二级斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书.doc

机械设计 课程设计说明书 姓名： 郭亚军 院别：机械工程学院 班级：机自Y107班学号：201000104107指导老师: 高尚晗 起止日期： 2012 年 9 月 3 日 2012 年 9 月 19 日目 录一、课程设计目的4二、设计要求4三、设计计算的各项内容4四、 设计要求4五、电动机的选择4六、确定传动装置的总传动比和分配传动比5七、计算传动装置的运动和动力参数5 （一）各轴转速5 （二）各轴输入功率5 （三） 各轴输入扭矩5八、齿轮的设计6 （一）高速级齿轮传动的设计计算6 （二）低速级齿轮传动的设计计算9 （三）锥齿轮的传动设计计算12九、轴的设计与校核及联轴器、键的选择13 (一).轴的设计计算13 （二）.轴的结构设计14 1）.中速轴的结构设计14 2）.高速轴的设计计算14 3）.低速轴的设计计算14 （三）联轴器的选择15 1）弹性联轴器的设计计算15 2）刚性联轴器的设计计算15 （四）轴的强度校核16 (五)键的选择18十、 滚动轴承的选择及校核计算18 （一）对高速轴上滚动轴承的选择及核计算18 1）、高速轴滚动轴承的选用深沟球轴承18十一、机座箱体结构尺寸及其附件20 （一）.箱体材料的选择与毛坯种类的确定20 （二）.箱体主要结构尺寸计算20十二、减速器的润滑及密封形式选择21十三、设计小结22十四、参考文献22 一课程设计目的 1. 了解机械设计的一般过程、步骤和方法。 2. 复习和消化我们所学的知识，并学以致用。 3. 学会查阅资料文献，巩固绘图技能。二. 课程设计题目题目名称：设计两级圆柱齿轮减速器说 明： 已知设备单向运转，有中等冲击，容许转速误差为5%；单班制工作，使用年限为10年；减速器为小批量生产。 技术参数：已 知 数 据组 号1234567主轴转速n（r /min）45304032455038 主轴转矩T（Nm）1000110012001050800700950 圆锥齿轮传动比i4343.53.543 根据老师安排，选择第2组数据进行设计。三设计计算的各项内容 1.传动装置的总体设计计算； 2.各传动零件的设计计算； 3.一根主要轴的设计计算； 4.一对主要轴承的设计计算； 5.标准零件选择与润滑设计计算。四. 设计要求1.减速器装配图一张(A1)。2.典型零件工作图各一张(A2)。3.设计说明书一份。五.电动机的选择工作机所需功率：Pw Pw = Tn/9.55103 = 3.455 kW 电动机所需工作功率为： PP/3.455/0.79164.365 kW, 电动机到工作机的传动效率为0.950.970.960.7916； 为： 圆锥齿轮传动的0.95 为： 圆柱齿轮传动的0.97 为： 滚动轴承传动的0.99 为： 弹性联轴器的0.97 为： 刚性联轴器的0.96 。 根据动力源和工作条件，电动机的类型选用Y系列三相异步电动机。电动机的转速选择常用的两种同步转速：1500r/min和1000r/min; 综合考虑电动机和传动装的置尺寸、重量、价格和减速器的传动比，选用Y132S-4 。 根据电动机型号查表确定外伸轴径、外伸轴长度、键槽宽度、中心高等参数。将计算数据和查表数据填入表2。表2 电动机的数据电动机型号额定功率/kw同步转速/(r/min)满载转速/(r/min)外伸轴径D/mm外伸轴长度E/mm中心高/mm键宽F/mmY132S-45.515001440388013210六.确定传动装置的总传动比和分配传动比 总传动比: i=1440/30=48 i = i1i2iw 由设计要求知: 圆锥齿轮传动比iw=3，又由 i1 1= (1.251.35) i2 ,取i1 1= 1.3 i2 则 ,计算得： i1 =4.5607； i2 =3.5082 七.