二级斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书.

1、山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096nLWIXIM，I MVi Rl i双级斜齿轮减速器计算说明书机械工程学院 机械设计制造及其自动化 专业班级09级机电学号200900162096设计者李圣指导教师刘鸣2011年2月15日目录一、 设计任务书 4（一）设计任务 4（二）原始数据4（三）设计工作条件 4二、 传动总体方案设计 5（一）传动方案 5（二）运输带功率：5（三）确定电动机型号： 6（四）计算各级传动比和效率： 6（五）计算各轴的转速功率和转矩： 7三、V带传动设计计算 9（一）定V带型号和带轮直径 9（二）计算带长9（三）求中心距和包角 10（四）求带根数10（

2、五）求轴上载荷11（六）V带尺寸11（七）轮毂尺寸参数 11四、齿轮传动设计 12（一）高速级齿轮设计 121、选材132、齿面接触疲劳强度计算 132、齿根弯曲疲劳强度验算 16（二）低速级齿轮设计 191、选材192、齿面接触疲劳强度计算 192、齿根弯曲疲劳强度计算 22（一）对轴I进行设计 251、初定轴长25（二）对轴II进行设计251、初定轴长25（三）对轴III进行设计251、初定轴长25（四）轴川的安全系数法校核 26截面足够安全27六、 轴承的选择与设计 28（一）轴II上滚动轴承的设计 28（二）轴III上滚动轴承的设计 29（三）轴IV上滚动轴承的设计 31七、键联接的设

3、计32八、联轴器的计算与设计 32九、传动比误差计算 33初步分配的传动比合适 33十、减速器润滑方式，润滑油牌号及密封方式的选择 33十一、装配图设计 35（一）、装配图的作用 35（二）、减速器装配图的绘制 35十二、零件图设计36（一）零件图的作用： 36（二）零件图的内容及绘制： 36十三、设计小结38十三、参考文献 454山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096、设计任务书（一）设计任务铸工车间一造型用砂型运输带，系由电动机驱动传动装置带动，该减速器传动装置由一个双级齿轮减速器和其他传动件组成， 运输带每日两班制工作，工作7 年。设计此传动装置。（二）原始数据运输带

4、主动鼓轮轴输入端转矩Tw= 750N/m主动鼓轮直径D = 400mm运输带速度Vw = 0.80m/s减速器设计寿命7年（三）设计工作条件两班制工作，空载启动，载荷变化小，常温下连续（单向）运转，工作环境多尘;三相交流电源，电压为 380/220V5山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096、传动总体方案设计6山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096#山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096（一）传动方案#山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096#山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096此传动系统由电动机

5、驱动。电动机先通过联轴器将动力传入带轮，再由带轮 传到两级圆柱减速器，然后通过联轴器及开式链传动将动力传至砂型运输带。传 动系统中采用两级展开式圆柱齿轮减速器，其结构简单，但是齿轮相对于轴承位 置不对称，因此要求轴有较大的刚度，高速级及低速级均为斜齿圆柱齿轮传动。（二）运输带功率:Ad 驾磐鸣 38.197r/minTwSww _ 9550D 二400 二750 x 38197 = 2.999779032 紀 3.000KW 9550传动效率传动装置选用装置效率带传动V带n 带=0.95一对滚动轴承球轴承耳轴承3 =0.99圆柱齿轮传动八级精度n齿轮=0.97联轴器弹性联轴器*1联轴器0 99

6、2链传动滚子链（闭式）链=0.96总效率:二带齿轮滚联链252= 0.95 0.970.990.9920.96= 0.803040824:0.803电动机所需输出功率：立=3000 =3.73580011 ： 3.736KW0.803（三）确定电动机型号:电机型号额定功率PM满载转速nm同步转速nsY112M-44KW1440r/mi n1500r/mi n（四）计算各级传动比和效率：n 1440总传动比：K 二巴 上如=37.69929576 ： 37.699 兀nw38.197分配各级传动比:初取传动比8山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096i 高=3.536i 低=2

7、.828减速箱=10i 链i减-i高i低i高二 1.25i 低i匸111037.699I1 链1 高1 低3.536 2.828 空11解得高速级传动比:低速级传动比：= 1.803044416 : 1.8039山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096#山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096（五）计算各轴的转速功率和转矩:1、各轴输入功率：电动机P0 -3.645Kw轴 |: p=P0带二3.736 0.95 =3.549Kw车由 II : PIPI -高 滚二 3.5490.990.97 = 3.408 Kw车由 III PIII =Pn * 滚齿=3.

