机械设计基础一级斜齿出入联轴器教材

1、南京工程学院机械设计减速器设计说明书目录第一部分 设计任务书 4第二部分 传动装置总体设计方案 5第三部分 电动机的选择 53.1 电动机的选择 53.2 确定传动装置的总传动比和分配传动比 6第四部分 计算传动装置的运动和动力参数 7第五部分 齿轮传动的设计 8第六部分 传动轴和传动轴承及联轴器的设计 156.1 输入轴的设计 156.2 输出轴的设计 20第七部分 键联接的选择及校核计算 267.1 输入轴键选择与校核 267.2 输出轴键选择与校核 26第八部分 轴承的选择及校核计算 278.1 输入轴的轴承计算与校核 278.2 输出轴的轴承计算与校核 27第九部分 联轴器的选择 28

2、9.1 输入轴处联轴器 289.2 输出轴处联轴器 29第十部分 减速器的润滑和密封 2910.1 减速器的润滑 2910.2 减速器的密封 30第十一部分 减速器附件及箱体主要结构尺寸 31设计小结 33参考文献 34第一部分 设计任务书一、初始数据设计一级斜齿圆柱齿轮减速器， 初始数据 F = 3500N，n = 300r/m，D = 260mm， 设计年限（寿命）：10年，每天工作班制（ 8 小时/ 班）：2 班制，每年工作天数： 250天，三相交流电源 ,电压 380/220V。二. 设计步骤1. 传动装置总体设计方案2. 电动机的选择3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比4. 计算

3、传动装置的运动和动力参数5. 齿轮的设计6. 滚动轴承和传动轴的设计6. 键联接设计7. 轴承设计9. 联轴器设计10. 润滑密封设计11. 减速器附件及箱体主要结构尺寸第二部分 传动装置总体设计方案一 . 传动方案特点1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2. 特点：齿轮相对于轴承对称分布。3. 确定传动方案：根据任务书要求，确定传动方案为电动机 -斜齿圆柱齿轮减速器- 工作机。二 . 计算传动装置总效率a=0.9820.970.9920.96=0.8771 为轴承的效率 , 2 为齿轮传动的效率 , 3为联轴器的效率 , 4 为工作机的效率。第三部分 电动机的选择1 电动机的选择

4、工作机的转速 n:n=300r/min工作机的功率 pw:nDF6010003003.1426035006010001000=14.29 KW电动机所需工作功率为pd=a14.290.877= 16.29 KW工作机的转速为n = 300 r/min经查表按推荐的传动比合理范围，一级圆柱斜齿轮减速器传动比i=210，电动机转速的可选范围为 nd = in = (2 10) 300 = 6003000r/min。综合考虑电 动机和传动装置的尺寸、重量、价格和减速器的传动比，选定型号为 Y180M-4 的三相异步电动机，额定功率为 18.5KW,满载转速 nm=1470r/min，同步转速 150

5、0r/min。电动机主要外形尺寸：中心高外形尺寸地脚螺栓安装尺寸地脚螺栓孔直径电动机轴伸出段尺寸键尺寸HLHDABKDEFG180mm67043027924115mm481101442.53.2 确定传动装置的总传动比和分配传动比1) 总传动比：由选定的电动机满载转速 n 和工作机主动轴转速 n，可得传动装置总传动比为:ia=nm/n=1470/300=4.92) 分配传动装置传动比ia= i则减速器传动比为i = ia = 4.9第四部分 计算传动装置的运动和动力参数（ 1）各轴转速 :输入轴： nI = nm = 1470 r/min输出轴： nII = nI/i = 1470/4.9 =

6、 300 r/min工作机轴： nIII = nII = 300 r/min（2）各轴输入功率 :输入轴： PI = Pd = 16.290.99 = 16.13 KW输出轴： PII = PI= 16.130.98 0.97 = 15.33 KW工作机轴： PIII = PII= 15.330.98 0.99 = 14.87 KW则各轴的输出功率：输入轴： PI = PI0.98 = 15.81 KW输出轴： PII = PII0.98 = 15.02 KW工作机轴： PIII = PIII0.98 = 14.57 KW（3）各轴输入转矩 :输入轴： TI = Td电动机轴的输出转矩 :pd

7、16.29Td = 9550n m= 9550 1470 = 105.83 Nm所以：输入轴： TI = Td = 105.830.99 = 104.77 Nm输出轴： TII = TIi = 104.774.90.980.97 = 488.01 Nm工作机轴： TIII = TII = 488.010.980.99 = 473.47 Nm输出转矩为：输入轴： TI =TI0.98 =102.67 Nm输出轴： TII =TII0.98 =478.25 Nm输出轴： TIII= TIII0.98= 464 Nm第五部分 齿轮传动的设计1. 选精度等级、材料及齿数（1）选择小齿轮材料为 40Cr

