展开式二级斜齿圆柱齿轮减速器课程设计.doc

机械设计课程设计说明书设计题目：展开式二级斜齿圆柱齿轮减速器专业：机械设计制造及其自动化目录一.拟定传动装置总体设计方案2二.选择电动机2三.确定传动装置的总传动比和分配传动比3四.计算传动装置的运动和动力参数3五.设计v带及带轮5六.齿轮减速器设计7七.轴的设计计算15七.滚动轴承的选择及计算24八.键联接的选择及校核计算28九.联轴器的选择29十.减速器附件的选择和箱体的设计29十一.润滑与密封30十二.设计小结30十三.参考文献30一.拟定传动装置总体设计方案1. 传动方案及说明：根据设计要求，传动装置由电动机、减速器、联轴器、v带、卷筒、运输带等组成。减速器采用展开式二级斜齿圆柱齿轮减速器。其主要特点是：传动比一般为8402. 传动方案简图二. 选择电动机1.选择电动机类型：根据工作条件，选用y系列三相笼型异步电动机，额定电压380v。2.选择电动机的容量：运输机的功率：传动装置中需要用到的各级传动效率：弹性联轴器传动效率；轴承传动效率（滚子轴承）；齿轮的传动效率，齿轮精度8级（油润滑）；齿形链式传动效率；v带的传动效率。则电动机功率：3.确定电动机转速：运输机的转速：查有关手册，取v带传动的传动比范围，圆柱齿轮减速器传动比，总传动比合理范围为，故电动机转速的可选范围：可选符合这一范围的同步转速的电动1500。根据电动机所需容量和转速，由有关手册查出只有一种使用的电动机型号，此种传动比方案如下表：电动机型号额定功率电动机转速r/miny132s-45.5同步满载15001440三. 确定传动装置的总传动比和分配传动比1. 由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速，可得传动装置理论总传动比为：2. 分配v带传动比：为使v带外廓尺寸不致过大，初步取（实际的传动比要在v带设计时，由选定大小带轮标准直径之比计算）3. 分配减速器的各级传动比。按展开式布置。考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，可由二级圆柱齿轮减速器传动比分配曲线差得，则四. 计算传动装置的运动和动力参数按电动机轴至工作机运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数1. 各轴转速：轴：轴：轴：卷筒轴：2. 各轴输入功率：轴：轴：轴：卷筒轴：3. 各轴输入转矩：电动机输出转矩：轴输入转矩：轴输入转矩：轴输入转矩：卷筒轴输入转矩：综上，传动装置的运动和动力参数计算结果整理于下表：轴名功率转矩转速传动比输入输出输入输出电机轴5.54.00926.58714403.6i轴3.8103.74390.96489.1454004ii轴3.6223.550345.901338.9831003iii轴3.4333.374986.518966.78833.331卷筒轴3.3403.206957.006918.72633.33五. 设计v带及带轮原始数据：工作条件及外廓尺寸、传动位置的要求，原动机为y系列笼式异步电动机，y132s-4，主动轮和从动轮转速，传动比。1、定v带型号：由教材p156表8-7 得知： 计算功率：由教材p157图8-11选择型号：a型带2、确定带轮基准直径并验算带速由教材p155表8-6和8-8小带轮直径：验证带速：在525之间，故符合。大带轮直径： 根据表8-8，取3、确定v带中心距和带的基准长度初取中心距按公式：即得： 取： 则： 查表8-2 取则实际中心距：中心距调整范围：4、校核小带轮包角 符合要求。5、确定皮带的根数（1）计算单根v带的额定功率由和，查表8-4a得根据，和a型带，查表8-4b得查表8-5得，表8-2得，于是（2）计算v带的根数z 取根6、计算单根v带的初拉力的最小值由表8-3得a型带的单位长度质量，所以应使带的实际初拉力7、计算压轴力压轴力的最小值为带轮结构：，采用轮辐式结构，且为4辐制结构大带轮宽度:六. 齿轮减速器设计第一对齿轮：1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。（1）选用斜齿圆柱齿轮传动（2）选用8级精度（3）材料选择：小齿轮 40cr 280hbs 大齿轮 45钢 240hbs（4）选小齿轮齿数，（齿数比）大齿轮齿数（5）选取螺旋角 初选螺旋角2.按齿面接触强度设计（1）确定公式内各计算数值1）试选载荷系数2）由图10-30选 3）由图10-26查得 4）计算最小齿轮传递的转矩5）由表10-7选取齿宽系数 6）由表10-6查得材料的弹性影响系数 7）由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限8）计算应力循环次数9）由图10-19取接触疲劳寿命系数；10）计算接触疲劳许用应力取损失概率为1%，安全系数s=1，（2）计算1）试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。2）计算圆周速度3）计算齿宽b、模数、齿高h及齿宽与齿高之比4）计算纵向重合度5）计算载荷系数k已知使用系数，根据，8级精度。由图10-8查得，由表10-4查得，由图10-13查得，由表10-3查得故载荷系数 6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径7）计算模数3.