8、408X0.99X0.97 =3.273 Kw车由 IV : PIV =P川 n联 滚=3.273X0.992 x 0.99 = 3.214KW车由 V :PV =PIV 厲链滚=3.214X0.96X0.99 =3.055Kw2、转速：电动机 nm = 1 4 4 0/ m inn 14 4 0 轴 I:n m79 69/ mini 带1.803m798.669轴 II : n-225.868r / mini 高3.536nII225.868轴 III : n川 -79.868r / mini 低2.828n-225.868轴 IV : niv-79.868r / mini 低2.828#山

9、东大学机械工程学院09级机电李圣20090016209610山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096niv nv i链79.86823=38.198r/min11#山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096#山东大学机械工程学院09级机电李圣2009001620963、输出转矩:电动机 T0 =9550000 -0 =9550000 -=24776.944N mm nm1440p3 549轴 I: TI =9550000- = 955000042436.792N mmnI798.669p3 408轴 II :TII = 9550000=955000014409

10、4.781N mmnII225.868轴 III : Tiii -9550000 电 =95500003.273 -391360.119N mmnIII79.868p3214轴 IV : TIV =9550000 上=9550000384305.354 N mmn iv79.868p3 005轴 V:Tv =9550000- = 9550000763798.989 N mmnv38.198、轴号 参数、电动机IIIIIIIVV输入功 率P(Kw)3.7363.5493.4083.2733.2143.055转速 n(r/mi n)1440798.669225.86879.86879.86838.

11、198输入转 矩T(N m)24.77742.437144.095391.360384.305763.790#山东大学机械工程学院09级机电李圣20090016209611山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096三、V带传动设计计算Y 系列三相异步电动机，Y112M-4 ,功率 P=3.736KW ,转速厲=nm =1440r/minn2 =门| =800r/m。每天工作 16h。计算项目计算内容计算结果（一）定V带型号和带轮直径工作情况系数由表11.5计算功率选带型小带轮直径Y系列三相异步电动机，每天工作Pc=KAP0=1.2x3.736kw由图11.15由表11.616小

12、时，工作平稳KA=1.2A 型 D仁80-100, Dmin=75取滑动率大带轮直径；-1%D2(1 - ；)Dmr)2=0.991001440x798 .669大带轮转速n2(1 - )D2-0.9990 1440160Pc=4.483kwA型D1=90mm；=1%D2=160.647mmn2=801.9r/mi n（二）计算带长求Dm求厶D2 +D116090Dm :125 mm22aD 2 _D 1160 -90“A -35 mm22Dm=125mm:=35mm12山东大学机械工程学院09级机电李圣20090016209613山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096初取

13、中心距带长L基准长度Ld（三）求中心距和包角中心距a小轮包角（四）求带根数带速传动比带根数2(D1+D2) a 0.5(D1+D2)+h2(160+90) a0.5(160+90)+8500 a 133 取 a=400mma=400mmL - :Dm2a 2-：125240035 2 = 1195 .7 61582 mm400Ld=1400mm由表11.4L HD m 1 f22a=+_#(L _兀Dm ) _8A441250 71251=I 441250 -二 125 2 -8 352% =180。_ D2_D1 =60。ao= 180160 -90 427.217D1 n160 100n1

