两级圆柱斜齿轮减速箱设计说明书.doc

计算及说明结果第一部分 传动装置的总体设计1.1传动方案的拟定系统总体方案：电动机传动系统执行机构；系统方案总体评价：1.二级圆柱齿轮减速器结构简单，但齿轮相对轴承的位置不对称，因此轴应有较大的刚度2.齿轮传动尺寸小，传动精度高，使用寿命长，安装精度和润滑条件高3.斜齿轮传动的平稳性比直齿轮传动好，且结构紧凑，承载能力高，可用于速度高，载荷较大或要求传动平稳的场合4.开始齿轮4由于润滑条件不好，寿命较短，布置在了低速级1.2电动机的选择及运动参数的确定1电动机类型的选择：按工作要求选用Y系列全封闭自冷式笼型三相异步电动机，电压为380V。 1）确定运输机所需的功率： 2）确定传动装置的效率： 按表确定各部分效率：滚动轴承传动（一对）效率闭式齿轮传动效率开式齿轮传动效率联轴器效率传动滚筒效率代入上式得到： 3）选择电动机 因载荷平稳，电动机额定功率略大于即可。由表查得，选取电动机的额定功率符合这一范围的同步转速有750，1000，1500和3000r/min。现以同步转速3000，1500及1000r/min三种方案进行比较。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和总传动比。所以选。根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，由表16-1查得，选定电动机型号为Y160M-4其主要性能：额定功率11KW、满载转速1460r/min、额定转矩2.2、质量123kg由表16-4查得电动机伸出端直径电动机伸出端安装长度2总传动比计算及传动比的分配 1）总传动比的计算 2）传动比的分配 开始齿轮传动比常用3-5,取，减速器传动比为 两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比取低速级的传动比3传动装置运动参数的计算 1）各轴功率的计算高速轴的输入功率 中速轴 低速轴 2）各轴转速的计算 高速轴 中速轴 低速轴 3）各轴输入转矩的计算 高速轴 中速轴 低速轴 第二部分 减速器外的传动零件的设计开始齿轮传动的设计1选择材料及确定许用功率 小齿轮用HT300，齿面硬度为250HB 大齿轮用HT200，齿面硬度为225HB 由图10-21得， 则 ， 2 按轮齿弯曲强度设计 齿轮按八级精度制造，取载荷系数 齿宽系数 取 则 由表10-5 齿形系数, , 因为，比较大，所以取这组设计模数 考虑磨损，模数加大10%， 取整 中心距 齿宽 取，3 几何尺寸 分度圆直径 齿顶高 齿根高 齿顶圆直径 齿根圆直径 第三部分 齿轮传动的计算3.1高速级齿轮的计算1选定高速级齿轮的类型，精度等级，材料及齿数1）按传动方案选用斜齿圆柱齿轮2）输送机为一般工作机械，速度不高，故选用8级精度3）材料选择：小齿轮材料为，调质处理，平均硬度为280HBS 大齿轮材料为45钢，调质处理，平均硬度为240HBS 两者材料硬度差为40HBS4）选小齿轮齿数则 取，齿数比5） 初选螺旋角2计算传动的主要尺寸按齿面接触疲劳强度进行设计，其公式为： 确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数2）由教材图10-30，取区域系数3）由教材图10-26，查得，则 4）计算小齿轮传递的转矩 5）由表10-7，取齿宽系数 6）由表10-6，查得材料的弹性影响系数 7）由图10-21d查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限 8）计算应力循环次数 9）由图10-19得解除疲劳寿命系数， 10）计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1%，安全系数,则小齿轮的许用接触应力为 大齿轮的许用接触应力为 许用应力 11）计算小齿轮的分度圆直径，得 12）计算圆周速度 13）计算齿宽及模数 14）齿高 15）计算纵向重合度 16）计算载荷系数 使用系数,根据，8级精度，由图10-8查得动载系数，由表10-3查得,由表10-4查得，由图10-13查得，故动载荷系数为 17）对进行修正 18）计算模数 按齿根弯曲疲劳强度设计，其公式为3确定公式内的各计算数值1）计算载荷系 