机械设计课程设计】斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书

1、设计人：0 10 年一月寸录- 设计任务传动方案的分析与拟定电动机的选择四.传动比的分配及动力学参数的计算五.传动零件的设计计算、六.轴的设计计算七.键的选择和计算八 .滚动轴承的选择及计算九.连轴器的选择十.润滑和密封方式的选择，润滑油的牌号的确定十一 . 箱体及附件的结构设计和选择 十二 . 设计小结十三 . 参考资料一 设计任务书设计题目 ：设计带式运输机传动装置中的双级斜齿圆柱齿轮减速器。序号 F (N) V (m/s)D (mm) 生产规模 工作环境 载荷特性 工作年限3 13000 0.45 420 单件 室 平稳 5 年(单班 )二. 传动方案得分析拟定 :J 户 方案 2.高速

2、级 ,低速级 ,外传动为圆柱齿轮传动 .方案 1.外传动为带传动 ,高速级和低速级均 均为圆柱轮 .方案的简要对比和选定：两种方案的传动效率，第一方方案稍高第一方案,带轮会发生弹性滑动，传动比不 够精确.第二方案用齿轮传动比精确程度稍高第二方案中外传动使用开式齿轮 润滑条件不好，容易产生磨损胶合等失效形式，齿轮的使用寿命较短另外方案一 中使用带轮,可用方便远距离的传动可以方便的布置电机的位置而方案二中各 个部件的位置相对比较固定并且方案一还可以进行自动过载保护综合评定最终选用方案一进行设计.三. 电动机的选择：计算公式：工作机所需要的有效功率为：P=F v/1000从电动机到工作级之间传动装置

3、的总效率为连轴器n仁0.99.滚动轴承n =0.98闭式圆柱齿轮n =0.97.V 带 n =0.95运输机 n =0.96计算得要求：运输带有效拉力为 :13000 N工作机滚筒转速为 :0.45r/min工作机滚筒直径为 :420 mm工作机所需有效功率为 :5.85 kw传动装置总效率为 :0.7835701电动机所需功率为 :7.4 KW由滚筒所需的有效拉力和转速进行综合考虑电动机的型号为 :Y160M-6电动机的满载转速为 :960 r/min四. 传动比的分配及动力学参数的计算滚筒转速为 :20.4 r/min总传动比为46.91445去外传动的传动比为 3.5.则减速器的传动比为

4、 := 46.9/3.5=13.4又高低速级的传动比由计算公式得减速器的高速级传动比为 :4.1.低速级为 :3.2各轴转速为：=274.2r/min=65.7r/min=20.4r/min=6.7 KW=6.4各轴输入功率为=7 KWKW各轴输入转矩为=246945.9 N mm=9799 20 N.mm=991136 N mm五 . 传动零件的设计一.带传动的设计 :设计功率为Pc=KaP=1 x 7.5=7.5, 初步选用 B 型带.根据 Pc=7.5KW, n仁274.2857r/min(3)小带轮基准直径取 Dd1=125mmDd2=Dd1(1- & )=x 125 x (1-0.0

5、2) mm = 437.5mm(4) 验算带速 v= 6.283185m/s(5)确定中心距及基准长度初选中心距 a0=780mm符合 : 0.7(Dd1+Dd2)a012在要求围以上，包角合适(7)确定带的根数 Z因 Dd1=125mm , i=3.5, V=6.2P1=1.75KW P=.17KW因 a =156.1709 , Ka =.95 因 Ld=2500mm ,Z=取 Z=4(8)确定初拉力 F0 及压轴力 FQ=250.N=1958.131N高速级圆柱齿轮传动设计结果1)要求分析(1)使用条件分析传递功率：P1=7.092537kW主动轮转速：n1=274.2857r/min齿数

6、比：口禅霽厶押p转矩T1 =9.55 1067.092537274.2857=246945.9圆周速度：估计v 4m/s属中速、中载、重要性和可靠性一般的齿轮传动(2)设计任务确定一种能满足功能要求和设计约束的较好的设计方案，包括：一组基本参数：m、z1、z2、x1、x2、B、0主要几何尺寸：d1、d2、a、等2)选择齿轮材料、热处理方式及计算许用应力(1) 选择齿轮材料、热处理方式按使用条件，可选用软齿面齿轮，也可使用硬齿面齿轮，具体选择方案如下:小齿轮：45 ，调质，硬度围 229-286大齿轮：45 ,正火 ，硬度围169-217(2) 确定许用应力a.确定极限应力(T Hlim和c F

