机械零件课程设计说明书两级斜齿圆柱齿轮减速器

1、机械零件课程设计说明书 题 目： 两级斜齿圆柱齿轮减速器 院 别： 机电学院 专 业： 车辆工程（师范） 班 级： 09车辆工程（师范） 姓 名： 学 号： 指导教师： 1机械零件课程设计任务书一、题目：设计铸造车间型砂输送机的传动装置。要求：输送机由电机驱动，经传动装置驱动输送带移动。要求电机轴与工作机鼓轮轴平行，整机使用寿命为5年，每天两班制工作，每年工作300天，工作时不逆转，载荷平稳，允许输送带速度偏差为5%。工作机效率为0.95，要求有过载保护，按单件生产设计。二、原始数据：学号输送带拉力f（n）输送带速度v（m/s）鼓轮直径d（mm）200909524400132001.14102

2、00909524400238001.2360200909524400335001.1400200909524400436000.8360200909524400523001.1450200909524400632000.9370200909524400738001.0390200909524400822001.3450200909524400930001.1290200909524401040001.0380200909524401134001.1370200909524401232000.9340200909524401329001.2360200909524401435000.935020

3、0909524401528001.05380200909524401629001.1370200909524401728001.1390200909524401831000.9410200909524401932001.0400200909524402134000.9360200909524402225001.2430200909524402326001.1410200909524402427000.8420200909524402529000.9400200909524402635000.8380200909524402731001.1350200909524402832000.943020

4、0909524402933001.0380200909524403034000.8370200909524403135000.9360200909524403236000.8330200909524403330001.0300200909524403437000.9320200909524403538000.8300200909524403636000.9420200909524403737001.0430200909524403833000.9350200909524403931001.0350200909524404034001.1360200909524404125001.3430200

5、909524404227001.2360200909524404328001.1330200909524404429001.2430200909524404530000.9440三、设计内容：1 设计传动方案；2 减速器部件装配图一张(0号图幅)；3 绘制齿轮零件图一张；4 编写设计计算说明书一份。2传动方案的分析本设计中采用原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为展开式二级斜齿圆柱齿轮减速器。二级斜齿圆柱齿轮减速器的传动比一般为8-40，结构简单，应用广泛，展开式由于齿轮相对于轴承为不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大的刚度。带

6、传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，斜齿轮传动的平稳性较直齿好，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。所以本设计采用的是双级斜齿齿轮传动。3电动机选择，传动系统运动和动力参数计算一、电动机的选择1.确定电动机类型 按工作要求和条件,选用y系列三相交流异步电动机。2.确定电动机的容量（1）工作机卷筒上所需功率pwpw = fv/1000 =(2)电动机所需的输出功率为了计算电动机的所需的输出功率pd，先要确定从电动机

7、到工作机之间的总功率总。设1、2、3、4、5分别为弹性联轴器、闭式齿轮传动（设齿轮精度为7级）、滚动轴承、v形带传动、工作机的效率，由2表2-2查得1 = 0.99，2 = 0.98，3 = 0.99，4 = 0.95，5 = 0.95，则传动装置的总效率为 总=1223345 = 0.99 x 0.982 x 0.993 x 0.95 x 0.95 =0.83263.选择电动机转速由2表2-3推荐的传动副传动比合理范围 普通v带传动 i带=24 圆柱齿轮传动 i齿=35则传动装置总传动比的合理范围为 i总=i带i齿1i齿2 i总=（24）（35）（35）=（18100）电动机转速的可选范围为

8、nd=i总nw=（18100）nw=18nw1000nw=47.751847.751000=859.547750根据电动机所需功率和同步转速，查2表16-1，符合这一范围的常用同步加速有1500、1000。选用同步转速为1500r/min选定电动机型号为y112m4二、传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配1.传动装置总传动比 i总= nm / nw=式中nm-电动机满载转速，1440 r/min; nw-工作机的转速， 47.75r/min。2.分配传动装置各级传动比 i总=i带i齿1i齿2 分配原则： （1）i带i齿 （2）i带=24 i齿=35 i齿1=（1.31.4）i齿2 根据2表