按齿根弯曲强度设计（1）确定计算参数1）计算载荷参数2）根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数3）计算当量齿数4）查取齿形系数由表10-5查得 5）查取应力校正系数由表10-5查得 6）计算弯曲疲劳许用应力由图10-18取弯曲疲劳寿命系数 由图10-20c查得 取弯曲疲劳安全系数7）计算大小齿轮的，并加以比较 大齿轮数值大。（2）设计计算由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取m=2。为了同时满足齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度，按接触疲劳强度所得的分度圆直径来计算齿数 取4.几何尺寸计算（1）计算中心距将中心距调整为155mm（2）按调整后中心距修正螺旋角改变不多，故、不必修正（3）计算大小齿轮分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径（4）计算齿轮宽度取，第二对齿轮：1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。（1）选用斜齿圆柱齿轮传动（2）选用8级精度（3）材料选择：小齿轮 40cr 280hbs 大齿轮 45钢 240hbs（4）选小齿轮齿数，（齿数比）大齿轮齿数（5）选取螺旋角 初选螺旋角2.按齿面接触强度设计（1）确定公式内各计算数值1）试选载荷系数2）计算最小齿轮传递的转矩3）由表10-7选取齿宽系数 4）由表10-6查得材料的弹性影响系数 5）由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限6）计算应力循环次数9）由图10-19取接触疲劳寿命系数；10）计算接触疲劳许用应力取损失概率为1%，安全系数s=1，（2）计算1）试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。2）计算圆周速度3）计算齿宽b、模数、齿高h及齿宽与齿高之比4）计算纵向重合度5）计算载荷系数k已知使用系数，根据，8级精度。由图10-8查得，由表10-4查得，由图10-13查得，由表10-3查得故载荷系数 6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径7）计算模数3.按齿根弯曲强度设计（1）确定计算参数1）计算载荷参数2）根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数3）计算当量齿数4）查取齿形系数由表10-5查得 5）查取应力校正系数由表10-5查得 6）计算弯曲疲劳许用应力由图10-18取弯曲疲劳寿命系数 由图10-20c查得 取弯曲疲劳安全系数7）计算大小齿轮的，并加以比较 大齿轮数值大（2）设计计算由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取m=3。为了同时满足齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度，按接触疲劳强度所得的分度圆直径来计算齿数 取4.几何尺寸计算（1）计算中心距将中心距调整为167mm（2）按调整后中心距修正螺旋角改变不多，故、不必修正（3）计算大小齿轮分度圆直径（4）计算齿轮宽度取，七.轴的设计计算（一）高速轴的设计（1）高速轴上的功率、转速和转矩转速（）高速轴功率（）转矩t（）4003.8190.96（2）作用在轴上的力已知高速级齿轮的分度圆直径为=62，则（3）初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取,于是得（4）轴的结构设计1 2 3 4 5 6 71）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足v带轮的轴向定位，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径d2-3=32mm。v带轮与轴配合的长度l1=80mm，为了保证轴端档圈只压在v带轮上而不压在轴的端面上，故1-2段的长度应比l1略短一些，现取l1-2=75mm。d1-2=28mm初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据d2-3=32mm，选圆锥滚子轴承30307，其尺寸为ddt=35mm80mm22.75mm，故d3-4=35mm；而l3-4=29mm，l6-7=28mm，d6-7=35mm。取安装齿轮的轴段5-6的直径d5-6=40mm，取l5-6=64mm。其他尺寸l2-3=57mm，d4-5=41mm，l4-5=85mm。2）轴上零件的轴向定位v带轮与轴的周向定位选用平键10mm8mm40mm，v带轮与轴的配合为h7/r6；齿轮与轴的周向定位选用平键12mm8mm42mm。（5）求轴上的载荷轴的支撑跨距为l1=109mm， l2+l3=142+50=192mm。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面c是轴的危险截面。算出截面c处的mh、mv及m的值列于下表。载荷水平面h垂直面v支反力f，c截面弯矩m总弯矩扭矩（6）按弯扭合成应力校核轴的强度取，轴的计算应力已选定轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得。因此，所以安全。