7、lim小齿轮齿面硬度为250大齿轮齿面硬度为200(T Hlim仁720Hlim2=610(T Flim仁260Flim2=180b.计算应力循环次数N，确定寿命系数Z_N、Y_NN1 =60an_1t = 60X 1 X 274.2857 X 8=2.369828E+08N1 2.369828E+08N25.677u4.17437Z_N1=1Z_N2=1 ; Y_N1=1，Y_N2=1。c.计算许用应力S Hlim1.3, S Flim1.6.HP1HP2Hlim1 Z N1S HminFlim2Z N2S FmindMPa 533.85MPa1.3260?2?1MP 325MPa1.6Fl

8、im2Z N2HP2S Fmin辽MPa1.3469.23MPa3)(1)Flim2Y_STY_N2 180C2FP2S Fmin1.6MPa 225MPa初步确定齿轮的基本参数和类型选择齿轮类型根据齿轮的工作条件，可选用直齿圆柱齿轮传动，也可选用斜齿圆柱齿轮传动，若为直齿圆柱齿轮，可将螺旋角设为 0选择齿轮精度等级按估计的圆周速度，由表3-5初步选用8精度(3)初选参数初选：B=15 ，1=22，z2= z1 X u = 22 X 4.17437=92 x仁0 ，x2=0，书 d=0.8Z_H = 2.45 ; Z_E = 188.9 V MPa；取 Z =0 .87ZB =cos =、co

9、s15 =0.9828153(4)初步计算齿轮的主要尺寸由于选用软齿面齿轮的方案，该齿轮应先按接触强度设计，然后校核其弯曲强度根据接触强度的设计公式应先计算小齿轮的分度圆直径d1，计算d1前,还需首先确定系数：K、Z_H、Z_E、ZB、Z&K_A=1 ,取 Kv=1.1，取 KB =1.05，取Ka =1.1则 K=K_AKvK B Ka =1 X 1.1 X 1.05 X 1.1=1.2705Z_H、Z_E、ZB、Z的值取初选值初步计算出齿轮的分度圆直径d1、mn等主要参数和几何尺寸=88.4mm=88.4 X cos15 /22 mm = 4mm取标准模数mn= 4mm 则a=4/2cos

10、15mm = 236.043mm圆整后取：a= 240mm3修改螺旋角:88.4?cos1522二arc cosmn(z1+z2)2a=18 11 414 22 arc cos o cos18o11 41=92.63158齿轮圆周速度为:n1 d1 274.285792.6315860000 60000m/sv =1.330335m/s与估计值相近。b=书 d x d1=.8 x 92.63158 =74.1mm取 b2=75mmb仁b2+(5 10)mm=80mm(5)验算齿轮的弯曲强度条件。计算当量齿数：Z1cos=25.6597乙Z_v2= cos 3 =107.3043得 Y_FS1=

11、4.25 ,Y_FS2=3.9。取 Y =.72 , YB .=0计算弯曲应力2KT1(T F1=- =Y FS1Y YB =62.18564MPa325bd1m1Y_FS2T F2= T F牛-=57.06447MPa225Y_FS1该方案合格。小齿分度圆直径mm92.63158大齿分度圆直径mm387.3684小齿齿顶圆直径mm100.6316大齿齿顶圆直径mm395.3684小齿齿根圆直径mm82.63158大齿齿根圆直径mm377.3684小齿齿宽mm80大齿齿宽mm75中心距mm240螺旋角18.19487低速级圆柱齿轮就传动设计结果1) 要求分析(1)使用条件分析传递功率：P1=6

12、.742166kW主动轮转速：n仁65.70708r/min齿数比：u=3.2110546 P16 6.7421669.55 109.55 10 -ni65.70708转矩：T1 =979920圆周速度：估计v 4m/s属中速、中载、重要性和可靠性一般的齿轮传动(2)设计任务确定一种能满足功能要求和设计约束的较好的设计方案，包括：一组基本参数：m、z1、z2、x1、x2、B、0主要几何尺寸：d1、d2、a、等2) 选择齿轮材料、热处理方式及计算许用应力(1)选择齿轮材料、热处理方式按使用条件，可选用软齿面齿轮，也可使用硬齿面齿轮，具体选择方案如下所示:小齿轮：45，调质，229-286大齿轮：