9、2-3，v形带的传动比取i带 =2.5 ，则减速器的总传动比为 i = 30.16/2.5=12.064双级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为 i齿1 = = 低速级的传动比 i齿2 = i/i齿1 = 12.064/3.96=3.05三、运动参数和动力参数计算 1.各轴转速计算 1440r/min n= nm / i带 =576r/min n= n / i齿1 =145.45r/min n= n / i齿2 =47.69r/min 2.各轴输入功率 p0= pd=3.675kwp= pd4 =3.79kw p= p23 =3.387kwp= p23 =3.286kw3.各轴输入转矩t0 = 95

10、50pd/n0 =24.37n.mt = 9550p/n =57.88n.m t = 9550p/n =222.38n.m t = 9550p/n =658.03n.m 表1 传动装置各轴运动参数和动力参数表 项目轴号功率转速转矩传动比 0轴3.675144024.372.5 轴3.49157657.883.96 轴3.387145.45222.383.05轴3.286 47.69658.03 4传动零件的设计计算一、v带传动设计1.设计计算表项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果(1)确定计算功率pcapca=d查1表8-6pca=1.23.675=4.41kw4.41(2)选

11、择带的型号查1图8-11取a型带a型(3)选择小带轮直径100查1 表8-3及8-790(4)确定大带轮直径=2.5100=250mm250(5)验算传动比误差=0(6)验算带速v=m/s7.54(7)初定中心距=（0.72） 600(8)初算带长 1759(9)确定带的基准长度查1表8-2180180(10)计算实际中心距离（取整）a621(11)安装时所需最小中心距（取整）a=621-0.015594(12)张紧或补偿伸长量所需最大中心距=621+0.015648(13)验算小带轮包角=180度166(14) 单根v带的基本额定功率查1表8-5a插值法p 1.31(15) 单根v带额定功率

12、的增量查1表8-5b插值法=0.17kn 0.17(16) 长度系数查1表8-2k1.01(17)包角系数表8-8插值法=0.940.94(18)单位带长质量表8-11q=0.1kg/m0.1(19)确定v带根数z=取4(20)计算初拉力查1表8-4得q= 0.1kg/m=500132.48(21)计算带对轴的压力=21054.912.带型选用参数表带型a10025075.462116641054.9163 3带轮结构相关尺寸项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果(1)带轮基准宽bp表8-1bp=11mmmm11(2)带轮槽宽b表8-10b=2mm12.89(3)基准宽处至齿顶距

13、离表8-10ha=2.75mmmm2.75(4)基准宽处至槽底距离表8-10hf=8.7mm8.7(5)两v槽间距e表8-10e=15mm15(6)槽中至轮端距离表8-10f=9mm9(7)轮槽楔角表8-10度38(8)轮缘顶径mm255.5(9)槽底直径dmm232.6(10)轮缘底径查1表8-10 6mmdmm220.6(11)板孔中心直径dmm135.3(12)板孔直径dmm34.12(13)大带轮孔径由装带轮的轴决定见d=25mmmm25(14)轮毂外径dmm50(15)轮毂长lmm50(16)辐板厚s查表12-1-12s=12.6mmmm12.6(17)孔板孔数查表12-1-126个

14、6二、渐开线斜齿圆柱齿轮设计（一）高速级斜齿圆柱齿轮设计计算表项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果1选齿轮精度等级查1表10-11选用7级级72材料选择查1表10-1小齿轮材料：40cr(调质)大齿轮材料：45刚（调质）40cr(调质) 45刚（调质）3选择齿数zzzu=个z4选取螺旋角165按齿面接触强度设计（1）试选kt1.221.61.6（2）区域系数zh由1图zh=2.422.42（3）a由1图查得a1= 0.765 a2=0.87 0.765+0.87=1.6351.635(4)计算小齿轮传递的转矩t1查表1tnmm57880(5)齿宽系数d由1表0.71.151(6

15、)材料的弹性影响系数ze由1表ze=189.8 mpa1/2mpa1/2189.8(7) 齿轮接触疲劳强度极限由1图600mpa460mpa600460（8）应力循环次数n由1式n1 = 60n1jlh=8.29n2 = n1/ i齿1 =2.08n1 =8.29n2=2.08（9）接触疲劳强度寿命系数khn由1图khn1 =1.02 khn2 =1.12 khn1 =1.02 khn2 =1.12（10）计算接触疲劳强度许用应力h取失效概率为，安全系数为s=1，由1式得h1= = 612h2= =515.2 h= = = 563.6 h1=612h2=515.2h=563.6（11）试算小齿

