斜齿圆柱齿轮减速器毕业设计

白城职业技术学院毕业论文设计说明书斜齿圆柱齿轮减速器学生姓名专业班级机械制造及其自动化指导教师起止日期20111212012315白城职业技术学院摘要机械设计实践教学环节对培育学生实际工程设计能力具有重要意义。它是学生毕业前所进行的最重要的实践训练环节。此设计是设计一级斜齿圆柱齿轮减速器，根据课题所给定的参数以及传动方案进行设计。电机的选择，带传动的合理设计，轴系及齿轮的设计及校核。合理方案首先要满足工作机的性能要求。适应工作条件，工作可靠，此外还应使传动装置的结构简单，尺寸紧凑，加工方便，成本低廉，传动效率高和使用维护方便。要同时满足这些要求是比较困难的，因此要同通过分析比较多种传动方案，选择出能保证重点要求的最佳传动方案。本方案采用带传动，承载能力较低，但能缓冲减震，有过载保护作用，而采用齿轮的工艺齿轮，既有传动平稳，承载能力高等优点。关键词机械齿轮减速器传动ABSTRACTMECHANICALDESIGNOFPRACTICETEACHINGLINKFORCULTIVATINGSTUDENTSPRACTICALABILITYOFENGINEERINGDESIGNHASIMPORTANTSIGNIFICANCEITISTHESTUDENTSBEFOREGRADUATIONARETHEMOSTIMPORTANTPRACTICELINKTHISDESIGNISTHEDESIGNOFTWOSTAGECYLINDRICALHELICALGEARREDUCER,ACCORDINGTOTHETOPICGIVENPARAMETERSANDTRANSMISSIONSCHEMEDESIGNCHOICEOFMOTOR,BELTDRIVEDESIGN,SHAFTANDGEARDESIGNANDVERIFICATIONREASONABLESOLUTIONTOSATISFYTHEPERFORMANCEREQUIREMENTSOFWORKINGMACHINEADAPTTHEWORKINGCONDITIONS,RELIABLEWORK,MOREOVERALSOSHOULDMAKETHETRANSMISSIONDEVICEHASTHEADVANTAGESOFSIMPLESTRUCTURE,COMPACTSIZE,CONVENIENTPROCESSING,LOWCOST,HIGHTRANSMISSIONEFFICIENCYANDCONVENIENTUSEANDMAINTENANCETOSATISFYTHESEREQUIREMENTSISDIFFICULT,SOTHESAMETHROUGHTHEANALYSISANDCOMPARISONOFVARIOUSTRANSMISSIONSCHEME,SELECTIONOFKEYREQUIREMENTSTOENSUREOPTIMUMTRANSMISSIONSCHEMETHISSCHEMEADOPTSBELTTRANSMISSION,BEARINGCAPACITYISLOW,BUTCANBUFFERDAMPING,OVERLOADPROTECTIONFUNCTION,ANDADOPTSTHEGEARWITHGEAR,HASSTABLETRANSMISSION,HIGHBEARINGCAPACITYKEYWORDSMECHANICALGEARREDUCER目录摘要IIABSTRACTIII目录IV设计任务书1第1章电动机的选择211传动机结构212计算总传动比2第2章斜齿圆柱齿轮减速器的设计321选精度等级、材料及齿数322按齿面接触强度设计323按齿根弯曲强度验算4第3章轴的设计计算631轴的选择与结构设计632初始轴的直径633高速轴轴的校核6第4章键联接的选择及计算1141键的选择与结构设计1142键的校核11第5章滚动轴承的选择及计算1351轴承的选择与结构设计1352高速轴轴承的校核13第6章联轴器的选择及计算1561联轴器的选择和结构设计1562联轴器的校核15第7章减速器附件的选择16第8章润滑和密封方式的选择1781齿轮润滑1782滚动轴承的润滑17第9章箱体及附件的结构设计和选择1891减速器箱体的结构设计1892减速器的附件18921窥视孔和视孔盖18922通气器18923轴承盖18924定位销19设计小结19参考资料20致谢21设计任务书题目设计一由电动机驱动的不均匀加料用的连续运输的斜齿圆柱齿轮闭式减速传动，已知传递功率P1516KW，小齿轮转速N1200RPM,齿数比U32。工作寿命为15年（每年为300工作日），两班制（8小时/天）。一总体布置电动机；联轴器；齿轮减速器；带式运输机；鼓轮；联轴器二工作情况载荷平稳、单向旋转三原始数据输送带有效拉力F（N）2000滚筒的直径D（MM）350运输带速度V（M/S）235带速允许偏差（）5使用年限（年）151电动机的选择与运动参数计算；2斜齿轮传动设计计算3轴的设计4滚动轴承的选择5键和连轴器的选择与校核；6装配图、零件图的绘制7设计计算说明书的编写四设计任务1斜齿圆柱齿轮减速器设计装配图一张（A1号图纸2低速轴零件工作图一张（A3号图纸）3大齿轮零件图一份（A3号图纸）4设计说明书一份（约20页）五设计进度1、第一阶段总体计算和传动件参数计算2、第二阶段轴与轴系零件的设计3、第三阶段轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制4、第四阶段装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写第1章电动机的选择11传动机结构本传动机构的特点是减速器横向尺寸较小，大齿轮浸油深度到规定尺寸。