二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器设计【F=360 V=0.84 D=360】

- -I吉 林 化 工 学 院课 程 设 计 说 明 书题目： 二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器性 质: 课程设计 教 学 院：专业班级：学生姓名：学生学号：指导教师： - -II前 言本次课程设计于 09 年六月中旬开始，通过这三个个星期的设计，我们有了较大的收获，并从本质上对自己所学的专业和主要学科有了较深刻的理解。由于时间仓促，设计任务较重。设计过程中可能会或多或少的存在一些错误。希望审阅老师提出宝贵意见，以便及时改正，力争达到要求。机械设计课程教学基本要求规定：每个学生必须完成一个课程设计。因为它是机械设计课程的最后一个重要教学环节，也是高等工科院校大多数专业学生第一次较全面的设计能力训练。本次设计的内容为设计二级圆柱斜齿齿轮减速器。具体包括以下内容：决定传动装置的总体设计方案；选择电动机；计算传动装置的运动和动力参数；传动零件、轴的设计计算；轴承、联接件、润滑密封和联轴器的选择及校验计算；机体结构及其附件的设计；绘制装配图及零件工作图；编写计算说明书以及进行设计答辩。本次课程设计主要由高路老师和王军老师指导，审阅，并提出宝贵意见，特此表示衷心感谢。限于设计者水平有限，加之时间仓促，难免有不妥之处，希望广大师生批评指正,使报告更完善。关键词：减速器 电动机 高速级齿轮 低速机齿轮 轴 箱体吉林化工学院机械设计课程设计- -I目 录前言 .I第 1 章 设计任务书 .31.1 设计题目 .31.2 工作条件及生产条件 .31.3 第七组设计原始数据 .3第 2 章 电机的选择 .42.1 传动方案的拟定 .42.2 电动机的选择 .42.3 传动比的分配 .52.4 传动装置的运动和动力参数计算 .5第 3 章 斜齿圆柱齿轮减速器的设计 .73.1 高速轴上的大小齿轮传动设计 .73.2 低速轴上的大小齿轮传动设计 .10第 4 章 轴的结构设计及计算 .154.1 概述 .154.2 轴的选择及结构设计 .154.3 轴的径向尺寸 .164.4 轴向尺寸的设计 .184.5 中间轴的校核 .20第 5 章 联轴器的选择及计算 .255.1 高速级 .255.2 低速级 .25第 6 章 滚动轴承的选择及计算 .266.1 中间轴轴承的校核 .266.2 高速轴轴承的校核 .276.3 低速轴轴承的校核 .28第 7 章 键联接的选择计算及齿轮结构计算 .307.1 概述 .307.2 键的校核 .307.3 齿轮结构设计 .31吉林化工学院机械设计课程设计- -II第 8 章 箱体及附件的结构设计和选择 .328.1 概述 .328.2 减速器铸造箱体的结构尺寸 .328.3 附 件的选择 .33参考文献 .36结束语 .37吉林化工学院机械设计课程设计- -3第 1 章 设计任务书1.1 设计题目二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器1.2 工作条件及生产条件该减速器用于带式运输机的传动装置。两班制工作,连续单向运转，载荷较平衡.运输带允许速度差为5% 。减速器小批量生产，使用期限为 8 年（每年300 天） 。应完成任务：1.减速器装配图一张（A0） 2中间轴上大齿轮和中间轴零件图两张 （A2）3设计说明书一份（8000）字1.3 第七组设计原始数据卷筒直径 D/mm 360 运输带速度 v(m/s) 0.84运输带所需拉力 F(N) 360吉林化工学院机械设计课程设计- -4第 2 章 电机的选择2.1 传动方案的拟定为了确定传动方案，可根据已知条件计算出工作机滚筒的转速为： 950/TNPw=44.590r/min361.8401616Dn2.2 电动机的选择(1) 电动机功率的选择：工作机所需要的有效功率为=1.987kWwP为了确定电动机的总 效 率 所需功率 .为 弹 性 联 轴 器 效 率 为 0.99.(2)1为 滚 动 轴 承 传 动 （ 8 级 ） 传 动 效 率 为 0.99(4 对 )2为 圆 柱 齿 轮 的 效 率 为 0.97.(2 对 )3为 滚 筒 的 效 率 为 0.96.