16、轮分度圆直径按1式（1021）试算=mm45.5（12）计算圆周速度vv=m/s1.37（13）计算齿宽bb = dd1tb1=50.5mmb2=45.5mmmmb1=50.5b2=45.5（14）模数=h = 2.25mnt =2.25b/h =11.1度=1.82h=4.095b/h=11.1（15）计算纵向重合度= 0.318dz1tan=2.192.19（16）计算载荷系数k由1表10-2查得使用系数根据v= 1.37 m/s，级精度，由1图查得动载荷系数1.07由1表查得kh=1.12+0.18(1+0.6d2) d2+0.2310-3b =1.42由1图查得kf=1.45假定，由1

17、表查得1.4故载荷系数k=kakvkhkh=（17）按实际的载荷系数校正分度圆直径由1式d1=d1t=50.0550.05（18）计算模数=2.002mm2.0026按齿根弯曲强度设计（1）计算载荷系数kk=kakvkfkfk=12.17（2）螺旋角影响系数根据纵向重合度= 2.19 ，从1图0.860.86（3）计算当量齿数zv=27.02=106.95=27.02=106.95（4）齿形系数yfa由1表yfa1=2.65yfa2=2.19yfa1=2.65yfa2=2.19（5）应力校正系数ysa由1表ysa1=1.58ysa2=1.785ysa1=1.58ysa2=1.785（6）齿轮的

18、弯曲疲劳强度极限由1图520320520320（7）弯曲疲劳强度寿命系数由1图0.890.850.890.85（8）计算弯曲疲劳许用应力f取弯曲疲劳安全系数s1.3，由式得f1= = f2= = f=3561f2=209.23（9）计算大小齿轮的并加以比较=结论：小齿轮的数值大=0.018=0.0187（10）齿根弯曲强度设计计算由1式mm结论：对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取2 mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=50 mm来计算应有的齿数。于是由= = 取24 ，则z2 = z1i齿

19、1 =24 取z2 =95 3几何尺寸计算（1）计算中心距aa=将中心距圆整为124mmmm124（2）按圆整后的中心距修正螺旋角=因值改变不多，故参数、等不必修正。度16（3）计算齿轮的分度圆直径d=mm=49.93=197.65（4）计算齿轮的齿根圆直径df=44.93=192.65mm=44.93=192.65（5）计算齿轮宽度bb = dd1圆整后取：b1 =55mm b2 =50mm mmb1 =55mm b2 =50mm （6）验算= n = 2318.4 n= n/mm = 42.15 n/mm100n/mm合适（二）低速级斜齿圆柱齿轮设计计算表项目计算（或选择）依据计算过程单位

20、计算（或确定）结果1选齿轮精度等级查1表10-11选用7级级72材料选择小齿轮材料：40cr(调质)大齿轮材料：45刚（调质）40cr(调质) 45刚（调质）3选择齿数zz个z4选取螺旋角5按齿面接触强度设计（1）试选kt1.22kt1.61.6（2）区域系数zh由1图zh=2.422.42（3）a由1图查得a3=0.765 a4=0.84 1.6051.605(4)计算小齿轮传递的转矩t查表1t=222380nmm222380(5)齿宽系数d由1表d=11(6)材料的弹性影响系数ze由1表ze=189.8 mpa1/2mpa1/2189.8(7) 齿轮接触疲劳强度极限由1图650mpa600

21、mpa650600（8）应力循环次数n由1式n3 = 60n3jlh=2.09n4 = n3/ i齿2 =6.9n3=2.09n4=6.9（9）接触疲劳强度寿命系数khn由1图khn3 =1.05 khn4 =1.15 khn3 =1.05 khn4 =1.15 （10）计算接触疲劳强度许用应力h取失效概率为，安全系数为s=1，由1式得h3= =682.5 h4= = 690 h= = =686.25 h3=682.6h4=690h=686.25（11）试算小齿轮分度圆直径按1式（1021）试算=64.13mm=64.13（12）计算圆周速度vv=m/s0.49（13）计算齿宽bb = dd3

22、tb3=69.13b4=64.13mmb3=69.13b4=64.13（14）模数h = 2.25mnt =2.252.57=5.78b/h =11.09度=2.57h=5.78b/h =11.09（15）计算纵向重合度= 0.318dz3tan=2.19（16）计算载荷系数k由1表10-2查得使用系数根据v=0.55m/s，级精度，由1图查得动载荷系数1.03由1表查得kh=1.12+0.18(1+0.6d2) d2+0.2310-3b =1.424由1图查得kf=1.45假定，由1表查得1.4故载荷系数k=kakvkhkh=2.051.03kh=1.424kf=1.451.4k=2.05（

