机械设计课程设计_齿轮箱设计.doc

机械设计课程设计计算说明书院 系 工学院 班 级 机制093 姓 名 余涛 学 号 20095018 指导老师 康丽春 江西农业 大 学 2012 年 05 月 25 日目 录一、设计任务书3二、电动机的选择4三、传动件设计（齿轮）7四、轴的设计15五、滚动轴承校核21六、连接设计22七、减速器润滑及密封23八、减速机箱体与附件24九、设计总结25十、参考资料2525一、设计任务书设计题目4：设计一用于带式运输机的两级斜齿园柱齿轮减速器1、传动简图2、工作条件工作有轻微振动，经常满载、空载起动、单班制工作，运输带允许速度误差为 ，减速器小批量生产，使用寿命五年。3、原始数据题号参数I-7运输带工作拉力F/KN2.3运输带工作速度v/(m/s)1.00卷筒直径D/mm360二、电动机的选择1、类型选择电动机的类型根据动力源和工作条件,选用Y系列封闭式三相异步电动机。2、功率选择(1)工作机主轴所需功率 ；(2)电动机所需功率从电动机至卷筒主动轴之间的传动装置的总效率为:查2表11-9：联轴器传动效率（2个） ，轴承传动效率 （4对） ，齿轮传动效率（7级2对），滚筒传动效率（1个） ，则：，；3、转速选择根据已知条件计算出工作机卷筒的转速为：按表15.1推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比i=840,所以电动机的可选范围为：综合考虑电动机和传动装置的尺寸，质量及价格因素，为使传动装置紧凑，决定采用同步转速为1000r/min的电动机。根据电动机类型、容量和转速，由电机产品目录或有关手册选定电动机型号为Y132S-6。其主要性能如表2.1所示。 表2.1 Y132S-6型电动机的主要性能型号额定功率kW满载时额定转矩质量转速电流A(380V)效率功率因数Y132S-639607.2830.82.2664、传动比分配（1）传动装置总传动比：（2）高速级传动比：（3）低速级传动比：5、计算传动系统运动和动力参数（1）各轴的转速：1轴 ,2轴 ，3轴 ，卷筒 （2）各轴的输出功率：1轴 ，2轴 ，3轴 ，卷筒 ；(3) 各轴转矩0轴 ，1轴 ，2轴 ，3轴 ，卷筒 ；表2.2各轴运动及动力参数：轴名功率转矩转速电机轴2.8528.49601轴2.8228.19602轴2.68128.5199.23轴2.55459.553卷筒轴2.47445.153三、传动零件设计（齿轮）1、高速级齿轮传动设计1.选精度等级、材料及齿数1）材料选择及热处理小齿轮1选用40Cr，热处理为调质硬度为280HB，软齿面。大齿轮2选用45钢，热处理为调质硬度为240HB，软齿面。2）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。3）选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=4.82*21=101.2 z2取1004）选取螺旋角=160。2按齿面接触疲劳强度设计 （1）确定公式内各计算数值试选，1)由【图】10-30选取区域系数ZH=2.433.2)由【图】10-26查得1=0.74，2=0.88，=12=1.62.小齿轮传递的转矩T1 =2.81104N。3)按【表】10-7选取齿宽系数d=14)由文献【1】表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa125)由【图】10-21d按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限Hlim1=600MPa；大齿轮接触疲劳强度极限Hlim2=550MPa6)由【式】10-13计算应力循环次数N1=60n1jLh=609601(283005)=1.382109N2= N1/i=2.8681087)按【图】10-19取接触疲劳寿命系数KHN1=0.90,KHN2=0.95.8)计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，由文献【1】式（10-12）得（2）计算计算小齿轮分度圆直径 计算圆周速度计算齿宽b及模数mnt。b=dd1t=137=37计算纵向重合度。 =0.318dZ1tan=0.318121 tan160=1.9计算载荷系数K已知使用系数KA=1.25, 根据v=1.69m/s,7级精度，由【图】10-8查得动载系数KV=1.06,由【表】10-4查得KH=1.309,由【图】10-13查得KF=1.26.由【表】10-3查得KH=KF=1.2。故载荷系数K=KAKVKHKH=1.251.061.21.309=2.08按实际的载荷校正所算得的分度圆直径，由【式】10-10a得计算模数mn3.齿根弯曲疲劳强度验算mn32KT1YCOS2dZ12YFaYSaF（1）确定计算参数1）计算载荷系数。 K=KAKVKFKF=1.251.061.21.26=22）根据纵向重合度=1.9，从【图】10-28查得螺旋角影响系数Y=0.883）计算当量齿数。4）查取齿形系数由【表】10-5查得YFa1=2.76；YFa2=2.185）查取应力校正系数。由【表】10-5查得YSa1=1.56；YSa2=1.79由【图】10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=500MPa,大齿轮弯曲疲劳强度极限FE2=380MPa。