(1 个 )4则 传 动 装 置 的 总 效 率 为 ：= = =0.8502134 6.242电动机所需的功率为= / =1.681/0.850=1.978kWdPw(2) 电动机类型的选择：电动机的类型根据动力源和工作条件,选用 Y 系列三相异步电动机。选 择 常 用 的 同 步 转 速 为 1500 r/min 和 1000r/min 根 据 电 动 机 所需 功 率 和 同 步 转 速 查 表 Y100L1-4 和 Y112M-6 型 。 根 据 电 动 机 的 满 载转 速 和 滚 筒 转 速 nw 可 算 出 总 传 动 比 。 现 将 此 两 种 电 动 机 的 数 据 和 总 传动 比 列 于 下 表 中吉林化工学院机械设计课程设计- -5方案电 动 机型 号额定功率同 步转 速满 载转 速总 传动 比外 伸轴 径轴外伸长 度1 Y100L1-4 2.2kw 1500r/min 1430 r/min31.85 28mm 60mm2 Y112M-6 2.2kw 1000r/min 940 r/min21.08 28mm 60mm总 传 动 比 : = / =1430/44.59=31.851imnw= / =940/44.785=21.082通过计算，方案 1 虽然电动机转速高，价格低，但总传动比大。为了能合理地分配传动比，使传动装置结构紧凑，决定选用方案 2，即电动机型号为Y112M-6。2.3 传动比的分配双 级 圆 柱 齿 轮 减 速 器 高 速 级 的 传 动 比 为 ：= = =5.2351ii3.081.低 速 级 的 传 动 比 为 ：= / =21.08/5.235=4.0272i2.4 传动装置的运动和动力参数计算(1)各轴的转速计算：= =940r/min1n= / =940/5.235=179.56r/min21i= / =179.56/4.027=44.59r/min32= =44.59r/min(2)各轴的输入功率计算：= =1.987 0.99=1.958kW1Pd= =1.958 0.97 0.99=1.880kW23= =1.880 0.97 0.99=1.805kW3= =1.805 0.99 0.97=1.796kW4(3)各 轴 的 输 入 转 矩 计 算 ：吉林化工学院机械设计课程设计- -6=9550 / =9550 1.958/940=19.892Nm1T1Pn=9550 / =9550 1.980/179.56=99.989Nm22=9550 / =9550 1.805/44.59=386.583Nm33=9550 / =9550 1.769/44.59=378.873 Nm44Td=9550 / =9550 1.978/940=20.906 Nmdmn各轴运动的动力参数轴号 转速 n 功率 P 转矩 T 传动比1 940 1.958 19.892 5.2352 179.56 1.880 99.9894.0273 44.59 1.805 386.5834 44.59 1.796 378.8731吉林化工学院机械设计课程设计- -7第 3 章 斜齿圆柱齿轮减速器的设计3.1 高速轴上的大小齿轮传动设计(1) 选用标准斜齿轮圆柱齿轮传动：选小齿轮选择 45 号钢调质,HBS =2172551大齿轮选择 45 号钢常化 HBS =1622172因输送为一般通用机械, 故齿轮精度等级选 8 级,；故表 8-9 对小齿轮取 HBS =250, 对大齿轮选接触 HBS =1622171(2) 齿数的选择：现为软齿面齿轮，齿数应比根切齿数较多为宜，初选=23z1= =5.235 23=120.045z2i1取大齿轮齿数 =120，则齿数比为 u= / =120/23=5.217。与原要21求仅差(5.235-5.217)/5.217=0.344%，故可以满足要求。