2）根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影系数3）计算当量齿数 4）查取齿形系数及应力校正系数，由表10-5，得,， 5）由图10-18得弯曲疲劳寿命系数, 6）计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳系数 7）由图10-20c,查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限为，大齿轮的弯曲疲劳强度极限为 8）计算并比较 因为第二组数据比较大，所以取第二组 9）计算（按大齿轮） 取， 取，则，取实际传动比,与原分配传动比3.958基本一致4几何尺寸计算 1）中心距计算 将中心距圆整为130mm 2)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）计算齿轮宽度圆整后得，5修正计算结果 1） 由表10-5查得, 2）由图10-26查得， 3） 根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数 4） 根据，8级精度，由图10-8得动载荷系数 5）齿高， 由表10-4查得 由图10-13得 6）齿面接触疲劳强度计算用载荷系数齿根接触疲劳强度计算用载荷系数 7）由图10-30，取区域系数8） 小于实际 9） 10） 小于实际，所以符合强度6其他尺寸计算 端面模数 齿顶高 齿根高 全齿高 顶隙 齿顶圆直径 齿根圆直径 3.2低速级齿轮的计算1选定高速级齿轮的类型，精度等级，材料及齿数1）按传动方案选用斜齿圆柱齿轮2）输送机为一般工作机械，速度不高，故选用8级精度3）材料选择：小齿轮材料为，调质处理，平均硬度为280HBS 大齿轮材料为45钢，调质处理，平均硬度为240HBS 两者材料硬度差为40HBS4）选小齿轮齿数 则 取，齿数比5） 初选螺旋角2计算传动的主要尺寸按齿面接触疲劳强度进行设计，其公式为： 确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数2）由教材图10-30，取区域系数3）由教材图10-26，查得，则 4）计算小齿轮传递的转矩 5）由表10-7，取齿宽系数 6）由表10-6，查得材料的弹性影响系数 7）由图10-21d查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限 8）计算应力循环次数 9）由图10-19得解除疲劳寿命系数， 10）计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1%，安全系数,则小齿轮的许用接触应力为 大齿轮的许用接触应力为 许用应力 11）计算小齿轮的分度圆直径，得 11）计算圆周速度 12）计算齿宽及模数 13）齿高 14）计算纵向重合度 15）计算载荷系数 使用系数,根据，8级精度，由图10-8查得动载系数，由表10-3查得,由表10-4查得，由图10-13查得，故动载荷系数为 16）对进行修正 17）计算模数 3按齿根弯曲疲劳强度设计 其公式为确定公式内的各计算数值1）计算载荷系2）根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影系数3）计算当量齿数 4）查取齿形系数及应力校正系数，由表10-5，得,， 5）由图10-18得弯曲疲劳寿命系数, 6）计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳系数 7）由图10-20c,查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限为，大齿轮的弯曲疲劳强度极限为 8）计算并比较 因为第二组数据比较大，所以取第二组 9）计算（按大齿轮） 取， 取，则，取实际传动比,与原分配传动比2.916基本一致4几何尺寸计算 1）中心距计算 将中心距圆整为150mm 2)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）计算齿轮宽度圆整后得，5修正计算结果 1） 由表10-5查得, 2）由图10-26查得， 3） 根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数 