电动机二级减速箱课程设计说明书

1 电动机二级减速箱课程设计说明书 1. 二级减速箱设计要求 机械零件课程设计题目，按照数据编号 计一个二级齿轮减速箱 2 2. 电动机的选择 择电动机类型 按工作要求和工作条件，选用一般用途的 Y 型全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。电压为 380V。 动机容量 (1)各部分的工作效率： 根据带式运输机的类型，可取工作机效率 ；查机械设计手册机械传动和摩擦副的效率概略值，确定各部分效率，取联轴器效率1=滚动轴承传动效率（一对）2=式齿轮传动效率3= (2)总的工作效率 ： (3) . 8 1 42233221 (4)所需电动机功率 d 0 0 0 01 0 0 0 动机的转速 卷筒轴的转速： m i n/i n/200 由机械设计手册可知，二级圆柱斜齿轮减速器传动比 408动机转速的可选范围为： m i n/4204i n/08( d a 综合考虑电动机和传动装置的大小、重量、价格、功率以及转速，电动机的极数越高价格越贵，重量就越低，故在电动机转速的可选范围内，选用 1500r/电动机。 由设计书表 12 1，查得电动机数据及计算出的总传动比列于下表 电动机型号 额定功率（ 同步转速(r/满载转速(r/最大转矩 质量 ( 1500 1440 3 =8170 3 3. 传动装置的总传动比和分配传动比 项目 内容 结果 总传动比 高速齿轮的传动比 低速齿轮的传动比 各轴转速 各轴输出功率 各轴输入转矩 由选定的电动机满载转速 卷筒轴转速 n，可得传动装置总传动比： 两级齿轮材质相同，齿宽系数相等时，为使各级大 齿轮浸油深度大致相近，且低速级大齿轮直径略大，传动比可按下分配，即： 高速齿轮的传动比的可选范围： ( 1 故高速齿轮的传动比： i 低速齿轮的传动比： 2 am 20/m 20m 440/m 440m 1440m 4403422311201工作轴电动机满载转速电动机轴输出功率 0.3 d 电动机输出转矩 4 0/ 5 0/9 5 5 0 d i 204404404321d P 4. 齿轮的设计 速级减速齿轮的设计 项目 内容 结果 齿轮材料 精度等级 齿数、压力角和螺旋角 试选载荷系数 弹性影响系数 节点区域系数 重合度系数1、选精度登记、材料及齿数 由表 10 选择小齿轮材料为 40质），齿面硬度 280齿轮材料为 45 钢（调质），齿面硬度 240 参考表 10用 7 级精度 初选小齿轮齿数 241z ，大齿轮齿数 1 0 (1)初选螺旋角 14 ，压力角 20 2、按齿面接触疲劳强度设计 由表 10图 10 5 6 4c o s/20a r c t a n ( t a n)c o s/a r c t a n ( t a n 14c r c c )c c r c c *111 14c o o r c c o s )c o c o sa r c c o s *222 a t a a t a )t a n( t a n)t a n( t a n 2211 14t 241/t (34 o sc o s Z 选用 7 级精度 201410824212/ Z ZZ=5 接触疲劳极限 应力循环次数的计算 接触疲劳寿命系数1 接触疲劳许用应力 试算小齿轮分度圆直径 圆周速度 v 齿宽0K 动载系数 齿轮的圆周力1系数 齿间载荷分配系数 由图 104/96/(00108(114406060h 由图 10 S=1，失效概率为 1% M P 2l i i 因为 21 ，故 M P 2 08124/ t /1 9 由表 10图 103111 1 0 0/ 05 2 31 由表 10表 10506002S=1 t 282 1K 6 载荷系数 实际载荷系数算得的分度圆直径 1d 齿轮模数弯曲疲劳强度的螺旋角系数齿形系数 应力修正系数 齿根弯曲疲劳极限 弯曲疲劳寿命系数 弯曲疲劳安全系数 S 许用应力 311 4 5 4c o c o s 11 n 3、按齿根弯曲疲劳强度设计 1 4 6 o r c t a n ( t a n)c o sa r c t a n ( t a n 7 4 s/6 5 s/ 22 Y 08c 4c 3223311查图 10图 10图 10图 10 S=2221112l i i K 450.1Y Y 805002S=7 试算齿轮模数 圆周速度 v 齿宽 b 齿高 h 及宽高比 b/h 动载系数 齿轮的圆周力1载荷系数 按实际载荷系数的齿轮模数 齿轮模数 222222111 ，o c o 4 o s/249 4 o s/11 1 d 4 4 4 3 2( *由图 10t 33111 109 6 1 0 0/ 09 6 31 由表 10表 10图 10 3 由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数。