二级斜齿减速器课程设计482.5%1.25%280%145%170.doc
二级斜齿减速器课程设计482.5%1.25%280%145%170
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减速器课程设计
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二级斜齿减速器课程设计482.5%1.25%280%145%170,减速器课程设计
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计算与说明 主要结果 1. 设计任务及传动方案分析 1.1 A3 组数据 :运输带工作拉力 F(N)=2500 运输带工作速度 V(m/s)=1.25 运输带鼓轮直径 D(mm)=280 轴承选用角接触球轴承 1.2 传动方案分析 减速器部分两级展开式圆柱齿轮减速，这是两级减速器中应用最广泛的一种。 因为齿轮传动具有承载能力大 ,效率高 ,尺寸紧凑寿命长等特点 .选斜齿因为斜齿圆柱齿轮传动的承载能力和平稳性比直齿的好 .在电动机轴与减速器高速轴之间的联轴器用弹性联轴器 ,因为 轴的转速高 ,为减少启动载荷 ,缓和冲击 .而输出轴由于转速低 ,故可以采用刚性联轴器 . nts计算与说明 主要结果 总 的来说 ，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。 2. 电动机的选择计算 2.1 电动机类型的选择 电动机类型根据动力源和工作条件 ,选用 Y系列三相机步电动机 . 2.2 工作机有效功率 2 5 0 0 1 . 2 5 3 . 1 2 51 0 0 0 1 0 0 0w FVp k w 电动机所需功率 wd pp 其中 为传动装置的总效率设 分别为弹性联轴器 ,闭式齿轮 (设精度为 8级 ),滚动轴承 , 滚筒效率 , 刚 性 联 轴 器 的 效 率 . 查表 2-2 得1 . 0 则 = 30 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 7 1 . 0 0 . 8 7 7 3 . 1 2 5 3 . 5 6 30 . 8 7 7wdpp k w 查表 16-1取电动机额定功率 4kw.取同步转 速 为 1500r/min 则 电 动 机 型 号 为 Y112M-4. p 额 4kw, 1 4 4 0 / m inmnr . 6 0 1 0 0 0 / d = 6 0 1 0 0 0 1 . 2 5 / 2 8 0 = 8 5 . 3 r / m i nwnv 3. 传动装置的运动和动力参数的选择计算 3.1 传动比的分配 nts计算与说明 主要结果 1440 1 6 . 8 88 5 . 3mwni n ,1 1 .4 4 .8 6 1ii,2 1 3 .4 7 3ii i . 3.2 各轴的转速 1 1 4 4 0 / m i nmn n r.1211440 2 9 6 . 2 4 / m i n .4 . 8 6 1nnri 2322 9 6 . 2 4 8 5 . 3 / m i n3 . 4 7 3nnri . 4 8 5 .3 / m i nn n r 3.3 各轴的输入功率 11213 . 5 6 3 0 . 9 9 3 . 5 7 23 . 5 7 2dp p k wp p k w 32433 . 3 8 7 0 . 9 7 0 . 9 9 3 . 2 5 33 . 2 5 3 0 . 9 9 1 . 0 3 . 2 2p p k wp p k w 3.4 各轴的输入转矩 1112223334449550 9 5 5 0 3 . 5 2 72 3 . 3 9 .14409550 9 5 5 0 3 . 3 8 71 0 9 . 1 9 .2 9 6 . 2 49550 9 5 5 0 3 . 2 5 33 6 4 . 2 .8 5 . 39550 9 5 5 0 3 . 2 23 6 0 . 5 .8 5 . 3pT N mnpT N mnpT N mnpT N mn 轴号 转速 n 功率 p 转矩 T 传动比 i 1 1440 3.527 23.39 4.861 3.473 1 2 296.2 3.387 109.19 3 85.3 3.253 364.20 4 85.3 3.220 360.50 nts计算与说明 4. 