14、r21440801 .9二 90 144060 100= 1.795735129由表 11.8Po=1.07kw由表11.7由表11.12由表11.10K. =0.980338Kl = 0.93 Po=0.17= 6.785840132a=427.217mm120 v=6.786m/s56.78625i=1.796Po=1.07kwK. =0.980Kl = 0.93 Po=0.1714山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096(P . ：Po)K : Kl取Z=4根4.4833.966779219(1.070.17)0.9800.9315山东大学机械工程学院09级机电李圣20

15、0900162096#山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096（五）求轴上载荷张紧力F0 =50032_KvZCtKg 丿qv2#山东大学机械工程学院09级机电李圣2009001620964.483=500 ：6.786 x 4Fo=132.685N2.5 一0.980 1+0.10 汉 6.78620.980#山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096轴上载荷=132.685301由表 11.4q=0.10kg/m#山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096FQ=1057.576Nb=13mm bp=11mm h=8mm q=0.10g/m%

16、Fq =2ZFs in 12170.169=2 4 132.685 sin2= 1057.576（六）V带尺寸表 11.4顶宽b节宽bp高度h带质量q（七）轮毂尺寸参数带宽B表 11.4e=15f=10B = (Z-1)xe + 2f = (4-1) X15 + 20B=65mm四、齿轮传动设计（一）高速级齿轮设计计算项目计算内容计算结果17山东大学机械工程学院09级机电李圣20090016209618山东大学机械工程学院09级机电李圣2009001620961选材大齿轮小齿轮45钢调质处理平均硬度240HB40Cr调质处理平均硬度270HB2、齿面接触疲劳强度计算（1） 初步计算6 P13.

17、549齿面转矩T=9.55 109.55 10763.926齿宽系数:_ i- 3.536 10.32 2接触疲劳极限由图12.17C，小齿轮为合金钢，大齿轮为碳钢-H lim初步计算许用接触应力4 H1 丨=09H lim 1 = 0.9 730匕H 2 丨=9H lim2 = 0.9 580Ad值初步计算小轮直径由表12.16估计=15取Ad =82d1 - Ad=82 3A1 0.6804 汉 52223.536=54.50209469mm初步计算齿宽 bb =卩d d1 = 0.6804 58 =39.4032=42436.792N mm d = 0.6804 H lim1 = 73M

18、Paoh im 2 = 580MPah lim1 = 657MPaO H lim 2 = 522 MPaAd =82取 d1 = 58mmb=40mm19山东大学机械工程学院09级机电李圣20090016209620山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096(2)校核计算二 dlnlv 二60 1000?i. x 58763.92660 1000= 2.31994600圆周速度v齿数Z由表 12.3mn=2mm模数mmn二 arccos arccosmt螺旋角1由表12.9使用系数Ka由图12.9使用系数Kv由表12.10先求齿间载荷分系数2T1 2 x44366.797取 Z

19、i=28 , Z2=i XZi=9958d1KH.mt =d1 / 乙=58/28 =2.071428571=1509018518 2.07v = 2.320m/ sZ1=28Z2=99 mt=2.07mm mn =2mm- =15o525Ka=1.25Kv=1.17=1529.889552 N#山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096#山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096-(1；a = 1.88-3.2-IL.Z1-(1二 1.88-3.2-IL.28:=1.674bsin :二 mn*dZ 1tan0.6804_28兀0 ”tan15 5 25-1.

20、63513807；: =1.635= 1.25 *1.530 = 47.8030485 N / mm c 100N / mm b40,丄 KosPZ1 Z2 Fcos150525 =1.673618219289921山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096#山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096:二 1.6741.635tan a n一：叫二 arcta n -三 r 二 3.309cos Ptan 20oo =arctan 0 . = 20 3918cos15 5 25cos : b 二 cos : cos ： n / cos ： t0 0 =cos15

