二级圆柱斜齿轮减速箱.doc

此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 目 录 第一章 传动系统总体方案设计 5 1 1 选择电动机 5 1 1 1 选择电动机类型 5 1 1 2 选择电动机容量 5 1 1 3 确定电动机转速 5 1 2 传动装置总传动比的分配 6 1 2 1 传动装置的总传动比 6 1 2 2 分配各级传动比 6 1 3 计算传动装置的运动参数和动力参数 7 1 3 1 各轴的转速 7 1 3 2 各轴的功率 7 1 3 3 各轴的转矩 7 第二章 传动零件的设计 8 2 1 齿轮的设计 8 2 1 1 轴 和轴 相啮合的一对齿轮设计 8 2 1 1 1 选精度等级 材料及齿数 8 2 1 1 2 按齿面接触强度设计 8 2 1 1 3 按齿根弯曲疲劳强度设计 10 2 1 1 4 几何尺寸计算 11 2 1 2 轴 和轴 相啮合的一对齿轮设计 11 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 2 1 2 1 选精度等级 材料及齿数 11 2 1 2 2 按齿面接触强度设计 12 2 1 2 3 按齿根弯曲疲劳强度设计 13 2 1 2 4 几何尺寸计算 14 2 2 轴的设计 15 2 2 1 轴 的设计 15 2 2 1 1 求出作用在齿轮上的力 15 2 2 1 2 选择轴的材料及确定许用应力 15 2 2 1 3 按照扭转强度估算最小轴径 15 2 2 1 4 轴的结构设计 16 2 2 2 轴 的设计 17 2 2 2 1 求出作用在齿轮上的力 17 2 2 2 2 选择轴的材料及确定许用应力 17 2 2 2 3 按照扭转强度估算最小轴径 17 2 2 2 4 轴的结构设计 17 2 2 2 5 求轴上的载荷 18 2 2 2 6 按弯扭合成应力校核轴的强度 21 2 2 3 轴 的设计 21 2 2 3 1 求出作用在齿轮上的力 21 2 2 3 2 选择轴的材料及确定许用应力 21 2 2 3 3 按照扭转强度估算最小轴径 21 2 2 3 4 轴的结构设计 22 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 2 3 轴承寿命的校核 23 2 3 1 轴 上轴承寿命的校核 23 2 3 1 1 求出两轴承受到的径向载荷 1r F 和 2r F 23 2 3 1 2 求两轴承的计算轴向力 1a F 和 2a F 24 2 3 1 3 求轴承当量动载荷 1 P和 2 P 24 2 3 1 4 验算轴承的寿命 24 2 4 键强度的校核 24 2 4 1 轴 上键强度的校核 24 2 4 1 1 确定许用应力 24 2 4 1 2 确定键的工作长度 25 2 4 1 3 强度计算 25 第三章 箱体结构及减速器附件设计 26 3 1 箱体设计 26 3 1 1 铸造箱体的结构设计 26 3 2 箱体附件设计 26 3 2 1 箱体附件的设计 26 3 2 1 1 窥视孔和窥视孔盖 26 3 2 1 2 通气器 27 3 2 1 3 起吊装置 27 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 3 2 1 4 油标 27 3 2 1 5 油塞与排油孔 27 3 2 1 6 定位销 27 3 2 1 7 起盖螺钉 27 参考文献 28 第一章 传动系统总体方案设计 1 1 选择电动机 1 1 1 选择电动机类型 按照工作要求和条件 选用 Y 型全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机 电 压为 380V 1 1 2选择电动机容量 电动机所需功率 按照公式可得 d P a w n 由公式可得 w Pkw Fv w 1000 根据带式输送机工作类型 可以取工作机的效率为96 0 w 传动装置的总效率为 2 3 3 2 2 1 a 查表可得机械传动和摩擦副的效率概略值 确定各部分的效率为 联轴器 效0 99 滚动轴承传动效率 一对 0 99 闭式齿轮传动效率 1 2 0 97 代入公式可得 3 所需电动机的功率为 因载荷平稳 电动机的额定功率略大于即可 由表格所示 Y 系列三 cd P d P 相异步电动机的技术参数 选电动机的额定功率为 5 5kw cd P 1 1 3确定电动机转速 卷筒轴工作转速为 由表可知 两级圆柱齿轮减速器一般传动比为 8 40 则总传动比合理范围 8 40 故电动机转速的可选范围为 1a i 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 866 4332r minmin 3 108 40 8 11 rnin ad 符合这一范围的同步转速有 故仅将min 1000rmin 1500rmin 3000r 同步转速为 三种方案进行比较 由表查得min 1000rmin 1500rmin 3000r 电动机的数据及计算的总传动比列于表 1 1 中 表 1 1 电动机的转速 min r n 方案 电动机类 型 额定功率 kw cd P 同步转 速 满载转 速 电动机 重量 参见价 格 元 总体传动 比 a i 1Y132M2 65 510009608596012 56 2Y132S 45 5150014406887418 84 3Y132S 25 