二级斜齿轮减速器课程设计说明书

1、机械设计课程设计说明书十二题目二级斜齿轮减速器院（系）：机电工程学院专业：机械电子工程学生：韦广勇学号：1100160223指导教师单位电子技大学机电工程学院姓 名：唐良宝职 称：教授2014 年7月10日目录1 机械设计课程设计简介（引言） 32 课程设计的任务 33 总体方案的分析 43.1 电机的选择 44 计算总传动比和分配各级传动比 54.1 确定总传动比 54.2 分配各级传动比 55 传动装置运动及动力参数计算 65.1 各轴的转速计算 65.2 各轴的输入功率 65.3 各轴的输入转矩 66 齿轮传动的设计及其参数计算 76.1 高速级斜齿轮传动 76.2 低速级齿轮传动材料及

2、强度计算 166.3 齿轮传动的润滑 256.4 高速级齿轮传动的几何尺寸 256.5 低速级齿轮传动的几何尺寸 267 轴的设计计算及校核 267.1 轴材料的选择 267.2 轴的结构设计 267.3 输入轴、中间轴、输出轴的弯扭合成强度计算 278 联轴器的选择 338.1 载荷的计算 338.2 联轴器型号的选择 349 轴承的选择及校对 349.1 初选输入轴、中间轴、输出轴上轴承型号 347.2 计算输入轴、中间轴、输出轴上轴承的轴向载荷 349.3 计算输入轴、中间轴、输出轴上轴承的当量载荷 379.4 计算输入轴、中间轴、输出轴上轴承的寿命 3710 各轴结构设计 3810.1

3、 输入轴： 3810.2 中间轴 3810.3 输出轴 3911 键连接的设计计算 4011.1 、联接键的选择和校核. 4012 箱体的设计计算 4012.1 箱体的结构形式和材料 4012.2 箱体的主要结构尺寸 4013 螺栓等相关标准的选择 4113.1 主要螺栓、螺母、螺钉的选择 4113.2 销、垫圈垫片的选择 4114 减速器的结构与润滑概要说明 4214.1 减速器的结构 4214.2 减速器的润滑 4214.3 减速器的密封 4215 设计总结 42参考文献 . 431机械设计课程设计简介（引言）机械设计课程设计是培养学生设计和创新能力，构思和表达能力、知识综合 运用的重要过

4、程。在设计中我们可以运用已有的知识进行设计。 设计容主要包括：（1）、机械装置的总体方案设计：传动方案的分析和选择、动力源的选择、运 动和动力参数的计算确定；（2）、传动零件的设计计算；（3）绘制机械装置的主要零件装配图，标注装配尺寸和配合代号以及其他的技 术要求、零部件的结构设计和强度校核；（4）绘制零件的二维零件图，包括零件的结构尺寸、尺寸公差、形位公差、表 面粗糙度和技术要求；（5）编写设计计算说明书；（6）绘制三维装配图。机械设计课程设计的设计多样化，要求每个学生要有自己独特的设计容， 要有创 新设计的概念。在设计过程中，要注重运用所学的知识完成设计任务， 遇到不懂 得要虚心向其他同学

5、学习。2课程设计的任务（1）设计容：慢动卷扬机传动（二级斜齿轮减速器）（2）工作条件：1）卷筒效率n =0.96 （包括轴承与卷筒的效率损失）2）钢绳允许速度误差土 5%3）工作情况：两班制，间歇工作，载荷变动较小；4）使用折旧期：15年5）工作环境：室、灰尘较大、环境最高工作温度 35C；6）动力源：电力、三相交流、电压 380v/220v ；7）检修间隔期：四年一次大修、两年一次中修、一年一次小修；8）制造条件及生产批量：专门机械厂制造，小批量生产。（3）原始数据:学号1100160223韦广勇运输带工作压力F （ KN3.95运输带工作速度v （m/s）1.13滚筒直径D（ mr）440

