二级斜齿圆柱齿轮减速器课程设计说明书

1、Guili nUn iversityof Electro nicTech no logy机械设计基础课程设计名 称：二级斜齿轮减速器学 院：机电工程学院专业班级： 微电子制造工程学生姓名：学 号：指导老师：成 绩：2012年6月19日目录目录1机械设计课程设计任务书 11绪论41.1选题的目的和意义42确定传动方案 13机械传动装置的总体设计13.1选择电动机1选择电动机类型13.1.2 电动机容量的选择13.1.3 电动机转速的选择23.2传动比的分配33.3计算传动装置的运动和动力参数 3各轴的转速： 3各轴的输入功率： 4各轴的输入转矩： 4整理列表45齿轮的设计55.1齿轮传动设计（1

2、、2轮的设计）55.1.1 齿轮的类型5尺面接触强度校核6按轮齿弯曲强度设计计算 7验算齿面接触强度9验算齿面弯曲强度 105.2齿轮传动设计（3、4齿轮的设计）105.2.1 齿轮的类型10按尺面接触强度较合 11按轮齿弯曲强度设计计算12验算齿面接触强度15验算齿面弯曲强度166轴的设计（中速轴）166.1求作用在齿轮上的力 166.2选取材料17轴最小直径的确定17根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度 176.3键的选择186.4求两轴所受的垂直支反力和水平支反力 18受力图分析 186.4.2 垂直支反力求解 19水平支反力求解 206.5剪力图和弯矩图20垂直方向剪力图2020

3、垂直方向弯矩图 20水平方向剪力图 2222水平方向弯矩图 226.6扭矩图236.7剪力、弯矩总表：246.8按弯扭合成应力校核轴的强度257减速器附件的选择及简要说明 257.1. 检查孔与检查孔盖 257.2. 通气器257.3. 油塞257.4. 油标267.5吊环螺钉的选择267.6定位销267.7启盖螺钉268减速器润滑与密封 268.1润滑方式268.1.1 齿轮润滑方式26齿轮润滑方式278.2润滑方式27齿轮润滑油牌号及用量27822轴承润滑油牌号及用量278.3密封方式279机座箱体结构尺寸 289.1箱体的结构设计2810设计总结3011参考文献1机械设计课程设计任务书、

4、设计题目：设计用于带式运输机的传动装置。动力及传动装置工作条件：一班制，连续单向运转。载荷平稳，室内工作，有粉尘（运输带与卷筒及支承间，包括）卷筒轴承的摩擦阻力影响已在 F中考虑）。使用期限：十年，大修期三年。生产批量：10台。生产条件：中等规模机械厂，可加工7-8级精度齿轮及蜗轮。动力来源：电力，三相交流（220/380V）。运输带速度允许误差：土 5%。设计工作量：1、减速器装配图1张（A0或A1 ）。2、零件图1-2张。3、设计说明书1份。原始数据：（数据编号A4;传动方案编号：方案2）数据编号A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10输带工作拉力F （ N）50022023025026

5、0280330400480300000000000运输带工作速度V(m/s )1.11.11.11.11.11.41.21.61.250.8卷筒直径D(mm )220240300400200350350400500250参考传动方案:XXIHXH)H_7方 3万案51绪论1.1选题的目的和意义减速器的类别、品种、型式很多，目前已制定为行（国）标的减速器有40余种。减速器的类别是根据所采用的齿轮齿形、齿廓曲线划分；减速器的品种是根据使用的需要而设计的不同结构的减速器；减速器的型式是在基本结构的基础 上根据齿面硬度、传动级数、出轴型式、装配型式、安装型式、联接型式等因素 而设计的不同特性的减速器。