5300029206484038 2 根据表 1 1 综合考虑电动机和传动装置的尺寸 重量 价格以及总传动比 选择传动方案 2 较好 即选定电动机型号为 Y132S 4 电动机的外形尺寸 mm A 216 B 140 C 89 D 38 F 10 G 33 H 132 K 12 AB 280 AC 270 AD 210 HD 315 BB 205 L 475 1 2 传动装置总传动比的分配 1 2 1 传动装置的总传动比 1 2 2 分配各级传动比 高速级的传动比32 4 3 133 1 1 i 低速级的传动比08 3 32 1 3 13 1 2 i i i 1 3 计算传动装置的运动参数和动力参数 1 3 1各轴的转速 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 轴 I nmin 1440rnm 轴 nmin 3 333min 32 4 1440 1 rr i n 轴 n min 3 108min 13 3 1440 rr 滚筒轴 w nn min 3 108 r 1 3 2各轴的功率 轴 pI kwkwpm445 5 99 0 5 5 1 轴 p pkwkw176 5 97 0 98 0 445 5 32 轴 p p kwkw92 4 97 0 98 0 176 5 32 滚筒轴 p w p kwkw774 4 99 0 98 0 92 4 12 1 3 3各轴的转矩 电动机轴 mnmn n p T m m 47 36 1440 5 5 95509550 0 轴 T mnmn 11 36 1440 445 5 9550 轴 T mnmn 30 148 3 333 176 5 9550 轴 T mnmn 85 433 3 108 92 4 9550 滚筒轴 mnmnTw 97 420 3 108 774 4 9550 将以上算得的运动参数和动力参数列于表 1 2 中 表 1 2 轴号 参数 电动机轴 轴 轴 轴滚筒轴 转速 n r min3108 3108 3 功率 p kw5 55 4455 1764 924 774 转矩 T mN 36 4736 11148 30433 85420 97 传动比 i14 323 081 效率 0 990 950 950 97 第二章 传动零件的设计 2 1 齿轮的设计 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 2 1 1 轴 和轴 相啮合的一对齿轮设计 2 1 1 1 选精度等级 材料及齿数 1 材料选择及热处理方法 所设计的齿轮传动属于闭式传动 通常采用软齿面的钢制齿轮 查表得 选用的材料为 小齿轮选用 40Cr 调制处理 硬度为 280HBS 大齿轮选用 45 钢 调制处理 硬度为 240HBS 两者的材料硬度差为 40HBS 2 精度等级选用 7 级精度 3 选小齿轮齿数为 则大齿轮齿数为 30 1 z130 2 z 4 选取螺旋角 初选螺旋角 14 2 1 1 2 按齿面接触强度设计 由公式可得 1 确定公式内的各计算数值 试选6 1 t K 由图选取区域系数433 2 H Z 由图可查得 则78 0 1 87 0 2 65 1 87 0 78 0 21 小齿轮的转矩为mmNmNT 36110110 36 1 由表选取齿宽系数1 d 由表查得材料的弹性影响系数 2 1 8 189 MPaZE 按图查得小齿轮的接触疲劳强度极限 大齿轮的接触疲MPa H 600 1lim 劳极限MPa H 550 2lim 由式可得 计算应力循环次数 1030083114406060 11 h jLnn 9 1022 6 9 2 1044 1 n 由图取接触疲劳寿命系数 90 0 1 HN K95 0 2 HN K 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1 安全系数 S 1 由式可得 计算接触应力 2 计算 计算小齿轮分度圆直径 有计算公式得 t d1 计算圆周速度 计算齿宽 b 及模数 nt m 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 b 1mmmm35 4235 42 h 2 25mmmnt79 2 24 1 25 2 计算纵向重合度 计算载荷系数 K 已知使用系数 根据 V 2 89m s 7 级精度 1 A K 由图查得动载荷系数11 1 v K 由表查得42 1 H K 由图查得35 1 F K 由表查得 故载荷系数4 1 FH KK K 2 21 42 1 4 111 1 1 按实际的载荷系数核正所算得分度圆直径 有公式可得 52 57mm mm K K dd t t 3 3 11 6 1 21 2 35 42 计算模数1 37mm mm Z d mn 30 14cos57 42cos 1 1 2 1 1 3 按齿根弯曲疲劳强度设计 1 确定计算参数 计算载荷系数 根据纵向重合度 由图查得螺旋角影响系数37 2 88 0 Y 计算当量齿数 查取齿形系数 由表可得 492 2 1 Fa Y151 2 2 Fa Y 查取应力校正系数 由表查得 629 1 1 Sa Y813 1 2 Sa Y 由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 大齿轮的弯曲疲劳MPa FE 500 1 强度极限MPa FE 380 