6、（4）设计工作量1）减速器装配图1 （计算机绘图、图幅A0、用A2打印）2） 零件（大齿轮、工作轴）工件图（计算机绘图，用A3打印）3）打印设计说明书1份，约1000字，有减速器装配三维模型和零件的三 维模型的截图4）减速器装配三维模型、零件三维模型、零件工作图和设计说明书电子 版3总体方案的分析减速器部分两级斜齿轮减速，这是两级减速器中应用最广泛的一种。 齿轮相 对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端 的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。原动机部为丫系列三相交流异步电动机。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，

7、此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。3.1电机的选择电动机选择丫系列三相交流异步电动机，电动机的结构形式为封闭式3.1.1计算工作机所需输入功率Fv1000由原始数据计算得FW3.95 103 1.131000 0.96kW 4.65kW3.2.2所需电机输出功率PdPw/式中，为传动装置的总效率12n式子中1, 2. n分别为传动装置中每对运动副或传动副的效率。斜齿轮效率10.97一对滚动轴承效率0.98总效率0.9720.9840.970.84=0.8254.650.84选电机的额定功率为 工作机转速：60 vnwPd PW /5.54 kw7.5kw601.13r min 49.

8、1r min 0.44n=50r/m inD选择工作机的转速为二级斜齿轮减速器的传动比一般为i=840，即:nd （8 40） 49r. min 392 1960 r min有查表得：选择 Y132M-4三相异步电动机 电动机技术参数如下：电机型号Y132M-4额定功率P( kw)7.5满载转速V (r/min )1400同步转速V( r/min )1500极数4极额定电压U(v)3804计算总传动比和分配各级传动比 4.1确定总传动比i n m / nw电动机满载速率nm，工作机所需转速总传动比i为各级传动比的连乘积，即in4.2分配各级传动比总传动比：i nm/入凹0 2850电机传输的第

9、一对斜齿轮的传动比i1第二对斜齿轮的传动比i245传动装置运动及动力参数计算5.1各轴的转速计算传动装置从电动机到工作机有三个轴，依次为1、 2、 3、 4 轴ni1400r / minn2ni3r/min 300 r/min14n3n4i24n3751n21.5i3i1300 r/min75r /minr / min50r / min5.2各轴的输入功率P1Pd07.50.977.275kWP2P1127.2750.970.986.917kWP3P2126.9170.970.986.574kWP4P3126.5740.970.986.249kW电机的额定功率Pd=7.5kw5.3各轴的输入转

10、矩T19550 Pn19550述N140049.626N mT29550 匡n29550迪N300220.191N mT39550Rn39550逸N75837.089N mT49550 旦n495501193.559N m传动装置参数见表:轴号输入功率（kw）输入转矩（kN.m）电机轴7.5：51.16117.27549.62626.917220.19136.574837.46.2491193.559传动比i传输效率n转速 n(r/min )10.97140014/30.950630040.9506751.50.9126506齿轮传动的设计及其参数计算6.1高速级斜齿轮传动 6.1.1齿轮传动

11、参数输入功率为P=7.275kw，小齿轮转速n=1400r/min，传动比i=14/36.1.2选择齿轮材料和精度等级1）材料选择由机械设计（第八版）表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调 质，表面淬火），硬度为280HBS,大齿轮材料均为45钢（表面淬火），齿面硬 度为240HBS,材料硬度差为40HBS2）精度等级取7级3)试选小齿轮齿数 Z1=24 , Z2 Z1 i 2414 / 31124）初选螺旋角B =145）压力角a =206.1.3设计准则该减速器为闭式齿轮传动，齿面点蚀是主要的实效形式。所以在设计中应按 齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的主要参数和尺