8、（调质），齿面硬度 280HBS，大齿轮材料为 45钢（调 质），齿面硬度为 240HBS。（2）一般工作机器，选用 8级精度。（3）选小齿轮齿数 z1 = 27，大齿轮齿数 z2 = 274.9 = 132.3，取 z2= 133。（4）初选螺旋角 = 14。（5）压力角 = 20。2. 按齿面接触疲劳强度设计1）由式试算小齿轮分度圆直径，即d1t1）确定公式中的各参数值。 试选载荷系数 KHt = 1.6 计算小齿轮传递的转矩T1 = 104.77 N/m 选取齿宽系数 d = 1。 由图查取区域系数 ZH = 2.44。 查表得材料的弹性影响系数 ZE = 189.8 MPa1/2。 计

9、算接触疲劳强度用重合度系数 Z 。 端面压力角：t = arctan(tan n/cos ) = arctan(tan20 /cos14 ) = 20.561at1 = arccosz1cos t/(z1+2han*cos )= arccos27 cos20.561/(27+21cos14 ) = 29.138*at2 = arccosz2cos t/(z2+2han cos )= arccos133cos20.561/(133+21cos14) = 22.658 端面重合度：= z1(tan at1-tan t)+z2(tan at2-tan t)/2 = 27(tan29.138-tan2

10、0.561)+133(tan22.658-tan20.561)/2 = 1.68 轴向重合度：= dz1tan / = 1 27tan(14)/ = 2.143重合度系数： 由式可得螺旋角系数Z = cos = cos14 = 0.985 计算接触疲劳许用应力 H查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为Hlim1 = 600 MPa、 Hlim2 = 550 MPa。计算应力循环次数：小齿轮应力循环次数： N1 = 60nkth = 60147011025028 = 3.53109 大齿轮应力循环次数： N2 = 60nkth = N1/u = 3.53109/4.9 = 7.2108 查取接触

11、疲劳寿命系数 : KHN1 = 0.86、KHN2 = 0.89。取失效概率为 1%,安全系数 S=1,得: H1 =KHN1Hlim1S0.866001= 516 MPaKHN2Hlim2S0.895501= 489.5 MPa取 H1 和 H2 中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即 H = H2 = 489.5 MPa2）试算小齿轮分度圆直径d1t3 21.6104.77100021.61014.7710004.9+14.92.44 189.8 0.626 0.985 2489.5= 51.599 mm2）调整小齿轮分度圆直径 1）计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度 vd1tn1

12、51.5991470齿宽 b601000=60 1000= 3.97 m/sb = dd1t = 1 51.599 = 51.599 mm2）计算实际载荷系数 KH 由表查得使用系数 KA = 1.25 根据 v = 3.97 m/s、8 级精度，由图查得动载系数 KV = 1.14 齿轮的圆周力Ft1 = 2T1/d1t = 21000104.77/51.599 = 4060.931 NKAFt1/b = 1.254060.931/51.599 = 98.38 N/mm 第七部分 键联接的选择及校核计算7.1 输入轴键选择与校核校核联轴器处的键连接：该处选用普通平键尺寸为： b h l =

13、10mm8mm50mm，接触长度 :l =50-10 = 40 mm，则键联接所能传递的转矩为 :T = 0.25hld F = 0.25 8 40 32 120/1000 = 307.2 Nm TT1，故键满足强度要求。7.2 输出轴键选择与校核1）输出轴与大齿轮处键该处选用普通平键尺寸为： bh l = 18mm11mm 50mm，接触长度 : l = 50-18 = 32 mm，则键联接所能传递的转矩为 :T = 0.25hld F = 0.25113256120/1000 = 686.4 NmTT2，故键满足强度要求。2）输出轴与联轴器处键该处选用普通平键尺寸为： b h l = 14

14、mm9mm70mm，接触长度 :l =70-14 = 56 mm，则键联接所能传递的转矩为 :T = 0.25hld F = 0.25 9 5650120/1000 = 756 NmTT2，故键满足强度要求。第八部分 轴承的选择及校核计算根据条件，轴承预计寿命：Lh = 1028250 = 40000 h8.1 输入轴的轴承计算与校核1）初步计算当量动载荷 P:因该轴承即受轴向力也受径向力，有课本表 12-5 查得径向动载荷系数 X 和轴向动载荷系数 Y分别为： X = 1，Y = 0 所以:P = XFr+YFa = 11412.3+0948 = 1412.3 N2）求轴承应有的基本额定载荷

