一级斜齿轮减速器

1、一级斜齿轮减速器齐齐哈尔大学普通高等教育机械设计课程设计题目题号：一级蜗轮蜗杆减速器学 院： 机电工程学院专业班级：过控113学生姓名：王华指导教师：蔡有杰成 绩：2013年 12 月18 日机械设计课程设计任务书学生姓名：王 华班级：过控113学号:2011112073一、设计题目：一级蜗轮蜗杆减速器已知条件：滚筒圆周力F二6300N；带速V=0. 6m/s；滚筒直径D二450mm。工作时不逆转，载荷有轻微冲击；工作年限为10年，二班制二、应完成的工作减速器装配图1张（A0图纸）；零件工作图4张（蜗轮蜗杆、轴、箱体等）；设计说明书1份。指导教师：蔡有杰发题日期2013年11月24日完成日期2

2、013年12月18日-3 - / 32- 2 / 32题目訪小十lAj耳匕”吠口评评分项目分值评价标准评价等级得分A级（系数1.0 ）C级（系数为0.6）选题合 理性题目新 颖性10课题符合本专业 的培养要求，新 颖、有创新基本符合，新颖性一般内容和 方案技 术先进 性10设计内容符合本 学科理论及实践 发展趋势，科学 性强。方案确定 合理，技术方法 正确有一定的科学性。 方案及技术一般文字及 图纸质 量20设计说明书结构 完整，层次清楚， 语言流畅。设计图纸质量 高，错误较少。设计说明书结构 一般，层次较清 楚，无重大语法错 误。图纸质量一般，有 较多错误独立工 作及创造 性20完全独立工作

3、， 有一定创造性独立工作及创造 性一般工作态 度20遵守纪律，工作 认真，勤奋好学。工作态度一般。答辩情 况20介绍、发言准确、 清晰，回答问题 正确，介绍、发言情况 般，回答问题有较 多错误。评价总 分总体评价 3 / 32- 3 - / 32械设计课 程设 计成 绩评 阅表 注：1、 评价 等级 分为A、B、C、D四级,低于 A 咼 于C为B,低于 C为Do2、一级斜齿轮减速器每项得分=分值X等级系数（等级系数：A为1. 0, B为0. 8, C为 0. 6, D 为 0. 4）3、总体评价栏填写“优”、“良”、“中”、“及格”、“不及格”之O摘要机械设计课程是培养学生具有机械设计能力的技

4、术基础课。 课程设计则是机械设计课程的实践性教学环节，同时也是高 等工科院校大多数专业学生第一次全面的设计能力训练，其目的 是：（1）通过课程设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意识，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论及实际知识去分析和解决机械设计问题的能力。（2）学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律。（3）通过制定设计方案，合理选择传动机构和零件类型，正 确计算零件工作能力，确定尺寸和掌握机械零件，以较全面 的考虑制造工艺，使用和维护要求，之后进行结构设计，达 到了解和掌握机械零件，机械传动装置或简单机械的设计过 程和方法。（4）学习进行机械设计基础技能的训练，例如：计

5、算，绘图，查阅设计资料和手册，运用标准和规范等。关键词：链传动弯曲疲劳强度齿面硬度 齿形系数表面粗糙度_ # - / 32- 4 - / 32-级斜齿轮减速器目录、绪论1二、 传动 方 案 的 拟 定 及 分 析2三、 电动机的选择四、计算总传动比及分配各级传动比4五、 动力学参数计算5六、传 动 零 件 的 设 计 计 算6七、 轴的设计计算10八、滚动轴承的选择及校核计算13九、键连接的选择及校核计算14-7 - / 32- 5 - / 32一级斜齿轮减速器十、 的 选 择 及 校 核 计 算20十一、 减速器 的润滑及密封21十二、箱体及附件的结构设计22设if小结23参考文献23绪论本

6、论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计 算中运用到了机械设计、机械制图、公差及互换性等多门 课程知识，并运用AUTOCAD软件进行绘图，因此是一个非常重 要的综合实践环节，也是一次全面的、规范的实践训练。通过这次 训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。主要体现在如下几个 方面：（1）培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械 设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和 解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。（2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使 我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思 想，