2 由图查取弯曲疲劳寿命系数 85 0 1 FN K88 0 2 FN K 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S 1 4 由公式可得 计算大 小齿轮的并加以比较 F SaFaY Y 小齿轮的数值大 2 设计计算 对比计算结果 由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于齿根弯曲疲劳 n m 强度计算的法面模数 取 1 5 已可满足弯曲强度 需按接触疲劳强度 n m n m 算得的分度圆直径来计算应有的齿数 于是由mmd57 42 1 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 27 5 5 1 14cos57 42cos 1 1 n m d Z 取 则28 1 Z121 12 uZZ 验算传动比误差 100 0 95 32 4 32 4 28 121 i 5 i 5 合适 2 1 1 4 几何尺寸计算 1 计算中心距 将中心距取 a 115mm 2 把圆整后的中心距修正螺旋角 3 其它主要几何尺寸 取 则取mmb35 2 mmb40 1 2 1 2 轴 和轴 相啮合的一对齿轮设计 2 1 2 1 选精度等级 材料及齿数 1 材料选择及热处理方法 所设计的齿轮传动属于闭式传动 通常采用软齿面的钢制齿轮 查表得 选用的材料为 小齿轮选用 40Cr 调制处理 硬度为 280HBS 大齿轮选用 45 钢 调制处理 硬度为 240HBS 两者的材料硬度差为 40HBS 2 精度等级选用 7 级精度 3 选小齿轮齿数为 则大齿轮齿数为 30 1 z92 2 z 4 选取螺旋角 初选螺旋角 14 2 1 2 2 按齿面接触强度设计 由公式可得 3 确定公式内的各计算数值 试选6 1 t K 由图选取区域系数433 2 H Z 由图可查得 则78 0 1 87 0 2 65 1 87 0 78 0 21 小齿轮的转矩为mmNmNT 14830030 148 1 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 由表选取齿宽系数1 d 由表查得材料的弹性影响系数 2 1 8 189 MPaZE 按图查得小齿轮的接触疲劳强度极限 大齿轮的接触疲MPa H 600 1lim 劳极限MPa H 550 2lim 由式可得 计算应力循环次数 1030083114406060 11 h jLnn 9 1022 6 9 2 1044 1 n 由图取接触疲劳寿命系数 90 0 1 HN K95 0 2 HN K 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1 安全系数 S 1 由式可得 计算接触应力 2 计算 计算小齿轮分度圆直径 有计算公式得 t d1 计算圆周速度 计算齿宽 b 及模数 nt m b 1mmmm 4 63 4 63 h 2 25mmmnt61 4 05 2 25 2 计算纵向重合度 计算载荷系数 K 已知使用系数 根据 V 1 11m s 7 级精度 1 A K 由图查得动载荷系数05 1 v K 由表查得41 1 H K 由图查得35 1 F K 由表查得 故载荷系数4 1 FH KK K 1 99 35 1 41 1 05 1 1 按实际的载荷系数核正所算得分度圆直径 有公式可得 67 2mm mm K K dd t t 3 3 11 65 1 99 1 4 63 计算模数2 17mm mm Z d mn 30 14cos 2 67 cos 1 1 2 1 2 3 按齿根弯曲疲劳强度设计 1 确定计算参数 计算载荷系数 根据纵向重合度 由图查得螺旋角影响系数38 2 88 0 Y 计算当量齿数 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 查取齿形系数 由表可得 483 2 1 Fa Y179 2 2 Fa Y 查取应力校正系数 由表查得 627 1 1 Sa Y791 1 2 Sa Y 由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 大齿轮的弯曲疲劳MPa FE 500 1 强度极限MPa FE 380 2 由图查取弯曲疲劳寿命系数 85 0 1 FN K88 0 2 FN K 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S 1 4 由公式可得 计算大 小齿轮的并加以比较 F SaFaY Y 小齿轮的数值大 2 设计计算 对比计算结果 由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于齿根弯曲疲劳 n m 强度计算的法面模数 取 2 已可满足弯曲强度 需按接触疲劳强度算 n m n m 得的分度圆直径来计算应有的齿数 于是由mmd 2 67 1 32 6 2 14cos 2 67 cos 1 1 n m d Z 取 则33 1 Z102 12 uZZ 验算传动比误差 100 0 31 08 3 08 3 33 102 i 5 i0 07d 故 h 4mm 则轴环段的直径为 60mm 轴肩宽度 b 取 10mm 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 