15、值 C 为:= 1412.310/3 60 147010640000= 16375 N3）选择轴承型号 :查课本表 11-5 ，选择: 30208轴承， Cr = 63 KN，由课本式 11-3 有：= 3.52 106Lh106 631000 10/360 1470 1412.3所以轴承预期寿命足够。8.2 输出轴的轴承计算与校核1） 初步计算当量动载荷 P:因该轴承即受轴向力也受径向力，有课本表 12-5 查得径向动载荷系数 X 和 轴向动载荷系数 Y分别为： X = 1，Y = 0 所以:P = XFr+YFa = 11335.5+0896.4 = 1335.5 N2）求轴承应有的基本额

16、定载荷值 C 为:= 1335.510/36030010640000= 9613 N3）选择轴承型号 :查课本表 11-5 ，选择: 30212轴承， Cr = 102 KN，由课本式 11-3 有：Lh =106 C 10/360n1P= 1.04 108Lh106 1021000 10/360 300 1335.5所以轴承预期寿命足够。第九部分 联轴器的选择9.1 输入轴处联轴器1. 载荷计算公称转矩：T = T1 = 104.77 Nm由表查得 KA = 1.5，故得计算转矩为：Tca = KAT1 = 1.5104.77 = 157.2 Nm2. 型号选择选用 LT6型联轴器，联轴器许

17、用转矩为 T = 250 Nm，许用最大转速为 n = 3800 r/min ，轴孔直径为 32 mm，轴孔长度为 60 mm。Tca = 157.2 Nm T = 250 Nmn1 = 1470 r/min n = 3800 r/min 联轴器满足要求，故合用。9.2 输出轴处联轴器1. 载荷计算 公称转矩：T = T2 = 488.01 Nm由表查得 KA = 1.5，故得计算转矩为：Tca = KAT2 = 1.5488.01 = 732 Nm2. 型号选择选用 LT9 型联轴器，联轴器许用转矩为 T = 1000 Nm，许用最大转速为 n = 2850 r/min，轴孔直径为 50 m

18、m，轴孔长度为 84 mm。Tca = 732 Nm T = 1000 Nmn2 = 300 r/min n = 2850 r/min 联轴器满足要求，故合用。第十部分 减速器的润滑和密封10.1 减速器的润滑1）齿轮的润滑通用的闭式齿轮传动， 其润滑方法根据齿轮的圆周速度大小而定。 由于大齿 轮的圆周速度 v 12 m/s，将大齿轮的轮齿浸入油池中进行浸油润滑。这样， 齿轮在传动时， 就把润滑油带到啮合的齿面上， 同时也将油甩到箱壁上， 借以散 热。齿轮浸入油中的深度通常不宜超过一个齿高，但一般亦不应小于 10mm。为 了避免齿轮转动时将沉积在油池底部的污物搅起， 造成齿面磨损， 大齿轮齿顶

19、距 油池底面距离不小于 30mm，取齿顶距箱体内底面距离为 30mm。由于大齿轮全 齿高 h = 4.5 mm 10 mm，取浸油深度为 10mm，则油的深度 H为H = 30+10 = 40 mm根据齿轮圆周速度查表选用中负荷工业齿轮油 (GB5 903-2011)，牌号为 100 润滑油，粘度荐用值为 81.5 cSt。2)轴承的润滑轴承常用的润滑方式有油润滑及脂润滑两类。 此外，也有使用固体润滑剂润 滑的。选用哪一类润滑方式，可以根据低速大齿轮的圆周速度判断。 由于大齿轮圆周速度 v = 3.97 m/s 2 m/s，所以采用油润滑。这是闭式齿轮传 动装置中的轴承常用的润滑方法， 即利用齿轮的转动把润滑齿轮的油甩到四周壁 面上，然后通过适当的沟槽把油引入轴承中去。10.2 减速器的密封为防止箱体内润滑剂外泄和外部杂质进入箱体内部影响箱体工作， 在构成箱 体的各零件间，如箱盖与箱座间、外伸轴的输出、输入轴与轴承盖间，需设置不 同形式的密封装置。对于无相对运动的结合面，常用密封胶、耐油橡胶垫圈等； 对于旋转零件如外伸轴的密封， 则需根据其不同的运动速度和密封要求考虑不同 的密封件和结构