齿轮传动的设计 4.1 高速级减速齿轮设计 (斜齿圆柱齿轮 ) 4.1.1 选择齿轮材料 ,热处理方式和精度等级 考虑到带式运输机为一般机械 ,故大小齿轮均用 45 号钢 ,采用软齿面 ,由表 5-6 得 :小齿轮调质处理 ,齿面硬度为229-286HBS,平均硬度为 258HBS;大齿轮正火处理 ,齿面硬度为169-217HBS,平均硬度为 193HBS.选齿轮加工精度均为 8级 . 4.1.2 设计计算 及校核 为软齿面故 按接触疲劳强度设计 ,弯曲疲劳强度校核 . 设计式 :131 2 1753d H pkT udu 小齿轮传递转矩 :1 2 3 .3 9 1 .T N mu=4.861 载荷系数初选1 1.6k ,齿宽系数 1.1d ,弹性系数1 8 9 .8ez M pa ,选 10, 1 24z 则 21 4 . 8 6 1 2 4 1 1 6 . 6 4z u z 取2 117z . 又 许 用 应 力l i m 1l i mHH p N wHzzS , 查 图 知l i m 1 l i m 25 7 0 , 4 5 0HHM p a M p a. 96108612016 0 6 0 1 4 4 0 1 1 6 3 0 0 1 0 4 . 1 4 7 1 0 2 1 08 . 5 3 1 0 2 1 0N n a t NNNNi 所以取121 .0 , 1 .0NNzz,lim 1.0HS 则 nts计算与说明 主要结果 l i m 11l i ml i m 12l i m570450HH p N wHHH p N wHz z M p aSz z M p aS 取 2 450HpH M p a初算1 331 221 1 . 6 2 3 . 3 9 1 4 . 8 6 1 17 5 3 7 5 3 4 4 . 2 2 41 . 1 4 5 0 4 . 8 6 1td H pkT ud m mu 计算载荷系数 k. 1 . 0 , 1 . 2 5 , 1 . 1 1 , 1 . 2AVk K k k 则 1 . 0 1 . 1 2 5 1 . 1 1 1 . 2 1 . 6 6 5AVk k K k k 对1d进行修正331111 . 6 6 54 4 . 2 2 4 4 4 . 8 1 51 . 6tkd d m mk 11c o s 4 4 . 8 1 5 c o s 1 0 1 . 8 3 924ndm z 取 2nm 12 2 2 4 1 1 7 1 4 3 . 1 82 c o s 2 c o s 1 0nm z za m m 取 145a mm 1122211 2 12 2 4 1 1 7a r c c o s 1 3 2 9 2 12 1 4 52 2 44 9 . 3 6 2c o s 0 . 9 7 2 42 1 1 72 4 0 . 6 3 8c o s . 9 7 2 41 . 1 4 9 . 3 6 2 5 4 . 2 9 85 1 0 6 4nndmzd m mmzd m mob d m mb b m m b m m 2取 b = 5 5 m m 取齿根弯曲疲劳强度校核 :1211900F F S F PnkT Yb m z 又1212332 3 . 0 9 8 , 1 1 3 . 2 9 3c o s c o svvzzzz 查图 5-38 知1 2 H l i m 1 H l i m 24 . 3 1 , 3 . 9 6 , 5 3 3 2 2 0 , 2 0 0F s F sY Y M p a M p a 图 知1 2 m i n1 . 0 , 2 , 1 . 3N N S T FY Y Y S 取又 nts计算与说明 主要结果 l i mm i nl i m 1 111m i nl i m 2 222m i n11 1 1221122 212 2 0 21 . 0 3 3 81 . 32 0 0 21 . 0 3 0 71 . 31990 1 9 9 0 1 . 6 6 5 2 3 . 3 9 14 . 3 1 6 3 . 2 65 5 2 2 41990 1 9 9 0 1F S TH P NFF S TH P NFF S TH P NFF F S H PnF F SnYYSYY M p aSYY M p aSkTY M p ab m zkTYb m z 则22. 6 6 5 2 3 . 3 9 13 . 9 6 3 8 . 9 75 5 2 2 4HPM p a 满足齿根弯曲强调 . 4.2 低速 级斜齿圆柱齿轮传动设计 4.2.1 选择材料 ,热处理方式和精度等级 因传递功率不大，转速不高，材料按表 5-6 选取，都采用 45号钢，大齿轮、正火处理，小齿轮调质，均用软齿面。齿轮精度用 8 级 . 4.2.2 设计计算及校核 为软齿面故按接触疲劳强度设计 ,弯曲疲劳强度校核 . 