轴承端盖的厚度 e 10mm 根据轴承做的尺寸可以得到 m 18mm 因此轴承端 盖的总宽度为 28mm 根据轴承端盖的拆装及便于轴承添加润滑脂的要求取端盖 与半联轴器 右端面的距离为 30mm 齿轮端面 轴承端面应与箱体内壁保持一定的距离 轴承端面到箱体内 壁距离 齿轮端面到内壁的距离 mm8 3 mm15 2 此时 已经初步确定了轴的各段直径和长度 图 2 2 3 轴上零件的周向定位 齿轮 半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接 查表得齿轮上的平键截 面 b h 18mm 11mm 键槽用键槽铣刀加工 长为 49mm 同时为了保证齿 轮有轴配合有良好的对中性 故选择齿轮轮毂与轴的配合为 H7 n6 滚动轴承 与轴的周向定位是由配合来保证 此处轴的直径的公差为 m6 2 2 2 5 求轴上的载荷 1 首先根据轴上的结构图 做出轴的计算简图 如图 2 3 所示 已知 NFt97 4127 NFr03 1532 NFa99 1031 在确定轴承的支点位置时 从手册中查取 a 值 对于 7010C 型圆锥滚子轴 承从手册中查得 a 16 7mm 因此 作为简支梁的轴的支承跨距 根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭mmmmmmLL176 5 55 5 120 32 矩图 图 2 3 2 根据垂直面受力图求垂直面支座约束反力 并画出垂直面内的弯矩图 如图 2 4 所示 所以NFNV 4 849 2 图 2 4 3 根据水平面受力图求垂水平支座约束反力 并画出水平面内的弯矩图 如图 2 5 所示 所以NFNH25 2826 2 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 图 2 5 4 求合成弯矩 并画出合成弯矩图 如图 2 6 所示 图 2 6 5 求扭矩 并画出扭矩图 如图 2 7 所示 T 433850mmN 图 2 7 6 从轴的结构以及弯矩和扭矩图中可以看出 C 是轴的危险截面 现将计算 出的截面 C 处的 T 及 M 的值列于下表 如表 2 1 所示 H M V M 表 2 1 载荷水平面 H垂直面 V 支反力 F NFNH72 1301 1 NFNH25 2826 2 NFNV 4 849 1 NFNV63 682 2 弯矩 M 总弯矩 扭矩 T 2 2 2 6 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时 通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面 即危险截面 C 的 强度 按照公式及上表中的数据 以及轴单向旋转 扭转切应力为脉动循环变 应力 取 轴的计算应力6 0 前面已经选定了轴的材料为 45 钢 调质处理 由表查得 因MPa60 1 此 故安全 1 ca 2 2 3 轴 的设计 2 2 3 1 求出作用在齿轮上的力 齿轮分度圆直径mmd28 43 1 圆周力NN d T Ft67 1668 28 43 3611022 1 1 径向力NFFF ttr 30 619 952 13cos 20tan cos tan 轴向力NFFF tta 17 417952 13tan tan 2 2 3 2 选择轴的材料及确定许用应力 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 因为前面所设计的齿轮 所以该齿轮要做成轴齿轮 根据前面齿轮dda2 所以所选轴承的寿命足够 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 2 4 键强度的校核 2 4 1 轴 上键强度的校核 2 4 1 1 确定许用应力 由第二章的设计计算可知 该连接为静联接 选用圆头平键 A 型 平键 截面 b h 16mm 10mm 长为 50mm 联接中轮毂材料的强度最弱 由表可以查得MPa p 110 2 4 1 2 确定键的工作长度 键的工作强度mmmmmmbLl3218 50 2 4 1 3 强度计算 由公式可得 ppp MPaMPa dhl T 12 109 321164 10629 6144 4 3 所以所选的键联接强度足够 第三章 箱体结构及减速器附件设计 3 1 箱体设计 3 1 1 铸造箱体的结构设计 减速器箱体支承和固定轴系的零件 保证了传动零件的正确啮合及箱体内 零件的良好的润滑和可靠的密封 设计铸造箱体结构是应考虑箱体的刚度 结构工艺性等几个方面的要求 箱体尺寸主要按照经验确定 减速器的主要尺寸如下 箱体壁厚 箱盖壁厚 mm10 mm8 1 箱座的凸缘厚度 箱盖的凸缘厚度 mm15b mm15b1 箱座底的凸缘厚度 mm20b2 地脚螺栓直径 地脚螺栓个数mm18df 6n 轴承旁联接螺栓直径 mm14d1 箱盖 箱座联接螺栓直径 mm10d2 轴承端盖螺钉直径 mm8d3 检查孔盖螺钉直径 mm8d4 箱盖的肋板厚度为 mm10m1 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 箱盖的肋板厚度为 mm9m2 大齿轮顶圆与箱体内壁间的距离 mm12 1 齿轮端面与箱体内壁间的距离 mm12 2 3 2 箱体附件设计 3 2 1 箱体附件的设计 为了检查传动件啮合情况 注油 排