计算传动装置的运动和动力参数 （1）各轴转速 no1440 r/min / i11440/4.5607315.74 r/min /i1i21440/4.56073.5082=90.00 r/min nv/ i1i2iw = 30.00 r/min （2）各轴输入功率 P电4 5.50.97 = 5.335 kW 34 5.3350.990.975.123 kW 2 5.1230.990.974.920 kW 5 = 4.9200.964.723 kW Pv = 4.7230.994.676 kW （3） 各轴输入扭矩 9550/ =95505.335/1440 = 35.381Nm 9550/=95505.123/315.74 = 154.95Nm 9550/=95504.920/90.00 = 522.07Nm 9550/=95504.723/90.00 501.16Nm Tv9550 Pv/ nv 95504.676/30 1488.53 Nm 运动和动力参数结果如下表轴名功率P KW转矩T Nm转速r/min传动比i效率电动机轴5.536.476144010.97轴5.33535.381144010.9603轴5.123154.95315.744.56070.9603轴4.920522.0790.003.50820.96轴4.723501.1690.0030.99V轴4.6761488.5330.001八.齿轮的设计 （一）高速级齿轮传动的设计计算 齿轮材料 小齿轮选用40Cr钢调质，齿面硬度为280HBS 大齿轮选用45号钢调质，齿面硬度为240HBS 热处理 调制处理 精度 GB/T100951998 7级 初定螺旋角 18 初取齿数 取=21，又Z= i1Z =21, Z=95.77 圆整 =21, Z=96 试选 =1.9小齿轮转矩 = 9.5510 =3.5381104 Nmm齿宽系数 取1.0弹性影响系数 =189.8 MPa节点区域系数 =2.375端面重合度 =1 + 2 1 1 =0.740 2 2 =0.860 故 =1.600接触疲劳强度极限 =670MPa =580MPa应力循环次数 N60njL N12.073610 N24.546710接触疲劳寿命系数 =0.90 =0.95安全系数S S=1接触疲劳应力 = =603 =551许用接触应力 =( 1 + 2 ) / 2 =577 d 圆周速度 2.99 m/s齿宽b b= b=39.69 mm模数 =d1tcos /z1 =1.80 齿高 h=2.25 9.8使用系数 =1.5动载系数K v=2.99m/s , 7级精度 K=1.12 K K=1.418 K K=1.35载荷系数K KK K K K K2.86 d d= 45.49模数 d1/z1 = 2.08弯曲强度的设计公式 当量齿数 zv1z/cos zv123.71 zv2z/cos zv2108.41载荷系数K KK K K K K=2.72齿形系数Y Y2.621 Y2.149应力校正系数Y Y1.584 Y1.799轴向重合度 =2.170螺旋角系数Y Y1 Y0.88 =520 MPa =480 MPa 弯曲疲劳寿命系数 K=0.97 K=0.98弯曲疲劳安全系数SF SF =1.5 =K/ SF = 360.3 MPa =K/SF =336 MPa 小齿轮的数值大.选用模数 取模数 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面 m=2mm 模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数 故，圆整后取法面模数m=2mm d1 取d1=45.49mm z1 z1=d1cos /mn z1=21.63 取z1=24 Z2 Z2=244.5607=109.46 Z2=109.46 取Z2=109 a a= a=139.84 取a=140mm修正螺旋角 =arccos =大.小齿轮的 d= d=50.53分度圆直径 d= d=229.47齿轮宽度 B= B=圆整的 mm mm（二） 低速级齿轮传动的设计计算 齿轮材料 小齿轮选用40Cr钢调质，齿面硬度为280HBS 大齿轮选用45号钢调质，齿面硬度为240HBS 热处理 调制处理 精度 GB/T100951998 7级 初定螺旋角 18初取齿数 取=24，又Z= i2Z =24, z=84.20 圆整 =24, z=84 试选 =1.9小齿轮转矩 = 9.5510 =1.5495105N.mm齿宽系数 取1.0弹性影响系数 =189.8 MPa节点区域系数 =2.385端面重合度 3+4 3 3=0.750 4 4 =0.84 故 =1.590接触疲劳强度极限 =670MPa =580MPa应力循环次数 N60njL N34.557310 