同济大学二级圆柱斜齿轮减速器设计说明书

1 机械设计课程设计说明书 设计题目 二级圆柱斜齿轮减速器 工学院 机械设计及其制造 专业 班级 机械 083 班 学号 08550302 设计人 徐梦晨 指导老师 温建明 日期 2010 年 12 月 29 日 2 目录 设计任务书 3 电动机的选择 3 计算传动装置的运动和动力参数 4 传动件的设计计算 6 轴的设计计算 .动轴承的选择及计算 .联接的选择及校核计算 .轴器的选择 .速器附件的选择 .滑与密封 .计小结 .考资料目录 .3 一、 设计任务书 设计一用于带式运输机上的两级圆柱斜齿轮减速器，用于传送清洗零件，带速 v=s，卷筒直径 D=330输带所需扭矩为 370送机工作有轻震，单向运转。工作寿命 12 年（设每年工作 300 天），单班制工作。 二、选择电动机 1）电动机类型和结构型式 按工作要求和工作条件，选用一般用途的 Y（ 列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。 2）电动机容量 (1)卷筒的输出功率 P v/1000w=2370301000/1000式运输机 w=2)电动机输出功率 d 传动装置的总效率 =1*2*2*3*3*3*5 式中 1 、 2 为从电动机至卷筒轴的各传动机构和轴承的效率。 由机械设计（机械设计基础）课程设计表 12得：联轴器 1 =动轴承 2 =柱齿轮传动 3 =动轴承 4 =柱齿轮传动 5 =动轴承 6 =轴器 7=筒 8= = 3)电动机额定功率 4 由机械设计（机械设计基础）课程设计表 19取电动机额定功率 3）电动机的转速 卷筒轴的工作转速 : 601000v/0100000=算电动机转速可选范围，由机械设计（机械设计基础）课程设计表 2得两级圆柱齿轮传动比范围 i=840，则电动机转速可选范围为： i292r/选同步转速分别为 1000r/ 1500r/两种电动机进行比较，如下表： 方案 电动机型号 额定功率（） 电动机转速 (r/同步 满载 1 500 1420 2 000 960 两方案均可行 ,但方案 1 传动比较小 ,传动装置结构尺寸较小 ,因此采用方案 1,选定电动机的型号为 ）电动机的技术数据和外形 ,安装尺寸 由机械设计（机械设计基础）课程设计表 20 20得主要数据，并记录备用。 三、计算传动装置的运动和动力参数 1）传动 装置总传动比： i=nm/420/）分配各级传动比： 高速级齿轮传动比： 低速级齿轮传动比： 3） 各轴转速（轴号：电动机轴、输入轴（ 轴）、中间轴 （ 轴 ）、输出轴（ 5 轴 ）、卷筒转轴）： 电动机轴与输入轴之间的传动比0i=1，输出轴与卷筒转轴之间的传动比 13i； m 4 2 0 m 电 m 42 011 42 001m m 20112 m m w 1 0 051 0 01 0 带速偏差，故符合要求。 4)各轴的输入功率： 01为电动机轴与输入轴之间的传动效率， 12 为输入轴与中间轴间的传动效率，23为中间轴与输出轴间的传动效率，34为输出轴与卷筒转轴间的传动效率。、 14.2dP kW 卷 = 5） 各轴的输入转矩： 用公式550计算 20 509 5 50111 6 5 09 5 5 0222 5 09 5 5 0 运动和动力参数表 项目 电动机轴 输入轴 中间轴 输出轴 卷筒转轴 转速 (r/1420 1420 率 (矩 (N*m) 30 动比 1 1 效率 1 、传动件的设计计算 低速级传动齿轮设计（齿轮 3、 4） 1、 选定齿轮精度等级、材料及齿数 1） 低速级传动齿轮速度不高，故选用 7 级精度。 2） 材料选择： 由机械设计（第八版）表 10择小齿轮材料为 45 钢 (调质 )，硬度为 280齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240 者硬度差为40 3） 选小齿轮齿数 303 z，大齿轮齿数 整 1264 z 。则 初选螺旋角：初选螺旋角 14 2、按齿 面接触强度设计 由设计计算公式进行试算，即 3233 12 （ 1） 确定公式内的各计算数值 7 1） 试选载荷系数 6.1小齿轮的转矩 3） 由机械设计（第八版）图 10取区域系数 Z 4） 由机械设计（第八版） 图 10得 ， ；则 5） 选齿宽系数 1d 6） 由机械设计（第八版）表 10得材料的弹性影响系数 7） 由机械设计（第八版）图 10齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 003，大齿轮的接触疲劳强度极限 504 8） 计算应力循环次数： 3 60 78234 由机械设计（第八版）图 103 K 。 