从满足弯曲疲劳强度出发，从标准中就近取25.1 Y767.1K K 103.1 8 齿轮齿数 中心距 a 修正螺旋角 分度圆直径21 轮 宽 度21 齿面接触疲劳强度校核 为了同时满足接触疲劳强度，d 来计算小齿轮的齿数 4c o c o n 4、几何尺寸计算 n 3129(co ( 21 考虑模数从 大到 此将中心距减小圆整为103 3129(a r c c o (a r c c o s 21 a n o o o o d 取 5,40 21 5、 圆整中心距后的强度校核 满足齿面接触疲劳强度条件。 291 z 1312 z 03 9 齿根弯曲疲劳强度条件 2233213221112332131111o o o o 齿根弯曲疲劳强度满足要求，并且小齿轮抵抗弯曲疲劳破坏的能力大于大齿轮。 6、 主要设计结论 齿数 291 z ， 1312 z ，模数 25.1m ，压力角 20 ，螺旋角 ，变位系数 021 中心距 03 ，齿宽 5,40 12 。小齿轮选用 40质），大齿轮选用 45 钢（调质）。齿轮按 7 级精度设计。 10 速级减速齿轮的设计 项目 内容 结果 齿轮材料 精度等级 齿数、压力角和螺旋角 试选 载荷系数 弹性影响系数 节点区域系数 重合度系数接触疲劳极限 1、选精度登记、材料及齿数 由表 10 选择小齿轮材料为 40质），齿面硬度 280齿轮材料为 45 钢（调质），齿面硬度 240 参考表 10用 7 级精度 初 选 小 齿 轮 齿 数 243 z ， 大 齿 轮 齿 734 z (2)初选螺旋角 14 ，压力角 20 2、按齿面接触疲劳强度设计 由表 10图 10 5 6 4c o s/20a r c t a n ( t a n)c o s/a r c t a n ( t a n 14c r c c )c c r c c *333 14c o o r c c o s )c o c o sa r c c o s *444 )a t a a t a )t a n( t a n)t a n( t a n 4333 14t 241/t (34 o sc o s Z 由图 10用 7 级精度 20147324432/ Z ZZ=11 应力循环次数 接触疲劳寿命系数1 接触疲劳许用应力 试算小齿轮分度圆直径 圆周速度 v 齿宽0K 动载系数 齿轮的圆周力3载荷系数 实际载荷系数算得的分度圆直径 3d 4/96/(00108(13206060h 由图 10 S=1，失效概率为 1% M P 4l i i 因为 43 ，故 M P 4 3124/ t /3 3 由表 10图 103323 1 0 0/ 08 7 33 由表 10表 10 8 333 506004S=1 t 1K K 12 齿轮模数弯曲疲劳强度的螺旋角系数齿形系数 应力修正系数 齿根弯曲疲劳极限 弯曲疲劳寿命系数 弯曲疲劳安全系数 S 许用应力 4 0 4c o c o s 33 n 3、按齿根弯曲疲劳强度设计 1 4 6 o r c t a n ( t a n)c o sa r c t a n ( t a n 7 2 s/6 3 s/ 22 Y o s/73c o s/o s/24c o s/33443333查图 10图 10图 10图 10 S=4443334l i i 0 1 2 333444333 ，所以因为401.2Y Y 805004S= Y 13 试算齿轮模数 圆周速度 v 齿宽 b 齿高 h 动载系数 齿轮的圆周力3 K 按实际载荷系数的齿轮模数 齿轮模数 2 o c o o s/o s/33 3 d 8 3 3 5 2( *由图 10t 33323 1 0 0/3 1 08 1 33 由表 10表 10图 10 4 3 满足弯曲疲劳强度出发，从标准中就近取3为了同时满足接触疲劳强度，d 来计算 小齿轮的齿数 23.2169.1K K 103.1 14 中心距 a 修正螺旋角 分 度 圆 直 径21 轮宽度 43 齿面接触疲劳强度校核 4c o c o n 4、 几何尺寸计算 n o )6120(c o ( 43 考虑模数从 大到 3此将中心距减小圆整为125 )6120(a r c c o (a r c c o s 43 a n o o o o d 取 0,65 43 5、 圆整中心距后的强度校核 满足齿面接触疲劳强度条件。 