N41.299010接触疲劳寿命系数 =0.95 =0.97安全系数S S=1接触疲劳应力 = =636.5 =562.6许用接触应力 =( 3 + 4 ) / 2 =599.55 圆周速度 1.0696 m/s齿宽b b= b=64.73 mm模数 = =2.59 齿高 h=2.25 11.10使用系数 =1.5动载系数K v=1.0696m/s , 7级精度 K=1.075 K K=1.423 K K=1.2载荷系数K KK K K K K2.75 d d=d3t d= 45.49模数 = = 2.93弯曲强度的设计公式 当量齿数 zv3z/cos zv323.71 zv4z/cos zv4108.41载荷系数K KK K K K K=2.61齿形系数Y Y2.552 Y2.185应力校正系数Y Y1.609 Y1.788轴向重合度 =2.480螺旋角系数Y Y1 Y0.88 弯曲疲劳寿命系数 K=0.97 K=0.98弯曲疲劳安全系数SF SF =1.5 =K/ SF = 433.27 MPa =K/SF =378.93 MPa =0.009477 大齿轮的数值大.选用模数 取模数 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面 m=2.5mm 模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数 故，圆整后取法面模数m=2.5mm d3 取d3 73.22 z3 z3=d3 cos /mn z3=28.13 取z3=29 z4 z4 101.73 取z4 100 a a= a=167.91 取a=170mm修正螺旋角 =arccos =大.小齿轮的 d= d=75.696分度圆直径 d= d=260.89齿轮宽度 B= B=圆整的 mm mm（三）锥齿轮的传动设计计算 九轴 轴承的设计与校核(一).轴的设计计算 初步确定轴的最小直径 对轴分析，选取轴的材料为调质处理的45号碳钢，查机械设计书得 =126103, 取=112 则 =112=17.33mm ; 外伸轴端接联轴器，有键槽，轴径放大， 故 =17.331.06=18.37mm 对轴分析，选取轴的材料为调质处理的40cr，查机械设计书得 =11297, 取=105 则 =105=26.58mm; 对轴分析，选取轴的材料为调质处理的40cr，查机械设计书得 =11297, 取=105 则 =105=39.85mm; 外伸轴端接联轴器，有键槽，轴径放大， 故 =39.851.06=42.24mm （二）.轴的结构设计 1）. 中速轴的结构设计 1、初选7209型的滚动轴承，其尺寸为d D B =458519即。 2、取齿轮2距箱体内壁的距离为a=12mm，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体的距离为s=010mm, 取s=6mm，轴段的长度要小于齿轮2的宽度, 即。 3、齿轮2与齿轮3的距离取为 ，齿轮2右端才有轴肩定位，取。 4、因为齿轮3与轴一起做成齿轮轴，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，并考虑到齿轮的结构，轴段的长度要小于齿轮的宽度，取 。 5、取齿轮3距箱体内壁的距离为a=9.5mm，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体的距离为s=010mm，取s=6mm, 。 2）. 高速轴的设计计算 第一轴各段的直径和长度如下： 3）. 低速轴的设计计算 第三轴各段的直径和长度如下： （三）联轴器的选择 联轴器的选择应根据工作条件而定，联轴器与减速器底速轴连接，由于轴的转 速较低，传递扭矩较大，选刚性联轴器; 联轴器与减速器高速轴连接，由于轴的转速较高， 可选弹性联轴器。 1） 弹性联轴器的设计计算由于装置用于电动机，所以工作情况系数为： ， = 35.381 N.m 计算转矩为: 1.335.381 N.m =45.995 N.m 所以联轴器选择为TL5型弹性套柱销联轴器 其主要参数如下：公称转矩轴孔直径，轴孔长 2） 刚性联轴器的设计计算同理，工作情况系数为：，又T =522.07 N.m计算转矩为: 1.3522.07 N.m =678.691 N.m所以联轴器选择为YL11型凸缘联轴器 其主要参数如下：公称转矩轴孔直径，轴孔长（四）. 