6、与减速器联接的工作机载荷状态比较复杂， 对减速器的影响很大，是减速器 选用及计算的重要因素，减速器的载荷状态即工作机（从动机）的载荷状态，通 常分为三类： 一均匀载荷； 一中等冲击载荷； 一强冲击载荷。减速器是指原动机与工作机之间独立封闭式传动装置， 用来降低转速并相应地增大转矩。此外，在某些场合，也有用作增速的装置，并 称为增速器。我们通过对减速器的研究与设计，我们能在另一个角度了解减速器的结构、功能、用途和使用原理等，同时，我们也能将我们所学的知识应用于实践中。在设计的过程中，我们能正确的理解所学的知识，而我们选择减速器，也是因为对我们过控专业的学生来说，这是一个很典型的例子，能从中学到很

7、多知识。2确定传动方案 根据工作要求和工作环境，选择展开式二级圆柱斜齿轮减速器传动方案。此方案工作可靠、传递效率高、使用维护方便、环境适用性好，但齿轮相对轴承 的位置不对称，因此轴应具有较大刚度。此外，总体宽度较大。 为了保护电动机，其输出端选用带式传动，这样一旦减速器出现故障停机， 皮带可以打滑，保证电动机的安全。3机械传动装置的总体设计3.1选择电动机选择电动机类型电动机是标准部件。因为工作环境清洁，运动载荷平稳，所以选择丫系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。电动机容量的选择1、工作机所需要的功率P为：F vP(kW)1000其中：F 2500N，v 1.1m/s，0.94得

8、P (kW)得100025001.13kW10000.942、电动机的输出功率P0为(kW)电动机至滚筒轴的传动装置总效率。取联轴器传动效率10.99，齿轮传动效率0.97 ,滚动轴承效率30-98从电动机到工作机输送带间的总效率为:0.99 0.9720.9830.883、电动机所需功率为:P。Pw3.4kW0.88因载荷平稳，电动机额定功率Pm只需略大于P。即可，查机械设计实践与创新表19-1选取电动机额定功率为4kw。电动机转速的选择滚筒轴工作转速:60000 1.1 r / min 52.55r / min3.14 400展开式减速器的传动比为:I减840得总推荐传动比为：II减840

9、所以电动机实际转速的推荐值为:n nwi 420.4 2102r / min符合这一范围的同步转速为750r/mi n、1000r/mi n、1500r/min3000r/mi n 。综合考虑为使传动装置机构紧凑，选用同步转速750r/mi n 的电机型号为Y160M1-8，满载转速nm720r/min，功率4kw。3.2传动比的分配7C r1、总传动比为i13-7nw 52-552、分配传动比则减速器的传动比为：i减i 13.7 ；考虑两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应该有相近的浸油深度。则两级齿轮的 高速级与低速级传动比的值取为1.4，取ii 1.如213.74.38贝U： h 1.4i减v

10、1.4 13.7 4.38 ；-i减i2 Ti13.3计算传动装置的运动和动力参数各轴的转速:1 轴 n1 nm 720r / min ；n2i17204.38164.38r/min 73 轴 n3 匹 164.38 52.35r/min i23.14滚筒轴nwn352.35r / min各轴的输入功率:卷筒轴P03.4 0.993.37kw ；P23 337 0.97 0.98 3.2kw；3 3.2 0.97 0.983.04kw；P43.04kw各轴的输入转矩:电机轴T。9550P0 n m95503.472045 .10 N m ；1轴Ti9550Pi95503.3744 .7 N m

11、 ；ni7202轴T29550P295503.2185 .91 N mn2164.383轴T39549P395503.04554 .57 N m ;n352.35滚筒轴T4T37整理列表轴名功率P / kw转矩T/N m转速 n /(r min)电机轴445.1072013.3744.7072023.20185.91164.3833.04554.5752.35滚筒轴3.04554.5752.355齿轮的设计5.1齿轮传动设计（1、2轮的设计）齿轮的类型1、依照传动方案，本设计选用二级展开式斜齿圆柱齿轮传动。2、运输机为一般工作机器，运转速度不高，查机械设计基础表 11-2， 选用8级精度。3、

12、材料选择：小齿轮材料为40Cr渗碳淬火，齿面硬度为 55HRC，接触疲劳强度极限H讪1200MPa，弯曲疲劳强度极限 FE 720MPa ;大齿轮材料为45钢表面淬火，齿面硬度为50HRC,接触疲劳强度极限 Hlim 1140MPa,弯曲疲劳强度极限 FE 700MPa。查机械设计基础表11-5，取sF 1.25，Sh 1.0。查表11-4，取区域系 数ZH 2.5，弹性系数ZE 189.8 （锻钢-锻钢）。SH有 H 1 = _Hlml = 1200=1200MPaH 2 二. H lim 21140=1140MPaSH1F 1=.FE1 =720720=576MPaSf1.25F 2 =.