结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难。12计算总传动比由电动机的满载转速NM和工作机主动轴转速N可确定传动装置应有的总传动比为IANM/N1440/200IA72121电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是载荷较平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y系列的电动机。122电动机容量的选择1）工作机所需功率PWPW516KW2）电动机的输出功率PDPW/（带传动）（轴承）（齿轮）（联轴器）（卷筒）09009809809809809810960807PD639KW123电动机型号的确定由机械设计手册查出电动机型号为Y160L8,其额定功率为75KW，满载转速720R/MIN。基本符合题目所需的要求第2章斜齿圆柱齿轮减速器的设计21选精度等级、材料及齿数211选择小齿轮材料为45号钢（调质处理），硬度为235255HBS。大齿轮材料为45号钢（正火处理），167212HBS。212精度等级选用8级精度。213试选小齿轮齿数Z125，大齿轮齿数Z280。214选取螺旋角。初选螺旋角12。22按齿面接触强度设计因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算221确定公式内的各计算数值（1）试选载荷系数K14（2）区域系数ZH317（3）尺宽系数D10（4）得SF13，SH10（5）得材料的弹性影响系数ZE189,8MPA（6）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限HLIM1570MPA；大齿轮的接触疲劳强度极限HLIM2530MPA；（7）小齿轮转矩T1955106P1/N1955106516/200246105NMM（8）需用接触应力验算由图1024得HLIM1570MPAHLIM2530MPAN160NTH602001530016864108N2N1/I864108/3227108H1095570/15415MPAH2092530/14876MPA222计算（1）试算小齿轮分度圆直径D1MZUKTDHED3285701932051246132321（2）计算圆周速度VD1N1/601000314102200/601000106M/S（3）计算齿宽B及模数MBDD1110223MM10223MM（4）计算载荷系数K已知载荷平稳，所以取K14根据V1062N106M/S,选择8级精度（5）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，得D110223MM（7）计算模数MNMN2ACOS/Z1Z2322取4（8）中心距AMN（Z1Z2）/2COS21449MM取中心距A215MM螺旋角ARCOSMN（Z1Z2）/2A122248122248（9）则D1MNZ1/COS10223MMD2MNZ2/COS32715MM（10）齿宽B108D110223MM则小齿轮齿宽为B1105MM，大齿轮齿宽为B2110MM23按齿根弯曲强度验算231确定计算参数（1）载荷系数K14（2）计算当量齿数Z/COS25/COS122671271V33Z/COS80/COS128548862（3）需用弯曲应力由图1225查的MPAFLIMMPAF102LIM由图1026查的YNT1YNT21PAF463815F1F115484MPA,安全MP625F2F213846MPA,安全A948结构设计以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160MM，而又小于500MM，故以选用腹板式为宜。232齿轮的主要参数按照同样的方法可以得到各级齿轮的主要参数。具体数值如表21小齿轮大齿轮齿数Z2580中心距A215215法面模数NM425端面模数T20552543螺旋角1230610507法面压力角N端面压力角T204147204147齿宽B110105齿根高系数标准值MAH11齿顶高系数TCOS0978509749齿顶系数标准值C025025分度圆直径D102532656齿顶高AH44齿根高F55齿全高99齿顶圆直径AD110533456齿根圆直径F920531656第3章轴的设计计算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。31轴的选择与结构设计选轴的材料45号，热处理为调质处理，查表147得B650MPA，S300MPA，1275MPA。