4） 根据，8级精度，由图10-8得动载荷系数 5）齿高， 由表10-4查得 由图10-13得 6）齿面接触疲劳强度计算用载荷系 齿根接触疲劳强度计算用载荷系数 7）由图10-30，取区域系数8） 小于实际 9） 10） 小于实际，所以符合强度6其他尺寸计算 端面模数 齿顶高 齿根高 全齿高 顶隙 齿顶圆直径 齿根圆直径 第四部分 齿轮传动的设计4.1高速级齿轮的设计1已知条件 中间轴传递的功率,转速，齿轮分度圆直径，齿轮宽度，2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，故选常用材料45钢，调质处理3 求作用在齿轮上的力 4初算轴径 考虑轴端不承受转矩，只承受少量的弯矩，故取较小值，则5结构设计轴不长，故轴承采用两端固定方式然后按轴上零件的安装顺序，从处开始设计 1）轴承的选择与轴段及轴段的设计 该轴段上安装轴承，其设计应与轴承的选择同步进行。考虑齿轮有轴向力存在，选用角接触球轴承。轴段、上安装轴承，其直径既应便于轴承安装，又应符合轴承内径系列。暂取轴承为7210C，经过验算，轴承7210C的寿命不满足减速器的预期寿命要求，则改变直径系列，取7210C进行设计计算，由表得轴承内径，外径，宽度，定位轴肩，外径定位直径对轴的力作用点与外圈大端面的距离，故 通常一根轴上的两个轴承取相同的型号，则 2）轴段和轴段的设计 轴段上安装齿轮3，轴段上安装齿轮2，为便于齿轮的安装，和应分别略大于和，可初定 齿轮2轮毂宽度范围,取其轮毂宽度与齿轮宽度相等，左端采用轴肩定位，右端采用套筒固定。由于齿轮3的直径比较小，采用实心式，取其轮毂宽度与齿轮宽度相等，其右端采用轴肩定位，左端采用套筒定位。为使套筒端面能够顶到齿轮端面，轴段和轴段的长度应比相应齿轮的轮毂略短，故取， 3）轴段 该段为中间轴上的两个齿轮提供定位，其轴肩高度范围为，取其高度为，故 齿轮3左端面与箱体内壁距离与高速轴齿轮右端面距箱体内壁距离均取为，齿轮2与齿轮3的距离初定为，则箱体内壁之间的距离为取=10.5，则箱体内壁距离为。齿轮2的右端面与箱体内壁的距离 则轴段的长度为 4）轴段及轴段的长度 该减速器齿轮的圆周速度小于，故轴承采用脂润滑，需要用挡油环阻止箱体内润滑油溅入轴承座，轴承内端面距箱体内壁的距离取为，中间轴上两个齿轮的固定均由挡油环完成，则轴段的长度为 轴段的长度 5）轴上力作用点的间距 轴承反力的作用点距轴承外圈大端面的距离，则轴的支点及受力点间的距离为6轴的受力分析 7校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，轴的计算应力 因此，故安全8精确校核轴的疲劳强度 1）判断危险截面 校核截面1的左右两侧 2）截面1左侧 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面1左侧的弯矩为 截面1上的扭矩为 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，由表15-1查得， 截面上由于轴肩二形成的理论应力集中系数及按附表3-2查取。因，经插值后可查得 ， 又由附图3-1可得轴的材料的敏性系数为 ， 故有效应力集中系数按式（附表3-4）为 由附图3-2的尺寸系数；由附图3-3的扭转尺寸系数 轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为 轴未经表面强化处理，即，则按式（3-12）及式（3-12a）得综合系数为 碳钢的特性系数， 于是，计算安全系数值，按式（15-6）（15-8）则得 故可知其安全3）截面1右侧 抗弯截面系数 抗扭截面系数 弯矩及弯曲应力为 扭矩及扭转应力 过盈配合处的，由附表3-8用插值法求出，并取，于是得， 轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为 轴未经表面强化处理，即，则按式（3-12）及式（3-12a）得综合系数为 于是，计算安全系数值，按式（15-6）（15-8）则得 故可知其安全4.2高速轴的设计计算1已知条件 低速轴传递的功率，转速，齿轮1分度圆直径，齿轮宽度2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，故查表选用常用的材料钢，调质处理3求作用在齿轮上的力4初算轴径 查表得，考虑轴端只承受转矩，故，则 轴与联轴器连接，有一个键槽，轴径应增大，轴端最细处直径5结构设计 1）轴承部件的结构设计 该减速器发热小，轴不长，故轴承采用两端固定方式。