13、FE2 =700=560MPaSf1.254、螺旋角：8 B20 ,初选 B=15大齿轮齿数:5、齿数：初选小齿轮齿数：19 ;z219 4.3883.22，取 z284。故实际传动比i实:84.42，则:4.42 4.384.380.9% 5%尺面接触强度校核1、di3 :2KT 1 u 1(ZezhZ b)2 札 U ( (Th)(1 )取载荷K 1.3(2) d 0.6(3) Ze189.8,Zh 2.5 , zcos0.983d1|-33 2 1.3 44.7 10 4.38 1/189.8 2.5 0.98323()73.6mm0.64.387202、计算模数mdi cos mnZ1

14、736 cos15 3.7mm，查表取 mn 4mm19dg 0.6 73.644.16mm ,取整 b=45mm4、计算齿轮圆周速度v而临3.1；07篇。7202.77m/s按轮齿弯曲强度设计计算因为所选材料硬度大于350HBS,所以为硬齿面。1、法向模数mn322KT1 cos Yf YsdZff比较2、查机械设计基础表11-3 ,3、查机械设计基础表11-6，4、小齿轮上的转矩T144.7N m5、齿形系数19得载荷系数k=1.3得齿宽系数dZ1z”1 cos3cos315Zv2Zcos84cos3150.621.0893.2因为古1 298F 111-8刁曰得：Yf 12.98，YF

15、22.3211-9刁曰得：Ys 1 1.55 ，YS 21.731.55丫F 2 YS 22.321.73查机械设计基础图查机械设计基础图576F 25760.00697所以对小齿轮进行弯曲强度计算。6、法向模数mn32KT1 cos2 Yf YsfdZ；mn 32 1.3 447 103 cos2150.0081.57mm0.6 192取 mn 2mm7、中心距a2cos(19 84) 2mm 106.63mm2 cos15圆整为110mm。8、确定螺旋角:arccos(ZM2a9、确定齿轮的分度圆直径：d1Z1mn19 2coscos20.55d2z2m84 2coscos20.5510、

16、齿轮宽度：(19 84) 2 “uu arccos20.552 11040.58mm179.42mmbdd10.6 40.5824.35mm圆整为25mm圆整后取b2 25mm ； Q30mm。11、重合度确定查表得0.7420.8481.5900.318d z1 tan0.3180.619 tan 20 .551.359所以1.5901.3592.949mnmtcos cos20.552.14mm12、齿轮尺寸表:将几何尺寸汇于表:序号名称符号计算公式及参数选择1端面模数m2.14mm2螺旋角20.553分度圆直径aa40.58mm,179.42mm4齿宽b1,b230mm , 25mm5齿

17、顶咼此2mm6齿根高hf2.5mm7全齿高h4.5mm8顶隙c0.5mm9齿顶圆直径da1 ,da244.58mm,183.42mm10齿根圆直径d 伯,df 235.58mm,174.42mm11中心距a110mm12重合度2.949验算齿面接触强度hi Ze Zh189.8 2.5、cos20.55卜1W2 1.3 44.7 1034.38 125 40.5824.38855Mpa H11200MPa可知是安全的2kE 1H2 ZE Zh Z I bd： U2 1.3 185.91 103 4.38 1189.8 2.5 0.968 ,225 179.4224.38394.51MPa H2

