双级斜齿圆柱齿轮减速器说明书(me).doc

广西科技大学机械设计课程设计说明书设计题目：热处理车间传送设备的展开式双级斜齿圆柱齿轮减速器院 （系）：机械工程学院专业班级：机电101班设 计 者： 维他命学生学号：201000105029指导老师：2013年1月12日目 录1.设计任务书- 2 -第一章 传动方案的分析及拟定-4 -第二章 电动机的选择及计算- 5 -2.1 电动机的选择- 5 -2.2 确定传动装置的总传动比和分配传动比- 5 -2.2.1 总传动比- 5 -2.2.2分配传动装置传动比- 5 -2.3 计算传动装置的运动和动力参数- 5 -2.3.1 各轴转速5 -2.3.2 各轴输入功率- 5 -2.3.3 各轴输入转矩- 5 -第三章 传动零件的设计计算- 6 -3.1 设计带和带轮- 7 -3.2 二级展开式斜齿齿轮减速器设计- 7 -3.2.1 高速级齿轮传动的设计计算- 7 -3.2.2 低速级齿轮传动的设计计算- 14 -第四章 轴的设计及计算- 15 -4.1 传动轴的设计- 15 -4.1.1 V带齿轮各设计参数附表- 16 -4.1.2 主动轴- 16 -4.1.3 中间轴- 17 -4.1.4 从动轴- 18 -第五章 滚动轴承的选择及计算- 29 -5.1 主动轴的轴承设计工作能力计算- 30 -第六章 连接件的选择及计算- 31 -6.1 键的设计和计算-31 -6.2 联轴器设计- 32 -第七章 箱体的设计-33 -7.1 箱体结构设计- 23 -第八章 润滑、密封装置的选择及设计- 35 -8.1 润滑密封设计- 35 -设计小结- 36 -参考文献- 36 -1. 设计任务书设计题目： 设计热处理车间传送设备的展开式双级斜齿圆柱齿轮减速器（下图所示为其传动系统简图），用于传送清洗零件。 已知条件：（1）工作情况：双班制工作，工作时有轻微振动；（2）使用寿命：10年（其中轴承寿命为3年以上）；（3）卷筒效率：0.96（包括卷筒与轴承的效率损失）；（4）原始数据：运输带所需扭矩 运输带速度 卷筒直径。设计任务： （1）减速器装配图1张（A0图纸）；（2）零件工作图2张（A1图）；（3）设计计算说明书1份。设计计算及说明结果第1章 传动方案的分析及拟定1. 组成：传动装置由电动机、减速器、工作机组成。2. 特点：齿轮相对于轴承非对称分布，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：考虑到电动机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。其传动方案如下图分析：图1-1:传动装置总体设计图初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图1-1所示。选择V带传动和双级斜齿圆柱齿轮减速器（展开式）。传动装置的总效率：0.990.960.8258式中 弹性联轴器效率，取0.99； 闭式齿轮（8级精度）传动效率，取0.97； 滚动轴承效率，取0.98； V带传动效率，取0.96。第2章 电动机的选择及计算2.1 电动机的选择卷筒的转速n：n=40.107r/min运输带功率Pw:Pw=1.68KW电动机所需功率P0:PdPw /1.68/0.82582.036kW根据动力源和工作条件，电动机的类型选用Y系列三相异步电动机。电动机的转速选择常用的两种同步转速：1500r/min 和1000r/min，以便比较。根据电动机所需功率和同步转速，查机械设计课程设计表8-53（P207）确定电动机的型号为Y100L2-4和Y132S-6。传动系统的总传动比为： nm/n=1420/40.107=35.405 nm/n =960/40.11=23.934式中 nm 电动机满载转速； n 卷筒的转速。根据电动机型号查机械设计课程设计表8-54(P208)确定电动机的各参数，将计算数据和查表数据填入表1，便于比较。表1 电动机的数据及总传动比方案电动机型号额定功率/KW同步转速/(r/min)满载转速/(r/min)总传动比外伸轴径/mm外伸轴长度/mm中心高/mm1Y100L2-42.331500142035.40528601002Y132S-62.33100096023.9343880132根据表1可知，方案1转速高，电动机价格低，总传动比虽然大些，但完全可以通过带传动和两级齿轮传动实现，所以选用方案1。2.2 确定传动装置的总传动比和传动比分配 2.2.1 总传动比由选定的电动机满载转速nm和工作机转速n，可得传动装置总传动比为：nm/n1420/40.10735.405 2.2.2 传动比分配式中分别为带传动和减速器的传动比。