按轴上零件的安装顺序，从最小轴径处开始设计 2）联轴器及轴段 轴段上安装联轴器，此段设计应与联轴器的选择同步进行 为补偿联轴器所连接两轴的安装误差，隔离振动，先用弹性柱销联轴器。查表取，则计算转矩 由表查得中的型联轴器符全要求：公称转矩为，许用转速，轴孔范围为。考虑，取联轴器毂孔直径为，轴孔长度，型轴孔，型键，联轴器主动端代号为 ，相应的轴段的直径，其长度略小于毂孔宽度，取 3)密封圈与轴段 在确定轴段的轴径时，应考虑联轴器的轴向固定及轴承盖密封圈的尺寸。联轴器用轴肩定位，轴肩高度轴段的轴径，最终由密封圈确定。该处轴的圆周速度小于，可选用毡圈油封，查表选毡圈，则 4)轴承与轴段及轴段的设计 轴段和上安装轴承，其直径应既便于轴承安装，又应符合轴承内径系列。考虑齿轮有轴向力存在，选用角接触球轴承。现暂取轴承为，由表得轴承内径，外径，宽度，内圈定位轴肩直径，外圈定位直径，轴上定位端面圆角半径最大为，故。轴承采用脂润滑，需要挡油环，挡油环宽度初定为，故通常一根轴上的两个轴承取相同的型号，故 5)齿轮与轴段 该段上安装齿轮，为便于齿轮的安装，应大于，=38mm，小于齿轮宽度，取其轮毂宽度等于齿轮宽度，其右端采用轴肩定位，左端采用套筒固定。为使套筒端面能够顶到齿轮端面，轴段的长度应比轮毂略短，故取 6)轴段4 轴段5为齿轮提供定位和固定作用，定位轴肩的高度为，取，则d4=44mm，轴段4的长度需要经过整体计算， L4=82+10-2.5+1+5=104.5mm 7)轴段2与7的长度设计 轴段2的长度L2=48+10=58mm 轴7安装滚轴，L7=B=18mm 8)轴段6 L6=10-2.5+5=12.5mm 轴段6的直径与轴段4相同，d6=44mm 9)轴上里作用点的间距 6轴的受力分析 7校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，轴的计算应力 因此，故安全4.3低速轴的设计计算1已知条件低速轴传递的功率，转速，齿轮4分度圆直径，齿轮宽度2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，故查表选用常用的材料钢，调质处理3. 求作用在齿轮上的力4初算轴径 查表得，考虑轴端只承受转矩，故取，则 轴与联轴器连接，有一个键槽，轴径应增大，轴端最细处直径5结构设计 1)轴承部件的结构设计 该减速器发热小，轴不长，故轴承采用两端固定方式。按轴上零件的安装顺序，从最小轴径处开始设计 2)联轴器及轴段 轴段上安装联轴器，此段设计应与联轴器的选择同步进行 为补偿联轴器所连接两轴的安装误差，隔离振动，先用弹性柱销联轴器。查表取，则计算转矩 由表查得中的型联轴器符全要求：公称转矩为，许用转速，轴孔范围为。考虑，取联轴器毂孔直径为，轴孔长度，型轴孔，型键，联轴器主动端代号为 ，相应的轴段的直径，其长度略小于毂孔宽度，取 3)密封圈与轴段 在确定轴段的轴径时，应考虑联轴器的轴向固定及轴承盖密封圈的尺寸。联轴器用轴肩定位，轴肩高度轴段的轴径，最终由密封圈确定。该处轴的圆周速度小于，可选用毡圈油封，查表选毡圈，则 4)轴承与轴段及轴段的设计 轴段和上安装轴承，其直径应既便于轴承安装，又应符合轴承内径系列。考虑齿轮有轴向力存在，选用角接触球轴承。现暂取轴承为，由表得轴承内径，外径，宽度，内圈定位轴肩直径，外圈定位直径，轴上定位端面圆角半径最大为，对轴的力作用点与外圈大端面的距离，故。轴承采用脂润滑，需要挡油环，挡油环宽度初定为，故通常一根轴上的两个轴承取相同的型号，故 5)齿轮与轴段6 该段上安装齿轮，为便于齿轮的安装，应大于，=62mm，小于齿轮宽度，取其轮毂宽度等于齿轮宽度，其右端采用轴肩定位，左端采用套筒固定。