二级圆柱斜齿轮减速箱设计 毕业设计

目录第一章传动系统总体方案设计511选择电动机5111选择电动机类型5112选择电动机容量5113确定电动机转速512传动装置总传动比的分配6121传动装置的总传动比6122分配各级传动比613计算传动装置的运动参数和动力参数7131各轴的转速7132各轴的功率7133各轴的转矩7第二章传动零件的设计821齿轮的设计8211轴和轴相啮合的一对齿轮设计82111选精度等级、材料及齿数82112按齿面接触强度设计82113按齿根弯曲疲劳强度设计102114几何尺寸计算11212轴和轴相啮合的一对齿轮设计112121选精度等级、材料及齿数112122按齿面接触强度设计122123按齿根弯曲疲劳强度设计132124几何尺寸计算1422轴的设计15221轴的设计152211求出作用在齿轮上的力152212选择轴的材料及确定许用应力152213按照扭转强度估算最小轴径152214轴的结构设计16222轴的设计172221求出作用在齿轮上的力172222选择轴的材料及确定许用应力172223按照扭转强度估算最小轴径172224轴的结构设计172225求轴上的载荷182226按弯扭合成应力校核轴的强度21223轴的设计212231求出作用在齿轮上的力212232选择轴的材料及确定许用应力212233按照扭转强度估算最小轴径212234轴的结构设计2223轴承寿命的校核23231轴上轴承寿命的校核232311求出两轴承受到的径向载荷1RF和2232312求两轴承的计算轴向力1A和2242313求轴承当量动载荷1P和2242314验算轴承的寿命2424键强度的校核24241轴上键强度的校核242411确定许用应力242412确定键的工作长度252413强度计算25第三章箱体结构及减速器附件设计2631箱体设计26311铸造箱体的结构设计2632箱体附件设计26321箱体附件的设计263211窥视孔和窥视孔盖263212通气器273213起吊装置273214油标273215油塞与排油孔273216定位销273217起盖螺钉27参考文献28第一章传动系统总体方案设计11选择电动机111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。112选择电动机容量电动机所需功率，按照公式可得DPAWN由公式可得WPKFV10根据带式输送机工作类型，可以取工作机的效率为960W传动装置的总效率为231A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099，滚动轴承传动效率（一对）099，闭式齿轮传动效率12097，代入公式可得389507980232所需电动机的功率为KWFVPWD74614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CDPD相异步电动机的技术参数，选电动机的额定功率为55KW。C113确定电动机转速卷筒轴工作转速为MIN/31083760160RDVN由表可知，两级圆柱齿轮减速器一般传动比为840，则总传动比合理范围840，故电动机转速的可选范围为1AI8664332R/MININ/10841RNIAD符合这一范围的同步转速有、，故仅将IN/150RMIN/30R同步转速为、三种方案进行比较。由表查得MI/0RI/5MI/3电动机的数据及计算的总传动比列于表11中。表11电动机的转速MINR方案电动机类型额定功率/KWCDP同步转速满载转速电动机重量KGW参见价格/元总体传动比AI1Y132M265510009608596012562Y132S455150014406887418843Y132S2553000292064840382根据表11，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Y132S4。电动机的外形尺寸（MM）A216B140C89D38F10G33H132K12AB280AC270AD210HD315BB205L47512传动装置总传动比的分配121传动装置的总传动比31084NIM122分配各级传动比高速级的传动比32411I低速级的传动比0812I13计算传动装置的运动参数和动力参数131各轴的转速轴INMIN/140R轴NMIN/3IN/32410RRI轴8滚筒轴WI/10R132各轴的功率轴PIKWM459051轴PK176832轴PP92076滚筒轴PW412133各轴的转矩电动机轴MNNTM47361405950轴TN36149轴T837轴T50825滚筒轴MNNW97420149将以上算得的运动参数和动力参数列于表12中。表12轴号参数电动机轴轴轴轴滚筒轴转速N/（R/MIN）14401440333310831083功率P/KW55544551764924774转矩T/MN36473611148304338542097传动比I14323081效率099095095097第二章传动零件的设计21齿轮的设计211轴和轴相啮合的一对齿轮设计2111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。301Z1302Z4选取螺旋角，初选螺旋角。42112按齿面接触强度设计由公式可得3211U2HEDTTZTK1确定公式内的各计算数值试选61TK由图选取区域系数432HZ由图可查得，则78017065187021小齿轮的转矩为MNT6由表选取齿宽系数D由表查得材料的弹性影响系数2189MPAZE按图查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲H0LIM劳极限MPAH502LIM由式可得，计算应力循环次数，13081461HJLN92692104N由图取接触疲劳寿命系数,9HNK50HN计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数S1，由式可得MPASKHN540690LIM1252LI2计算接触应力PAAHH531240212计算计算小齿轮分度圆直径，有计算公式得TD1MDT354253894256413031计算圆周速度SMSV/89/02计算齿宽B及模数NTB1M354210COS2NTH225MT79437925HB计算纵向重合度37214TAN3018TAN180ZD计算载荷系数K已知使用系数,根据V289M/S,7级精度。