12、 寸，然后再进行校核。6.1.4按齿面接触疲劳强度设计确定小齿轮分度圆直径，即:? ? | 2 ? (?)3 2?1 ? + 1 ?（1）确定式中各参数值:试选载荷系数？?=1.3 由图10-20查取区域系数? = 2.433。由表10-7选取齿宽系数?= 11?由表10-5查得材料弹性影响系数？?？ = 189.8? ?由式(10-21)计算接触疲劳强度用重合度系数？?。? = arctan(tan ?/ cos ?) = tan - 1(tan 20 / cos 14 0 ) = 20.562 ?1 = arc cos ?1 cos ?/( ?1 + 2? cos ?)=arccos 18

13、 x cos 20.562 /( 18+ 2 x 1 x cos 14 0 )= 29.974?2 = cos ?2 cos ? /( ?2 + 2? cos ?)cos 20.562=arccos 112 x 112+ 2 x1 xcos 14 = 23? = ?1(tan ?at1 - tan ?) + ?2(tan ?2 - tan ?)/2 n=24 x(tan 29.974 - tan 20.562 ) + 112 x(tan 23. - tan 20.562 ) /2 n=1.678?1 tan ?tan 14?=1 x 24 x? = 1.9054 - ?= V 厂(1- ?)

14、+ 两4- 1.6782.905由式(10-23)可得螺旋角系数?=“3 x (1 - 1.905)+ 聞=0.673? = vcos ? = vcos 14 = 0.985计算接触疲劳许用应力?由图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳强度极限分别为?1 = 600MP?, ?2 = 550?由式(10-15)计算应力循环次数?1 = 60?n?j ? = 60 x 1400 x1 x(2 x 8 x365 x15) = 7.358 x109?2 = ?1/?= 7.358 x109/( 112/24) = 1.578 x 109? 1 =? ?1 ?1 ? 2 =? ?2?2 ?由图10

15、-27查取接触疲劳寿命系数取失效概率为1%安全系数S=1,?1 = 0.90 , ?2 = 0.95 o 由式(10-14)得0 90 x 600? = 540?10.95 x550? = 523?取? 1和?2中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即? 1 = ? 2 = 523?1)试算小齿轮分度圆直径3 2?1 ? + 1 ? ?1t 八二(? ?)2?d?52360 X1000?12?12 X 力626 X104 ?= 2.568 X103?1 ?38.6503X2.568 X103c?/ ?= 38.650查表10-3得齿间载荷分配系数？?？ =?11? = _66441?/?

16、V2?22? ?(?1)确定公式中的参数值试选载荷系数? = 1.3由式(10-18)，可得计算弯曲疲劳强度的重合度系数 ？? = arctan (tan ? ?cos ?)=arctan (tan 14 ?cos 20.562 0) = 13.140? = ?/ cos 2?= 1.678/ cos 213.140 = 1.770? = 025 + 0.75/?= 0.25 + 0.75/1.770 = 0674由式(10-19)，可得计算弯曲疲劳强度的螺旋系数？?14?= 1- ?120 = 1 - 1.905 X = 0.778计算?；?由当量齿数33?1 = ?1/ cos ? = 2

17、4/ cos 14 = 26.2733?2 = ?2/ cos ?= 112/ cos 14 0 = 123.08查图 10-17 得齿形系数?1 = 2.60, ?2 = 2.10。由图10-18查得应力修正系数 ?1 = 1.60, ?2 = 1.80 o由图10-24C查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为?1 = 500?,?2 = 380?由图10-22查得弯曲疲劳寿命系数?1 = 0.85,?2 = 0.90取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式(10-14)得:? ?1?10.85 X500? = 303.571? ?2?2?2 =?1?1? 1? ?2? ?2因为大齿轮的? 2

18、?胆大于小齿轮，所以取?0 90 X 380? = 244 292?1.4 2.60 X 1.60303.571= 0.013872.10 X1.80244.29= 0.01685?2?2?？ = .016852）计算模数23 2?1 ? cos ? ? ? / ? - 一 ？ ？(？一？一) 、?丿?%3 2 X 1.3 X4.9626 X104 X 0.678 X 0.778 Xcos 214 =VX0.16851 X242=1.162mm（2）调整齿轮模数1）、计算实际载荷系数前的准备圆周速度v?1 = ?1/ cos ? = 1.162 X24/ cos 14 ?= 28.742? ?

