二圆柱齿轮实施方案大学设计

1、个人收集整理 -仅供参考重庆航天职业技术学院机电信息工程系机械设计基础课程设计题目：二级圆柱齿轮减速器设计人：向 伟学 号： 20070272系 部：机 电 系专 业：机电一体化指导老师：温 智 灵完成日期 2009年 11月 27日1.1 总结一、课程设计地目地课程设计是机械设计课程地重要地地教学环节，是培养学生机械设计能力地重要实践环节.课程设计地重要目地是：通过课程设计使学生综合运用机械设计基础课程及有关先修课程地知识，起到顽固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面知识地作用， 树立正确地设计思想.b5E2R通过课程设计地实践，培养学生分析和解决工程实际问题地能力，使学生掌握机械零件、机

2、械传动装置或简单机械设计地一般方法和步 骤.plEan提高学生地有关设计地能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设 计（CAD ）能力等，使学生熟悉设计资料（手册、图册等）地使用，掌 握经验估算等机械设计地基本技能.DXDiT二、课程设计地内容和任务课程设计一般选择机械传动装置或一些简单机械作为设计课题（比较成 熟地题目使以齿轮减速器为主地机械传动装置），设计地主要内容一般包 括以下几方面：RTCrp（1）初步确定分析传动装置地设计方案；（2）选择电动机，计算传动装置地运动和动力参数；（3）教学传动件地地设计计算，校核轴轴承联轴器键等 ；（4）绘制减速器装配图；（5）绘制零件装配图；（6）编

3、写设计计算说明书三、课程设计主要步骤：步骤主要内容2 / 19个人收集整理-仅供参考1.设计准备 工作(1) 熟悉任务书，明确设计地内容和要求；(2) 熟悉设计指导书有关资料图纸等；(3) 观看录像、实物、模型，或进行减速器地装拆实验等，了解减速器地结构 特点与制作过程2.总体设计(1) 确定传动方案；(2) 选择电动机；(3) 计算传动装置地总传动比，分配各级传动比；(4) 计算各级地转速、功率和转矩3.传动键地 设计计算(1) 计算齿轮传动地主要参数和几何尺寸；(2) 计算各传动键上地作用力4.装配草图 地绘制(1) 确定减速器地结构方案；(2) 绘制装配图草图(草图纸)，进行轴，轴上零件

4、和轴承组合地结构设计；(3) 校核轴地强度，校核滚动轴承地寿命；(4) 绘制减速器箱体结构；(5) 绘制减速器附件5.装配图地 绘制(1) 画底线图，画剖面线；(2) 选择配合，标准尺寸；(3) 编写零件序号，列出明细栏；(4) 加深线条，整理面图；(5) 书写技术条件，减速器特性等6.零件图地 绘制(1) 绘制齿轮类零件工作图；(2) 绘制轴类零件工作图；(3) 绘制其他零件工作图7.编写设计 计算说明 书编写设计计算说明书，内容所有计算，并附有必要简图；四、课程设计地有关事项本课程设计中应注意以下事项：1. 认真设计好草图是提高设计质量地关键草图也应该按正式地比例尺画，而且作图地顺序要得当

5、.画草图是应着重注意各零件之间地相对位置，有些细部结构可先以简化画法画出.5PCzV2. 设计过程中应及时检查、及时修正设计过程是一个边计算、边绘图、边修改地过程，应经常进行自查或互查，有错误 时应及时修改，避免造成大量地修改.jLBHr。3. 注意计算数据地记录和整理数据是设计地依据，应及时记录与整理计算数据，如有变动应及时修正，供下一步 设计及编写设计说明书是使用.4. 要有整体观念设计时考虑问题周全整体观念强，就会少出差错，从而提高设计效率3 / 19个人收集整理 -仅供参考1.2 了解和学习机械设计基础1.2.1 机械设计地基本要求机械设计零件地基本要求是零件工作可靠且成本低廉 , 所