为使V带传动外廓尺寸不致过大，V带的传动比范围=25，初步取2.94，则减速器传动比为35.405/2.912.043；则双级斜齿圆柱齿轮减速器高速级的传动比为=3.880；则低速级传动比为12.043/3.880=3.117。2.3 计算传动装置的运动和动力参数 2.3.1 各轴转速1420/2.94482.993r/min482.993/3.864124.998r/min/124.998/3.117=40.102 r/min 2.3.2 各轴输入功率2.0360.961.955kW21.9550.970.981.858kW21.8580.970.981.766kW 2.3.3 各轴输入转矩9550/=95501.955/482.993=38655.332 Nmm9550/=95501.858/124.998=141953.471Nmm9550/=95501.713/40.102=420518.127Nmm运动和动力参数结果如下表：轴号转速（r/min）功率P/KW扭矩T/(Nmm)I482.9931.95538655.332II124.9981.858141953.471III40.1021.766420518.127Pd2.03kW35.405 =482.993r/min第3章 传动零件的设计计算3.1 设计带和带轮确定计算功率查机械设计表8-7（P156）得：。根据电动机所需功率和满载转速nm选择带型。,式中为工作情况系数 ,为传递的额定功率,既电机的额定功率.选择带型号可用普通V带或窄V带，现选普通V带，根据,查机械设计图8-11（P157）选用带型为A型带选取带轮基准直径查机械设计表8-8（P157）取小带轮基准直径，则大带轮基准直径,查表后取。实际传动比：从动轮的实际转速：=482.993r/min从动轮的转速误差率为在内，为允许值。验算带速v 在525m/s范围内，带充分发挥。确定中心距a和带的基准长度查机械设计式8-20（P152）初步选取中心距：初定中心距，所以带长：=查机械设计表8-2（P146）选取基准长度得实际中心距:取验算小带轮包角,包角合适。确定v带根数z，由公式得根据，查机械设计表8-4a（P152），用线性插值法得查机械设计表8-4b（P153），查得功率增量为查机械设计表8-5（P155），并由内插值法得查机械设计表8-2（P146）, 得带长度修正系数 由公式得故选Z=3根带。计算单根V带的初拉力的最小值预紧力查机械设计表8-3（P149），可得A型带的单位长度质量,故单根普通带张紧后的初拉力为: =44.571N计算作用在轴上的压轴力: （10）带轮结构示意图如下3.2 展开式双级斜齿圆柱齿轮减速器设计 3.2.1 高速级齿轮传动的设计计算(1) 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，故大小齿轮都选用软齿面渐开线圆柱斜齿齿轮。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217-255HBS取小齿齿数；高速级大齿轮选用钢（调质），齿面硬度为大齿轮197-255HBS。，取。 初选齿轮精度查机械设计表10-8（P210），选择8级，齿根喷丸强化。(2) 计算齿轮传动的主要尺寸按齿面接触强度设计公式机械设计式10-21（P218）： 确定各参数的值:选Kt=1.6，选=，转矩， 查机械设计图10-30（P217）， 取ZH=2.435 ，查机械设计表10-,6（P201），齿轮材料的弹性影响系数 ， 取小齿轮的齿数，则大齿轮的齿数.因双级齿轮传动为不对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，故查机械设计表10-7（P205）选取，查机械设计图10-26（P215），算得=1.561， 许用接触应力、许用弯曲应力查机械设计图10-21d（P209）查得，查机械设计图10-20c（P208）查得, 查机械设计图10-19（P207）,查机械设计图10-18（P206）, ,查机械设计（P206）,取， 小齿轮的分度圆直径=43.696mm 计算齿宽b及摸数初选螺旋角 b = h = 2.25mnt = 5.586mm计算圆周速度：b/h = 43.696/5.586 = 7.822计算纵向重合度=0.318Z1tan15 = 1.449计算载荷系数K，查机械设计表10-2（P193），KA=1，根据v=1.105m/s，选8级精度齿轮，查机械设计图10-8（P194）查得动载系数KV=1.11，查机械设计表10-4（P197）查得的值与直齿轮的相同，所以=1.451（插值法）。查机械设计图10-13（P198）查得=1.321，查机械设计表10-3（P195）查得=1.2。故载荷系数K= KA KV=1.88。