32初始轴的直径联轴器和滚动轴承的型号是根据轴直径确定的，而且轴的结构设计是在初步计算轴径的基础上进行的,故先要初算轴径轴的直径可按扭转强度发进行估算的,即式中,P为轴的传递功率,KW,N为轴的转速,R/MINC为由轴的材料和受载情况3/NCD确定的系数轴的材料为45号钢。如果轴段截面上有键槽，D增大5；有两个键槽时，D增大10。N61320/1607/3PC84532MD2/1/3因为高速轴和中间轴的齿轮直径与轴径相差不大，齿轮的齿根至键槽的距离,所以将高速级小齿轮,即齿轮轴。NMX5133高速轴轴的校核331高速轴轴的各参数如下124639NM200R/MINP2556KWT332高速轴轴上的各力高速级大齿轮NFT91472NFR09712NFA41652333扭转强度估算轴径根据表141得C107118。又由式142得DC3NP（107118）32MM327361MM考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故将估算直径加大35，取为33683791MM。由设计手册取标准直径D135MM。设计轴的结构并绘制结构草图由于设计的是单级减速器，可将齿轮复制在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安装半联轴器确定轴上零件的位置和固定方式要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式。参考图148，确定齿轮从轴的右端装入，齿轮的左端用端肩（或轴环）定位，右端用套筒固定。这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定齿轮的周向固定采用平键连接。轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用轴肩固定，周向采用过盈配合固定。确定个轴端的直径轴端上应有轴肩，同时为能很顺利地在轴端上安装轴承，轴端必须满足轴承内经的标准，故取轴端的直径。D2为40MM；用相同的方法确定轴段、的直径D345MM,D455MM为了便于拆卸左轴承，可查出6208型滚动轴承的安装高度为35MM，取D547MM。确定各轴段的长度，齿轮轮毂宽度为110MM，为保证齿轮固定可靠，轴段3的长度应略短于齿轮轮毂宽度，取为107MM；为保证齿轮端面与箱体内不相碰，齿轮端面与箱体内壁间应留有一定的间距，取该间距15MM；为保证轴承安装在箱体轴承座空中，并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁距离为5MM，所以轴承的长度取为20MM，轴承支点距离L118MM；根据箱体结构及连轴器距轴承盖有一定的要求，取L87MM；查阅有关的连轴器手册取L为82MM；在轴段,上分别加工出键槽,使两键槽处于同一圆柱母线上,键槽的长度比相应的懿宽度小约510MM，键槽的宽度按轴段直径查手册得到。选定轴的结构细节，如圆角倒角退刀槽的尺寸。按设计结果画出轴的结构草图334按弯扭合成强度校核轴径1）画出轴的受力图2）作水平面内的弯矩图。支点反应力为FHAB2TN70395N14II截面处的弯矩为MHI703958NMM41533NMMIIII截面处的弯矩为7039529NMM20414NMM3作垂直面内的弯矩图，支点反应力为FVA2RLDA（876365）N355942NBR2V7638355942N1119742NII截面左侧弯矩为MVI左AL（355942）NMM21000578NMMII截面右侧弯矩为MVI右FB2L11197428NMM66064778NMMIIII截面处的弯矩为A29763829NMM221502NMM4作合成弯矩图MVH2II截面左II2左NMM4654046NMM322I右HIVI右NMM7803554NMM160478IIII截面IHIVI2NMM3012246NMM2525）求转矩图T955NP106955680NMM272900NMM6）求当量弯矩因减速器单向运转，故可以认为转矩为脉动循环变化，修正系数A为06。II截面MEI）右IA22NMM18138449NMM3422IIII截面EI22TINMM16648769NMM790601227）确定危险截面及校核强度由图可以看出，截面II,IIII所受转矩相同，但弯矩MEI，且轴上还有键槽，故截面II可能为危险截面。但由于轴径D32，故也应对截面IIII进行校核。截面MPA199MPAEIWID31085430截面MPA263MPAEIEI326853查表得60MPA,满足的条件，故设计的轴有足够强度，并有一1BE1B定裕量。335修改轴的结构因所设计轴的强度裕度不大，此轴不必再作修改336绘制轴的零件图图31第4章键联接的选择及计算键是标准件，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。此次设计所采用的均为平键联接。41键的选择与结构设计取本设计中间轴段的平键进行说明。根据高速轴段的轴径选择,键的具体结构如下图型号图4142键的校核421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，K为键与轮毂槽的接触高度等于05H，L为键的工作长度。