13、 45，正火，169-217(2) 确定许用应力a. 确定极限应力(T Hlim和c Flim小齿轮齿面硬度为 250大齿轮齿面硬度为 200c Hlim1=720 ，c iHml2=610c Flmi 1=260 ，c Flim2=180b. 计算应力循环次数N，确定寿命系数Z_N、Y_NN1 = 60an_1t = 60 X 1 X 65.70708 X 8=5.677092E+07N1 5.677092E+07N2= = = 1.767984E+07u3.211054Z_N1=1Z_N2=1 ；Y_N1=1 ， Y_N2=1 。c. 计算许用应力取 S_Hlim=1.3 ， S_Flim

14、=1.6 。c Hlim1Z_N1 720X1c HP1 = = MpaS_Hmin 1.3=553.8462MPac Flim2Z_N2 610X1c HP2= = MpaS_Fmin1.3=469.2308MPaFlim1Y_STY_N1260 X 2 XIFP1=MPaS_Fmin1.6=325MPaFlim2Y_STY_N2180C2 X11.6MPaFP2=-S_Fmin=225MPa3) 初步确定齿轮的基本参数和类型(1) 选择齿轮类型根据齿轮的工作条件，可选用直齿圆柱齿轮传动，也可选用斜齿圆柱齿轮传动，若为直齿圆柱齿轮，可将螺旋角设为 0(2) 选择齿轮精度等级按估计的圆周速度，

15、初步选用 8 精度(3)初选参数初选：B = 15 Z1= 28 , Z2=Z1 X u =28 X 3.211054=90 。X仁0 , X2=0 ,书 d=0.8Z_H = 2.45 ; Z_E = 188.9 V MPa；取 Z =0 .87ZB =Vcos B = V cos15 =0.98283(4)初步计算齿轮的主要尺寸由于选用软齿面齿轮的方案，该齿轮应先按接触强度设计，然后校核其弯曲 强度根据接触强度的设计公式应先计算小齿轮的分度圆直径di，计算di前，还需首先确定系数：K、Z_H、Z_E、ZB、Z o得 K_A=1，取 Kv=1.1，取 KB =1.05,取 Ka =1.1则：

16、K=K_AKvKBKa=1X1.1 X1.05 X1.1=1.2705Z_H、Z_E、ZB、Z的值取初选值初步计算出齿轮的分度圆直径 d1、mn 等主要参数和几何尺寸=142.6d1cos Bmn= z1142.6 X cos15 mm28= 5mm取标准模数 mn= 5mm 则mn5a= (z1 +z2) = mm2cos B2cos15 = 305.4065mm圆整后取： = 305mm修改螺旋角：mn(z1+z2)5 x (28+90)B =arc cos= arc cos2a2x305=14 42 44 mnxz15x28mmd1= cos B cos14 42 44 = 144.74

17、58齿轮圆周速度为：n1 n di65.70708 XnXv = = 6000060000144.7458 m/s=0 .4979855m/s与估计值相近。b=书 d x d仁0.8144.7458 =115.7mm取 b2=120mmb仁b2+(5 10)mm=125mm(5)验算齿轮的弯曲强度条件。计算当量齿数：乙3COSZ_v1 =30.945乙cos 3Z_v2=99.4663Y_FS1=4.1 , Y_FS2=3.9。取 Y& =0.72 , =0.9计算弯曲应力(T F1= 2Kti =YY_FS1Y 丫 =76.17229MPa325bdimiT F2= T F仁=72.4565

18、7MPa225Mpa该方案合格。小齿分度圆直径mm144.7458大齿分度圆直径mm465.2542小齿齿顶圆直径mm154.7458大齿齿顶圆直径mm475.2542小齿齿根圆直径mm132.2458大齿齿根圆直径mm452.7542Y FS2Y FS1mm125小齿齿宽大齿齿宽mm120中心距mm305螺旋角14.71234六. 轴的设计计算1、选择轴的材料：在减速器中有三根轴，传递的功率都属于中小型功率，故轴的材料可选择45 钢，经调质处理，其机械性能及许用应力查表得： =650MPa, =360MPa,=300MPa, =155MPa, =60MPa 。2. 初算最小轴径 :高速轴的最

19、小轴径为= 34.77551mm中间轴的最小轴径为= 55.0558mm低速轴的最小轴径为= 79.8641mm3、轴的结构设计按工作要求，轴上所支承的零件主要有带轮，齿轮，挡油盘及滚动轴承。齿轮和带轮通过平键周向定位，齿轮的轴向通过轴环和挡油盘定位固定， 带轮的轴 向通过轴肩定位。轴的受载简图如下:各个力的计算过程如下：L2 =高速轴的水平受力：R_hc = (-F_t1 X (LO - L1)+ F_t2 X (L0 - L2)/-3914.8623853211 (N)-1419.1376146789(N)R_hd = -(R_hc + F_t1 + F_t2)=M_h1 = L1 X R

