一级圆柱斜齿轮减速器设计说明书

1、实用文档 机械设计课程设计计算说明书 一、 传动方案的拟定 . 2 二、 电动机的选择 . .3 三、 运动参数及动力参数计 . 3 四、 传动零件的设计计算 . . 4 五、 联轴器的选择及校和计算 . . 8 六、 轴的设计计算 . .8 七、 滚动轴承的选择及校核计算 .12 八、 减速箱的附件选择 . .14 九、 润滑及密封 .15 参考文献 . .16实用文档 计算过程及计算说明 一、传动方案的拟定 第一组：设计用于10吨轻级起重机提升机构的一级圆柱斜 齿轮减速器 (1) 工作条件： 二班制工作，有轻微振动，使用期限 10 年。 (2) 原始数据：减速器输出转速(r/min) 35

2、0 减速器输出功率(KW) 3 传动比i 2 :齿轮传动；2、4:联轴器；3:减速器 图1-1实用文档 二、电动机的选择 1、 电动机类型的选择：丫丫系列三相异步电动机 2、 电动机功率选择： 实用文档 n 总=0.92 (1)传动装置的总效率: 23 =0.982X 0.97X 0.992 =0.92 (其中联轴器效率n 1=0.99,轴承效率n 2=0.98 齿轮极度8级，效率n 3=0.97) (2)电机所需的工作功率： P工作=Pw/ n总 =3/0.92 =3.26KW 3、确定电动机转速： 4、确定电动机型号 根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步 转速，选定电动机型号为

3、丫丫160M1-8。 其主要性能：额定功率：4KW，满载转速720r/min， 额定转矩2.0。质量120kg。 三、运动参数及动力参数计算 1、计算各轴转速 ni=n 电机=720 r/min n ii=ni=720 r/min niii= nii/i 齿轮=720/2=360 r/min 2、 计算各轴的功率 Pi=P 工作=4 KW P工作 =3.26KW n 电=750r/min ni=720 r/min n ii=720 r/min niii =360 r/min Pi=4 KW Pii=3.88 KW 实用文档 PIIUPII Xn 2Xn 3=3.88X 0.98x 0.97=3

4、.689KW 3、 计算各轴扭矩 Ti=9.55X 106Pi/ni=9.55X 106X4/720=53056 N mm TII=9.55X 106Pii/nii=9.55X 106X 3.88/720 =51464 N mm Tiii=9.55X 106Piii/niii=9.55X 106X 3.689/360 =97861 N mm 对以上的运动和动力参数的计算总结， 加以汇总，列出表格（表1）。 轴 名 转速 r/mi n 功率 P/KW 扭矩 N mm 电 机 轴 720 4 53056 输 入 轴 720 3.88 51464 输 出 轴 360 3.689 97861 四、传动

5、零件的设计计算 1、齿轮传动的设计计算 (1)选择齿轮材料级精度等级 考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面 小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240260HBS, 根据教材P210表10-8精度等级选8级(GB10095-88) 齿面粗糙度 Raw 1.63.2卩m。Piii =3.689KW Ti=53056 N 实用文档 实用文档 (2 )按齿面接触疲劳强度设计 dit (2kTi(u+1)( ZH ZE/ C H) 2/ du 呂)1/3 确定有关参数如下： 传动比i齿=2 取小齿轮齿数Zi=24。则大齿轮齿数： Z2=iZi=2X 24=48 齿数比u=i=2 由教材P205表1

6、0-7取 d=1 小齿轮传递的转矩T1 T1=9.55X 106X P/m=9.55X 106X 3.88/720 =51464N mm 载荷系数k 取 kt=1 由课本10-30选取区域系 ZH=2.433 由课本10-26查得 倉1 =0.785 $2 =0.855 贝 U ?= $1+ 召2 =0.785+0.855=1.64 由课本10-6查得材料的弹性影响系数 ZE=189.8MP? 选取螺旋角。初选螺旋角B =14度。 许用接触应力C H C H= C Hlim kHN/SH 由教材P209图10-21查得： C HiimZ1 =570Mpa C HiimZ2 =520Mpa 由教

7、材P206式10-13计算应力循环次数 NL N1=60njLh=60X 720X 1 X (16X 365) =2.49X 109 N2=N1/i=2.49X 109/2=1.25X 108 由教材P207图10-19查得接触疲劳的寿命系数： KHN1=0.92 KHN2=0.94 通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数 SH=1.0 C H1= C Hlim1 KHN1/SH=570X 0.92/1.0Mpa =524.4Mpa C H2= C Hlim2 KHN2/SH=520X 0.94/1.0Mpa =488.8Mpa (3)齿轮参数计算 试算小齿轮分度圆直径d1t，由