203 z 614 z 25 15 齿根弯曲疲劳强度条件 4233233442132332333321o o o o 齿根弯曲疲劳强度满足要求，并且小齿轮抵抗弯曲疲劳破坏的能力大于大齿轮。 6、主要设计结论 齿数 203 z ， 614 z ，模数 3m ，压力角 20 ，螺旋角 ，变位系数 043 中心距 25 ，齿宽0,65 34 。小齿轮选用 40质），大齿轮选用45 钢（调质）。齿轮按 7 级精度设计。 16 5. 轴的设计 速轴的设计 项目 内容 结果 高速级小齿轮的分度圆直径1d 圆周力1工作情况系数联轴器的转矩图所示 o s o s 111 t 111 18 6 o s 20t a 3 0c o st a 3t a 3 0t a 选取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据表 15 1120 步估算轴的最小直径 3110m i n 输入轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 联轴器的孔径相适应 查表 14=1 2 8 8 7 1 查标准 用 弹性柱销联轴器，m，半联轴器的孔径 6I ，故 6 ，半联轴器长度 2 ，半联轴器与轴配合的毂孔长度 01 2、轴的结构设计 K 288746 17 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 初步选择滚动轴承 右端轴承采用轴肩进行轴向定位 为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求 , -轴段右端需要制出一轴肩 ,故取 -的直径 0 ;左端用轴端挡圈定位 ,按轴端直径取挡圈直径 5 半联轴器与 轴配合的轮毂空长度01 ， 为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端上 , 故 -的长度应比 略短一些 ,现取 8 。 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 0 ,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 7205 型（ ，故取 5 . 由课程设计手册查得轴承轴肩的高度 h= 因此取 0 。 取安装齿轮处的轴段 0;因小齿轮直径较小，固直接把齿轮和轴做成一起 轴承端盖的总宽度为 30减速器及轴承端盖的结构设计而定 ) 滑脂的要求 ,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 0 ,故取0 . l 段的右端与左轴承之间采用挡油环定位 取齿轮距箱体内壁之距离 =16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=8知滚动轴承宽度 T=17第根轴上有两个齿轮 ,其中大齿轮齿宽为 40齿轮齿宽为70两齿轮之间的距离 c=20 l - =6则可计算：7 092 132 51 I I I 35 0 8 525030 0 0 l - =6mm 7 09 5 5 18 轴上的周向定位 确定轴上圆角和倒角尺寸 至此 ,已初步确定了轴的各端直径和长度 . 半联轴器与轴的周向定位采用平键连接，按表查得平键截面255 ，选择半联轴器与轴 的配合为67动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为 取轴端倒角为 451 ，各处的倒圆角标注在图中。 3、求轴上的载荷 首先根据结构图作出轴的计算简图 , 确定顶轴承的支点位置时 , 对于 7205 型的圆锥滚子轴承 ,=13此 ,做为简支梁的轴的支承跨距 . 平键截面 255 倒角为 451 8632 19 水平面支反力F 垂直面支反力F 水平和垂直面弯矩 M 总弯 矩 扭矩 T F 3 01 8 6 F 3 01 8 6 513222 7 1c o 11 故： 2 8 421 229801 H H 21 229801 20 按弯扭合成应力校核轴的强度 计算轴的应力 进行校核时通常只校核承受最大弯矩核最大扭矩的截面（即危险截面 C 的强度 , 根据以上数据，以及轴单项旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取 M P o s/ 3222121 ）（前已选定轴的材料为 45 号钢，由 轴常用材料性能表 查得 1 因此 1 故安全。 21 速级轴的设计 项目 内容 结果 中速级小齿轮的分度圆直径3d 圆周力2拟定轴上零件的传动方案。