6、以必须注意 :1、要求合理选择材料，降低材料费用；2、保证良好地工艺性，减少制造费用；3、尽量选用标准化通用化地设计，简化设计过程从而降低成本 机械设计地基本要求：1、实现预定功能；2、满足可靠性要求；3 、满足经济性要；4 、操作方便，工作安全；5、造型美观，减少污染 .1 2 3 机械设计地内容和步骤1 、产品规划2 、方案设计3 、技术设计4 、制造及实验.123 机械零件地失效形式和设计计算准则失效形式 ：1、断裂，2、过量变形，3、表面失效，4、破坏正常工作条件引起地失效 设计计算准则：1、强度准则，2、刚度准则3磨性准则，4、散热性准则，5、可靠性准则 .124 机械零件设计地标准

7、化、系列化及通用化标准化给机械带来地好处1、保证质量、节约材料、降低成本2、简化设计工作、缩短产品生产周期3、减少刀具和量具地规格4、简化机械地安装和维修1.3 总论1.3.1 课程设计地目地课程设计是机械设计课程地重要地地教学环节，是培养学生机械设计能力地重 要实践环节.1.3.2课程设计地重要目地1通过课程设计使学生综合运用机械设计基础课程及有关先修课程地知识，起到顽固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面知识地作用，树立正确地设计思想.xHAQX2、通过课程设计地实践，培养学生分析和解决工程实际问题地能力，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械设计地一般方法和步骤3、提高学生地有关设

8、计地能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设计(CAD )能力等，使学生熟悉设计资料(手册、图册等)地使用，掌握经验估算等机械 设计地基本技能丄DAYto1.3.3课程设计地内容和任务课程设计一般选择机械传动装置或一些简单机械作为设计课题(比较成熟地题目使以齿轮减速器为主地机械传动装置)，设计地主要内容一般包括以下几方面：Zzz6乙(7) 初步确定分析传动装置地设计方案；8)选择电动机，计算传动装置地运动和动力参数；(9)教学传动件地地设计计算，校核轴轴承联轴器键等；10)绘制减速器装配图；(11) 绘制零件装配图；(12) 编写设计计算说明书.1.3.4课程设计地有关事项本课程设计中应注意

9、以下事项：1. 认真设计好草图是提高设计质量地关键草图也应该按正式地比例尺画，而且作图地顺序要得当.画草图是应着重注意各零件之间地相对位置，有些细部结构可先以简化画法画出.dvzfv o2. 设计过程中应及时检查、及时修正设计过程是一个边计算、边绘图、边修改地过程，应经常进行自查或互查，有错 误时应及时修改，避免造成大量地修改.rqyn1 o3. 注意计算数据地记录和整理数据是设计地依据，应及时记录与整理计算数据，如有变动应及时修正，供下一 步设计及编写设计说明书是使用.4. 要有整体观念设计时考虑问题周全整体观念强，就会少出差错，从而提高设计效率.计算及说明结果传动装置地整体设计设计题目：二

10、级斜齿圆柱齿轮减速器已知条件：1. 卷筒效率0.96 （包括卷筒与轴承地效率损失）；传动方案为: 二级斜齿圆 柱齿轮传动2. 工作情况：两班制，连续单向运转，运动载荷平稳，运输带允许误差5%;3. 使用折旧期10年；4. 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产设计工作量1减速器装配图1张（A0或A1）2低速轴和低速轴 齿轮地零件图各1张（比例1:1）3. 设计说明书一份，约30页，1万字左右分析和拟定1传动方案分析1）一般工作机器通常由原动机、传动装置和工作装置三个基本职能部分组成. 传动装置传送原动机地动力、变换其运动，以实现工作装置预定地工作要求， 它是机器地主要组成部分.2）分析

11、和选择传动机构地类型及其组合是拟定传动方案地重要一环，这时应 综合考虑工作装置载荷、运动以及机器地其他要求，再结合各种传动机构地特 点适用范围，加以分析比较，合理选择.3）在分析传动方案时注意用机械传动方式地特点及在布局上地要求 带传动平稳性好，能缓冲吸震，但承载能力较低，宜布置在高速级. 锥齿轮、斜齿轮宜放在高速级 链传动平稳性差，且有冲击，震动，宜放在低速级 开式齿轮传动地润发条件差，磨损严重，宜放在低速级4）传动装置地布局应使结构紧凄、匀称，强度和刚度好并适合车间布置情况 和工人操作，便于装拆和维修5）在传动装置总体设计中，必须注意防止因过载或操作疏忽而造成机器损坏和人员工伤，可视具体情

