二级斜齿圆柱齿轮减速器 设计说明书

1 二级斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书 一 . 课程设计书 二 . 设计要求 已知条件：运输机工作轴转矩 400N m，运输机转速 15r/ 工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，室内工作： 输送螺旋工作转速允许误差 5%； 两班制工作， 3年大修，工作期限 12年。 加工条件：生产批量 10台，中等规模机械厂，可加工 78级齿轮。 设计工作量： 张（ 1）； 张； 1份。 三 . 设计步骤 工作机的有效功率为 w 550=1400*115/9550=电动机到工作机间的总效率为 = 12* 22 33 式中 1 2 3联轴器、齿轮传动、轴承的传动效率。 由参考资料 1中表 = 2= 3= =以电动机所需工作效率为 w/ =级圆柱齿轮减速器传动比 取 电动机转速为 nd=15=1437.5 r/参考资料 1表 相关数据，确定电动机型号为 满载转速为 470r/ （ 1） 总传动比 由选定的电动机满载转速 工作机主动轴转速 得传动装置总传动比为 nm/1470/115 2） 分配 传动装 置传动比 i1*中 考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，取 2 （ 1） 各轴转速 n 1470r/n1/ 1470/n n/ 2i 15 r/工作机的转速为 115r/允许误差范围内。 （ 2） 各轴输入功率 P1 Pp 23 PP 23 3） 各轴输入转矩 电动机轴的输出转矩550550000 470= 以 : T1 =TT 1i 2 * 3=TT 2i 2 3=动和动力参数结果如下表 轴名 功率P/矩 T/N 速n/(r/传动比 i 效率 /% 电动机轴 470 1 轴 470 轴 轴 15 （一）高速级齿轮传动的设计计算 1，选定齿轮精度等级、材料及齿数 1）零件输运设备为一般工作机器，速度不高，故选用 8级精度等级即可 3 2）材料选择及确定许用应力 小齿轮的材料为 40质），硬度为 280 00 00 大齿轮的材料为 45钢 （调质），硬度为 240 00 50考资料 2表 11 由参考资料 2表 11F=H=参考资料 2表 11E=于标准齿轮，取 F=336 F=252 H=700 H=600） 取小齿轮 1z =20，则 2z =2i 1z ， 2z =20 2z =85，并初步选定 15 2，按齿面接触强度设计 【公式在课本 177页】 （ 1）确定公式内的各计算值 1)由参考资料 2表 11=)由 参考资料 2表 11d=)实际传动比 i=z2/ u= (=2)计算 1)试算小齿轮分度圆直径1数 m=0=宽 b= 5mm,0参考资料 2表 4m=3际 d1=m*z1/3*20/*85/4 圆周速度 v= 60*1000)=2*1470/(60*1000)=s 参照参考资料 2表 11 8级制造精度是合宜的。 3，按齿根弯曲强度设计 【公式在课本 178页】 （ 1） 确定公式内的各计算值 1)由参考资料 2表 11=)由参考资料 2表 11d=)齿形系数 0/2.2,5/参考资料 2图 11参考资料 2图 11 36=52=应对大齿轮进行弯曲强度计算 （ 2)计算 法向模数 比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 1357整为标准模数 ,取 为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径 62计算应有的齿数 . 则小齿轮的齿数 2* 4 则 4*02 4，几何尺寸计算 (1)计算中心距 a 5 (2)a=(z1+z2)(24+102)*2/(2中心距圆整为 1302)按圆整后的中心距修正螺旋角 1415 (3)计算大小齿轮的分度圆直径 d1=24*d2=102*4)计算齿轮宽度 (5)b= 整后取 0mm,5二） 低速级齿轮传动的设计计算 1，选定齿轮精度等级、材料及齿数 1）一般工作机器，速度不高 ，故选用 8级精度等级即可 2）材料选择及确定许用应力 小齿轮的材料为 40质），硬度为 280 00 00 大齿轮的材料为 45钢（调质），硬度为 240 00 50考资料 2表 11 由参考资料 2表 11F=H=参考资料 2表 11E=于标准齿轮，取 F=336 F=252 H=700 H=600） 取小齿轮 1z =25，则 2z =2i 1z ， 2z =25 2z =76，并初步选定 15 6 2，按齿面接触强度设计 【公式在课本 177页】 （ 1）确定公式内的各计算值 1)由参考资料 2表 11=)由参考资料 2表 11d=)实际传动比 i=z2/ u= (=2)计算 1)试算小齿轮分度圆直径1数 m=5=宽 b= 000mm,05参考资料 2表 4m=4际 d1=m*z1/4*25/*76/周速度 v= 60*1000)=60*1000)=s 参照参考资料 2表 11 8级制造精度是合宜的。 