7、培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。（3）另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关 技术资料的能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的 能力。二、传动方案的拟定及分析m、= 0.6718由于本课程设计传动方案已给：要求设计单级蜗杆P电机下置式减速器。它及蜗杆上置式减速器相比具有搅油二5. 63KW损失小，润滑条件好等优点，适用于传动vW4-5m/s,q 滚筒这正符合本课题的要求。二25. 46r/min三、电动机的选择n 电动机1、电动机类型的选择二509.3选择Y系列三相异步电动机。5093r/min2、电动机功率选择电动机型号：（1）传动装置的总效率：Y132

8、M4总=连轴器x滋承X 蜗杆X % X 滚筒i 总=54. 99=0.99 x 0.982 x0.80x 0.92 x 0.96 = 0.6718，咸速器=1。（2）电机所需的功率：i 链二5. 5FV6300x0.6 =5.63 KW lOOOqa 1000x0.671&P】二5. 574KW 11 / 32- 7 - / 32一级斜齿轮减速器-8 - / 32- 15 - / 323、确定电动机转速计算滚筒工作转速:60 x1000V&0x 1000x0.6itDttx450= 25.46r/min查表得传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减 速器传动比范围h螂=1040,取链传动比b=25

9、,则 总传动比合理范围为I总二20辽00。故电动机转速的可 选范围：qaic4n = i2. 74因为 z； 2 =51.23从教材P255图11 19屮可查得齿形系数：耳& =2.76Fan二402. 7NFq二402. 71NFa产5268. 9N q = 0.41 e2 = 0.22螺旋角系数与=1-缶=1-酱- = 0.8443从教材P255知许用弯曲应力：“=E卜心vFai=329. 9N60 x 1000 cosy选择8级精度，侧隙种类为f,标注为8f从教材P256表118查得由ZCuSnlOPl制造的蜗轮的 基本许用弯曲应力b订二56 MPa o由教材P255寿命系数心厝需=0.

10、5E = 56 x 0.511 =28.616MP“ =1 51.21x42417.92 决 276x 0.8443 = 6.97MP可见弯曲强 40x164x4度是满足的。6、验算效率 =（0.95 0.96）； tan（y +（pv）已知卩=214805二21. 8 ；（px = arctan fY ；人及相对滑动速 度匕有关。=3.247 in/ s-40x144060 x 1000 x cos 21.8C从教材P264表1118屮用插值法查得/；二0.026& 狄=1。30,代入式屮得二0. 93,大于原估计值，因此不用重算。7、精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动是动

11、力传动，属于通用机械减速器，从GB/T100891988圆柱蜗杆、蜗轮精度中Fd2=402. 71NFai=5268. 9NFg二402. 71NX、 二0. 56,Y二1. 04X?二 1,丫2 二 0Pi二5930. 2NPP1830. 5NLh二235951h 预期寿命足够Friv=691. 5N 昭二 613. 8NFrlHFr2H2443.IN产2529. 5NFp二2519. INFdl=790. 5NFan二787. 2NFai=1969NF孑787. 2NX| 二0. 40, Y 二0 9/二 1, Y?二0GB/T100891988o然后由查资料查得蜗杆的齿厚公差 为几二71

12、 Um,蜗轮的齿厚公差为T2二140 Um;蜗杆一级斜齿轮减速器的齿面和顶圆的表面粗糙度均为1.6um,蜗轮的齿面P 产2783.9N和顶圆的表面粗糙度为1. 6 U m和3. 2 U m。PP2771.0NV二 Ji dmx/60X 1000=3. 14X40X668. 8/60X 1000=1. 4m二50192h/s轴承合格七、轴的设计计算键 A8X62输入轴的设计计算GB/T1096-2001、按扭矩初算轴径3选用45调质,硬度217255HBSo p二 17. 9Mpa根据教材P370 (15-2)式，并查表15-3,取A0-115键 8X62d2115 (6. 46/1440) 1