20、_hc =-340593.027522936(N X mm)M_h2 = L2 X R_hc + F_t1 X (L2- L1) =-6.133E- 11(N X mm)高速轴的竖直受力:Fa1Fa2R_vd =d22Fr2L0F r1L1L2=2448.(N)R_vc = F_r2 - F_r1 - R_vd = -2534.(N)M_v1 = L1 X R_vc =-220507.220183486(N X mm)M_a1 = di / 2X F_ai =71955(N X mm)M_v2 = L2X R_vc + F_riX (L2I) + M_ai =- 266288(N X mm)M

21、_a2 = d2 / 2 X F_a2 = 0(N X mm)R_c = 2、Rhc2 R_vc2 = 4663.(N)R_c = 2jRvd2 R_Vd2= 2830.0928956(N)高速轴的扭矩：Tc = 0Td = 246945(N X mm)T1 = 246945(N X mm)T2 = 246945(N X mm)高速轴的合成弯矩：M_1_1 = 405742.584097711(N X mm)Fa1 Fa2Fr2 L0 Fr1 JX mm)M_1_2 =22= 371579.564183342(NL2M_2_1 =Mh22 (Mv2)2 = 266288(N X mm)M_2_

22、2 =Jm _a22= 0(N X mm)咼速轴的弯扭合成: 折合系数a =0 .6M_cac = yj(a Tc)2= 0(N X mm)M_ca1_1 =泗；a T,2 = 431949.654982253(N X mm)M_ca1_2 = M122 a T,2 = 400031.039305305(N X mm)M_ca2_1 = Qm, 22= 148167(N X mm)M_cad =$M 212M_ca2_2 = 0(N X mm)a T22 = 304733.914806016(N X mm)画出弯矩图：直看扭拒圏由此可以得出危险截面的位置 其径为60mm高速轴的强度校核：危险截

23、面处弯矩M = 266288危险截面处扭矩 T = 246945扭矩修正系数a = 0.6当量弯矩Mca =2 m 2 a T2=304733.9(N x mm)许用应力(T _1 = 95MPa考虑键槽的影响，查附表6-8计算抗弯截面模量 Wa抗弯截面摸量 Wa = 16699.08Mca计算应力 (T ca = 18.24854Wa因(T ca (T _1故安全高速轴的安全系数校核：(1)截面上的应力危险截面处弯矩M = 266288危险截面处扭矩 T = 246945.9弯曲极限(T 1 = 255扭剪极限t1= 140抗弯截面摸量 Wa = 33673.95抗扭截面摸量 Wt = 67

24、347.89M 266288弯曲应力幅 (T a 二-=7.907835MPaWa 33673.95T 246945.9扭剪应力幅 t a 二-=1.83336MPa2WT 67347.89根据应力变化规律确定(T mzm弯曲平均应力 (T m = 7.907835M Pa扭剪平均应力 t m = 0MPa(2) 材料的疲劳极限轴材料为 45根据轴材料，取 a =.15，书t =.08(3) 危险截面的应力集中系数k_(T =1.76 , k_ t =1.54(4) 表面状态系数及尺寸系数B =.95 _ (T =.78 , _ T =.74(5) 考虑弯矩或扭矩作用时的安全系数Sa=14.7

25、6268S T=34.85899S sSca = 13.5939S = 1.65故安全中间轴和低速轴的校核方法同上.经过计算的也合格七. 键联接的选择位置轴径mm型号键长mm键宽mm接触高mm高速轴60A50187中间轴85A63229低速轴110A100281090A110259高速轴键的校核 转矩 T = 246945轴径 d = 60平键型号为： A平键接触长度 l = 32 平键接触高度 k = 4.4 联结类型为动联结 许用压强 P = 1502T计算压强 P = = 58.46236dlk因P45%, 长度60%;4. 角接触球轴承7213C,7218C,7220C的轴向游隙均为0.100.15mm,用润滑脂润滑 .5. 箱盖与接触面之间禁止用任何垫片 ,允许涂密封胶和水玻璃 .各密封处不允许漏 油;6. 减速器装置装 CKC150 工业用油至规定的油面高度围7. 减速器外表面涂灰色油漆8 .按减速器的实验规程进行试验十二设计小结经过几周的课程设计，我终于完成了自己的设计，在整个设计过程中，感 觉学到了很多的关于机械设计的知识，这些都是在平时的理论课中不能学到的。 还将过去所学的一些机械方面的知识系统化 , 使自己在机械设计方面的应用能力 得到了很大的