19、1 ?1? X 28.742 X 1400-1 =?/ ? = 2.107?/?60 X100060 X1000b= ?1 = 1 X 28.742?= 28.742?齿高h和宽高比b/h? ?h = (2?+ ?)?= (2 X1 + 0.25) X 1.162?= 2.615b/h = 28.742/ 2.615= 10.9912）、计算实际载荷系数？?根据v=2.071m/s,7级精度，由图10-8查得动载系数? = 1.15由?1 = 2?1/ ?1 = 2 X 4.9626 X 104/28.742?= 3.620 X102?3?11 X 3.620 X103=125.948?/ ?

20、 100?/ ?28.742查表10-3得齿间载荷分配系数？?？= 1.2由表10-4用插值法查得？?？= 1.417,结合b/h=10.991查图10-13，得? = 1.30则载荷系数为? = ? = 1 X 1.15 X 1.2 X 1.30 = 1.7943)、由式(10-13)可得按实际载荷系数算得的齿轮模数?= ?2? = 1.162 X V1 ? = 1210?1.3对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数？?大于由齿根弯曲疲 劳强度计算的法面模数。故从标准中就近选取 ？?？= 1.5mm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 ？?1 =41.683m

21、 m来计算小齿轮的 齿数，即?1 = ?1 cos ?/ ? = 41.683 X cos 14 /1.5 = 26.963取Z1=27，贝则Z2=i1 Z1=27x14/3=126，故取 乙=126(3 )、几何尺寸计算1 )、计算中心距(?1 + ?2)?2cos ?考虑模数从1.210mm增大到1.5mm为此将中心距圆整为118mm 2)、按圆整后的中心距修正螺旋角(?1 + ?2) ?B = arccos?=(27+ 126)5?= 118.2622 Xcos 142?(27 + 126) X1.5arccos ? X185= 13.4793)、计算小、大齿轮的分度圆直径?1=?1?2

22、 =cos ?2?cos ?27 X 1.5? = 41.650mmcos 11.969126 X 1.5? = 194.364mmcos 11.9694)、计算小齿轮宽度b = ?1 = 1X 41.650?= 41.650?为了考虑两齿轮的安装误差，故小齿轮的宽度应大于大齿轮宽度的38mm所以选择？? = 42mm, ?2 = 45mnr。(4)、圆整中心距后的强度校核齿轮副中心距在圆整之后，？?、?和 ?、？?、？?均会发生变化，应 重新校核强度，以明确齿轮的工作能力。1)、齿面接触疲劳强度校核由式校核齿面接触疲劳强度2?1 ?+ 1? = 23 ? W ?3?计算载荷系数由表10-2查

23、得使用系数？?？ = 1圆周速度?1 ?1? X 41.650 X 1400v =?/ ? = 3.053?/ ?60 X100060 X1000根据v=3.053m/s,7级精度，由图10-8查得动载系数？?？ = 1.15齿轮的圆周力?12?12 X4.9626 % 10 ?= 238 X103?41 650?11岔=X2.83 X103?/ ?=4256.738?/ ? 100?/ ?查表10-3得齿间载荷分配系数？?？ =1.2約由表10-4查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时,? = 1.426则载荷系数为? = ? = 1 X 1.15 X 1.2 X 1426 = 1.968

24、2)、由式(10-21)计算接触疲劳强度用重合度系数？?。? = arctan (tan ?/ cos ?) = arctan (tan 20 / cos 13.479 0) =20.520 o?1 = arccos ?1 cos ?/( ?1 + 2? cos ?)=arccos 27 X cos 20.520 /( 27 + 2 X 1 X cos 13.479 )30=263 o?2 = arccos ?2 cos ?/( ?2 + 2? cos ?)=arc cos 126 X cos 20.520 /( 126 + 2 X 1 X cos 113.479 ) 22.735 o? =