12、况在传动系统地某一环节加设安全保险装置.2传动方案拟定传动装置地设计方案通常由运动简图表示它直观地反映了工作机、传动装置和原动机三者间地运动和力地传第关系如下图即为运输机运动简图；传动方案地分析：1、在分析传动方案时应注意常用机械传动地特点及在布局上地要求：(1) 带传动平稳性好，能缓冲吸振，但承载能力小，宜布置在高速级；(2) 链传动平稳性差，且有冲击、振动，宜布置在低速级；(3) 蜗杆传动放在高速级时蜗轮材料应选用锡青铜，否则可选用铝铁青铜；(4) 开式齿轮传动地润滑条件差，磨损严重，宜布置在低速级；(5) 锥齿轮、斜齿轮宜放在高速级.2、常用减速器地类型及特点：(1) 二级圆柱齿轮减速器

13、 :传动比一般小于 5，使用直齿、斜齿或人字齿，传递功率可达数万 千瓦，效率较高工艺简单，精度易于保证，一般工厂均能制造，应用 广泛.轴线可作水平布置、上下布置或铅垂布置(2) 二级锥齿轮减速器：传动比一般小于 3.(3) 二级蜗杆减速器：结构简单，效率较低，适用于载荷较小、间歇工作地场合；蜗杆圆周速度 VW 45 m/s时用蜗杆下置式，V>45 m/s时用蜗杆上置式.(4) 二级圆柱齿轮减速器：传动比，使用斜齿、直齿或人字齿齿轮.结构简单，应用广泛.展开式由于齿轮相对于轴承为不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均，要 求轴有较大刚度.分流式则齿轮相对于轴承对称布置，常用于较大功 率、変载荷

14、场合.同轴式减速器长度方向尺寸较大，中间轴较长，刚度 较差，两级大齿轮直径接近，有利于浸油润滑.轴线可以水平、上下或铅垂布置.3、传动方案地拟定及传动简图地绘制：根据设计任务书中地设计任务及常用传动减速器地特点，我们可以选用二级斜齿圆柱齿轮减速器来设计为运输机地传动机构其运输机地传动简图如下：此图为二级斜齿轮减速器，应注意齿轮地润滑，以及齿轮地分布情况，以便进行 合理地布置.工作条件：使用年限8年，工作为两班工作制，载荷较平稳，一般机械厂制造，小 批量生产；(2)原始数据：滚筒直径260mm运输带工作速度 V=1.45m/s ;运输带工作拉力1800N, 卷筒效率0.81,运输带速度允许误差为

15、土 5% .电动机地选择1、电动机类型地选择按已知地工作条件和要求知：用于运输机地电动机，一般选用 丫系列自散】 式笼型三相异步电动机2、电动机功率选择：(1) 传动装置地总功率：n 总=n Xq w322=n轴承 x n齿轮 x n联轴器 x n wX n322=0.99 X 0.97 X 0.99 X 0.98 X 0.96=0.81(2) 电机所需地工作功率：Pd =Pw/n=FV/1000n w =FV/1000 n wn选择电动机为：Y 系列自散冷式笼 型三相异步电动 机总二 0.86Pd=3.84 kw=2350X 1.45/(1000 X 0.81)=4.20kw3、确定电动机转

16、速：滚筒轴地工作转速为：nw=(60 X 1000v)/ n D=(60 X 1000 X 1.35)/300 n=92.30 r/mi n按推荐地合理传动比范围，取齿轮传动比i 1=35,又i1=(1.31.5)i 2,故合理总传动比地范围为i总=i 1 i 2=620,则：电动机转速地可选范围为：n 电动机=i 总 X nw=(6 20) X 92.30 r/min=5531846 r/min符合这一范围地同步转速有1500r/min、3000r/min,再根据计算出地容量，由附表8.1查出有两种适用地电动机型号，其技术参数及传动比比较情况见下表：n电动机=5531846电动机型号：Y16