21、 5 25 / cos 20 3918=0.970#山东大学机械工程学院09级机电李圣20090016209622山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096由此得齿向载荷分布系数Kh!K二；_./cos2 -b = 1.674/0.9702 =1.780156405由表12.11非对称分布，八级精度，装配时不作检验调整或对研跑和C 10 Jb= 1.17 0.16 0.680420.61 10J 40 =1.268471060K = KaKvKh.K =1.25 1.17 1.780 1.293 = 3.302147302载荷系数弹性系数节点区域系数重合度系数螺旋角系数接触最小

22、安全系数工作时间t h应力循环次数Nl接触寿命系数由表12.12由图12.16由式12.31因；1取；=1故J= J（1+ 邙）+ 菁=$1/ 蛰=由/1.674= 0.7728981501Z cos ： =、cos102320由表12.14，一般可靠度，取 SH|im =1.05假定工作时间七年，每年工作300天，双班制，则有th =7 300 8 2Nl1 =60rntn =60 1 763.92633600 =1540074816肌2 二 Nl1/536= 435541520.4由图12.18Kh.广 1.780K=1.268K=3.302ZE 二 189. &

23、 MPaZh =2.43Z, = 0.773Z 厂0.983Sh lim 1 .05th 二 33600 hNL1 =1.540 1098NL2 = 4.355 1023山东大学机械工程学院09级机电李圣20090016209624山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096许用接触应力!h 1-H liml 乙1730 0.97_ H 1 SH lim1.05 H lim2 Zn2 _ 5801.08Sh lim1.05二 ZeZhzz2KTibd12= 189.8 2.43 0.773 0.983Zn二 0. 97Zn2 =1.08l-HJ- 674.381 MPaIhJ -

24、 596.571MPa验算2 3.302 42436.792 3.536 142 汉 58?3.536二 572.839接触应力符合要求匚 h = 585.524MPa（3 ）确定传动主要尺寸中心距圆整中心距两齿轮实际分度圆直径齿宽bZ299-3.536螺旋角齿形系数Z128_ di 1)a =58 (3.5361)- 2= 131.544取a=139, 则2a 2 132d1=58.2010582i 13.536 1d2 =i d1 =3.536 58.2010582 =205.799b= dd1=0.6804 58.201=39.600R mn(Z1 + Z2) cos -2a2 (28

25、99)2 1322、齿根弯曲疲劳强度验算ZV1ZV2cos3 :28cos315o491399cos315o4913= 31.43896051= 111.1591818a=132mmd1=58.201 mm d2=205.799mm b1=40mm b2 =45mm飞=15491325山东大学机械工程学院09级机电李圣20090016209626山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096由图12.21由图12.22应力修正系数重合度系数Y；Sv = |1.88 3.2 +丄 I cos P0Zv2丿=.88-3.211cos15o4913IL*31.439111.759= 1.

26、68331111Y =0.250.75-av0.75= 0.25 : 0.6955504361.683丫伽=1-0.25厂=1-0.25 1-0.75PY： = 1OP戸120= 1 -1 15 493 =0.868164351 Y：1200Pmin由表12.11注YFa 2.42YFa2.18Ysa1 二 1.62Ysa2 =1.81av 二匸683Y 二 0.696螺旋角系数丫：齿间载荷分配系数Kf :-齿向载荷分布系数载荷系数弯曲疲劳极限弯曲最小安全系数3.3091.674 0.696=2.840前已求得 Kf-. =1.780 : 2.840由图12.14丫 二 0.868b/h =4

27、0/(2.25 7) =9.412KFp = 1.24K 1 780K =KaKvKF0(KfP = 1.25 汉 1.17 汉 1.780 汉 1.24 =3.20220576 Fa _ =1.24K=3.202由图12.23c由表12.14由图12.24F Iim1 - 61MPaSiim2 = 440MPa27山东大学机械工程学院09级机电李圣20090016209628山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096弯曲寿命系数尺寸系数许用弯曲应力验算由图12.25l；F 1-F liml YniYxSflim-F Iim2 YN 2YXSF lim610 0.89 1.01