3，按齿根弯曲强度设计 【公式在课本 178页】 （ 1）确定公式内的各计算值 1)由参考资料 2表 11=)由参考资料 2表 11d=)齿形系数 5/7.8,6/参考资料 2图 11参考资料 2图 117 因 36=52=应对大齿轮进行弯曲强度计算 （ 2)计算 法向模数 比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 1357整为标准模数 ,取 为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径 计算应有的齿数 . 则小齿轮的齿数 5.5*= 3 则 3* 0 4，几何尺寸计算 (1)计算中心距 a (2)a=(z1+z2)(23+70)*4/(2中心距圆整为 1902)按圆整后的中心距修正螺旋角 114637 (3)计算大小齿轮的分度圆直径 d1=23*4/d2=70*4/4)计算齿轮宽度 b= 4=94整后取 500 8 （一）高速轴 (输入轴 ) 一 ,求作用在齿轮上的力 高速级小齿轮分度圆直径为 圆周力 T1/向力 n/向力 ,初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为 45钢 ,调质处理 ,取 10参考资料 2表 14【公式在课本 245 页】 于轴截面上开有键槽 ,则 d=28速轴的最小直径显然是安装联轴器处的轴的直径， d=30，轴的结构设计 a)所示 2、首先确定个段直径 1d =30有最小直径算出 2d =32据油封标准，选择毡圈孔径为 312 92010 1表 d=35轴承（角接触球轴承 7207合，取轴承内径 9 4d =38 设计非定位轴肩取轴肩高度 h=3段：5d=高速级小齿轮设计为齿轮轴 7d=35与轴承（角接触球轴承 7207合，取轴承内径 d=设计非定位轴肩取轴肩高度 h=3、确定各段轴的长度 1L =8=整取 1L =45段： 2L =54虑轴承盖与其螺钉长度然后圆整取 54段：3L=29与轴承（角接触球轴承 7207合 ,加上挡油盘长度 L=29与轴承（ 角接触球轴承 7207合 ,加上挡油盘长 度 段： 8轮的齿宽 0段： 4L =150考虑各齿轮齿宽及其间隙距离 轴总长 L=383轴承间距离（不包括轴承长度） S=250二） 中间轴的设计计算 一、求作用在齿轮上的力 高速级小齿轮分度圆直径为 圆周力 T2/向力 n/向力 ,初步确定轴的最小直径 选取轴的材料 为 40质处理 ,取 00参考资料 2表 14据减速器的结构，轴的最小直径应该设计在与轴承配合部分，初选角接触球轴承 7208取 4010 三，轴的结构设计 1、轴的设计图如下： 2，确定各段的直径 1d =40轴承（ 角接触球轴承 7208合 d=40轴承（ 角接触球轴承 7208合 d=43 2d =46段：3d= 4d =定位轴肩 3、然后确定各段距离： 1L =30考虑轴承（角接触球轴承 7208度与挡油盘的长度 2L =15筒及齿轮定位 L=97据齿轮轴上齿轮的齿宽 L=63根据高速级大齿轮齿宽减去 2了安装固定） L=40虑了轴承长度、密封件厚度与箱体内壁到齿轮齿面的距离 11 D 段： 4L =5轴得出的两轴承间距离（不包括轴承长度） S=174去已知长度 得出 （三）输出轴的设计计算 一、初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为 40质处理 ,取 00参考资料 2表 14于轴截面上开有键槽 ,则 d=出轴的最小直径显然是安装联轴器处的轴的直径， d=55，轴的结构设计 1、轴设计图 如下： 2，确定各轴段直径 1d =与轴承（圆锥滚子轴承 30211）配合 2d =60定位轴肩 ,段 : 3d=72位轴肩，取 h=6段 : 4d =68非定位轴肩， h=段 : 5d=55与轴承（圆锥滚子轴承 30211）配合 6d=60照齿轮的安装尺寸确定 7d=45联轴器的孔径 3、确定各段轴的长度 1L =轴承长度， 3， 2，挡油盘尺寸 12 2L =68轮齿宽减去 2于安装 3L=10轴环宽度，取圆整值 根据轴承（圆锥滚子轴承 30212）宽度需要 4L =两轴承间距减去已知长度确定 5L=33由轴承长度， 3， 2，挡油盘尺寸 6L=65考虑轴承盖及其螺钉长度，圆整得到 7L=84轴器孔长度 高速级齿轮 低速级齿轮 . 各轴转速 n (r/(r/(r/n(r/. 各轴输入功率 P （ （ （ P ( . 