13、3mm=18. 9mmGB/T1096-200考虑有键槽，将直径增大5%,则:*18. 9 X3o(1+5%) mm二 19. 85mmp=16. 03Mpa选 d二22mm键 14X312、轴的结构设计GB/T1096-200(1)轴上零件的定位，固定和装配3单级减速器中可将蜗杆蜗齿部分安排在箱体中央，o p二119. 5Mpa相对两轴承对称布置，两轴承分别以轴肩和轴承盖定位。(2)确定轴各段直径和长度I段：直径山二22mm长度取匚二62mmII 段:由教材 P364 得:h二0.08 山二0.08X22二 1.76mm直径山二山+2h二22+2X 1. 76=26mm,长度取 Lf27 m

14、mIII 段：直径山二 d2+l=27+3=30mm距该段左2mm有一宽为1. 2mm,直径为28mm的弹性挡 圈槽。初选用6006型深沟球轴承，其内径为30mm, 宽度为13mm。初选用选用直径为30 mm的轴肩挡圈， 宽度为1 nrnio故 III 段长：L3=14mmIV 段：直径 d3=30mm由教材 P364 得:h=0. 08 ds=0. 08X30=2. 4mm山二ch+2h二30+2 X 2. 4=34. 8mm 长度取 LF5mmV 段：直径 d5=30mm 长度 L5=90mmVI段：直径 d6=48mm 长度 L6= 120mmVII段：直径 d7=d5=30mm 长度

15、L7=L5=90mmVIH段：直径 ds二 di二34. 8mm 长度 Ls二L二5mmIX段：直径cU二d3= 30mm和III段一样初选用选用直 径为30 mm的轴肩挡圈，宽度为4 mm。选用6006型 深沟球轴承，其内径为30mm,宽度为13mmo故IX段长 Lg 二 L3=17mm由上述轴各段长度可算得轴承支承跨距L二344mm（3）按弯矩复合强度计算 求小齿轮分度圆直径：已知山二40mm 求转矩：已知Tf42417.92N mm 求圆周力Ft：根据教材 P198 （ 10-3 ）式得：Fa =2T1/d1=2 X42417. 92/40二2120.9N二2A/dp2X 399030.

16、 83/164二4866. 2 N 求径向力Fr根据教材P198 （10-3）式得:Fr=Et2 tana 二3586. 4Xtan20=1771. 2N 因为该轴两轴承对称，所以：La二Lb二172mm绘制轴的受力简图（如图a）绘制垂直面弯矩图（如图b）轴承支反力：応二Fby二Fr/2二885. 6N氏二FbF&/2二 1060. 5N由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直 面弯矩为：Mcl=FAyL/2=885.6X172X io-3=152. 3N m绘制水平面弯矩图（如图c） 17 - / 32- 25 - / 32一级斜齿轮减速器 20 / 32- 31 - / 32yMei

17、截面C在水平面上弯矩为:MC2=Fa-L/2=1060. 5 X 172 X io二 182. 4N m绘制合弯矩图（如图d）Me二（Mcf+Mcf）必二（152. 32+182. 42） 1/2=237. 6N m绘制扭矩图（如图e）转矩：T二 242417. 92N mm二42. 4N m校核危险截面C的强度由教材P373式（15-5）匸经判断轴所受扭转切应力为脉动循环应力，取a =0. 6,Jm/+(T)27(237.6 X1000 )2 +(0.6 x 42.4 x 1000 )201(40 尸VV一=373MP“前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由教材P362表 151 查得0_J

18、 = 6OMPa,因此故安全。该轴强度足够。输出轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45调质钢，硬度(217255HBS)根据教材P370页式(15-2),表(15-3)取A0二103 dAO (P2/n2)1 =103 (5. 014/140)1 =39. 91mm 取 d二34mm2、轴的结构设计(1) 轴上的零件定位，固定和装配单级减速器中，可以将蜗轮安排在箱体中央，相对两 轴承对称分布，蜗轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴 向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以 轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配 合，轴呈阶梯状，左轴承从左面装入，蜗轮套筒，右 轴承和链轮依次从右面装入。