A由图查得动载荷系数V由表查得421H由图查得35F由表查得,故载荷系数KK2211按实际的载荷系数核正所算得分度圆直径，有公式可得5257MMMDTT33161254计算模数137MMZDN3014COS7COS2113按齿根弯曲疲劳强度设计321COSFSADNYZKTM1确定计算参数计算载荷系数23541FVAK根据纵向重合度，由图查得螺旋角影响系数7280Y计算当量齿数9314COS031ZV22查取齿形系数，由表可得41FAY152FAY查取应力校正系数，由表查得69S83S由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳MPE01强度极限MPAFE3802由图查取弯曲疲劳寿命系数851FNK2FN计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S14，由公式可得MPAASKFN573041580186222计算大，小齿轮的并加以比较FSAY01753491FSAY2368622小齿轮的数值大2设计计算MMN09176651304COS322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强度计算的法面模数，取15，已可满足弯曲强度，需按接触疲劳强度NNM算得的分度圆直径来计算应有的齿数，于是由D7421275514COS72COS1NMDZ取，则82UZ验算传动比误差1000953241I5007D,故H4MM，则轴环段的直径为60MM，轴肩宽度B取10MM。轴承端盖的厚度E10MM,根据轴承做的尺寸可以得到M18MM,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。M83M152此时，已经初步确定了轴的各段直径和长度。图223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BH18MM11MM，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。2225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23所示。已知,，NFT97412FR03152NFA9103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A167MM。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MML65032矩图。图232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24所示。022332LFDLFRANV所以489NNVRV621MM15LF732图243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25所示。0232LFFTNH所以N586HT7121MMH图254求合成弯矩，并画出合成弯矩图，如图26所示。MNMNMHV718950287516958222211364742图265求扭矩，并画出扭矩图，如图27所示。T433850MN图276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21所示。HV表21载荷水平面H垂直面V支反力F,NNH72130NF25862,NFV48916382弯矩M56M152MV7总弯矩MNM71895023642扭矩TT32226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60MPAWTMCA62560143857895222321前面已经选定了轴的材料为45钢，调质处理，由表查得。因01此，故安全。1所以轴承1被放松，轴承2被压紧。DA04521DA314267630CF98402A2313求轴承当量动载荷和1P2因为，6701CFA0498CFA由表可查得径向载荷系数和轴向载荷系数为轴承1,轴承2,X1Y1X02Y因为轴承运转中有轻微的冲击载荷，由表可得，取，则1PF1PFNFFPARP75611132222314验算轴承的寿命因为,所以按照轴承2的受力验算12HLHPCNLH720107235190460613016所以所选轴承的寿命足够。24键强度的校核241轴上键强度的校核2411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BH16MM10MM，长为50MM。联接中轮毂材料的强度最弱，由表可以查得MPAP102412确定键的工作长度键的工作强度MBLL3218502413强度计算由公式可得PPPMPAADHLT12093216494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31箱体设计311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M10M81箱座的凸缘厚度箱盖的凸缘厚度5B15B箱座底的凸缘厚度2地脚螺栓直径地脚螺栓个数8DF6N轴承旁联接螺栓直径14箱盖、箱座联接螺栓直径M02轴承端盖螺钉直径3检查孔盖螺钉直径8D4箱盖的肋板厚度为1箱盖的肋板厚度为92大齿轮顶圆与箱体内壁间的距离M12齿轮端面与箱体内壁间的距离32箱体附件设计321箱体附件的设计为了检查传动件啮合情况、注油、排气、指示油面、通气、加工及装配时的定位、拆卸和吊运，需要在减速器上安装以下附件。3211窥视孔和窥视孔盖窥视孔是为了观察运动件的啮合情况、润滑状态，润滑油也可以由此注入。为了便于观察和注油，一般将窥视孔开在啮合区的箱盖顶部。窥视孔平时用盖板盖住，称为窥视孔盖。窥视孔盖底部垫有耐油橡胶板，防止漏油。3212通气器由于传动件工作时产生热量，使箱体内温度升高、压力增大，所以必须采用通气器沟通箱体内外的气流，以平衡内外压力，保证减速器箱体的密封性。通气器设置在箱盖上。3213起吊装置起吊装置用于减速器的拆卸和搬运。箱盖用掉耳环，箱座用吊钩。主要的尺寸如图41。图413214油标油标用来指示油面的高度，应设置在便于检查及油面较稳定之处。3215油塞与排油孔为将箱体内的废油排出，在箱体座面的最低处应设置一排油孔，箱座底面也做成向排油孔方向倾斜的平面。平时排油孔用油塞加密封圈封住。油塞直径为20MM。3216定位销为保证箱体轴承座孔的镗孔精度和装配精度，在箱体联接凸缘上距离较远处安置两个定位销，并尽量放在不对称位置，以便于定位精确。销A635。3217起盖螺钉为了便于起盖，在箱盖侧边的凸缘上装1个起盖螺钉。起盖时，先拧