10）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，得 M P i M P i 285522 43 （ 2）计算 1）试算小齿轮分度圆直径 8 t 2） 计算圆周速度： t / 0 0 060 0 060 33 3） 计算齿宽 b 及模数 4c o o mm 4)计算纵向重合度： 14t a a ） 计算载荷系数 K: 已知载荷状态为有轻震，故使用系数查由机械设计（第八版）表 10据 v=s,7 级精度，由图 10载荷系数 表 10图 10表 10 K；故载荷系数： 6） 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（ 10： 333 7） 计算模数： n 4c o o 3、按齿根弯曲疲劳强度设计并校核 3 3223 c (1)确定计算参数 9 1） 计算载荷系数： 2） 根据纵向重合度 ，从由机械设计（第八版）图 10得螺旋角影响系数 计算当量齿数： o s 30c o s 3333 zz v o o s 3344 zz v 4） 查取齿形系数： 查取应力校正系数： 8 2 3 由机械设计（第八版）图 10得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 003 ，大齿轮的弯曲疲劳强度极限 804 ，由图 10弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力：取弯曲疲劳安全系数 S= 8） 计算大小齿轮的 Y 并加以比较 3 F Y 4 F Y 大齿轮的数值大。 （ 2） 设计计算： n 4c o 24 前后对比计算结果，取 2可满足弯曲强度，但为了同事满足解除 10 疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径3d=： 28,4c o o s 333 ；则： 4、 几何尺寸计算 （ 1） 计算中心距： o 11828c o 3 ，圆整为 150 2） 按圆整后点的中心距修正螺旋角 11828a r c c o r c c o s 43 a n 由于 值改变不多，故参数 、等不必修正。 （ 3） 计算大小齿轮的分度圆直径 n o s 228c o n o s 2118c o （ 4） 计算齿轮宽度： 圆整后取 0,6543 （ 5） 结构设计 小齿轮 3 取 h=4取 843 3） 齿轮 3 齿宽 53 ，为使套筒与其右端可靠紧压，此轴应略短于齿宽长，故取 254 4） 轴承内侧与箱体距离为 812体与齿轮端面取 8 043 （ 2） 轴上的周向定位 圆柱齿轮 2、 3 的周向定位采用平键连接，根据5432 查机械设计表6，齿轮 2、 3：选平键截面 6,1 键槽用键槽铣刀加工，为了保持齿轮与轴配合有良好的对中性，故齿轮轮毂与轴的配合为67动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为 （ 3）轴上圆角和倒角： 452 5、 求轴上的载荷 21 载荷 水 平面 H 垂直面 V 支反力 F H V H V 弯矩 M 343.0 总弯矩 扭矩 T 20 6、按按弯扭合成应力校核轴的强度 根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取 ，轴的计算应力： 已选 定轴的材料为 45 钢（调质），由机械设计（第八版）表 15得 116 0 , a ，故安全。 输出轴的设计 1、求输入轴上的功率 、转速 和转矩 3303 2、求作用在齿轮上的力 已知圆柱斜齿轮 1 的分度圆直径 圆周力 t 3022 4 44 径向力 1 7c o n 轴向力 a 2 1t a n 3、初步确定轴的最小直径 先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45 钢（调质），根据机械设计（第八版）表 15 0 112A ，得 i n 。 联轴器的计算转矩3，由表 14，由于转矩变化很小， ，则， 查机械设计课程设计表 17合以上选 弹性套柱销联轴器，许用转矩为 联轴器的孔径 01 ，故取 021 ，半联轴器长度L=82联轴器与轴配合的毂孔长度为 0 4、轴的结构设计 （ 1）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）为了满足半联轴器的轴向定位， 1段左端需制出一轴肩，故取 2段直径 732 ，轴承端盖的总宽度为 20盖外端面与半联轴器左端面间的距离为 30取 032 ； 1的长度应略短于 取 821 。 21 2）初步选择滚动轴承。因轴承同时承受径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据 732 ，由机械设计课程设计表 15初选 0 基本游隙组，标准精度等级的单列圆锥滚子轴承 30208，其尺寸为0438743 ，这对轴承均用轴肩进行轴向定位，故取 754 。 3）齿轮右端与右轴承之间采用套筒定位，已知齿轮的齿宽 04 ，此轴应略短于它，故取 5,577676 ，齿轮左端采用轴肩定位，轴肩高度hd，故取 h=4轴环处的直径 365 ，轴环宽度 b ，取065 4）箱壁内侧与轴承端面的距离取为 8由于采用脂润滑，要留出封油盘的位置， 总长。 （ 2）轴上的周向定位 齿轮、半联轴器的周向定位均采用平键连接，按76械设计表 60,914 ，键槽铣刀加工，为保证良好的对中性，齿轮与轴配合为67联轴器与轴的连接，选平键 078 ，配合为67动轴承与轴的周向定位由过度配合来保证，此处轴的尺寸公差为 （ 3） 轴上圆角与倒角尺寸： 452 5、 求轴上的载荷 ， L ， a=荷 水平面 H 垂 直面 V 支反力 F V H V 22 6、按按弯扭合成应力校核轴的强度 根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力 ，取 ，轴的计算应力： 已选定轴的材料为 45 钢（调质），由机械设计（第八版）表 15得 116 0 , a ，故安全。 