25、?1(tan ?at1 - tan ?) + ?2(tan ?2 - tan ?)/2 n=27 X (tan 30263 - tan 20.520 )+ 126 X (tan 22.735 - tan 20.520 ) /2 n=1.797? = ?1 tan ?/?= 1 x 27 xtan 13479 /? = 2.060 故4 - ?4 - 1.7972.060?= 厂(1 - ?)+?-；= “3 x (1 - 2.060) + 1797 = 0.3683) 、由图10-20查取区域系数？?？= 2.42。4) 、由式(10-23)可得螺旋角系数？?？? = Vcos ? = vCo

26、s 13.479 = 0.986将以上相关数据代入式(10-22)得到2?1 ?+ 1?=危两?F 2?心?2 X 1.968 X 4.9626 X1041 X 423八26、彳x F + 1(X 2.42 X 189.8 X0.368 X0.986Mpa=294.21Mpa ?满足齿面接触疲劳强度条件(5)、齿根弯曲疲劳强度校核，由公式?=22?1? cos ?3?2 ?校核齿根弯曲疲劳强度1)、计算载荷系数根据v=3.053m/s,7级精度，由图10-8查得动载系数? = 120?1? 1 X 2.363 X10342= 56.26?/ ? 100?/ ?由？?1 = 2?1/ ?1 =

27、2 X 4.9626 X 104/41.650?= 2.363 X103?查表10-3得齿间载荷分配系数？?？= 1.4由表10-4用插值法查得？?？= 1.426 ,齿宽bb= ?1 = 1 X 41.650?= 41.650?齿咼h和宽咼比b/h? ?h = (2? + ?)? = (2 X1 + 0.25) X 1.5? = 3.375b/h = 41.650/3.375= 12.34结合 b/h=13.18 查图 10-13，得? = 1.35则载荷系数为? = ? = 1 X 1.20 X 1.4 X 1.35 = 2.2682)、计算当量齿数33?1 = ?1/ cos ? = 2

28、7/ cos 13.479 = 28.55033?2 = ?2/ cos ? = 126/ cos 13.479 = 133.234查图 10-17 得齿形系数？?1 = 2.58 , ?2 = 2.16 o 由图10-18查得应力修正系数3)、由式(10-18)，可得计算弯曲疲劳强度的重合度系数？?？? = arctan (tan ? ?cos ?)=arc tan(tan 13.479 ?cos 30.263 0 ) = 10.5442 2? = ?/ cos ? = 1.797/ cos 13.479 = 1.900? = 025 + 0.75/?= 0.25 + 0.75/1.900

29、= 0.6454)、由式(10-19)，可得计算弯曲疲劳强度的螺旋系数？?=1-?存=1 - 2.060 X铮=0.769将以上数据代入式(10-17)得?122?1?1?1? cos ?3?2422 X 2.268 X4.9626 X10 x 2.58 X1.62 X 0.769 X 0.645 cos 13.479 =321 X 1.53 x 272?=182.62? ? 12?2=缪?？?1?2?2? ?3?22 X2.268 X4.9626 X 104 X2.16 X 1.81 X0.769 X0.645 Xcos 211.9691 X 1.53 X 27?=175.86? 严?3 ?