各轴输入转矩 T (kNm) (kNm) (kNm) T(kNm) 13 . 带轮主要参数 小 轮 直 径（ 大轮直径（ 中心距 a（ 基准长度（ 带的根数 z 90 224 471 1400 5 1. 传动轴承的设计 . 求输出轴上的功率 速3n，转矩3 3n=T=m . 求作用在齿轮上的力 已知低速级大齿轮的分度圆直径为 2d =而 232 3 s 20t 4 8co st =周力 向力 轴向力 . 初步确定轴的最小直径 先按课本 15步估算轴的最小直径 ,选取轴的材料为 45 钢 ,调质处理 ,根据课本315361 表P 取 112 14 o 76 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径 d,为了使所选的轴与联轴器吻合 ,故需同时选取联轴器的型号 查课本 114343 表P,选取 5.1 0 2 7 因为计算转矩小于联轴器公称转矩 ,所以 查机械设计手册 11222 选取 弹性套柱销联轴器其公称转矩为 500011 与轴配合的毂孔长度为半联轴器半联轴器的长度故取 . 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 7;左端用轴端挡圈定位 ,按轴端直径取挡圈直径 0 半联轴器与 轴配合的轮毂孔长度 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 2 初步选择滚动轴承 时受有径向力和轴向力的作用 ,故选用单列角接触球轴承 7,由轴承产品目录中初步选取 0基本游隙组 标准精度级的单列角接触球轴承 7010 d D B 2d 2D 轴承代号 45 85 19 2095 85 19 209B 45 100 25 309B 50 80 16 010C 50 80 16 0100 90 20 210C 15 2. 从动轴的设计 对于选取的单向角接触球轴承其尺寸为的 68050 ,故0 ;而 6 . 右端滚动轴承采用轴肩进行 轴向定位 010C 型轴承定位轴肩高度 57, 因此取 取安装齿轮处的轴段 8;齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位 的宽度为 75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 2. 齿轮的左端采用轴肩定位 ,轴肩高 5,取 b=8 轴承端盖的总宽度为 20减速器及轴承端盖的结构设计而定 ) 取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 0 ,故取 0. 取齿轮距箱体内壁之距离 a=16两圆柱齿轮间的距离 c=20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=8已知滚动轴承宽度 T=16 高速齿轮轮毂长 L=50则 3)316816()7275( 16 241620850( 至此 ,已初步确定了轴的各端直径和长度 . 5. 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 , 查机械设计手册 20对于 7010a=此 ,做为简支梁的轴的支承跨距 . F 5 0 3 4 83231 F 8 4 3 4 83222 0 923231 2 18 0 91 6 3 022 8 7 9 1 H 1 9 6 25 59 2 8 731 7 2 88 9 222 121 1799512 传动轴总体设计结构图 : (从动轴 ) 17 (中间轴 ) (主动轴 ) 从动轴的载荷分析图 : 18 6. 按弯曲扭转合成应力校核轴的强度 19 根据 321 )( = 1(19 625 5 22 前已选轴材料为 45 钢，调质处理。 查表 15 1 =60 1 此轴合理安全 7. 精确校核轴的疲劳强度 . . 判断危险截面 截面 A, , ,B 只受扭矩作用。所以 A B 无需校核 截 面和处过盈配合引起的应力集中最严重 ,从受载来看 ,截面 C 上的应力最大 应力集中的影响和截面的相近 ,但是截面不受扭矩作用 ,同时轴径也较大 ,故不必做强度校核 上虽然应力最大 ,但是应力集中不大 ,而且这里的直径最大 ,故 截面和显然更加不必要做强度校核 章的附录可知 ,键槽的应力集中较系数比过盈配合的小，因而 ,该轴只需胶合截面左右两侧需验证即可 . . 截面左侧。 抗弯系数 W=d = 50 =12500 抗扭系数 d =50 =25000 截面的右侧的弯矩 的扭矩33T= 截面上的弯曲应力 M P 5 001 4 4 60 9 截面上的扭转应力 T = M P 0 0 03 1 1 3 5 0 轴的材料为 45钢。调质处理。 