8、计算公式得 Z1=24 Z2=48 C H1=524.4Mpa C H2=488.8Mpa 实用文档 dit(2kTi(u+1)( ZH ZE/ C H) 2/ du ?)1/3 =2 X 1 X 51464 X (2+1) (2.433 X 189.8/524.4) 2/1 X 2X 1.641/3mm =41.91mm 计算圆周速度 V= n d1tm/60X 1000=3.14X 41.91X 720/60X 1000 =1.58 m/s 计算齿宽b与摸数mt b= dd1t=1 X 41.91=41.91mm mt=d1tcosB / Z1=41.91 X cos14/24=1.69m

9、m h=2.25 mnt=2.25X 1.69=3.8mm b/h=41.91/3.8=11.03 计算纵向重合度 & & =0.318 d Z1tan B =0.318 X 1 X 24 X tan14=1.903 计算载荷系数K 已知使用系数 KA=1，根据V=1.58 m/s, 7级精度，由图 10-8查得动载荷系数 KV=1.14;由表10-4查得KH B =1.45; 由图 10-13查的 KFB =1.35 由表10-3查的KHa =KFa =1.4。故载荷系数 K=KAK/KHa KHB =1 X 1.14X 1.1 X 1.45=2.31 按实际的载荷系数校正所

10、算的分度圆直径， 由式(10-10a )得 d1=d1t (K/Kt) 1/3=41.91X( 2.31/1 ) 1/3=55.4mm 计算模数mno mn=d1COsB /Z 1=55.4X cos14/24=2.24mm (4)按齿面弯曲强度设计 由教材P216式10-11 t mn (2KTYBCOS2 YFaYsa/ dzf F)3 确定计算参数 计算载荷系数 K=KAKvKFa KFB =1 X 1.14X 1.4X 1.35=2.15 根据纵向重合度 8=1.903, 从图10-28查得螺旋角影响系数丫丫 B =0.88 计算当里齿数 ZVI= Z I/COS3?=24/COS 3

11、14=26.27 ZV2= Z 2/COS3?=48/COS 314=48.49 由齿形系数 V=1.58 m/s b=41.91mm m=1.69mm t 8 =1.903 di=55.4mm mn2.24mm K=2.15 ZVI =26.27 ZV2=48.49 实用文档 实用文档 查取应力校正系数 由表 10-5 查得 YFS1=1.58 ; YFs2=1.68 计算弯曲疲劳许用应力 由教材P208 10-20C查表得小齿轮的弯曲疲劳极限 FE1 =480MPa 大齿轮 FE2 =360MPa 取弯曲疲劳安全系数S=1.4由式10-12得 F1 = KFN1 FE1/S=291.43

12、MPa F】2 =226.29 Mpa 计算大小齿轮的 YYsa/l F并加以比较 丫Fa1YSa1/ F1 =0.01437 YFa2Ysa2 / F】2 =0.01743 大齿轮数值大 设计计算 mn 2.477mm 对比计算结果 由齿轮接触m大于齿根弯曲疲劳强度的计算 的法面模数，取 m=2.5已可以满足强度但为了同时满足接 触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得分度圆直径 d1=55.4mm 来计算应有的齿数。于是由 乙=d1cos?/ mn=55.4X COS14/2.5=21.7 取 Z1=21，则 Z2=i Z1=2X 21=42 (5)几何尺从计算 计算中心距 a= (Z1 +Z2)

13、mn/2 COS?=(21+42) X2.5/2 cos14=81.18mm 将中心距圆整为82mm 按圆整的中心距修正螺旋角 arccos(N Z2)min /2a) =1425 值改变不大，故参数 、K、ZH等不必修正。 计算大小齿轮的分度圆直径 d1 Z1 mn / cos =54.1mm Z1=21 Z2=42 a=82mm =14.25 实用文档 计算齿轮宽度 b= ddi=1 x 54.1=54.1mm 圆整后取 B2 =55mm Bi=60mm 五、 联轴器的选择及校和计算 1、 类型选择 为了隔离振动与冲击，选用弹性套柱联轴器 2、 载荷计算 公称转矩 T=53056 N mm

14、 由教材P351表14-1查的 KA=2.3，由式(14-1)得计算 转矩为： TCFKA T=2.3X 53.056=122.03 N- m 3、 型号选择 从GB 4323-84中查得TL5型弹性套柱销联轴器的许用转 矩为125 N m，许用最大转速为4600r/min, 轴径为25、28、30、32mm故合用。半联轴器长度 L=62mm半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=44mm。 六、 轴的设计计算 输入轴的设计计算 1、 按扭矩初算轴径 选用45调质，硬度217255HBS 根据教材P370 (15-2)式，并查表15-3，取A0=115 d 115X (4/720)1/3mm=20.3