校核公式查表31得/12PPKTMPAP120422小齿轮48502KMBLHMPAKLDTP3645941/03926/120P该键满足强度要求423大齿轮51054286HKMBLLMPALDTP19508425/0924/1210该键满足强度要求424该键满足强度要求表41第5章滚动轴承的选择及计算轴承是支承轴的零件，其功用有两个支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度；减轻转轴与支承之间的摩擦和磨损。轴键键槽宽度B深度极限偏差一般键联接公称直径D公称尺寸HB公称尺寸B轴N9毂JS9轴T毂1T445091140004302155538586518000437044与滑动轴承相比，滚动轴承具有启动灵活、摩擦阻力小、效率高、润滑简便及易于互换等优点，所以应用广泛。它的缺点是抗冲击能力差，高速时有噪声，工作寿命也不及液体摩擦滑动轴承。51轴承的选择与结构设计由于转速较高，轴向力又比较小，故选用深沟球轴承。下面以高速级轴为例初选轴承型号为6208，具体结构图如下。图5152高速轴轴承的校核根据要求轴的型号选为6208KWCRK2150由轴的校核数据得NRV06721NRV93542H934H8761V400211H1329459342R1R2EFAA0187522CRAR314900查表104X1,Y0当量动载荷701682752FRFPP验算轴承寿命HPCNLH342704168/2953/60/161所以12000H,故6208轴承能满足预期计算寿命要求NRHV81635124981056221第6章联轴器的选择及计算联轴器是机械传动常用的部件，它主要用来是联接轴与轴（有时也联接其它回转零件）。以传递运动与转矩。用联轴器连接的两根轴只有在机器停车后用拆卸的方法才能把两轴分离。61联轴器的选择和结构设计以输入轴为例进行联轴器的介绍。根据所选的电动机的公称直径35和设计所要求的机械特性选择弹性柱销联轴器。62联轴器的校核T1955106P1/N1955106516/200246105NMM校核公式查表111得,15TKACAAK查表137得,630MN589245TACATT,NN所以经校核后符合设计的要求，具体参数如表61许用转速轴孔长度型号公称转矩钢轴孔直径Z、J型30323538HL363050004042454860第7章减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器（简单式通气器），采用M2015油面指示器选用游标尺M16起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳放油螺塞选用外六角油塞及垫片M1615第8章润滑和密封方式的选择减速器的传动零件和轴承必须要有良好的润滑，以降低摩擦，减少磨损和发热，提高效率。81齿轮润滑106M/S2M/S所以选用润滑脂润滑脂2V62ND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。根据所需的粘度按选择润滑油的牌号。最常用的滚动轴承的润滑剂为润滑脂。脂润滑适用于DN值较小场合，其特点是不易流失、易于密封、油膜强度高、承载能力强，一次加脂后可以工作相当长的时间。充填润滑脂时一般不超过轴承内空气的1/31/2，以免因润滑脂过多而引起轴承发热，影响轴承正常工作。82滚动轴承的润滑润滑剂的选择减速器中滚动轴承可采用润滑油或润滑脂进行润滑。若采用润滑油润滑，可直接用减速器油池内的润滑油进行润滑。若采用润滑脂润滑，润滑脂的牌号，根据工作条件进行选择。第9章箱体及附件的结构设计和选择91减速器箱体的结构设计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。其具体结构尺寸如附表92减速器的附件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（参看图41及第十四章）。现将附件作如下分述。921窥视孔和视孔盖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，平时由视孔盖用螺钉封住。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。922通气器减速器工作时，箱体内的温度和气压都很高，通气器能使热膨胀气体及时排出，保证箱体内、外气压平衡，以免润滑油沿箱体接合面、轴伸处及其它缝隙渗漏出来。923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。凸缘式端盖调整轴承间隙比较方便，封闭性能好，用螺钉固定在箱体上，用得较多。嵌入式端盖结构简单，不需用螺钉，依靠凸起部分嵌入轴承座相应的槽中，但调整轴承间隙比较麻烦，需打开箱盖。根据轴是否穿过端盖，轴承盖又分为透盖和闷盖两种。透盖中央有孔，轴的外伸端穿过此孔伸出箱体，穿过处需有密封装置。闷盖中央无孔，用在轴的非外伸端。924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。设计小结这次关于圆柱斜齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合