18、1140MPa较合安全验算齿面弯曲强度F12 K%F VSa1bdE32 1.3 44.7 1025 40.58 22.98 1.55264.57Mpa576 Mpa“Fa 2论日2F1 YFa1Ysa1264.571.73 2.322.98 1.55229.89Mpa 560Mpa较合安全5.2齿轮传动设计（3、4齿轮的设计）齿轮的类型接触1、材料选择：小齿轮材料为40Cr渗碳淬火，齿面硬度为55HRC，疲劳强度极限Hlim 1200MPa，弯曲疲劳强度极限FE 720MPa ；大齿轮材料为45钢表面淬火，齿面硬度为55HRC,接触疲劳强度极限Hli 1140MPa ,H lim查机械设计基

19、础表11-5，取Sf25 , Sh I*。查表11-4，取区域系数Zh2.5，弹性系数Ze 189.8 (锻钢-锻钢)。H 1 = H lim11200=1200MPaSh1亠H 2 =Hlim 2Sh1140=ll40=1140MPa1F 1 =FE1 .Sf720=576MPa1.25F 2FE2 700Sf1.25螺旋角:8 B20 ,初选B=15 齿数：初选小齿轮齿数:Z323 ;大齿轮齿数:Z4232.2651.98故实际传动比：A，则有2、3、,取z452。按尺面接触强度较合1、d32.26 2.260%2.265%3 2KT2 u 1(ZeZhZb V d U % (1 )、取载

20、荷K 1.3(2 )、 d 0.6(3)、Ze 189.8, Zh 2.5, zJcos0.983d32 1.3 227.92 103 2.26 1(189.8 2.5 0.983)22.26 ( )0.6114062.012、计算模数mnt62.01 cos15232.6mmd3 cosmntZ3b d d30.6 62.01 37.21mm3、计算齿轮圆周速度vd3n60 10003.14 62.01 14404.67m/s60 1000按轮齿弯曲强度设计计算因为所选材料硬大度于350HBS,所以为硬齿面。(2KT2 cos2Yf Ys1、 法向模数mn 3一2qdZ3 f2、查机械设计基

21、础表11-3，得载荷系数k=1.33、查机械设计基础表11-6，得齿宽系数d 0.64、小齿轮上的转矩T2227.92N m5、齿形系数zV3Z32325.523 coscos315Z452Zv44357.70coscos 15查机械设计基础图11-8 得：Yf 32.80，Yf 42.34查机械设计基础图11-9 得：Ys 31.58，Ys 41.71厂,yfY Q O2.80 1.58因为3s 30.00768 和F 1576Yf4 Ys 42.34 1.71.、0.00695 比较 13.38F 2576所以对小齿轮进行弯曲强度计算6、法向模数2KT2 cos2mn 323Yf Ysfm

22、n32 1.3 227.92 103 cos2150.62320.007682.37mm取 mn 3mm中心距(Z3 Z4)mn a2 cos(23?Omm 116.47mm cos15圆整为120mm确定螺旋角:arccos虽皿2aarccos(23 52) 32 12020 2T50确定齿轮的分度圆直径:Z3mnd3cos2373.6mm10、11、cos20 2150d4空cos齿轮宽度:b dd3圆整后取重合度确定52 3cos20 2150169.6mm0.6 73.644.16mm 圆整为 45mmb4 45mm ； b350 mm。，查表得0.7620.8201.5820.318

23、 dz3tan0.3180.6 23tan20 21501.629所以 1.5821.6293.211mt3.2mmcos12、齿轮尺寸表格：将几何尺寸汇于表:序号名称符号计算公式及参数选择1端面模数讥3.2mm2螺旋角20 21503分度圆直径dsd473.6mm,169.6mm4齿宽b3,b450mm , 45mm5齿顶咼ha4mm6齿根高hf5mm7全齿高h9mm8顶隙c1mm9齿顶圆直径d 3d 481.6mm,177.6mm10齿根圆直径d f 3d f 463.6mm,159.6mm11中心距a120mm12重合度3.211524验算齿面接触强度189.8 2.5H3 Ze876.