如图所示 初步选择滚动轴承 右端轴承采用轴肩进行轴向定位 o s 203c o s 323 t 322 9 25 9 o s 20t a 8 4c o st a 3t a 8 4t a 选取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据表 15 1120 3120m i n 输入轴的最小直径显然是安装轴承处轴的直径 轴承的孔径相适应 1、轴的结构设计 2、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 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 ,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 7205 型（ ，故取 5 . 由课程设计手册查得轴承轴肩的高度 h= 因此取0 。 525 030 22 轴上的周向定位 确定轴上圆角和倒角尺寸 取安装齿轮处的轴 0 ;左齿轮的左端与左轴承之间采用挡油环定位 0了使套筒端面可靠地压紧齿轮 ,此轴段应略短于轮毂宽度 ,故取 6 ;同理取右端轴端 6， 两齿轮齿轮的左端采用轴肩定位 ,轴肩高 取 60 取齿轮距箱体内壁之距离 =16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=8知滚动轴承宽度 T=175)66( 3 5)36( 2 至此 ,已初步确定了轴 的各端直径和长度 . 齿轮与轴的周向定位采用平键连接，根据 0按表查 68 ，键槽用键槽铣刀加工，长为 56据 0按表查 6平键截面 8 ，键槽用键槽铣刀加工，长为 28时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为67动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为 取轴端倒角为 451 ，各处的倒圆角标注在图中。 3、 求轴上载荷 首先根据结构图作出轴的计算简图 , 确定顶轴承的支点位置时 , 对于 7205 型的圆锥滚子轴承 ,=13此 ,做为简支梁的轴的支承跨距 . 8 6487563321 6 6 6 0 5 5 23 24 水平面支反力F 垂直面支反力F 水平和垂直面弯矩 M 总弯矩 扭矩 T 按弯扭合成应力校核轴的强度 计算轴的应力 321211122 8 8 2121 42/)(2/3212121132122 71221 2 6 6 9111 7 9 4 4322 1 4 92/9 7 9 4 42/ 2 0 732433243212111 6 0 9 7 1 3 0 6 4 7 4 6 024222232222221121211 983002 进行校核时通常只校核承受最大弯矩核最大扭矩的截面（即危险截面 C 的强度 , 根据以上数据，以及轴单项旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取 M P 60)( 3 222221 ）（前已选定轴的材料为 45 号钢，由 轴常用材料性能表 查得 1 因此 1 故安全。 9461 V V 934081 6429 983002 25 速级轴的设计 项目 内容 结果 低速级 大齿轮的分度圆直径4d 圆周力 222工作情况系数联轴器的转矩图所示 o s 613c o s 424 t 3432 2 95 9 o s 20t a 1 7c o st a n 22 95 9 a 1 7t a n 22 选取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据表 15-，取 1120 3330m i n 输入轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 联轴器的孔径相适应 查表 14=1 3 6 9 2 7 3 查标准 5014用 弹性柱销联轴器，其公称转矩为 560N m，半联轴器的孔径 5I ，故 5 ，半联轴器长度 2 ，半联轴器与轴配合的毂孔长度 01 1、 轴的结构设计 K 5 26 初步选择滚动轴承 轴承采用轴肩进行轴向定位 2、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求 , -轴段右端需要制出一轴肩 ,故取 -的直径 0 ;左端用轴端挡圈定位 ,按轴端直径取挡圈直径 5 半联轴器与 轴配合的轮毂空长度01 ， 为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在