28、.25440 0.93 1.0YFa1Ysa1Y Y I：-bd1mn1.25=2 3.202 42436.792 2.42 1.62 0.696 0.86839.600 58.201 2= 139.6360601MPa ： l；F1 1YFa2Ysa25=5-Fa1 TSa1= 139.6362.18 1.812.42 1.62= 140.541MPa ： I* 1SF min - 1 .259Nl1 =1.540 10Nl2 = 4.355 108Yn1 =0.89Yn2 二 0.93Y 1.0l-FJ - 434.32MPal-FJ -327.36MPa；F1 =139.636MPa飞F

29、此对齿轮弯曲疲劳强度足够二 F2 =140.541MPaF2】29山东大学机械工程学院09级机电李圣20090016209630山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096(二)低速级齿轮设计计算项目计算内容计算结果大齿轮小齿轮45钢调质硬度240HB40Cr调质硬度270HB2、齿面接触疲劳强度计算(1 )初步计算齿面转矩T齿宽系数；d2. 828 10. 4接触疲劳极限H lim初步计算许用接触应力由图12.17cW.9Hiimi nO.9 730l-H2 I - 0. 9；H lim 2 = 0. 9580Ad值初步计算小轮直径估计：=12取凡=84初步计算齿宽 b=84

30、3口4094.7828281 = 82.138210.7656 52222.828b= d d1 二 0.7656 83 二 63.545二 140351. 788Nd = 0.7656二 h 血=73MPa匚 H lim -580 MPa二 H 訂=657 MPaH2 = 522 MPaAd =84取 d1=83mmb=64mmv = 0.982 m/ s31山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096(2 )校核计算圆周速度v取 Zi=27ZiZ2.828 27 =76.356mt 二 di/Zi =83/27 =3.074074074齿数Z模数m由表 12.3mn=3= a

31、rcco sm3.074螺旋角使用系数Ka动载系数Kv齿间载荷分系数由表12.9由图12.9由表12.10先求F 2T12 044094.781Ft 二二d183-3472.163NKAFtb1.25 3472.16364=67.816N / mm : 100N / mmZ1=27, Z2=76mt=3.074mn=3:/ 二 12o3550Ka=1.25Kv=1.09nd,ni兀 x 83 x225.868v60 1000 60 100032山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096#山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096bsin PdZ1-0.7656

32、27R _tantan12 35 5031JI= 1.470435194:=1.678；=1.470；r =3.148二 1.88-3.2 cos-IL Z Z2二 1.88-3.2 cos123550 =1.677986253 It.27 76十二；=1.678 1.470ta ngta n20o_，t 二arctanarctan0 ” =20 2710cos-cos12 3550cos = cos : COS： n/cos： t0o -cos12 3550 cos20 / cos20 2710= 0.978773076#山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096Kh：.二

33、1. 751#山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096=233山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096齿向载荷分布系数载荷系数由此得 g 二 G 二；：/ cos? ：b = 1.678 / 0. 9792由表12.11Kh - = A BC 10b=1.170.16 (64)20.61 10； 6483K =KaKvKh_.Kh-： =1.25 1.09 1.7511.304弹性系数由表12.12节点区域系数由图12.16重合度系数螺旋角系数 工作时间th由式Z-12.31 因1 取 y =1 故假定工作时间七年11 / ； 一. = .1 / 1. 67

34、8邛cos 12O35 50海年工作300天，双班制，则有NL1 =60rntn=60 1 225.868 33600NlNl2 =NLi4.553 108接触寿命系数一 2.828th =7 300 8 2应力循环次数乙由图12.18许用接触应力验算I H Iim1 Zn1 = 730 匸08SH lim1.05|.-| _ H lim2 Zn2 = 5801.14SH limh。52KT1 u 12bd1 uh =ZeZhZ Z ：=189.8 2.44 0.772 0.988：2 3.111 144094.781 .2.828 164 汇 8322.828Kh ： =1.304K=3.1