19、(2) 确定轴的各段直径和长度I段：直径ch二34mm 长度取Li=mmII 段：由教材 P364 得：h二0.08 山二0.07X34二2. 38mm 直径也二山+2h二34+2X2. 3838mm,长度取匚二30 mmIII 段：直径 ch二 d?+l二38+2二40mm由GB/T297-1994初选用30208型圆锥滚子轴承，其内 径为40mm,宽度为18mm。选用直径为40mm,宽度为 4mm的轴肩挡圈。此段长为30mm.IV段：直径 ch二40mm由教材 P364 得:h=0. 08 d3=0. 08X40=3. 2mm山二cU+2h二40+2X3. 247mm 由教材 P250 表

20、 11-4 知蜗 轮宽度BSO.75心=0.75x48 =36” 故取长度 4二36-3二33mmV段：直径 d5=47+0.07X47a53mmVI段：直径 d6=45mm 长度 L6=7mmVII段:直径 d7= d3=40mm 由 GB/T297-1994 初选用 30208 型圆锥滚子轴承，其内径为40mm,宽度为18mm。长度 L：*二L3 19nun由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L二59mm(3)按弯扭复合强度计算 求分度圆直径：已知d2= 164mm 求转矩:已知 T2= Tn=399030. 83N mm=399. 03N m 求圆周力Ft：根据教材P198 (10-3)式得

21、斥2 二2T/&二2X399030. 83/164=4866. 2N 求径向力F“根据教材P198 (10-3)式得Ft二斥2 tana =4866. 2Xtan20 二 1771. 2N 两轴承对称一级斜齿轮减速器 La二Lb二29. omni 求支反力 Fay、Fby、Faz、FbzFay二Fby二Fr/2二 1771. 2/2二885. 6NFlFb：二為/2二4866. 2/2=2433. IN由两边对称，截面C的弯矩也对称，截面C在垂直 面弯矩为McLFayL/2二885. 6X29. 5X io二26. IN m截面C在水平面弯矩为Mc2=FazL/2=2433. 1X29. 5

22、X 1O-3=71. 8N m计算合成弯矩Mc=曲+站)1/2= (26. f+71.82) 1/2=76. 4N m校核危险截面C的强度由式(15-5)由教材P373式(15-5) %-皿+(町 如经判 W断轴所受扭转切应力为对称循环变应力，取a二1,Al/ + (aT J(76.4 xlOOO)2 +(0.6 x 399030 &尸 a= := 22 7MPW0.1(48.4)3前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由教材P362表 15-1 查得a_,=60MPa,因此故安全。此轴强度足够八、链及链轮的选择1、选择链轮齿数取小链轮尺数Z严19,由前面计算知& =4.31则大链轮齿数Z2 =

23、 / Zj = 4.31 x 19 = 822、确定计算功率由教材P178表96查得Ka = 1.1,由教材P179图913查得Kz=1.35,单排链，则由教材P178式（9-15） 得计算功率为P n = K K.P = 1.1x1.35x7.5 = 11.14/lvvl uu 43、选择链条型号和齿距根据Prn = 11 A4kwRnH =140r/min 查教材 P176 图 9-11,可选24A-lo查教材P167表9-1得链条节距为P=38. 1mm。4. 计算链节数和中心距a0 = （3050）P = （3050）x38.1=952.51587 .5mm血=1200mm由教材P18

24、0式916相应链节数为查得_ 2d。，Z）+Z2 So+ +P 22x120019 + 82+38.1J-JP 2龙丿a。82-19丫 38.1、2龙丿1200a 116.68取链长节数s二116节，此时斗 =兽岁= 1.54查教乙 82 19材P180表97得到中心距计算系数f二0.2375&则由教材P180 式917得链传动的最大屮心距。,/ = /1P2Lp-(Z1+Z2)=0.23758 x38.12xll6-(19 + 82)卜 1186mm5、计算链速v,确定润滑方式由教材P172式91v-忆_ 140x19x38.1 1?m/s60 x 100060x1000由v=l. 7m/s