24、12MPa hb 1200MPa可知是安全的2kT3u 1H4 ZE Zh Z，bd42 U45 169.62502.33MPa H1t 1140MPa189.8 2.5 0.968 一 2 仁 412匕何 226 12.26较合安全525验算齿面弯曲强度查机械设计基础图11-8得：Yf 32.80，Yf 42.34查机械设计基础图11-9得：Ys 31.58，Ys 41.711.3F3 生泉3沧3 45 73.6 3bd3mn3227.92 10 2.80 1.58 263.85Mpa 576MpaY Y1 712 34F4 尸3盘 263.8528T 238.65Mpa 560Mpa6轴的

25、设计（中速轴）求作用在齿轮上的力因为高速轴的小齿轮与中速轴的大齿轮相啮合，故两齿轮所受的Ft、Fr、都是作用力与反作用力的关系，则大齿轮上所受的力为轮圆周力：Ft2T12T -cos2 44.7-000cos20.552202.92 NZE192齿轮劲向力：-tan ntan20只一Frn2202.92856.29 Ncoscos20.55齿轮轴向力:Fa Fttan2202.92 tan 20.55825.83N同理中速轴小齿轮上的三个力分别为：Ft 7356.50 NFr 2856.05NFa 2730.58N6.2选取材料可选轴的材料为45钢，调质处理。查表b 650 MPa, s 36

26、0 MPa,1270 MPa, 1155 MPa,E 2.15 105 MPa轴最小直径的确定根据表，取C 115得d C3僵 112 J 3.2 mm 29.12mmn2V 185.91考虑到轴上有两个键所直径增加 4%5%,故取最小直径30.5mm且出现在轴承处。根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度初选圆锥滚子轴承 30207 型号,GB/T 2971994 :d D B T C 35mm 72mm 17 18.25 15mm6.3键的选择(1)采用圆头普通平键A型(GB/T 1096 1979 )连接，大齿轮处键的 尺寸I b h 28mm 12mm 8mm ， 小齿轮处键的尺寸为

27、H 7 亠d b h 36mm 14mm 9mm， p 110Mpa。齿轮与轴的配合为 ，滚动 r6轴承与轴的周向定位是过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为m6。(2 )键的较合4Tdhlp4 277.3 10335 12 2894.32Mpa 110Mpa6.4求两轴所受的垂直支反力和水平支反力受力图分析将轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系总受力图：铅垂方向受力图水平方向受力图：642垂直支反力求解对左端点0点取矩nM o(Fi)i 1F大XiFr小(XiX2)Fa小d小/ 2Fa大d 大/2Fv2(Xi1145.93 62.5 2856.05127.5 2730.

28、5834.5 833.91 46.5X3)0Fv2 175 0依铅垂方向受力图可知Fv1Fv2 =1766.73NFv2Fr大Fr小2856 .050Fvi仃66.73 1145.93Fvi = -56.61N水平支反力求解4275.46N同理解得Fhi45.06N Fh26.5剪力图和弯矩图垂直方向剪力图127. &175垂直方向弯矩图xi段弯矩：MFsX56.61x (x (0,62.5)X2段弯矩:M FsX Fr大 Xi Fa大 d大 120M 108932X 14917.255(x (625,1275)X3段弯矩：MFsxFr 大 XiFa 小 d 小 / 2M1766.73X 30

29、9177.75(x (127.5,175)可作弯矩图:35：液 125水平方向剪力图水平方向弯矩图xi段弯矩：MFsx45.06x (x (0,62.5)x2段弯矩：MFt 大 XiFsx 0M 45.06x189748.75(x(62.5,127.5)X3段弯矩：M Ft 大 x1 Ft 小( x! x2) Fsx 0M 4275.46x748205(x (127.5,175)203129, 756.6扭矩图在xi段上：T,0 N m在X2段上：T2 Ft大d大 /23035.98 93282.3N m在X3段上T3 T T2 Ft小4小 /2 T228.5N m6.7剪力、弯矩总表：载荷水