(3) 选择螺旋角 ：按经验 ，10 =1oHN=4921LIMPad = =36.29232ehUkTmS =1.0, = / =1.556HNn1dcos1计算法面模数 m m =cos d /z =cos14 36.892/23=1.556mmn1(8) 按齿根弯曲疲劳强度设计：=218+ =237.6081FLIM)1208(3527MPa=155+ =156.672I0=1.3FS=182.7751Pa=120.512FM吉林化工学院机械设计课程设计- -9Y / =2.629/182.775=0.014381Fa1Y / =2.143/120.51=0.0177822F由于 Y / 较大，用大齿轮的参数 Y / 代入公式a 2Fa2F计算齿轮所需的法面模数：=0.131853 221ncos mFadYzKT(9) 按接触强度决定模数值，故取 m =2mmn(10) 初算传动尺寸，计算中心距：a=m(z + z )/2a=2 (23+120)/2cos14=147.37mm12标准化后取 a=148mm(11) 修正螺旋角 ： 651493.1482)03(arcos2)(arcos1 zmn(12) 计算端面模数：mnt 069.2935.14coscs(13) 计算传动的其他尺寸：zmdt 87.206.11 mt 2.419.22db 3.587.4.01m6341吉林化工学院机械设计课程设计- -10= =42.582df1mchna*2(14) 计算齿面上的载荷：NdTFt 026.8357.4191Fttr 604.3167.20tan06.83an Nta 9.935.14t2. 3.2 低速轴上的大小齿轮传动设计(1) 选用标准斜齿轮圆柱齿轮传动：选小齿轮选择 45 钢,HBS =217255；1大齿轮选择 45 钢常化,HBS =162217；2故选齿轮精度等级为 8 级，查表 8-9 对小齿轮取 HBS =250，对大齿轮取 HBS =1601 2(2) 齿数的选择：=26z1= =4.027 26=104.7022iz =105，则齿为 u=z /z =4.038。与原要求仅差21（4.027-4.038）/4.038=1.15%故合理(3) 选择螺旋角 ：10 =1oHN=4921LIMPa=64.789d= / =2.199ncs1m(8) 按齿根弯曲疲劳强度设计：=218+ =237.6081FLIM)1208(3527MPa=155+ =156.672I0吉林化工学院机械设计课程设计- -12=1.3FS=182.7751MPa=120.512FY / =2.556/148.9692=0.013991a1Y / =2.172/137.1769=0.09812F2F由于 Y / 较大，用大齿轮的参数 Y / 代入公式a 2Fa2F计算齿轮所需的法面模数：=2.1993221ncos mFadYzKT(9) 按接触强度决定模数值，取m =2.5mmn(10) 初算中心距：a=m(z + z )/（2 cos ）=2.5 (26+105)/2cos13=168.051mm1标准化后取 a=168mm(11) 修正螺旋角 54129.1682)05(.arcos2)(arcos1 zmn(12) 计算端面模数：mnt 5.3.coss(13) 计算传动的其它尺寸：zmdt 690.2546.11吉林化工学院机械设计课程设计- -13mzmdt 32.691054.22 bd 48.3.67.015241(14) 计算齿面上的载荷：NdTFt 620.9860.1ttr 5.14.tan2.98anFta 60.8795.1t60.齿轮的主要参数参数 高速级 低速级齿数 z23 120 26 105中心距 a148 168法面模数 nm2 2.5端面模数 t 2.069 2.565螺旋角 541 1634法面压力角 n2020端面压力角 t 358齿宽 b 40 34 52 46分度圆直径 d47.587 248.280 66.690 269.32齿顶高 ah 2 2.5齿根高 f 2.5 3.125吉林化工学院机械设计课程设计- -14齿全高 h4.5 5.625齿顶圆直径 ad51.587 252.280 77.690 274.320齿根圆直径 f42.587 243.280 60.690 263.070润滑= =2.53m/s 2m/s 所以选用油润滑2V1062nd润滑剂的选择 齿轮传动所用润滑油的粘度根据传动的工作条件、圆周速度或滑动速度、温度等按来选择.由上可知润滑浸油深度为 0.7 个尺高.所以用 油润滑。吉林化工学院机械设计课程设计- -15第 4 章 轴的结构设计及计算4.1 概述轴是组成机器的主要零件之一，一切作回转运动的传动零件（如齿轮） ，都必须安装在轴上才能进行运动及动力传动。因此，轴的主要功能是支承回转零件及传递运动和动力。