设计式 :333 2 1730d H pkT udu 3 1 1 2 3 2 3 . 3 9 4 . 8 6 1 0 . 9 7 0 . 9 9 1 0 9 . 1 8T T i 初选221 . 3 , 1 . 1 , 1 8 9 . 8 , 1 5 , 3 . 4 7 3dek z M p a u i 初取3 4 3 42 4 , 3 . 4 7 3 2 4 8 3 . 3 5 2 8 4z z u z z 取又许 用应力l i m 1l i mHH p N wHzzS ,查图知 . l i m 1 l i m 25 7 0 , 4 5 0HHM p a M p a又 nts计算与说明 8833 2 425 . 5 3 1 0 , 2 . 4 5 1 0 ,NN N N i 0 3 4 m i n, 1 . 0 , 1 . 0 , 1 . 0N N H WN Z Z S Z 均 大 于 则 取. l i m 33l i ml i m 44l i m570450HH p N wHHH p N wHz z M p aSz z M p aS 取 4 450HpH M p a初算3 333t 221 1 . 3 1 0 9 . 1 8 3 . 4 7 3 17 3 0 7 3 0 6 8 . 3 4 6 m m1 . 1 4 5 0 3 . 4 7 3d H pkT udu 计算载荷系数 k. 1 . 0 , 1 . 2 5 , 1 . 0 9 , 1 . 1AVk K k k 则 1 . 0 1 . 1 2 5 1 . 0 9 1 . 1 1 . 4 9 8AVk k K k k 对1d进行修正333321 . 4 9 86 8 . 3 4 6 7 1 . 6 5 41 . 3tkd d m mk 33c o s c o s 1 5 2 . 8 824ndm z 取 3nm 34 2 4 8 4 1 6 7 . 7 22 c o s 2 c o s 1 5nm z za m m 取 170a mm 33444 3 43 4 32 4 8 4a r c c o s 1 72 1 7 0247 5 . 5 5 6c o s 0 . 9 5 2 92 6 4 . 4 4 4c o s 0 . 9 5 2 91 . 1 8 3 . 1 1 8 45 1 0 9 0nndmzd m mmzd m mb d m m b m mb b m m b m m 取取齿根弯曲疲劳强度校核 :1211900F F S F PnkT Yb m z nts计算与说明 主要结果 又3 434332 7 . 7 3 , 9 7 . 0 7c o s c o svvz zzz 查图 5-38 知3 4 H l i m 3 H l i m 44 . 1 8 , 4 . 0 2 , 5 3 3 2 2 0 , 2 0 0F s F sY Y M p a M p a 图 知3 4 m i n1 . 0 , 2 , 1 . 2 5N N S T FY Y Y S 取又 l i mm i nl i m 3 333m i nl i m 4 444m i n33 3 3223342 232 2 0 21 . 0 3 5 21 . 2 52 0 0 21 . 0 3 2 01 . 2 51990 1 9 9 0 1 . 4 9 84 . 1 8 7 4 . 9 8241990 1990F S TH P NFF S TH P NFF S TH P NFF F S H PnF F SnYYSYY M p aSYY M p aSkTY M p ab m zkTYb m z 则421 . 4 9 84 . 0 2 7 2 . 0 48 4 2 4HPM p a 满足弯曲强度要求 . 验算速度误差 8 4 3 . 4 7 3 3 . 5 0 . 7 7 % 5 %2 4 3 . 5i 因 为 则齿数 模数 nm 螺旋角 分度圆直径 d 1 24z 2nm13 1 49.362d 2 117z 2 240.638d 3 24z 3nm17 3 75.556d 4 84z 4 264.444d 5. 轴的设计计算 5.1 轴的选材及热处理 由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求故选择常用材料 45 钢 ,调质处理 .由表 12-2 知 640B Mpa . nts计算与说明 5.2 确定轴的最小直径 由3m i n .pdc n 求 各 轴 的 最 小 直 径106 117c 则 3m i n3m i n3m i n3 . 5 2 7: 1 1 5 1 5 . 