30、平面H垂直面VFhi 45.06 N ；Fv1 = -56.61N支持力FFh2 4275.46NFv2=1766.73NM56.61x (x (0,62.5)M Fsx 45.06( (x (0,625)M1089.32x149174 .255弯矩MM 45.06X189748.75(x(62.5,127.5)(x(62.5,127.5)M4275.46X748205(x(127.5,175)M17667$3091775(x(1275,175)M13538.12522816.2524.5N m总弯矩M2 J83919.6752203129.752219.8N mm在X1段上：T10 N m扭

31、矩T在 x2段上：T2 Ft大d大 /23035.98 93282.3N m在 x3 段上：t3 T T2 Ft小d小/2 T228.5N m6.8按弯扭合成应力校核轴的强度由图分析可矢小轮面为危险面，对小轮面较合进行校核时，根据计算式及上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取0.6，轴的计算应力Mi2 ( Ti)22198002 (0.6 282300)2ca -364.72Mpa1 270MpaW0.1 353前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表可得，ca 1，故安全7减速器附件的选择及简要说明7.1. 检查孔与检查孔盖二级减速器总的中心距a a12 a34148 1

32、86334mm，则检查孔宽b 80mm,长L 140mm，检查孔盖宽d 110mm,长L1 170mm .螺栓孔定位尺 寸宽 b2(80 110)2 95mm，L2 (140 170)2 155mm ，圆角R 5mm，孔 径d4 8mm,孔数n 6，孔盖厚度为6mm,材料为Q235 .7.2. 通气器可选为M22 1.5 .7.3. 油塞为了换油及清洗箱体时排出油污，在箱体底部最低位置设置一个排油孔， 排油孔用油塞及封油圈堵住在本次设计中，可选为M16 1.5，封油圈材料为耐油橡胶，油塞材料为Q23574油标选用带螺纹的游标尺，可选为M16 .7.5吊环螺钉的选择可选单螺钉起吊，其螺纹规格为

33、M16.7.6定位销为保证箱体轴承座孔的镗制和装配精度，在箱体分箱面凸缘长度方向两侧各 安装一个圆锥定位销，其直径可取：d 10mm,长度应大于分箱面凸缘的总长度.7.7启盖螺钉启盖螺钉上的螺纹段要高出凸缘厚度，螺纹段端部做成圆柱形.8减速器润滑与密封8.1润滑方式齿轮润滑方式齿轮v 0.40 m/s12m/s，应采用喷油润滑，但考虑成本及需要选用浸油润滑齿轮润滑方式轴承采用润滑脂润滑8.2润滑方式821齿轮润滑油牌号及用量齿轮润滑选用150号机械油(GB 443 - 1989 ),最低最高油面距(大齿轮)1020mm，需油量为1.5L左右轴承润滑油牌号及用量轴承润滑选用ZL 3型润滑脂(GB

34、 7324 1987 )用油量为轴承间隙的1/31/2为宜8.3密封方式1. 箱座与箱盖凸缘接合面的密封选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法。2. 观察孔和油孔等出接合面的密封在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封3. 轴承孔的密封闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部轴的外延端与透端盖的间隙，由于 v3 m/ s，故选用半粗羊毛毡加以密圭寸。9机座箱体结构尺寸9.1箱体的结构设计在本次设计中箱体材料选择铸铁 HT200即可满足设计要求代号名称设计计算结果箱座壁厚=0.025a 30.025 156 3 6.9=8mm1箱盖壁厚i=0.02a 30.02 156 3 6.121=8mm21箱座加强肋厚2i=0.850.85 8 6.821 = 7mm22箱盖加强肋厚22=0.85 10.85 8 6.822= 7mmb箱座分箱面凸缘厚b 1.51.5 8 12b 12mmbi箱盖分箱面凸缘厚b11.5 11.5 8 12b1 12mmb2箱座底凸缘厚b2 2.52.5 820b2 20mmdf地脚螺栓df 0.036a 12=0.036 156 12 17.62df 20mmdi轴承旁螺栓d10.7df= 0.7 20=14d1 14mmd2联结分箱面的螺栓d2(0.50.6)df0.6 20 12d2 12