4.2 轴的选择及结构设计选取轴的材料为 45 号钢 C=106 到 117，当只受转矩或相对转矩较小时取较小值，当弯矩相对转矩较大时 C 取较大植，在多级齿轮减速器中，高速轴的转矩较小，C 取较大植，低速轴的转矩较大，C 取较小值；中间轴取中间值。(1 )高速轴由轴的结构和强度要求选轴承处轴径 25mm，初选轴承型号 6207 深沟球轴承，装齿轮处轴径为 30mm。 687.14905.133min PCd此高速轴需与联轴器相连，需一个键槽 m2.%)(687.4in因外伸轴通过联轴器与电动机相接，则直径 d 必须与电动机和联轴器孔相匹配，因电机外伸轴直径 D=28mm,则取 d=25mm(2)中间轴283.456.1790332min PCd初选深沟球轴承 6208因中间轴装有两个齿轮，故需一个键槽 497.25%)1(283.4mind因轴需与轴承连接，则 1）高速轴 应圆整为 30mmi吉林化工学院机械设计课程设计- -16(3)低速轴 739.65.4801733min PCd选弹性柱销联轴器此低速轴有联轴器和低速级大齿轮，故需连 1 个键槽36.739 （1+5%）=40.413mind因外伸端通过联轴器与工作机连接， 应圆整为 40mmmind4.3 轴的径向尺寸高速轴如图所示查表 =25mm， 与轴承端盖配合，为了固定轴上的零件或承受轴1d2向力 =30mm，2d3=35mm 与轴承配合先初选深沟球轴承查表（红 117 页）取 d4=42mm,因为 df=42.587,固因与 d4 相差 0.587 用齿轮轴d5 与深沟球配合，取 d5=35mm吉林化工学院机械设计课程设计- -17中间轴如图所示因估算 =40mm 因轴间定位，查表 =47 在此轴上有低速齿轮通1d2dm过计算 3.t 3.240t=5.7175 .5.8)2(tdet2.5 因 e2.58.204fdet则此时用键槽 套筒相连 =4055d低速轴吉林化工学院机械设计课程设计- -18经估计 =40mm 1dm452经查表 =50 故 =52 是轴间定位查表 =57 之后是轴承34d5d5dm连接故 取 504.4 轴向尺寸的设计高速轴按轴向定位要求确定轴的各段长度1） 考虑联轴器的定位要求，12 轴段需定位轴肩，取轴肩高度h=2.5mm，联轴器左端用轴端挡圈定位，半联轴器与轴配合长度 L =62mm，为了1保证轴挡圈压紧半联轴器，故 1-2 轴段的长度应比 L 略短一些，故 L1-2=60mm12） 轴段 2-3 的直径需对 1-2 轴段有定位轴肩， 。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离L=20mm,故取 L =58mm。233） 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力作用，故选择深沟球轴承，取安装轴承段直径 d =d =35mm,选取 6207 型深沟球轴承，其3478尺寸为， ，轴段 L =L =17mm.175BDd4） 对 4-5 段，由于低速级小齿轮宽度 B=52mm，而装配时高速级大齿轮和箱体内壁有一段距离，从手册中查得，6207 型的轴肩定位高度轴肩定位高度h=3.5mm，da=42mm，所以 d5-6=42mm 满足轴承定位要求。5） 取齿轮距箱体内壁的距离 =10mm,考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置应距箱体内壁一段距离 s，现取 s=5mm,则 吉林化工学院机械设计课程设计- -19L =+s=10+5=15mm，右端轴承的轴肩定位从手册中查得 6207 型的67从图中可知各段的各段长度中间轴和低速级的轴向定位要求确定轴的各段长度和高速轴一样，根据查表得的数据如图。中间轴低速轴吉林化工学院机械设计课程设计- -204.5 中间轴的校核1) 中间轴的各参数如下：=99.989N m =179.56r/min =1.880kWT2 2n2P2) 中间轴上的各力：低速级小齿轮：F t1=2998.620N Fr1=1120.005N Fa1=687.601N d1=66.690高速级大齿：F t2=805.454N Fr2=302.136N Fa2=215.143N d2=248.2803）绘制轴的计算简图主 从mm mAB5954BCmD53吉林化工学院机械设计课程设计- -21校核轴的强度 （1） 计算支反力 NLRHlFLADACt05.219R64. 