校正：按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由机械设计（P204）式（10-10a）得=46.110mm计算模数,=按齿根弯曲强度设计由机械设计（P216）式（10-17）：计算载荷系数K= KA KV=1.88根据纵向重合度=1.449，查机械设计图10-28（P217）得螺旋角影响系数=0.87，计算当量齿数 齿形系数查机械设计表10-5（P200）得应力修正系数查机械设计表10-5（P200）得计算大小齿轮的并加以比较，= 0.01608，= 0.01583，所以小齿轮的齿数大。设计计算=1.56mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取mn=2.0mm,已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=53.09mm来计算应有的齿数，于是由=22.27，取Z1=22，则Z2=u Z1 =3.880 x22 =85.36 ,取Z2=85。（3）几何尺寸计算传动的中心距为：取，按圆整后的中心距修正螺旋角，=arcos(Z1+Z2)mn/2a=13.412，由于变化不大，故参数不必修正。计算大小齿轮的分度圆直径： da1=d1+2.5mn=50.234mm,da2=d2+2.5mn=179.766mm,df1=d1-2x1.25mn=40.234mm,df2=d2-2x1.25mn=169.766mm。计算齿宽，圆整后取B2=50mm,B1=55mm,计算齿轮的圆周力Ft1=2TI/dI=1709.127N, Ft2=2TII/d2=1624.498N,径向力Fr1=Ft1tan/cos=639.513N, Fr2=Ft2tan/cos=607.847N轴向力Fa1=F t1 tan=407.550N, Fa2=F t2 tan=387.370N 3.2.2 低速级齿轮传动的设计计算(1) 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，故大小齿轮都选用软齿面渐开线圆柱斜齿齿轮。齿轮材料及热处理 材料：低速级小齿轮选用45钢 (调质)，齿面硬度为小齿轮280HBS取小齿齿数；低速级大齿轮选用钢（调质），齿面硬度为大齿轮240HBS。，取。 初选齿轮精度查机械设计表10-8（P210），选择8级，齿根喷丸强化。(2) 计算齿轮传动的主要尺寸按齿面接触强度设计公式机械设计式10-21（P218）： 确定各参数的值:选Kt=1.6，选=，转矩， 查机械设计图10-30（P217）， 取ZH=2.435 ，查机械设计表10-6（P201），齿轮材料的弹性影响系数 ， 取小齿轮的齿数，则大齿轮的齿数.因双级齿轮传动为不对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，故查机械设计表10-7（P205）选取，查机械设计图10-26（P215），算得=1.561， 许用接触应力、许用弯曲应力查机械设计图10-21d（P209）查得，查机械设计图10-20c（P208）查得, ，查机械设计图10-19（P207）,查机械设计图10-18（P206）, ,查机械设计（P206）,取弯曲安全系数，接触安全系数， 小齿轮的分度圆直径=68.525mm 计算齿宽b及摸数初选螺旋角 b = h = 2.25mnt = 7.092mm计算圆周速度：b/h = 68.525/7.092 =9.663计算纵向重合度=0.318Z3tan15 = 1.789计算载荷系数K，查机械设计表10-2（P193），KA=1.25，根据v=0.43m/s，选8级精度齿轮，查机械设计图10-8（P194）查得动载系数KV=1.015，查机械设计表10-4（P197）查得的值与直齿轮的相同，所以=1.452（插值法）。查机械设计图10-13（P198）查得=1.331，查机械设计表10-3（P195）查得=1.2。故载荷系数K= KA KV=1.769。校正：按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由机械设计（P204）式（10-10a）得=70.870mm计算模数,=校核：按齿根弯曲强度设计由机械设计（P216）式（10-17）：计算载荷系数K= KA KV=1.621，根据纵向重合度=1.093，查机械设计图10-28（P217）得螺旋角影响系数=0.87，计算当量齿数 齿形系数查机械设计表10-5（P200）得应力修正系数查机械设计表10-5（P200）得计算大小齿轮的并加以比较，= 0.01303，= 0.01381，所以大齿轮的齿数大。