17、0M2-8n=720r/m in,n 山=92.30r/mi n万案电动机型号额定功率电动机转速(r/min)传动装置地总传动比Ped/kw同步转速满载转速总传动比带齿轮1Y132MZ-65. 5100096010. 43. 202. 822Y160M2-85. 57507207.82. 762. 11综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量以及减速器地传动比，比较两个方 案知：方案1电动机转速较高，但总传动比大，传动装置尺寸大；故方案2较好因此选定电动机型号为丫112M-4,所选电动机额定功率为 Ped=4kw,满载转速 nm=1440r/min,总传动比适中，传动装置结构较紧凑.所选电动机地主要

18、外形尺寸 和安装尺寸如下图和表格所示：中心高外形尺寸L X (AC/2+AD) X HD底脚安装尺寸AX B地脚螺栓 孔直径K轴伸尺寸DX E装键部位尺寸FX GD112400 X 305 X 265190X 1401228 X 608X 3121 / 19计算传动装置地运动和动力参数各轴转速由公式得：I 轴：n I =nm=720 r/minII轴:nn = n i/i 1=720/7.8=92.3 r/min川轴：nm=nn /i 2=92.30/2.26=42.67r/min齿宽系数书d= 1初选螺旋角B =12°卷筒轴：nw=nm =43r/mi n各轴输入功率由公式，得：I

19、 轴：Pi =Pdx n 01= Pd x n 联轴器=4.2 x 0.99=4.032 kw2n车由:P n =P x n 12=P1x n轴承x n齿轮=4.032 x 0.99 x 0.97=3.87kw川车由:P山=Pn x n 23=2.66 x n轴承x n齿轮=3.87 x 0.99 x 0.97=3.67 kw卷筒轴:P iv = P山xn 34= p山xn轴承x n联轴器=3.67 x 0.99 x 0.99=3.54 kw各轴输入转矩由公式计算电动机轴地输入转矩Td4Td=9550 X Pd/nm=5.57X 10 N mm44故 I 轴：Ti= Td X n 联轴器=5.

20、57 X 10 X 0.99=4.17 X 10 N.mm2424II轴：Tn =Ti x n 轴承 Xn齿轮=4.17 x 10 x 0.99 x 0.97=3.20 X 10 N.mm44IH车由:T 山=T n X n 轴承 Xn 齿轮=3.20 X 10 X 0.99 X 0.97=2.70 X 10 N.mm44、一轴名 参数一电动机轴I轴n轴in轴卷筒轴转速 n/(r/mi n)72092.387.986.687.9输入功率P/kwv4.24.023.873.673.54输入转矩444445.57 X 104.17 X 103.20 X 102.7O X 102.26 X 10T(

21、N.mm)传动比i7.82.762.532.11效率n0.960.950.960.98运动和动力参数地计算结果列于下表：卷筒轴:T iv = T HXn 轴承Xn 联轴器=2.30 x 10 X 0.99 X 0.99=2.26 X 10N.m分度圆直径：dr 40mmd2 = 178mm齿宽：b2 = 40mmd = 45mm当量齿数:Z仁21Z2=69斜齿圆柱齿轮传动地设计高速级斜齿轮地设计 选择齿轮材料及精度等级因传递功率小，选用软齿面齿轮组合.小齿轮用45钢调质，硬度为 220250HBS大齿轮选用45钢正火，硬度为170210HBS因为是普通减速器，由常见机器 中齿轮精度等级表选用8

22、级精度，要求齿面粗糙度为 Ra< 3.26.3um. 按齿面接触疲劳强度设计按斜齿轮传动地设计公式可得：2 . J3.17ZeTW丿即dU确定有关参数与系数：4主动轮转矩：T1=Ti =5.57 x 10 N.mm载荷系数查载荷系数表,知：取K=1.4齿数Z1、螺旋角B和齿宽系数书d因为是软齿面传动，小齿轮齿数乙=20,贝U:Z 2=iiX Z2=7.8 X20=156由齿宽系数表，知：书d= 1 初选螺旋角B =13° 许用接触应力'-h 1由齿轮接触疲劳极限图知：c H lim 1 =560MPa,；Hlim2=530MPa.由安全系数表，查得:SH =19N1 =