25、和链号24A-1查教材P181图9T4可知采 用油池润滑6、计算压轴力Fp有效圆周力为FC-1OOOP - 1000x5 014 2949ATv1.7链轮水平布置时的压轴力 = 1.15,则压轴力为耳,心 gFe =1.15x2949 心 3391 N。九、滚动轴承的选择及校核计算根据条件，轴承预计寿命:16X365X 10=58400小时。1、计算输入轴轴承蜗杆轴采用一端固定一端游动的支撑方案，初选两 轴承为深沟球轴承6006型查轴承手册可知其基本额 定动载荷C,二16. 2KN基本额定静载荷C”二8. 30KNo (1)求两轴承受到的径向载荷你和厲将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面图(2

26、)和 水平面图(3)两个平面力系。其中图(3)中的F,为通过 另加转矩而平移到指定轴线；图(1)中的巧亦通过另加 弯矩而平移到作用于轴线上。由力分析知： 24 - / 32- 39 - / 321771.2x172-4866,2x24 =546j/v344344Frlv =Fr - FrW =1771.2-546.1 = 1225NO (Fell；Fr一代Fr2vI Frlv1 Fl2H-r-1 FrlH4O-R-tF 9170 Qr2H=/=y = - = 1060.5行=J（巴订+（&） = J（546.1）2 +（590.甥=仙辭rr2 = y（Fr2V ）2 +（Fr2/ ）2 = J

27、（1225.1）2+（590.9）2 =】830 5Af（2）求两轴承的计算轴向力行和巧2对于6006型轴承，按教材P321表13-5初选e=0. 22,其心为教材P32】表Z屮的判断系数，其值由吉的大小来确定，但现轴承轴向力巧未知，故先取e二0. 4,因此估算Fdi =0.22 Fri = 0.22 x 705.9 = 177.01NFdl =0.22Fr2 = 0.22 x 1092.7 = 402.71N按教材P322式（13-lla）Fa =Fa+Fd2 = 3586.4 + 240.4 = 5268 .9NFa2=Fd2=4O2.7N垒=240.4_ = 00485COr 8.3xl

28、03由教材P321表13-5进行插值计算，得勺=0.41勺=0.22 o再计算Fd = eFr = 0.41 x804.6 = 329.9 NFd2 =e2Fr2 =0.22x1830.5 = 402.71Fal =Fn + Fd2 =4866.2 + 402.71 =5268.9NF“2=Fd2=4O2N-级斜齿轮减速器j 240.4COr 8.3x10s两次计算的”值相差不大，因此确定q=0.41, e2 = 0.22 ；行二5268. 9N, Fa2 =402. 7IN。(3) 求轴承当量动载荷片和均中斗 Fm 5268.9因为 Frl 804.6 _6-5481Fa2 _ 402.71

29、 _022 _Frl 1830.5-由教材P321表13-5分别进行查表或插值计算得径向 载荷系数和轴向载荷系数为对轴承 1X|二0. 56, Y|二 1. 04对轴承 2X?二 1,Y?二0因轴承运转屮有轻微冲击，按教材P321表13-6, 齐=1.0 1.2,取办=1.0。则由教材 P320 式(13-8a) P产/p(X几+丫几)=1.0(0.56x8(M.6 + l.O4x5268 .9)= 5930.2NP2-fp(X2Fr2+Y2Fa2)= 1.0(1x1830.5 + 0)= 1830.5N(4) 验算轴承寿命因为R P2,所以按轴承1的受力大小验算由教材P319式(13-5)i

30、oc_10616200心 235951力 48400h 故所选h 60/1 Pj J 60x 144015930.2 丿 41 / 32- 26 - / 32一级斜齿轮减速器轴承满足寿命要求。2、计算输出轴轴承初选两轴承为30208型圆锥滚子轴承查圆锥滚子 轴承手册可知其基本额定动载荷C二63.0KN基本额定 静载荷G二74. OKNo（1）求两轴承受到的径向载荷你和忌将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面图（2）和 水平面图（3）两个平面力系。其屮图（3）屮的鬥为通过 另加转矩而平移到指定轴线；图中的巧亦通过另加巧2 x 警-斤 2x29.559弯矩而平移到作用于轴线上。由力分析知:1181.