由【图】10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.85,KFN2=0.88计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由文献【1】式（10-12）得：6）计算大小齿轮的并加以比较。大齿轮的数值大。（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mn大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取mn=2.0，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=40.38来计算应有齿数。于是由 取Z1=20，Z2=uZ1=4.8220=964.几何尺寸计算（1）计算中心距 将中心距圆整为122mm。（2）按圆整后的中心距修正螺旋角 因值改变不多，故参数、K、ZH等不必修正。（3）计算大小齿轮的分度圆直径(4)计算齿轮宽度 圆整后B2=42,B1=47 2、低速级齿轮传动设计1.选精度等级、材料及齿数1）材料选择及热处理小齿轮1选用40Cr，热处理为调质硬度为280HB，软齿面。大齿轮2选用45钢，热处理为调质硬度为240HB，软齿面。2）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。3）选小齿轮齿数z1=31,大齿轮齿数z2=3.76*30=116.6 z2取1174）选取螺旋角=160。2按齿面接触疲劳强度设计 （1）确定公式内各计算数值试选，1)由【图】10-30选取区域系数ZH=2.433.2)由【图】10-26查得1=0.78，2=0.90，=12=1.68.小齿轮传递的转矩T1 =128.5Nm。3)按【表】10-7选取齿宽系数d=14)由【表】10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.85)由【图】10-21d按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限Hlim1=600MPa；大齿轮接触疲劳强度极限Hlim2=550MPa6)由【式】10-13计算应力循环次数N1=60n1jLh=2.868108N2= N1/i=7.6261077)按【图】10-19取接触疲劳寿命系数KHN1=0.95,KHN2=0.98.8)计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，由文献【1】式（10-12）得（2）计算计算小齿轮分度圆直径 计算圆周速度计算齿宽b及模数mnt。b=dd1t=160=60计算纵向重合度。 =0.318dZ1tan=0.318131 tan160=2.83计算载荷系数K已知使用系数KA=1.25, 根据v=0.625m/s,7级精度，由【图】10-8查得动载系数KV=1.03,由【表】10-4查得KH=1.312,由【图】10-13查得KF=1.30.由【表】10-3查得KH=KF=1.2。故载荷系数K=KAKVKHKH=1.251.031.21.312=2.03按实际的载荷校正所算得的分度圆直径，由【式】10-10a得计算模数mn3.齿根弯曲疲劳强度验算mn32KT1YCOS2dZ12YFaYSaF（1）确定计算参数1）计算载荷系数。 K=KAKVKFKF=1.251.031.21.30=2.012）根据纵向重合度=2.83，从【图】10-28查得螺旋角影响系数Y=0.863）计算当量齿数。4）查取齿形系数由【表】10-5查得YFa1=2.52；YFa2=2.145）查取应力校正系数。由【表】10-5查得YSa1=1.65；YSa2=1.83由【图】10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=500MPa,大齿轮弯曲疲劳强度极限FE2=380MPa。由【图】10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.88,KFN2=0.92计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由文献【1】式（10-12）得：6）计算大小齿轮的并加以比较。大齿轮的数值大。（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mn大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取mn=2.0，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=40.38来计算应有齿数。于是由 取Z1=31，Z2=uZ1=3.7631=1174.几何尺寸计算（1）计算中心距 将中心距圆整为155mm。（2）按圆整后的中心距修正螺旋角 因值改变不多，故参数、K、ZH等不必修正。（3）计算大小齿轮的分度圆直径(4)计算齿轮宽度 圆整后B2=65,B1=70 3、传动齿轮主要参数表高速级低速级齿数z209731117中心距a(mm)122155模数m(mm)22齿宽b(mm)47427065分度圆直径d(mm)41.7202.365.3246.3四、轴的设计1、高速轴1的设计1. 总结以上的数据。功率转矩转速齿轮分度圆直径螺旋角压力角2.82Kw28.1Nm960r/min41.7mm16.5202. 求作用在齿轮上的力 3. 