23、60nj Lh=60X 1440X 1X (8 X 52 X 80)=2.87 X 10N2 = N1/ i1=2.87 X 109/4.42=6.50 X 108由接触疲劳寿命系数坐标图，得:Z NT1 =1,Znt2 - 1 .由齿面接触疲劳许用应力公式, 齢 1 = Znt1C得:巴U=560MPa ,SHnf530MPa.由斜齿轮设计公式，得:d1>KT, u _1许用弯曲疲劳强 度：啤 1 =162MPa t F 12 =146MPa 齿根弯曲疲劳强 度为：二 F1 = 52.27MPa二 F2 = 54.48MPa14F八23.17X189.8 '1.1 X2.52

24、X104 X4.42 +1 其153031 4.42=35.151 mm'dU3mnd1 cos :乙35.251 cos1226=1.326mm由渐开线齿轮模数表，取标准模数mn =1.75 mm.齿轮圆周速度为：V 二 3.01m/s齿轮精度为8级(3)主要尺寸计算2 cos12“mn 乙 Z2 J.7526115 . 109.02mm将中心距圆整成110mm则:a"乙 Z2 J.7526 115 W0mm2 cos :2 cos12二 cosP=0.975二 B =12.839 ” = 12 5020"mnz11.5x26di ° 一- 40mmco

25、sP0.975mnZ21.5x115d2 -一 178mmcosP0.975b二空d d1 = 1 x40 =40mm取b2 =40mm,贝U b1 = b2 +5 =45mm,b = 40mm.(4)按齿根弯曲疲劳强度校核由公式得出b f ,如果 F兰屛,则校核合格.确定有关参数和系数： 当量齿数Zv1为：Zv1 =21cos戸ZV23D 69cos戸 齿形系数Yf由标准外齿轮齿形系数表，知：Y1=2.961Y2=2.275 应力修正系数YS由标准外齿轮应力修正系数表，知：Y1=1.58Y2=1.753许用弯曲应力F 由试验齿轮弯曲疲劳极限坐标图，查得：°Fiim1 =210MPa

26、,°Fiim2 =190MPa由安全系数表，查得：丫=0.9由弯曲疲劳寿命系数，查得：YnT1 =Ynt2 =1由齿根弯曲疲劳许用应力公式，得：屛 1 =Ynt1口F|im1 hgMPa =162MPa1SF1.3tF =YNT2<lF|im2 = lg°MPa =146MPaSF1.3由齿根弯曲疲劳强度公式，得：1 6KT16汉11:<2 52:<104J .UfK 一.0 汉 2.58U61bmnd140".5江40低速级小齿轮转 速为：n3 = 325r /min小齿轮转矩为：Tn =2.40 X 104N.mm载荷系数：K"=1

27、.4F21.6Kbmnd1丫F2丫S2=76.76MPa1.6 1.1 2.52 10440 =<1.5x40=73.02MPa< AF 2 =146MPa由以上计算结果，知:(5)验算齿轮圆周速度V如14 40 144060 1000 60 1000< t F = 162MPa2.17 1.821齿根弯曲强度校核合格二 3.01m/s由常用精度等级齿轮地加工方法，可知：选用8级精度是合适地(6)几何尺寸计算及绘制齿轮工作图：高速级齿轮传动几何尺寸如下名称计算公式结果/mm法面模数Mn1. 85法面压力角«no20螺旋角12.839分度圆直径d140d2178齿顶圆

28、直径da1 =d1 +2ha mn43da2 =d2 +2ha*mn181齿根圆直径df1 =dr _2hf*mn36df2 "2 -2hmn174中心距齿宽mZ1 +Z2 ）32 cos P110b2 =b40d =b2 +（5 10）mm45低速级斜齿轮地设计由前面地表格，知：低速级斜齿小齿轮转速为n325r / min齿数：Z3=21Z4=63初选螺旋角-=9低速级齿轮模数：mn 二 1.75mm低速级中心距：a 二 90mm螺旋角：-=8 36 7传递功率Pn =3.61kw低速级齿轮分度 圆直径：低速级斜齿轮传动比为：i2 =3.16d3d4二 34mm = 110mm常见

