 试选载荷系数2、 由图10-20，区域系数3、 由式（10-21）计算接触疲劳许用重合度4、 由式（10-23）可得螺旋角系数5、 公式中的其他参数和锥齿轮按齿面接触疲劳强度计算时相同2） 试算小齿轮的分度圆直径（2）调整小齿轮的分度圆直径1）、计算实际载荷系数前的数据准备1圆周速度2齿宽b22） 计算实际载荷系数1查表10-2得使用系数2根据，7级精度，查图10-8得动载系数3齿轮周向力，查表10-3得出齿间载荷分配系数4查表10-4用插值法查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置，则实际载荷系数为3） 由式（10-12），可得按实际载荷系数算得的分度圆直径相应的齿轮模数为（1） 由式（10-20）试算齿轮模数1） 确定公式中的各参数数值1试选载荷系数2由式（10-18）可以计算弯曲疲劳强度的重合度系数3由式10-19可得计算弯曲疲劳强度的螺旋角系数4式中其他参数与锥齿轮按照齿根弯曲疲劳强度设计时相同2） 计算齿轮的模数（2) 调整齿轮模数1） 计算前的数据准备1圆周速度2齿宽b3齿高b及齿宽b/h2)计算实际载荷系数1根据，七级精度，由图10-8得动载系数2 查表10-3得齿间载荷分配系数3由表10-4用插值法得，根据，查图10-13得则载荷系数3）由式（10-13），可得按实际载荷系数算得的齿轮模数为对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数。从满足弯曲疲劳强度的角度出发，选取；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来计算小齿轮的直径，即，则1） 计算中心距圆整为207mm2) 按圆整后的中心距修正螺旋角3） 计算大小齿轮的分度圆直径4） 、计算齿轮宽度取，齿数，模数，压力角，螺旋角，不采取变位，中心距，齿宽，。小齿轮选用40Cr（调质处理），大齿轮选用45钢（调质处理）。齿轮按七级精度设计。Z1=25Z2=83小齿轮分度圆直径为80mmMn=3.716mmMnt=2.157mmb=55.576mmd1=95.743mmZ1=31Z2=103中心距a=207螺旋角=13.8D1=95.8mmD2=318.2mmb1=100mmb2=95mm4.1.1输入轴的结构设计4.1.2各项参数的校核4.2.1轴的结构设计4.2.2各项参数的校核4.3.1轴的结构设计4.3.2各项参数的校核预选所有轴的材料均为45钢，调质处理。高速级小齿轮的直径则圆周力、径向力及轴向力的方向如图所示MH1Mv1Mv239.288.9先按照扭转强度确定确定轴的最小直径查表15-3，取考虑到轴上有两个键槽，故轴径应放大10%15%因为考虑到电机的轴上的联轴器，在这里联轴器选择GYS5，J1形孔，轴承选取30207拟定轴上的装配关系如下图为了满足半联轴器的轴向定位，-轴段右端需制出一轴肩，故取-段的直径.1） 选取轴承为30207，其基本尺寸为，则，这对轴承使用轴肩定位，故2） 为了使轴具有较大刚度，两轴承支点距离不宜过小，一般取，故取，所以。小锥齿轮的悬臂长度，圆整取46mm。3) 取安装齿轮处-轴段的直径，齿轮轴孔深度取；为使套筒可靠地压紧轴承，轴承与锥齿轮间隔一轴套，取。4） 圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按由表6-1查得平键截面，A型平键，键槽用键槽铣刀加工，同时为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；半联轴器与轴的连接，选用，C型平键，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为k6。轴上载荷大小如下表：载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T1） 根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢（调质），表15-1查得，故安全。2） 轴上键的校核在联轴器段查表6-2的，故安全在锥齿轮段查表6-2的，故安全3） 轴承寿命的计算轴承径向载荷派生轴向力对于圆锥滚子轴承，查轴承手册，对于改型轴承Y=1.6轴承轴向力的确定故轴承1压紧，轴承2放松当量动载荷P由表13-5提供的信息得故轴承2较危险，只需验算其寿命即可,查轴承手册。该减速器的大修期为3年，轴承的寿命已经满足其使用要求。对于锥齿轮对于圆柱斜齿轮根据扭转强度条件确定轴的最小直径因为轴上有两个键槽，轴径应该放大10%15%，故轴的设计如下图1） 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，根据GB/T 297-1994，初选圆锥滚子轴承30208，其尺寸为，。这对轴承均采用套筒进行轴向定位，根据GB/T297-1994，30208型轴承的安装尺寸，因此取套筒与轴承端面相接处外径为。安装小圆柱斜齿轮的宽度，为使其右端能用轴套定位，轴段，取轴径，则小圆柱齿轮的孔径为44mm，经验算其齿根圆与键槽底部的距离，齿轮与轴可分开制造。2）锥齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位，试取，则轮毂宽度，取，为了使套筒端面可靠地压紧端面，此轴段应略短于轮毂长，故取。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，则取轴环处的直径为，轴环宽度，3）箱体一小圆锥齿轮中心线为对称轴，则取，圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为40mm，同时为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；圆柱齿轮的周向定位采用平键连接，按由表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为90mm，同时为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；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为m6。圆周力、，径向力、及轴向力、的方向如下图所示43.7459.5965.36求轴上的载荷，各值列如下表：载荷水平面H垂直面V支反力R弯矩M总弯矩扭矩T1） 根据弯扭组合强度进行校核根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为（调质），故安全。2) 轴上键的校核在锥齿轮段故键安全在斜齿轮段故键安全3） 轴承寿命的计算轴承受到的径向力派生轴向力对于圆锥滚子轴承，查轴承手册，对于改型轴承Y=1.6轴承轴向力的确定故轴承1压紧，轴承2放松当量动载荷P由表13-5提供的信息得故轴承1较危险，只需验算其寿命即可,查轴承手册。该减速器的大修期为3年，轴承的寿命已经满足其使用要求。作用在齿轮上的力根据扭转强度条件确定轴的最小直径因为轴上有两个键槽，轴径应该放大10%15%，故轴的结构设计如下1） 办联轴器选择GYS7型，J1型孔，d=60mm，L=84mm为了满足半联轴器的轴向定位，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径，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1-2段的长度应比L略短些，现取。2） 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，可选用圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，初选圆锥滚子轴承30212，其尺寸为，而。轴承右端采用轴肩进行轴向定位，取；齿轮右端和右轴承之间采用套筒定位，已知齿轮轮毂的宽度为95mm，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。取，齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度，故取h=5，则轴环处的直径为。轴环宽度，取mm。3） 轴承端盖的总宽度为20mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求，求 得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离，故取 ；为保证圆柱斜齿轮能正对啮合，取轴段4） 根据中间轴长度及箱体一小圆锥齿轮中心线为对称轴，得轴上的周向定位齿轮、半联轴器的周向定位均采用平键连接。对齿轮的定位，按由表6-1查得A型平键平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为80mm，同时为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C型平键，半联轴器与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为m6。圆周力、，径向力、及轴向力、的方向如下图所示55.95107.95轴上载荷各值列如下表：载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M 总弯矩扭矩T2） 根据弯扭组合强度进行校核根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为（调质），故安全。3) 轴上键的校核在斜齿轮段故键安全在斜齿轮段故键安全4） 轴承寿命的计算轴承受到的径向力派生轴向力对于圆锥滚子轴承，查轴承手册，对于改型轴承Y=1.5轴承轴向力的确定故轴承1压紧，轴承2放松当量动载荷P由表13-5提供的信息得故轴承1较危险，只需验算其寿命即可,查轴承手册。