514403 . 3 8 7: 1 1 5 2 5 . 9 12 9 6 . 2 43 . 2 5 3: 1 1 0 3 7 . 0 28 5 . 3pd c m mnpd c m mnpd c m mn 高 速 轴中 间 轴低 速 轴5.3 设计低速轴并校核 5.3.1 初定轴径 由于轴的输出端安装联轴器并且有一个键槽 ,轴应增加 5%;为使所选轴径与联轴器孔径相适应 ,需同时选取联轴器 . m i n1 5 % 3 8 . 8 7d d m m .查表得 ,选 YL9 刚性联轴器 ,故取轴与联轴器连接得轴径为 40mm. 5.3.2 结构设计 初步草图 : (1) 轴上零件的轴向定位 齿轮放在 4 处一端轴肩定位 ,另一端靠套筒定位 ,装拆 ,传力均 nts计算与说明 主要结果 较方便 ;两端轴承常用同一尺寸 ,以便加工 ,安装和维修。 (2) 轴上零件的周向定位 齿轮与轴 ,半联轴器与轴的轴向定位均采用平建连接。 根据轴的直径查表 得齿轮，半联轴器处得键截面尺寸分别为 bh 16 10和 12 8。 (3)确定各断轴径和长度 从联轴器向右取 4 0 4 5m m m m m m 5 4 6 0m m m m 5 6 5 0m m m m 。对于轴长，取决于轴上零件的宽度及它们的相对位置。选用 7210C 轴承，其宽度为 20mm；考虑到箱体的铸造误差及装配时留有必要的间隙，取齿轮断面具箱壁间距离 10mm，滚动轴承于箱内边距 5mm；轴承处箱体凸缘宽度，应按箱盖和箱座连接螺栓尺寸和结构而定， 轴承盖厚度取 20mm，轴承盖于联轴器距离取 18mm，半联轴器于轴的配合长度为 84mm，为使压板压住半联轴器，取轴长为 82mm，齿轮宽为 84mm，为使套筒压住齿轮端面，应取轴长为 82mm。 （ 4）轴的结构工艺性 为保证 7210C 轴承 内圈端面紧靠轴 肩，根据轴承表查的轴肩圆角半径为 1mm.其他轴肩圆角半径为 2mm.轴的左右端均制成 2 45倒角 .键要在同一母线上 . 5.3.3 轴的强度校核 (1)齿轮作用力的大小 转矩 : 3 3 6 4 .2 .T N m圆周力 :3442000 3 6 4 . 2 2 0 0 0 2 7 5 4 . 4 62 6 4 . 4 4 4tTFNd 径向力 : 44 t a n 2 7 5 4 . 4 6 t a n 2 0 1 0 5 2 . 0 5c o s c o s 1 7tr F 轴向力 :44 t a n 2 7 5 4 . 4 6 t a n 1 7atFF 4 4 4,t r aF F F的方向如下图 a所示 (2)轴承的支反力 水平面上的支反力 :44130 2 7 5 4 . 4 6 1 3 0 1 7 9 9 . 3 91 9 9 1 9 969 2 7 5 4 . 4 6 6 9 9 5 5 . 0 61 9 9 1 9 9tAtBFFNF 垂直面上的支反力 : 442 6 4 . 4 4 4 1302 1 0 5 . 1 4199arAFFFN nts计算与说明 444 692 9 4 6 . 9 1199arBdFFF (3)画弯矩图 (如下图 b,c,d) 截面 C处的弯矩为 水平 面 上的弯矩 36 9 1 0 1 2 4 . 1 6 .CAM F N m 垂直面上的弯矩 313426 9 1 0 7 . 2 5 .6 9 8 7 6 . 2 7 1 0 1 2 3 . 1 2 .2CACAM F N mdM F N m 合成弯矩 221122221 2 4 . 3 7 .1 7 4 . 8 4 .C C CC C CM M M N mM M M N m (4)画转矩图 (如图 e) 3 3 6 4 .2 .T N m(5)画计算弯矩图 (如图 f) 因为单向运转 ,视转矩为脉动循环 . 10 0 .6bb ,则截面 C 处的当量弯矩为 221 1 3 1222 2 31 2 4 . 3 7 .2 7 9 . 8 6 .v C C Cv C CM M T M N mM M T N m (6) 按弯矩合成应力校核轴的强度 C 处当量弯矩大 ,可能是危险截面 .由于2 2 7 9 . 8 6 .vCcM M N m,查表12-2知 3cc11 332 7 9 . 8 6 1 06 0 1 4 . 3 40 . 1 0 . 1 5 8bbMMM p a M p aWd p则 D处仅受转矩 ,但其直径最小 .则也可能是危险截面 ,故 : 233cc1330 . 6 3 6 4 . 2 2 1 8 . 5 .2 1 5 . 5 1 0 3 4 . 1 40 . 1 0 . 