15、7mm 考虑有键槽，将直径增大5%,则 d=20.37X (1+5%)mm=21.39mm 选 dmin=25mm 2、 轴的结构设计 (1) 轴上零件的定位，固定和装配 单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称 布置，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，周向用 平键连接。两轴承分别以轴肩和套筒定位。 (2) 确定轴各段直径和长度 输入轴的最小直径显然是安装联轴器处的轴的直径 d1 通过比较选择di - n =25mm，为了满足半联轴器的轴向定 位要求。in轴段右端需制出一轴肩，故取nm段的直 径dnm =32mm;左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈 直径D=35mm。半联轴器

16、与轴配合的毂孔长度 L1=44mm，B1=60mm B2 =55mm L1=44mm dmin=25mm d i - n =25mm d nm 实用文档 为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上， 故IU段的长度应比 L1略短一些，现取 L i n =42mm。 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的 作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据 dnm =32mm，由轴承产品目录中初步选取 0基本游隙 组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承 32007， 其尺寸为 dx DXT=35mrH 62mmX 18mm, 故 dmw = d可-皿=35mm;而 取安装齿轮的轴承IV

17、 V的直径 dv =40mm；齿轮的左 端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 60m m,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段略短 于轮毂宽度，故取LVV =57mm。齿轮的右端采用轴肩 定位，轴肩高度h0.07d,故取h=4mm，则轴环处的直径 dv-可=48mm。轴环宽度 b 1.4h,取 Lv可=8mm 轴承端盖的总宽度为10mm根据轴承端盖的装拆及便于 对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器 右端面间的距离L=30mm故取Lnm =40mm 齿轮距箱体内壁之距a=16mm考虑到箱体的铸造误差，在 确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离 s，取 s=8mm前面已选

18、出滚动轴承，宽度 T=18mm L mv =T+s+a+(60-57)=18+8+16+3=45mm 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。 3、 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连接。 按dvv =40mm由表6-1查得平键截面bx h=12X 8,键槽 用键槽铣刀加工，长为36m m,同时为了保证齿轮与轴配合 有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴配合为 H7/n6 ;同样, 半联轴器与轴的连接，选用平键为8X 7X 20,半联轴器与轴 的周向配合定位是有过渡配合来保证的， 此处选轴的直径尺 寸公差为m6。 4、 轴上零件的周向定位 参考表15-2,取轴端倒角为1X

19、45? 5、 求轴上的载荷 绘制水平面弯矩图如图：L i n =42mm dmv =35mm d =35mm L 可皿=18mm dvv =40mm L vv =57mm L v-可=8mm L nm Lmv =45mm 实用文档 - 卜 亦1 df1 Mc2 嘛Tz bL T Mec 图6-1 MC2=84.7N m Mc=90.1N m Mec=127.9N m 实用文档 截面C在水平面上弯矩为： MC2=FAZL/2=1210.7X 70=84.7N m (4) 绘制合弯矩图(如图d) MC=(MCI2+MC22)1/2=(30.82+84.72)1/2=90.1N m (5) 绘制扭矩

20、图(如图e) 转 矩 ： T 95.5 105 P /nI 95.5 105 3.26342.86=90.8 N m (6) 绘制当量弯矩图(如图f) 转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化， 取a =1,截面 C处的当量弯矩： Mec=Mc2+(a T)21/2 =90.12+(1 X 90.8)21/2=127.9N m (7) 校核危险截面C的强度 由式(15-5) (T e=Mec/0.1cb3=127.9/0.1x 363 =27.41MPa 115X (4/360)1/3mm=25.66mm 考虑有键槽，将直径增大5%,则 d=20.37X (1+5%)mm=26.94mm 输出轴

21、的设计计算 d i - n =30mm d nm =35mm dmin=30mm L i n =42mm d=40mm d 可-皿=40mm L 可皿=19mm dv =55mm L ivv =52mm L v-可=8mm dv-可 =53mm L F F 2、轴的结构设计 实用文档 选 dmin=30mm 单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称 布置，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，周向用实用文档 实用文档 平键连接。两轴承分别以轴肩和套筒定位。 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的轴的直径 di 通过比较选择d I - n =30mm,为了满足半联轴器的轴向定 位要求。