为使套筒端面能够顶到齿轮端面，轴段的长度应比轮毂略短，故取 5)轴段4和轴段5 轴段5为齿轮提供定位和固定作用，定位轴肩的高度为，取，则，L5=10mm 轴端4为轴端5与3的过渡段，直径介于两轴之间，所以取d4=66mm 轴段4的长度需要经过整体计算 L4=52+10+2.5+10+2+5=81.5mm 7)轴段2与7的长度设计 轴段2的长度L2=48+10=58mm L7与轴的总体长度有关，所以 L7=10+2+5+22+2.5=41.5mm 8)轴上里作用点的间距6轴的受力分析 7校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，轴的计算应力 因此，故安全第五部分 滚动轴承校核计算5.1高速轴的滚动轴承校核计算 选用7208C角接触球轴承1求径向载荷 2求轴向载荷 对角接触球轴承，先取 由表得 3求当量动载荷和 由表得 运转中轻微冲击查表 取 4验算轴承寿命因为，按轴承1的受力大小计算故所送轴承满足寿命要求。5.2中速轴的滚动轴承校核计算 选用7210C角接触球轴承1求径向载荷 2求轴向载荷对角接触球轴承，先取 由表得 3求当量动载荷和 由表得 运转中轻微冲击查表 取4验算轴承寿命 因为，按轴承1的受力大小计算 故所送轴承满足寿命要求5.3低速轴的滚动轴承校核计算 选用7212C角接触球轴承1求径向载荷2求轴向载荷 对角接触球轴承，先取 由表得 3求当量动载荷和 由表得 运转中轻微冲击查表 取 4验算轴承寿命 因为，按轴承1的受力大小计算 故所送轴承满足寿命要求。第六部分 联轴器的选择6.1高速轴的输入处联轴器 选用HL1型弹性柱销联轴器 孔径 许用转速6.2低速轴的输入处联轴器 选用HL4型弹性柱销联轴器孔径 许用转速第七部分 键的强度校核7.1高速轴与联轴器键联接的校核 轴 选择型平键 剖面尺寸： 查表 T=60.832Nm l=L-b=28-8=20mm7.2高速级小齿轮键的校核 轴 选择型平键 剖面尺寸： 查表 T=60.224Nm l=L-b=50-14=36mm7.3高速级大齿轮键的校核 轴 选择型平键 剖面尺寸： 查表 T=227.445Nm l=L-b=40-16=24mm7.4低速级小齿轮键的校核 轴 选择型平键 剖面尺寸： 查表 T=227.445Nm l=L-b=70-16=24mm7.5低速级大齿轮键的校核 轴 选择型平键 剖面尺寸： 查表 T=636.897Nm l=L-b=70-18=52mm7.6低速轴与联轴器键联接的校核 轴 选择型平键 剖面尺寸： 查表 T=824.144Nm l=L-b=80-14=66mm第八部分 减速器的润滑8.1 齿轮的润滑 两个大齿轮转速不高，分别为371r/min和127r/min最大速度为3.9m/s12m/s，故齿轮采用油浴润滑选用L-AN100型润滑油 深度为低速级大齿轮直径的三分之一为78mm8.2 轴承的润滑 轴承最大转速较大，为1460r/min 需采用润滑脂润滑 选用ZL-2型润滑脂第九部分 箱体的附件尺寸减速器箱体的主要尺寸名称符号数值箱座壁厚10箱盖壁厚110箱座凸缘厚度b15箱盖凸缘厚度b115箱座底凸缘厚度b225地脚螺钉直径DfM18地脚螺钉数目n6轴承旁联螺栓直径d1M14箱盖与箱座联接螺栓直径d2M10联接螺栓d1的间距l180轴承端盖螺钉直径d38窥视孔盖螺钉直径d46定位销直径d14df、d1、d2、至外箱壁距离C124、20、16d1、d2、至凸缘边缘距离C222、24轴承旁凸台半径R122凸台高度h外箱壁至轴承座端面距离l158大齿轮顶圆与内箱壁距离112齿轮端面与内箱壁距离210箱盖、箱座肋厚m、m19第十部分 设计小结花了近一个月的时间，才做出了一份像样的结构设计，在整个设计过程中，感觉又累又快乐，累是花一遍又一遍的时间来计算，如果中途算错了，那就等于白费了。所以有时候要改一遍又一遍，计算量很大，有时候，一坐下来，就是一天两天的时间，天天盯着电脑屏幕和草稿。还有几次熬夜到两三点来解决相关的问题，的确比较辛苦。在这次设计中，暴露了很多自己的不足，比如公式运用、查表等。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。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。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。本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。衷心的感傅老师的指导和帮助.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