轴的强度校核 对轴进行校核 圆周力 径向力 Fr2= =457.36N 轴向力 = tan=403.00N 圆周力 径向力 Fr3= =1388.85N 轴向力 = tan=1222.34N V面： += Fr3 Fr2 = 1388.85457.36 =931.49N Fr3134.5Fr255199.50 得： 121.24 810.25 55121.24556668.20 229.47/2403.00229.47/246238.21 65810.256552666.25 75.66/21222.3475.66/246241.12 H面： +=+=1350.50+4095.96=5446.46 199.555134.50 得： 2312.71 3133.75 552312.7155127199.05 653133.7565203693.75 Tmax4095.9665266237.40 则画图如下所示： 故：ca =1/0.175.663=6.40 由 ca=6.40-1=70 ；符合。十. 滚动轴承的选择及校核计算由条件知，减速器工作期限十年，一班制工作，则轴承的预计寿命为（一）对高速轴上滚动轴承的选择及核计算1）、高速轴滚动轴承的选用深沟球轴承 对轴承进行受力分析计算 受力如图：由轴的计算得：121.24 810.25 2312.71 3133.75故可得：FrA= = 2315.89 FrD=3236.80初取 e = 0.46,Fd1 = FrAe=2315.890.46=1065.31Fd2 = FrDe=3236.800.46=1488.93Fa = =1222.34403.00=819.34 由Fd2 + FaFd1 ;Fa1 = Fd2 + Fa = 1488.93+819.34=2308.27Fa2 = Fd2 =1488.93 Fa123800 = 2308.27 / 23800 =0.09698 Fa2 / 23800 = 1488.93 / 23800 =0.06256(0.096980.087) /0.033 ( e10.46) / 0.01 (1.23Y1) / 0.04 故，e1 0.4630 ，Y1 1.2179(0.0870.06256) /0.029 (0.46 e2) / 0.03 (Y21.23) / 0.07 故，e2 0.4347 ，Y2 1.2889Fa1/ FrA2308.27/2315.890.9967e1Fa2/ FrD1488.93/3236.800.4600e2 故，X1=X2=0.44 ；Y1= 1.2179 ， Y2=1.2889P1= fp (X1FrA Y1Fa1)=5745.35P2= fp (X2FrD Y2Fa2)=5014.91 由P1P2 , 轴承寿命Lh=106( C / P1 )/ 60n 即，Lh=7500.55 h3.125年（一年 = 300天）。单位(mm)轴名轴承代号dDB轴7208C408018轴7209C458519轴7312C6013031十一.机座箱体结构尺寸及其附件（一）.箱体材料的选择与毛坯种类的确定 根据减速器的工作环境,可选箱体材料为灰铸铁HT200.由于铸造箱体刚性好,得到的外形美观,灰铸铁铸造的箱体还易于切削、吸收振动和消除噪音等优点,可采用铸造工艺获得毛坯.（二）.箱体主要结构尺寸计算名称符号结构尺寸箱座壁厚10 mm箱盖壁厚8 mm箱座凸缘厚度b12 mm箱盖凸缘厚度10mm箱座底凸缘厚度25mm箱座上的肋厚8.5mm地脚螺栓直径M16*4轴承旁连接螺栓直径M168剖分面凸缘尺寸18 mm16 mm上下箱连接螺栓直径M1210定位销孔直径8 mm轴承旁凸台半径10 mm大齿轮顶圆与箱体内壁距离15 mm箱体外壁至轴承座端面距离44mm观察孔盖螺钉直径M6*4十二.减速器的润滑及密封形式选择1）检查孔与检查孔盖 为检查传动件的啮合情况、接触斑点、侧隙和向箱体内倾注润滑油,在传动啮合区上方的箱盖上开设检查孔2）通气器减速器工作时,箱体温度升高,气体膨胀,压力增大,对减速器各接缝面的密封很不利,故常在箱盖顶或检查孔盖上装有通气器3）油塞为了换油及清洗箱体时排出油污,在箱体底部最低位置设有排油孔,通常设置一个排油孔,平时用油塞及封油圈堵住4）定位销为了保证箱体轴承座孔的镗制和装配精度,需