22、in轴段右端需制出一轴肩，故取nm段的直 径dnm =35mm;左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈 直径D=40mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度 Li=44mm, 为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上， 故In段的长度应比Li略短一些，现取L i n =42mm。 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的 作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据 dnm =35mm，由轴承产品目录中初步选取 0基本游隙 组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承 32008， 其尺寸为 dx DXT=40mrH 68mmX 19mm, 故 dm-w = d可-皿=40mm;而 取安装齿轮

23、的轴承IV V的直径 dv =55mm；齿轮的左 端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 55m m,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮， 此轴段略短 于轮毂宽度，故取LVV =52mm。齿轮的右端米用轴肩 定位，轴肩咼度h0.07d,故取h=4mm，则轴环处的直径 dv-灯 =63mm。轴环宽度b 1.4h，又考虑到齿轮的对中性 要求，取L v可=20mm。 轴承端盖的总宽度为10mm根据轴承端盖的装拆及便于 对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器 右端面间的距离L=30mm故取Lnm =40mm 齿轮距箱体内壁之距a=16mm考虑到箱体的铸造误差，在 确定滚动轴承位置时，应距

24、箱体内壁一段距离 s，取 s=8mm前面已选出滚动轴承，宽度 T=18mm L m-v =T+s+a+(55-52)=18+8+16+3=45mm 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。 3、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连接。 按dvv =45mm由表6-1查得平键截面bx h=16X 10,键槽用 键槽铣刀加工，长为45mm,同时为了保证齿轮与轴配合有 良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴配合为 H7/n6 ;同样， 半联轴器与轴的连接，选用平键为 10X 8X 36,半联轴器与 轴的周向配合定位是有过渡配合来保证的， 此处选轴的直径 尺寸公差为m6。 (3)按弯扭

25、复合强度计算 求分度圆直径：已知 d2=108.2mm 求转矩：已知T3=978.62N m 求圆周力Ft:根据教材P198 (10-3)式得 L v-可=20mm Lm-v =45mm d2=108.2mm Ft=18089N Fr=658N LA=LB=7mm FAX=433N FAZ=1190.25N Mc1=30.31N m MC2=83.31N m Mc=88.65N m Mec=542.9N m (T e=60Mpa 实用文档 Ft=2T3/d2=2X 978.62X 103/108.2=18089N 求径向力Fr根据教材P198 (10-3)式得 Fr=Ft tana =1808

26、9X0.36379=658N 两轴承对称 二 LA=LB=7mm (1) 求支反力 FAX、FBY、FAZ、FBZ FAX=FBY=F2=866.01/2=433N FAZ=FBZ=F2=2380.5/2=1190.25N (2) 由两边对称，截面C的弯矩也对称 截面C在垂直面弯矩为 MC1=FAYL/2=433X 0.07=30.31N - m (3) 截面C在水平面弯矩为 MC2=FAZL/2=1190.25X 0.07=83.31N m (4) 计算合成弯矩 MC= ( MCI2+MC22) 1/2 =(30.312+83.312) 1/2 =88.65N m (5) 计算当量弯矩：根据

27、教材选a =1 Mec=M C2+( a T)21/2=88.652+(1 X 535.62)21/2 =542.9N m (6) 校核危险截面C的强度 由式(15-5) (T e=Mec/ (0.1d3) =275.06/(0.1 X 0.0453) =58.5Mpa Lh=58400h 实用文档 106 /ftC、_ 106 1.00 18900 . - ( - )= - ( - / 60n” P 60 360 1266.56 =153834h Lh 故所选轴承可满足寿命要求。 八、减速箱的附件选择 1.检查孔和视孔盖 检查孔用于检查传动件的啮合情况，润滑状态、接触 斑点及齿侧间隙，还可用

28、来注入润滑油，故检查孔应开 在便于观察传动件啮合区的位置，其尺寸大小应便于检 查操作。视孔盖可用铸铁、钢板或有机玻璃制成，它和 箱体之间应加密封垫，还可在孔口处加过滤装置，以过 滤注入油中的杂质，如减速器部件装配图 1。 2 放油螺塞 放油孔应设在箱座底面的最低处，或设在箱底。在 其附近应有足够的空间，以便于放容器，油孔下也可 制出唇边，以利于引油流到容器内。箱体底面常向放 油孔方向倾斜1 1.5,并在其附近形成凹坑，以便 于污油的汇集和排放。放油螺塞常为六角头细牙螺纹， 在六角头与放油孔的接触面处，应加封油圈密封。也 可用锥型螺纹或油螺塞直接密封。 选择M16 X 1.5的外 六角螺塞（2表7-11）。 3. 油标 油标用来指示油面高度，应设置在便于检查及油面 较稳定之处。常用油标有圆形油标（2表7-7），长形 油标（2表7-8）和管状油标（2表7-9）、和杆式油 标（2表7-1