由课本3555 551 因 经插入后得 T =性系数为 20 q q = K =1+ )1( q =1+q（ T =以 综合系数为： K=钢的特性系数 取 取 全系数 S= 所以它是安全的 截面右侧 抗弯系数 W=d = 50 =12500 抗扭系数 d =50 =25000 截面左侧的弯矩 M=133560 截面上的扭矩3 3T=295 截面上的弯曲应力 截面上的扭转应力 T = K = K K= K 所以 综合系数为： K= K=钢的特性系数 21 取 取 全系数 S= 所以它是安全的 选择键联接的类型和尺寸 一般 8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用平键 . 根据 55 5 查表 6 键宽 16 10 2L =36 0 2 3L=50 校和键联接的强度 查表 6 p=110 222 60 333 00 键与轮毂键槽的接触高度 .5 5 .5 由式（ 6： 222322102 p 3333331022 p 两者都合适 取键标记为： 键 2： 16 36 A 1096 3： 20 50 A 1096 22 减速器的箱体采用铸造（ 成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量， 大端盖分机体采用67 1. 机体有足够的刚度 在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度 2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。 因其传动件速度小于 12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离 H 为 40保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为 3. 机体结构有良好的工艺性 . 铸件壁厚为 10，圆角半径为 R=3。机体外型简单，拔模方便 . 4. 对附件设计 A 视孔盖和窥视孔 在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入 进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用 固 B 油螺塞： 放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。 C 油标： 油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。 油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出 . D 通气孔： 23 由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡 . E 盖螺钉： 启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。 钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹 . F 位销： 为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度 . G 吊钩： 在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体 . 减速器机体结构尺寸如下： 名称 符号 计算公式 结果 箱座壁厚 a 10 箱盖壁厚 1 a 9 箱盖凸缘厚度 1b 11 b 12 箱座凸缘厚度 b 5.1b 15 箱座底凸缘厚度 2b b 25 地脚螺钉直径 ad f 脚螺钉数目 n 查手册 6 轴承旁联接螺栓直径 1d 盖与机座联接 2d 2d =（ 24 螺栓直径 轴承端盖螺钉直径 3 .5）孔盖螺钉直径 4d 4d =（ 8 定位销直径 d d =（ 2d 8 1d ， 2d 至外机壁距离 1C 查机械课程设计指导书表 4 34 22 18 2d 至凸缘边缘距离 2C 查机械课程设计指导书表 4 28 16 外机壁至轴承座端面距离 1l 1l = 1C + 2C +（ 812） 50 大齿轮顶圆与内机壁距离 1 1 15 齿轮端面与内机壁距离 2 2 10 机盖，机座肋厚 1 1m 9 m 承端盖外径 2D 2 +（ 53d 120（ 1轴） 125（ 2轴） 150（ 3轴） 轴承旁联结螺栓距离 S 2 120（ 1轴） 125（ 2轴） 150（ 3轴） 10. 润滑密封设计 25 对于二级圆柱齿轮减速器， 因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于 5( 1 . 5 2 ) 1 0 . / m i nm m