0M0力H2 22Bt1A水 平 面 ：吉林化工学院机械设计课程设计- -22N45.623R0F.19782, 5349R549F5M0力AH12 12r2r2r1 M铅 垂 面 ：如上图可知水平方向和垂直方向的最大弯距都出现在 点的截面上,所以B只对 的截面的校核.B吉林化工学院机械设计课程设计- -23减速器单向运转，扭转剪应力按脉2TmN98.2动循环变应力，取系数 =0.59，则上图可知水平方向和垂直方向的最大弯距都出现在 点的截面B水=129.210 垂=36.784MmaxmMax= =134.34422垂水 N=59008.805maxTcam吉林化工学院机械设计课程设计- -24判断危险截面：由计算弯矩图可见，C 剖面处得计算弯矩最大，该处得计算应力为：MPadWMcacac 72.41.0/3查表轴的材料为 45 号钢调质，可因 此 该 轴 满 足 强 度 要 求故 ，取, 60,605.8.9.0 caB MPa吉林化工学院机械设计课程设计- -25第 5 章 联轴器的选择及计算5.1 高速级选择弹性套柱销联轴器。查课书 193 页表 11-1 工作情况系数 。 =1.3AK联轴器的计算转矩 mNTKAca .86259.13红 129 选弹性套柱销联轴器 LT4,63T， T=63,固可选caT5.2 低速级选择弹性柱销联轴器。 =1.3AKmNTKAca .58023.86.1选弹性柱销联轴器 HT3,630T， T=630,固可选ca经校核后符合设计的要求，具体参数如下：许用转矩 轴孔长度型号 公称转矩钢 轴孔直径 Y 型LT4 63 5700 25 , 28 62HL3 630 500040，42，45，48，50，55，56112吉林化工学院机械设计课程设计- -26第 6 章 滚动轴承的选择及计算6.1 中间轴轴承的校核中间轴小齿轮; 1298.60tFN；7aN。.5r中间轴大齿轮（高速轴）大齿受力情况： N 1260.4tN 3rF5.a2A78.09.67134eR , =1614.0695H2HR, 6.v1.045v两轴承实际受轴向力 A1 和 A2(6208x 型轴承).S=0; = =-215.143+687.601,1AFa2A；2|.89.|7.1rr 47.5104Pr e， 查 表 -4， （ 59,红 ）查表(P117);6 系列轴承，C=39.5 ；e=0.2216;Y=1.983;101.8.266AC吉林化工学院机械设计课程设计- -27,X=0.56;1427.581.04P9rAeF， 查 表 1-4， （ 59,红 ）计算算当量动载荷P= 11().256F.8372.4)1.728parPfXRY（深沟球轴承 e=3;636 30/0/179.(0/.6910hLnC h 所以 =12000h,故 6208 轴承能满足预期计算寿命要求.h6.2 高速轴轴承的校核FaN026.8331.604rFN2.496FN=0 ; 1 7.585cvMRa 0,YM2v01vN 轴承当量载荷 P1，Pe283.6v； ; X=0.56；Y=2.0；e=0.22.1A97.eR10A2.960.153C=P1().4246)75.93pafXYF（验算轴承寿命 : 636 310/9(/.012hLnPh 所以 =12000h,故 6207 轴承能满足预期计算寿命要求吉林化工学院机械设计课程设计- -286.3 低速轴轴承的校核吉林化工学院机械设计课程设计- -29298.60tF15rN7.受力分析=1269.395.95.120.87.158. 5rVdRF Na 2VR；2386N； 1 4.74.5HtN 210tRF222195.318.30.4V N2 4617H对于 7210AC 型轴承查表（10-6 S=eR）; 110.68.SR220.9SR; 37895AFa2.9; c4580.27.671.3eR4X208X10.8YY2pF取 ；;11(A)649.Pf N222(A)184.pPfXRYNP1P2 63 30/0/.540.8/69.569hLnCP h=12000h,故合格吉林化工学院机械设计课程设计- -30第 7 章 键联接的选择计算及齿轮结构计算7.1 概述键是标准件，通常用于联接轴和轴上的零件，起到周向固定的作用并传递转矩。