31、8x86-1305.3x29.5 =691 5jV59Fr2V =Fr - FrW = 1305.3 -691.5 = 613.8N4866.2rill 人2 =2433.1N2F八=7（Frlv）2+（Frl/）2 = J（691寸+（2433.厅=2529.5/VFr2 =）2 + （巴2） = J（613.8）2+（2433.1），=19. IN（2）求两轴承的计算轴向力和巧2和轴承当量动载荷P 和 p2对于30208型轴承经查手册知其判断系数e二0.37, Y二 1.6。按教材 P322 表 13-7 得F.2529.5r1 2Y=一 790.5N2x 1.6-27 - / 32-#

32、- / 32一级斜齿轮减速器-级斜齿轮减速器Fdl 2Y_按教材P322式(13-lla)Fal =Fa+Fdl =1181.8 + 787.2 = 1969 AT巧2=爲=592.3N19692529.5=0.7785Pm _ 737-2 兀7 2519.1= 0.3125由教材P321表13-5分别进行查表得径向载荷系数和轴向载荷系数为：对轴承1X尸0. 40,斗二0. 9对轴承 2 X?二 1,Y?二0因轴承运转屮有轻微冲击，按教材P321表13-6, 几=1.01.2,取几=1.1。则由教材P320式(13-8a)得轴 承当量动载荷：P产/p(X几+几)=1.1(0.40 x 2529

33、.5 + 0.9 xl969)= 2783.9N2=fp2Fr2+Y2Fa2)= 1.1(1x2519.1+0)=2771 .ON(3)验算轴承寿命因为P.P2,所以按轴承1的受力大小验算 由教材P319式(13-5)厶=221(。 =106( 8300 2 50192/7 48400h60讥 P60x12012783.9 J故所选轴承满足寿命要求。十.键连接的选择及校核计算1、连轴器及轴连接釆用平键连接轴径 di二25mm, Li二62mm Ti二42. 4N m 查资料选用A型平键，得：b=8 h=7 L=62 即：键 A8X62 GB/T1096-2003 根据教材P106式6-1得 s

34、JTx 心2x424x10-=17.9OpPkid（0.5 x7）x（62-8）x25（U0120Mpa），故安全2、电机及连轴器连接采用平键连接轴径 d3=28mm L3=62mm T=23. 6N m 查资料选用A型平键，得:b=8 h=7 L=62 即：键 8X62 GB/T1096-2003 62x42 4x10= 16.03 o p卩kid（0.5 x7）x（62-8）x28（110120 Mpa），故安全3、输出轴及蜗轮连接用平键连接轴径 d2=47mmL2=31mmT二222. 4N. m查资料选用A型平键，得：b-14 h=9 L=31 即：键 14X31GB/T1096-20

35、03 根据教材P106 （6-1）式得=2TX10, =2x222.4x10=H9 5 o p卩kid（0.5 x9）x（31-14）x49（110120Mpa）,故安全十一、减速器的润滑及密封1、齿轮的润滑因齿轮的圆周速度12 m/s,所以采用浸油润滑的 润滑方式。高速齿轮浸入油面高度约0. 7个齿高，但 不小于10mm,低速级齿轮浸入油面高度约为1个齿高 （不小于10mm）, 1/6齿轮。2、滚动轴承的润滑因润滑油中的传动零件（齿轮）的圆周速度 V21. 52m/s所以采用飞溅润滑。3、密封轴承盖上均装垫片，透盖上装密封圈。十二、箱体及附件的结构设计1、减速器结构减速器由箱体、轴系部件、附件组成，其具体结构 尺寸见装配图及零件图。2、注意事项（1）装配前，所有的零件用煤油清洗，