初步确定轴的直径先【式】15-2初步估算轴的最小直径，选取轴的材料为45钢，调质处理。根据【表】15-3选取=112。于是有: 此轴的最小直径分明是安装联轴器处轴的最小直径d1-2为了使所选的轴的直径d1-2与联轴器的孔径相适应，固需同时选取联轴器的型号。4 . 联轴器的型号的选取查【表】14-1,取=1.3则； 按照计算转矩Tca应小于联轴器的公称转矩的条件，查标准GB/T5014-2003（见表28-2），选用LX1 型弹性柱销联轴器，其公称转矩为250(Nm)。半联轴器的孔径d1=19(mm) ，固取d1-2=19(mm)，半联轴器长度为52mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度为38mm。5. 轴的结构设计（1）：拟定轴上零件的装配方案（2）：根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1-2段轴由于与联轴器相连，且已经选定联轴器，其公称转矩为250(Nm)。半联轴器的孔径d1=18(mm) ，固取d1-2=18(mm)。1-2段轴的长度我们取为： 2-3段轴相对于1-2段轴要做一个轴肩，这里我们取 ， 同时取D=22（mm）。 ： 3-4段轴要与滚动轴承相配合，考虑到主要承受径向力，轴向也可承受小的轴向载荷。当量摩擦系数最少。在高速转时也可承受纯的轴向力，工作中容许一定的内外圈轴线偏斜量，大量生产价格最低等因素，根据【表】16-2选用深沟球轴承,由【表】18-1选用轴承型号为6205，其d=25mm，B=15mm。：4-5段轴没有什么零件与之相配合，且根据整体设计方案，此段轴的轴长要长一些， 。: 5-6段轴主要是对与6-7段轴相配合的小齿轮的左端进行轴向定位，所以我们取4mm。: 6-7段轴要与高速小齿轮相配合，由前面设计可知高速小齿轮的齿宽为B=55（mm），根据与齿轮相配合部分的轴段长度一般应比轮毂长度短23（mm) ，所以取6-7段轴的直径为L6-7=51（mm): 7-8段放置套筒与轴承，为满足轴承的轴向定位要求，这里我们取 ， 。（3）：轴上零件得周向定位齿轮，轴的周向定位都采用平键联接。按d6-7=27(mm) ，由手册查得平键的截面 b*h=8*7(mm)见2表4-1,L=50（mm）；按d1-2=22(mm) ，由手册查得平键的截面 b*h=6*6(mm)【表】4-1,L=35（mm）。同时为了保证齿轮与轴配合得有良好得对中性，固选择齿轮轮毂与轴得配合选H7/n6。滚动轴承与轴得周向定位，是借过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为m6。（4）：确定轴的的倒角和圆角参考1表15-2，取轴端倒角为1.0*45，各轴肩处的圆角半径为1.6。（5）：求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴的支点位置时，对于6205深沟滚子轴承，通过查取手册我们可知作为简支梁的轴的支撑跨距为267.3mm。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。因为已经计算出： （6）：按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时通常只校核承受最大弯矩核最大扭矩的截面（即危险截面C的强度）根据1式15-5及表115-4中的取值，且0.6（式中的弯曲应力为脉动循环变应力。当扭转切应力为静应力时取0.3；当扭转切应力为脉动循环变应力时取0.6） ：计算轴的应力 ca=M12+(T1)2W=64237.62+(0.63.25104)20.1313=22.53(Mpa)前已选定轴的材料为45钢，由轴常用材料性能表查得-1=70MPa因此ca2 (ms),齿轮采用油润滑。V 12(ms)，齿轮采用浸油润滑。即将齿轮浸于减速器油池内，当齿轮转动时，将润滑油带到啮合处，同时也将油甩直箱壁上用以散热。2、滚动轴承的润滑由于滚动轴承的速度较低，所以可用脂润滑。查2表19-2，选用钙基润滑脂（GB/T 491-1987），代号为L-XAMHA1。3、 减速器的密封为避免油池中稀油溅入轴承座，在齿轮与轴承之间放置挡油环。输入轴与输出轴处用毡圈密封。八、减速器箱体及附件1. 箱体设计：低速级中心：a=155（mm） 箱座壁厚：=0.025a+2.5=6（mm） 取为6（mm） 箱盖壁厚：=0.025a+2.5=6（mm） 取为6（mm） 箱座凸缘厚度：b=1.5=9（mm）箱盖凸缘厚度：=1.5=9（mm） 箱座底凸缘厚度：p=2.5=15（mm） 箱座上的肋厚: m0.85=5.1（mm），取m=6（mm） 箱盖上的肋厚: 0.85=5.1(mm)，取=6(mm) 地脚螺栓直径: =0.036a+10=14.1,取M15 轴承旁连接螺栓直径: =0.75=11.25，取M12 上下箱连接螺栓直径: =（0.50.6）=(7.59)，取M9 定位销孔直径：=（0.70.8）=（6.37.2），取=8（mm）2.减速器附件设计：（1）：窥视孔及窥视孔盖 A=100(mm) ， A1=130(mm) ，A2 =115(mm) ； B= 50(mm) B1=90（mm） ， B2=70(mm) ， D4=M6 ，R=6（mm）， h=4.5(mm)（2）：通气孔 A型通气器 M181.5(3): 轴承盖 选取凸缘式轴承盖，轴承外径D=7285（mm）,对于低速轴有螺栓直径=M9螺栓数目n=6；对于高速轴和中间轴有螺栓直径=M9,螺栓数目n=4。(