30、t * 1 严?：?)2?d?528?3?3v =60 X1000?1 =2?32 X 220.191 X103?3?58.013?= 7.591 X 103?3 = 1 X 7.591 X13 ?/ ?= ?58013查表10-3得齿间载荷分配系数？?？ =131.058?/ ? 100?/ ?1.2 由表10-4用插值法查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时,? = 1.426则载荷系数为? = ? = 1 X 1.10 X 1.2 X 1426 = 1.8822)由式(10-12),可得按实际载荷系数算得的分度圆直径?3 =3 ?3?乜 ?58.013 X V1!82 ? = 65.6

31、30? I .3及相应的齿轮模数? = ?3COS?/?3 = 65.630 X cos 14 / 30? = 2.123?(3)按齿根弯曲疲劳强度设计由式(10-20)试算齿轮模数，即23 2?3? cos ? V2?()I?丿?21)、确定公式中的参数值试选载荷系数? = 1.3由式(10-18)，可得计算弯曲疲劳强度的重合度系数 ？?=arc tan(tan ? ?cos ?)=arc tan (tan 14 ?cos 20.562 0) = 13.1402?= ?/ cos ? = 1.655/ cos213.1401.745? = 025 + 0.75/?= 0.25 + 0.75/

32、1.745 = 0.680由式(10-19)，可得计算弯曲疲劳强度的螺旋系数？?=1- ?矿=1-142380 X= 0750OO OO计算?由当量齿数33?3 = ?3/ cos ? = 30/ cos 14 = 32.15433?4 = ?4/ cos ? = 120/ cos 14 = 128.617查图 10-17 得齿形系数?1 = 2.54, ?2 = 2.13。 由图10-18查得应力修正系数？?1 = 1,63, ?2 = 1.81 由图10-24C查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为?3 = 500?, ?4 = 380?由图10-22查得弯曲疲劳寿命系数?3 = 0.

33、90,?4 = 0.88取弯曲疲劳安全系数S=1.2，由式(10-14)得:?3 =?4 =?3?30.90 X 500=? = 375?1.2 0.88 X380 ? = 278 223?122.54 X 1.63 =0.01103752.13 X 1.81278.223 = 0.0138?4?4?3?3?3?4? ?4? 4因为大齿轮的OO OO?;?.?大于小齿轮，所以取?4?4?= 0.0138? 4?(4)计算模数? 23 2?3? cos ?(?)?232=7 竺 X22191 X10 X.680 X四 XC0S 14 X0.0138021 X302=1.822mm(5)调整齿轮模

34、数1)计算实际载荷系数前的准备圆周速度v?3 = ?3/ cos ? = 1.822 X30/ cos 14 ?= 56.333? ?3? X 56 333 X300v =3=?/?= 0885?/?V 60 X10000-/ -60 X1000齿宽bb= ?3 = 1 X 56.333?= 56.333?齿高h和宽高比b/hh = (2?+ ?) ? = (2 X1 + 0.25) X 1.822?= 4.100b/h = 56.333/4.100= 13.7402)计算实际载荷系数？?根据v=0.29m/s,7级精度，由图10-8查得动载系数？?？ = 1.0233由？?3= 2?3/ ?

35、3 = 2 X 220.191 X 10/56.333?= 7.817 X10 ?1? =1 X7.817 X10356.333= .773?/? WO?/?查表10-3得齿间载荷分配系数？?？= 1.2由表10-4用插值法查得？?？= 1.426，结合b/h=13.740查图10-13，得 :?= 1.40则载荷系数为? = ? = 1 X 1.02 X1.2 X 1.40 = 1.7143)由式(10-13)可得按实际载荷系数算得的齿轮模数? = ?L = 1.822 X? = 1.998?1.3对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数？?大于由齿根弯曲疲 劳强度计算的法面模数。故从

36、标准中就近选取 ？?？= 2mm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 ？?3=65.430m m来计算小齿轮的齿 数，即?3 = ?3cos ?/?= 65.430 X cos 14 /2= 31.743取Z3=31,则？?4二?2?3=4X3仁124(6)几何尺寸计算1)计算中心距(?3+ ?4)?(31 + 124) X 2? =34 一 = ? = 1597452 cos ?2 X cos 14将中心距圆整为159mm2）按圆整后的中心距修正螺旋角(31 + 124) X22 X159=11.523? = 63.275mm（?3 + ?4）?B = arccos2?= arccos3）计算小、大齿轮的分度圆直径?3一？?空=31X2 cos?