（二）中速轴的设计（1）中速轴上的功率、转速和转矩转速（）中速轴功率（）转矩t（）1003.622345.901（2）作用在轴上的力已知高速级齿轮的分度圆直径为，根据式(10-14)，则已知低速级齿轮的分度圆直径为，则（3）初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取,于是得（4）轴的结构设计1 2 3 4 5 6 1）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。选用圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据d1-2=d5-6=40mm，由产品目录中，选取30308，其尺寸为ddt=40mm90mm25.25mm，故l1-2=l5-6=38mm。取安装大齿轮出的轴段2-3的直径d2-3=48mm；l2-3=58mm。为了使大齿轮轴向定位，取d3-4=50mm，取l3-4=10mm，d4-5=48mm，l4-5=85mm。2）轴上零件的轴向定位大齿轮与轴的轴向定位选用平键14mm9mm32mm，小齿轮与轴的轴向定位选用平键14mm9mm40mm。（5）求轴上的载荷轴的支撑跨距为 l1=48mm， l2=82mm，l3=59mm。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面c是轴的危险截面。计算出截面c处的mh、mv及m的值列于下表。载荷水平面h垂直面v支反力fc截面弯矩m总弯矩扭矩（6）按弯扭合成应力校核轴的强度取，轴的计算应力已选定轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得。因此，所以安全。（三）低速轴的设计（1）低速轴上的功率、转速和转矩转速（）低速轴功率（）转矩t（）33.333.433986.518（2）作用在轴上的力已知低速级齿轮的分度圆直径为，则（3）初步确定轴的最小直径初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取，于是得 （4）轴的结构设计1 2 34 5 6 7 81） 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轴向定位，d7-8=60mm，l7-8=105mm，d2-3=75mm，l2-3=81mm。初步选择滚动轴承。选用圆锥滚子轴承30314，其尺寸为ddt=70mm150mm38mm，故d3-4=80mm，l3-4=63mm。左端滚动轴承采用轴环进行轴向定位。由表15-7查得30314型轴承的定位高度h=6mm，因此，取得d2-3=82mm。右端轴承采用套筒进行轴向定位，同理可得套筒右端高度为6mm。取安装齿轮处的轴段2-3的直径d2-3=75mm；l2-3=80mm。其余尺寸d1-2=70mm，l1-2=50mm，d4-5=75mm，l4-5=68mm。d5-6=70mm，l5-6=45mm，d6-7=65mm，l6-7=62mm。2）轴上零件的轴向定位半联轴器与轴的联接，选用平键为18mm11mm80mm，半联轴器与轴的配合为h7/k6。齿轮与轴的联接，选用平键为20mm12mm40mm。（5）求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取a值。对于30314型圆锥滚子轴承，由手册中查得a=31mm。因此，轴的支撑跨距为 根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面b是轴的危险截面。先计算出截面b处的mh、mv及m的值列于下表。载荷水平面h垂直面v支反力fb截面弯矩m总弯矩扭矩（6）按弯扭合成应力校核轴的强度取，轴的计算应力已选定轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得。因此，所以安全。七. 滚动轴承的选择及计算轴承预期寿命 1.高速轴的轴承选用30307型圆锥滚子轴承，查手册得， （1）求两轴承所受到的径向载荷和由高速轴的校核过程中可知：，（2）求两轴承的计算轴向力和取x=0.40 y=1.9因为所以（3）求轴承当量动载荷和取（4）验算轴承寿命因为，所以按轴承1的受力大小验算故所选轴承满足寿命要求。2. 中速轴的轴承选用30308型圆锥滚子轴承，查手册得， （1）求两轴承所受到的径向载荷和由中速轴的校核过程中可知：，（2）求两轴承的计算轴向力和取x=0.40 y=1.7因为所以（3）求轴承当量动载荷和取（4）验算轴承寿命因为，所以按轴承2的受力大小验算故所选轴承满足寿命要求。3. 低速轴的轴承选用30314型圆锥滚子轴承，查手册得， （1）求两轴承所受到的径向载荷和由中速轴的校核过程中可知：， （2）求两轴承的计算轴向力和取x=0.40 y=1.7因为所以（3）求轴承当量动载荷和取（4）验算轴承寿命因为，所以按轴承1的受力大小验算故所选轴承满足寿命要求。八. 键联接的选择及校核计算 取（1）v带轮处的键取普通平键1063gb1096-79键的工作长度键与轮毂键槽的接触高度（2）高速轴上小齿轮处的键取普通平键1270gb1096-79键的工作长度键与轮毂键槽的接触高度（3）中速轴上大齿轮处的键取普通平键1470gb1096-79键的工作长度键与轮毂键槽的接触高度（4）中速轴上小齿轮处的键取普通平键1470gb1096-79键的工作长度键与轮毂键槽的接触高度（5）低速轴上大齿轮处的键取普通平键2080gb1096-79键的工作长度键与轮毂键槽的接触高度（6）联轴器周向定位的键取普