六、 滚动轴承的选择及计算 输入轴滚动轴承计算 初步选择滚动轴承，由机械设计（机械设计基础）课程设计表 15初步选取 0 基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承 30205，其尺寸为 ， ， r 则： 弯矩 M 1 51 2 总弯矩 H 251221 H 12222 扭矩 T 330 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 23 则： 522211 则： 则： 械设计课程设计表 15： 轴承 1： 轴承 2： 22 则： 4 4 0 0 2 0 01 4 2 060106010 31066 故合格。 中间轴滚动轴承计算 初步选择滚动轴承，由机械设计（机械设计基础）课程设计表 15初步选取 0 基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承 30205，其尺寸为 ， ， r 24 则： 则： 则： 7 则： 械设计课程设计表 15： 轴承 1： 轴承 2： 22 则： 4 4 0 01 1 9 7 6 3 73 2 2 0 1066 故合格。 输出轴滚动轴承计算 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F H V H V 25 初步选择滚动轴承，由机械设计（机械设计基础）课程设计表 15初步选取 0 基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承 30208，其尺寸为 ， ， r 则： 则： 6622211 则： 则： 械设计课程设计表 15： 轴承 1： 11 轴承 2： 322 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F V H V 26 则： 4 4 0 0 6 76 3 0 0 1066 故合格。 七、 键联接的选择及校核计算 输入轴键计算 1、 校核联轴器处的键连接 该处选用普通平键尺寸为 266 ，接触长度 6 ， 则键联接所能传递的转矩为： p ，故单键即可。 中间轴键计算 1、 校核圆柱齿轮 2 处的键连接 该处选用普通平键尺寸为 278 ，接触长度 4832 ，则键联接所能传递的转矩为： p 381 0 0 ，故单键即可。 2、 校核圆柱齿轮 3 处的键连接 该处选用普通平键尺寸为 678 ，接触长度 8856 ，则键联接所能传递的转矩为： p ，故单键即可。 输出轴键计算 1、 校核联轴器处的键连接 该处选用普通平键尺寸为 078 ，接触长度 2870 ，则键联接所能传递的转矩为： p 27 3303 ，故单键即可。 2、 校核圆柱齿轮处 的键连接 该处选用普通平键尺寸为 0914 ，接触长度 61450 ，则键联接所能传递的转矩为： p 3303 ，故单键即可。 八、 联轴器的选择 在轴的计算中已选定联轴器型号。 输入轴选 弹性套柱销联轴器，其公称 转矩为 联轴器的孔径1 20d ，故取 12 20d ，半联轴器长度 2 ，半联轴器与轴配合的毂孔长度为 38 输出轴选选 弹性柱销联轴器，其公称转矩为 联轴器的孔径01 ，故取 021 ，半联 轴器长度 L=82联轴器与轴配合的毂孔长度为 60 九、 减速器附件的选择 由机械设计（机械设计基础）课程设计选定通气帽 形油标 六角油塞及封油垫 座吊耳，吊环螺钉 825启盖螺钉 箱体的主要尺寸： (1)箱座壁厚 故 取 (2)箱盖壁厚 1 ， 故 取 (3)箱盖凸缘厚度 =12 4)箱 座凸缘厚度 b=12 28 (5)箱座底凸缘厚度 =20 (6) 地 脚 螺 钉 直 径 2= 50+12= 故 取 (7)地脚螺钉数目 n=4 (因为 a250) (8)轴承旁连接螺栓直径 6= 12 故取 (9)盖与座连接螺栓直径 ) 6= 故取 (10)连接螺栓 间距 L=15011)轴承端盖螺钉直 ) 6= 故取 (12)检查孔盖螺钉 ) 6= 故取 13)定位销直径 d=()0=8 14)外箱壁距离 4,22: 11 故取0,18 111 故取：对 8,16 112 故取：对 (15)2凸缘边缘距离： f 22,20 22 故取：对 6,14 222 故取：对 (16)凸台高度：根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准。 (17)外箱壁至轴承座 端面的距离 : 685211 (18)大 齿轮顶圆与内箱壁间的距离： 1 故取 10 (19)齿轮端面与内箱壁间的距离： 故取 1020)箱盖，箱座肋厚： ,1 (21)轴承端盖外径 32 D轴承外径 29 对输入轴： 285522 对中间轴： 285522 对输出轴： 2085802 (22)轴承旁连接螺栓距离：尽可能靠 近，以 不干涉为准，一般取 S 十、 润滑与密封 齿轮采用浸油润滑，由机械设计（机械设计基础）课程设计表 16得选用 320 中负荷工业齿轮油（ 采用浸油润滑，由于为 双 级圆柱齿轮减速器，速度 12m/s ，当 m20 时，浸油深度 h 约为 1 个齿高，但不小于10以浸油高度约为 36 密封防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。 选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。 所有连接面和密封处均不允许漏油，箱体部 分面允许涂密封胶或水玻璃，不允许使用任何垫片。 十一、 设计小结 这次关于带式运输机上的两级圆锥圆柱齿轮减速器的