设计计算=1.957mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取mn=2.0mm,已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=70.870mm来计算应有的齿数，于是由=34.228，取Z3=34，则Z4=u Z3 =3.117x34 = 105.968,取Z4=106。（3）几何尺寸计算传动的中心距为：取，按圆整后的中心距修正螺旋角，=arcos(Z3+Z4)mn/2a=15.090，由于变化不大，故参数不必修正。计算大小齿轮的分度圆直径： da1=d1+2.5mn=75.429mm,da2=d2+2.5mn=224.571mm,df1=d1-2x1.25mn=65.429mm,df2=d2-2x1.25mn=214.571mm。计算齿宽，圆整后取B4=75mm,B3=80mm,计算齿轮的圆周力Ft3=2TII/dI=4031.109N, Ft4=2TIII/d2=1293.007N,径向力Fr3=Ft3tan/cos=1519.602N, Fr4=Ft4tan/cos=487.423N,轴向力Fa3=F t3tan=1086.922N, Fa4=F t4 tan=348.638N第4章 轴的设计及计算4.1 传动轴的设计 4.1.1 V带齿轮各设计参数附表1.各传动比V带高速级齿轮低速级齿轮2.943.8643.1172. 各轴转速n(r/min)(r/min)(r/min)482.993124.99840.1023. 各轴输入功率 P（kw）（kw）（kw）1.955 1.8581.7664. 各轴输入转矩 T(Nmm)(Nmm)(Nmm)38655.332141953.471420518.1275. 带轮主要参数小轮直径（mm）大轮直径（mm）中心距a（mm）基准长度（mm）带的根数z8525051014003 4.1.2 主动轴（1）选择轴的材料和热处理三根轴均选取45号钢作为轴的材料，调制处理。(2) 初步确定轴的最小直径查机械设计表15-1（P362）得轴的材料为45号钢，查表15-3取=35 MPa先按初步估算轴的最小直径，则 经验算e2mt 所以将该轴做成齿轮轴，由于轴与皮带轮配合用到健所以可将轴径加大5%，即，选用普通V带轮，取大带轮的毂孔直径为，故取轴径 ，大带轮的基准直径，采用3根V带传动，查机械设计表8-10（P161）得计算的大带轮宽度。. 轴的结构设计主动轴设计结构图: (主动轴) 各轴段直径的确定查机械设计（P364），与大带轮相连的轴段是最小直径，取；大带轮定位轴肩的高度取，则；查机械设计课程设计表8-33（P191）选30305型轴承，则，经验算e1.212齿轮端面与内机壁距离10机盖，机座肋厚7轴承端盖外径+（55.5）62（1轴）72（轴）130（3轴）轴承旁联结螺栓距离62（1轴）72（轴）130（3轴）第8章 润滑、密封装置的选择及设计8.1 润滑密封设计对于二级斜齿圆柱齿轮减速器，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，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度.油的深度为H+ H=45 =20所以H+=42+20=62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，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗度应为。密封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大。并匀均布置，保证部分面处的密封性。取得选择A型带取取V带能充分发挥作用取得包角满足要求取故Z=3根取取取取ZH=2.435取取=1.561取b = 43.696mmh = 5.586mmv =1.105m/smn=2.0mmZ1=22Z2 =85 Ft1=1709.127NFr1=639.513NFa1=407.550NFt2=1624.498NFr2=607.847NFa2=387.370N取取取ZH=2.435取取=1.561取b = 68.525mmh = 7.092mmv =0.448m/smn=2.0mmd1=70.870mmZ3=34Z4 =106 Ft3=4031.109NFr3=1519.602NFa3=1086.922NFt4=1293.007NFr4=487.423NFa4=384.638N轴各段长度分别为支承跨距=348.725N=1619.57N=173.44N=416.586N轴各段直径分别为轴各段直径分别为支承跨距=2389.523N=3266.084N=57.060N=854.695N支承跨