1CbM T N mMM M p aWd p满足强度要求 . (7) 按疲劳强度校核安全系数 校核 C截面和 C截面的右侧 ,取许用安全系数 1.5S ,校核如下 : C截面的右侧 抗弯截面系数 3 3 30 . 1 0 . 1 6 0 2 1 6 0 0W d m m nts计算与说明 抗扭截面系数 3 3 30 . 2 0 . 2 6 0 4 3 2 0 0TW d m m 合成弯矩 32 1 3 0 4 2 1 1 8 3 5 3 . 2 .130CM M N m m 扭矩 3 6 4 2 0 0 .T N m m 3 1 1 8 3 5 3 . 2 5 . 4 8216000M M p aW am弯 曲 应 力 幅 弯 曲 平 均 应 力 按对称循环变应力算 3 364200 4 . 2 222TmaT M p aW a扭 剪 应 力 幅 扭 剪 平 均 应 力 按脉动循环变应力算 查表 12-2 知 :112 7 5 , 1 5 5 , 0 . 2 , 0 . 1M p a M p a .查表 12-8知 : 0 .8 1 , 0 .7 6, 查表 12-9 知 : 0.95 . 查表 12-4,12-5知 : 1 . 9 5 4 , 1 . 5 0kk.则受弯扭时安全系数 : 1 275 1 9 . 7 61 . 9 5 4 5 . 4 8 0 . 2 00 . 9 5 0 . 8 1amS k 受扭矩时安全系数 : 1 155 1 6 . 8 61 . 5 4 . 2 2 0 . 1 4 . 2 20 . 9 5 0 . 7 6amS k 安全系数 : 22 1 2 . 8 3 1 . 5SSSSSS 其它截面用同样方法校核均能满足要求 ,故此轴疲劳强度安全 . nts计 算与说明 主要结果 轴的强度计算受力图 : nts计算与说明 主要结果 6. 键连接的选择及计算 键 1 12 8 L=80 则强度条件为 32 / 2 3 6 4 . 2 1 0 / 4 0 6 6 . 9 56 8 4p Td M P alk 查表 10-1知 : 150p M pa所以键的强度足够 . 键 2 16 10 L=63 则强度条件为 32 / 2 3 6 4 . 2 1 0 / 5 8 5 3 . 44 7 5p Td M P alk 查表 10-1知 : 150p M pa所以键的强度足够 . 7. 滚动轴承的选择及计算 高速轴选 7207C 轴承 ,中间轴选 7206C 轴承 ,低速轴选 7210C 轴承 .现 对 低 速 轴 的 轴 承 进 行 校 核 . 由 轴 承 型 号 7210C 查的C=42.8KN,0 40.8rC kN计算的 : 2212221 8 0 2 . 41 3 4 4 . 9AABBR F F NR F F N 又11220 . 4 7 2 0 . 90 . 4 5 3 7 . 9SSF R NF R N.因为 12s a sF F F ,所以 127 2 0 .91 5 9 7 .2AAFN对 1轴承 :10 0.02ArFC,而且110.4ARFF,所以 : 1 1 10 . 4 4 1 . 1 4 1 6 1 4 . 9RAP F F N 对 2轴承 :20 0 .0 4ArFC,而且221.19ARFF,所以 : 2 2 20 . 4 4 1 . 3 2 6 8 8 . 1RAP F F N 因 此 计 算 寿 命3 36 6 3221 0 1 0 1 4 2 . 8 1 0 7 8 8 6 6 8 . 96 0 2 6 8 8 . 1tCfLhnP 1 0 3 0 0 1 6 4 8 0 0 0 . 2LL ,满足要求 ,而且寿命富裕量大 ,可以通过换成轻型的或减小直径来解决 . 8. 联轴器的选择 输出端选刚性联轴器 YL9,输入端选弹性联轴器 LT4 9. 润滑与密封 齿轮的润滑 nts计算与说明 因齿轮的圆周速度 12 m/s，所以才用浸油润滑的润滑方式。 浸油深度为 25mm为宜 . 滚动轴承的润滑 因润滑油中的传动零件（齿轮）的圆周速度 V 1.5 2m/s 所以采用飞溅润滑， 10.箱体及附件的结构设计 箱 座 壁 厚 :20 . 0 2 5 3 8 , 0 . 0 2 5 1 7 0 3 7 . 2 5 8a m m m m 而, 取8mm . 箱盖壁厚 :110 . 8 8 , 6 . 4 8m m m m m m 取1 8mm . 箱座 ,箱盖 ,箱底座凸缘的厚度 :121 . 5 1 2 ; 2 . 5 2 0b b m m b m m 箱座 ,
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