有些类型的键还可以实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。根据所设计的要求。此次设计采用平键联接。7.2 键的校核平键联接强度的计算先根据设计出轴的尺寸 d 从标准中查得键的剖面尺寸为：键宽 b，键高 h,在上面的公式中 k 为键与轮毂键槽的接触高度等于 0.5h，L 为键的工作长度：校核公式: K=0.5h，键的工作33229.81010/ 54p pTklh长度 l=L-b=28，d 为轴的直径查 表 得 : 2pMPa该键满足强度要求.d=52;k=0.5h=0.5 10=5;L=633 3210/8.97/63.6pklp该键满足强度要求.联 轴 器 连 接 键 尺 寸d b hb 轴 t 毂 t高 25 8 7 8 40 3.3低 42 12 6 12 5 3.3轴 键 键槽宽度 b 深度极限偏差一般键联接公称直径高 d公称尺寸 hb公称尺寸b 轴 N9 毂 Js9 轴 t 毂 1t3844 81212 0- 0.043 215.5.0 3.35055 0616 0-0.043 .6.0 4.3吉林化工学院机械设计课程设计- -317.3 齿轮结构设计齿轮轴为锻造，高速级 =42mm.4D02(1)5.80123.80Dbm; 34.67319.203(.5)().25(.8067.2)41.020.41Cbn1=0.5 1mmnm低速级大齿轮： ；4Dm02(1)9.30da34.6.58231 .16.203(.)()5(493287.)41.53; 40.8Cb1.5.2nm吉林化工学院机械设计课程设计- -32第 8 章 箱体及附件的结构设计和选择8.1 概述箱体是加速器中所有零件的基座，是支承和固定轴系部件、保证传动零件正确相对位置并承受作用在减速器上载荷的重要零件。箱体一般还兼作润滑油的油箱。其具体结构尺寸如下表。8.2 减速器铸造箱体的结构尺寸名称 符号 结构尺寸箱座壁厚 10箱盖壁厚 18凸缘的厚度 b,b15，12箱座,机盖的肋厚 m m1 8.5 6.8轴承盖的外径 2D112,120,130数目 n 6通孔直径 fd 16沉头座直径 033min1C24地脚螺钉底座凸缘尺寸 220联接螺栓 轴承旁联接螺栓直径 1d12连接螺栓 机盖与机座连接直径 8凸缘厚度 轴承端盖 t 10距离 大齿机顶圆与内机壁 1 13距离 齿轮端面与内机壁 2 10吉林化工学院机械设计课程设计- -338.3 附件的选择为了保证减速器正常工作和具备完善的性能，如检查传动件的啮合情况、注油、排油、通气和便于安装、吊运等。减速器箱体上常设置某些必要的装置和零件，这些装置和零件及箱体上相应的局部结构统称为附件。现将附件作如下分述。吊钩 D= ; H=0.8B=24126430Ch=0.5H=12 r=0.25B=0.75 b=2 =20油标： 为指示减速器内油面的高度是否符合要求，以便保持箱内正常的油量，在减速器箱体上设置油面指示装置，其结构形式M12， ,h=28,14d256da=10 b=6 c=4 D=20 1D窥视孔 （P134 ，红） 窥视孔用于检查传动件的啮合情况和润滑情况等，并可由该孔向箱内注入润滑油，孔盖用螺钉封住。为防止污物进入箱内及润滑油渗漏，盖板底部垫有纸质封油垫片.L1=140 L2=125 L3=110b1 =120 b2=105 d=7 孔数：8 ； =4 ； K=5 吉林化工学院机械设计课程设计- -34油塞为了更换减速器箱体内的污油，应在箱体底部油池的最低处设置排油孔平时，排油孔用油塞堵住，并用封油圈以加强密封。定位销为了保证箱体轴承座孔的镗削和装配精度，并保证减速器每次装拆后轴承座的上下半孔始终保持加工时候的位置精度，箱盖与箱座需用两个圆锥销定位。定位削孔是在减速器箱盖与箱座用螺栓联接紧固后，镗削轴承座孔之前加工的。起盖螺钉减速器在安装时，为了加强密封效果，防止润滑油从箱体剖分面处渗漏，通常在剖分面上涂以水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因粘接较紧而不易分开。为了便于开启箱盖，设置起盖螺钉，只要拧动此螺钉，就可顶起箱盖。轴承盖轴承盖用于固定轴承外圈及调整轴承间隙，承受轴向力。轴承盖有凸缘式和嵌入式两种。凸