35、11Ze=189.8. MPaZh 二 2. 44Z , 0. 772.-0. 988th 二 33600 h8Nl1 =4.553 108Nl2 =1.61010Zn1 =1.08Zn2-1.14；H1 = 730.286MPa；h 2 = 629.714 MPa二H = 586.040 MPa Ymin由表12.11注r2.703231856 心 -1.751；一丫1.678 0.694由图12.14b/h =64/(2.25 3)=9.481 心，1.28K 二 KaKvKf：.K，1.25 1.09 1.751 1.28 =3.053744IF Iim1 Yn1YX _ 610 0.9

36、30SF lim匸25石_6lim2YN2Yx _ 440 7.95 50 F2 - SFlim 1.25Y； = 0.694Y： =0. 895KF 一. = 1. 751心 一 1.27K= 3.054匕 F1 丨=453.84 MPaLr f J - 334.4 MPa；F1 =141.000MPa-F12KT、1bd1mYFa1Ysa1Y2 3.202 144094.78164 82.831 32.43 1.61 0.694 0.895= 141.000 ： F1 1匕“沿YFa2YSa2Fa 1 T Sa1= 141.0002.22 1.782.43 1.61=142.416 ： l

37、；F2 1此对齿轮弯曲疲劳强度满足要求；F2 二 142.416MPadF238山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096齿轮设计小结：材料齿数螺旋角分度圆直径mm齿顶圆直径mm齿宽mm中心距mm模数mm旋向高速级小齿轮40Cr调制281552558.20162.201451322左旋大齿轮45钢调制99205.799209.79940右旋低速级小齿轮40Cr调制271245682.83188.831691583右旋大齿轮45钢调制76233.169239.16964左旋39五、轴的设计对轴I进行设计山东大学机械工程学院09级机电李圣20090016209640五、轴的设计对轴

38、I进行设计山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096斜齿螺旋角齿轮直径带对轴上载荷小齿轮受力转矩圆周力径向力轴向力画轴受力图计算支承反力水平面反力1初定轴长根据指导书5-1图所给出的参数初定主动轴的长度如后图所示:1、2、3、大带轮中心到左轴承中心的距离:M K H G F= 65/ 22061054 _ 15左轴承中心到高速级小齿轮中心的距离:, E,b2L2 = + D + a+b4 +c + 2 2204010 15 64 1513422高速级小齿轮中心到右轴承中心的距离:45b1E+ a + D + 2220 15 10_57. 52由此前计算结果可知Ti=TiiFt1

39、 =2Ti/di =2 42436.792/58.201Fr1 二齐 tan ： n / cos ：1 =1458.284 tan20 / cos1525F. Ft tan “ 1458.284 tan 15,525图形如后页FQ791 + Fa1-F/5818858.201取 L1=98mm取 L2=135mm取 L3=58mmP =15525d1=58.201mmFq =1057.576NT1=42436.792N mmFt1 =1458.284NFr1 =549.728NJ =393.210N41山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096对称循环疲劳极 限脉动循环疲劳极限

40、等效系数（四）轴川的安全系数法校核截面I，选取截面I作为危险截面进行安全系数法校核0 =16=1.6 195486312弯矩弯曲平均应力扭转切应力扭转切应力幅和平均切应力0-0 b轴材料选用45钢调制，由参考文献1表3.2所列公 式可求疲劳极限4 = 0.30二 b = 0.30 650-0b 二 1.7匚b 二 1.7 286；_,b =0.44；b =0.44 650；02b - ob 2 286 - 486a _ * m _弯曲应力幅二 3913603 =15.65MPaWt 0.2 501037448.300MPa0.1 50屮 2JS 2195 312 TM =：；j(41 1243)2 (41 2204)2= 103744N mmM二：W因在此截面处，有轴直径变化，过度半径r=1.6mm,15.65 7.83MPa 2 2截面上的应力42山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096cB=650MPa,D/d=50/48=1.047,r/d=0.033,43山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096#山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096应力集中系数由参考文献附录表1可查出 k；：= 1.67MPa#山东大学机械工程学院09级机电李圣200900162096k：严