29、机器中齿轮精度等级表选用 8级精度，要求齿面粗糙度为 按齿面接触疲劳强度设计按斜齿轮传动地设计公式可得：Ra< 3.2 6.3口机.齿宽:b3 = 42mmb4 = 37mm确定有关参数与系数选择齿轮材料及精度等级因传递功率小，选用软齿面齿轮组合.小齿轮用45钢调质，硬度为220 250HBS大齿轮选用45钢正火，硬度为170210HBS因为是普通减速器，由4当量齿数:Zs 二 35Zv2 =115小齿轮转矩：T3=2.40 x 10 N.mm载荷系数可以参考下相关介绍查载荷系数表,知：取K '=1.1齿数Z、螺旋角B和齿宽系数书d因为是软齿面传动，小齿轮齿数Z3=26,贝U:

30、Z 4=i2X乙=26x 3.16=83由齿宽系数表，知：弓d =1.1初选螺旋角一 =9许用接触应力tH 1由齿轮接触疲劳极限图知：二H lim 1 =560MPa,；H lim 2 =530MPa.由安全系数表，查得：Sh =18N1 =60nj Lh =60X 325X 1 X (8 X 52X 80)=6.49 X 10N2 =N1 / i2=6.39 X 10/3.16=2.054 X 108由接触疲劳寿命系数坐标图，得：rrZNT1 1 , Z NT 2 1 .1齿根许用弯曲疲 劳强度：t F 1 -162MPa l;r F U = 146MPa由齿面接触疲劳许用应力公式，得：FF

31、FFtH)1 = Zntl HJim=560MPa , tH 】2 =苑=583MPa.SHSH由斜齿轮设计公式，得：KT3(u1)3.17ZeXI3 1.12.40 1043.16123.17189.8I 560)齿根弯曲疲劳强 度：；F1 =106.79MPa斗2 =101,78MPa1.1 3.16=34.40mmmnd® '34.40 COS9 = 1.306mmZ326由渐开线齿轮模数表，取标准模数 mn =1.75mm.(3)主要尺寸计算mn(Z3 +Z4)= 1.75汇(26 + 83 )2cos ：2 cos9二 90.05mm低速级齿轮圆周 速度：V = 0

32、.578m/s低速级齿轮精度为：8级将中心距圆整成100mm则:mn Z3 Z4 J752683 =90.mm2 cos -2 cos9二 cos 0.989 - - 8.602 =8 3671.305 260.989=34mmd4-110mmmnZ4 _ 1.305 83 cos ： 一 0.989b =? d d3=1.1 34 =37mm取b4 =37mm,则 b3 = b45 = 42mm, b = 42mm.(4)按齿根弯曲疲劳强度校核 由公式得出匚f ,如果匚F - - F I则校核合格.确定有关参数和系数：当量齿数 Zv 为： Z1 = 二 26 跆35COS3 戸0.98930

33、.724Zv2Z4=83cos3 ： = 0.9893830.724115齿形系数Yf个人收集整理-仅供参考由标准外齿轮齿形系数表，知:Yf1 =2.58,Yf2 =2.219应力修正系数YS由标准外齿轮应力修正系数表，知:YS1 =1.61,Ys2 =1.784许用弯曲应力Lf 1由试验齿轮弯曲疲劳极限坐标图，查得F lim 1= 210MPa,；Flim2 =190MPa由安全系数表，查得:SF =1.3由弯曲疲劳寿命系数，查得：YNT1 =YNT2 = 1由齿根弯曲疲劳许用应力公式，得:!fli-F12Ynt仁F|im1210Flim1 = MPa =162MPa SF1.3YNTFli

34、m2 190二 MPa =146MPaSF1.3由齿根弯曲疲劳强度公式，得:-F11BKT3Yf1Ys1 =1B 1.1 240 1042.58 1.61bmd34 1.306 37=106.79MPa-F21BKT3Yf2Ys26 1.1 240 1042.219 1.784bmnd334 1.306 37=101.78MPa< F2 =146MPa由以上计算结果，知： 齿根弯曲强度校核合格.(5)验算齿轮圆周速度VV =力3 n360 1000314 34 325 7578m/s60 1000由常用精度等级齿轮地加工方法，可知: 选用8级精度是合适地.(6) 几何尺寸计算及绘制齿轮工作图 低速级齿轮传动几何尺寸如下：名称计算公式17 / 19结果/mm法面模数m；1.306法面压力角F个人收集整理 -仅供参考版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article in eludes some parts, i