23、17）按实际的载荷系数校正分度圆直径d3由1式d3=d3t=69.6569.65（18）计算模数=2.79mm2.796按齿根弯曲强度设计（1）计算载荷系数kk=kakvkfkfk=11.031.41.45=2.092.09（2）螺旋角影响系数根据纵向重合度= ，从1图0.860.86（3）计算当量齿数zv=27.02=75.94=27.02=75.94（4）齿形系数yfa由1表yfa3=2.65yfa4=2.234yfa3=2.65yfa4=2.234（5）应力校正系数ysa由1表ysa3=1.58ysa4=1.756ysa3=1.58ysa4=1.756（6）齿轮的弯曲疲劳强度极限由1图5

24、20320520320（7）弯曲疲劳强度寿命系数由1图0.890.850.890.85（8）计算弯曲疲劳许用应力f取弯曲疲劳安全系数s1.3，由式得f3= = 356f4= = 209.23f3=356f4=209.23（9）计算大小齿轮的并加以比较=0.0118=0.0187结论：小齿轮数值大=0.0118=0.0187（10）齿根弯曲强度设计计算由1式2.462.46结论：对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取2.5 mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径d3=69.65 mm来计算应有的齿数。于

25、是由= = 取27 ，则z4 = z3i齿2 =273.05=82.35 取z4 =82 3几何尺寸计算（1）计算中心距aa将中心距圆整为142mm142（2）按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正。度16（3）计算齿轮的分度圆直径d=70.22=213.26mm70.22213.26（4）计算齿轮的齿根圆直径df=63.97=207.01mm=70.22=207.01（5）计算齿轮宽度bb = dd3圆整后取：b3 =75 b4 =70 mmb3 =75 b4 =70 （6）验算= n =6333.8n= n/mm =90.48 n/mm100n/mm 合适（三）斜齿轮设

26、计参数表传动类型模数齿数中心距齿宽螺旋角高速级斜齿圆柱齿轮2mm124mmb1 =55mm b2 =50mm 低速级斜齿圆柱齿轮2.5mmz142mmb3 =75 b4 =70 16.365轴的设计计算减速器轴的结构草图一、轴的结构设计1选择轴的材料及热处理方法查1表14-1选择轴的材料为优质碳素结构钢45；根据齿轮直径，热处理方法为正火。2确定轴的最小直径查1的扭转强度估算轴的最小直径的公式：(118107)再查 1表14-2， 考虑键：齿轮直径小于100mm，有一键时，轴径增大57，则d3确定各轴段直径并填于下表内名称依据单位确定结果用键与v带连接，带有键槽 取2525考虑毡圈，查2表7-

27、12，取30mm30轴承同时受到径向力和轴向力作用选用角接触轴承，考虑大于选用7007ac，b=14mm,a=18.3=41mm, =35mm35齿轮齿顶圆直径53.93=41mm41=35354选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。查 2（2）“润滑方式”，及说明书“（12）计算齿轮圆周速度” =0.3072m/s，故选用脂润滑。将与轴长度有关的各参数填入下表名称依据单位确定结果箱体壁厚查 2 8地脚螺栓直径及数目n查 2 16=4轴承旁联接螺栓直径查 2 表5-112轴承旁联接螺栓扳手空间、查 2 表5-1,=22=20轴承盖联接螺钉直径查 2 表5-1,取8mm8轴承盖厚度查 2表14

28、-110小齿轮端面距箱体内壁距离查 2 表5-1，8mm,取10mm10轴承内端面至箱体内壁距离查 2选择脂润滑812mm,取10mm10轴承支点距轴承宽边端面距离a查 2 表12-6a=18.3mm18.35.计算各轴段长度。名称计算公式单位计算结果48=50-10-14+10+25+2=63mm63=14+10+10+(60-55)/2=34.534.588.5 =b=55mm55=34.5mm34.5l（总长）l=+=243mm243（支点距离）=+-2a=85mm85二、轴的结构设计1选择轴的材料及热处理方法查1表14-1选择轴的材料为优质碳素结构钢45；根据齿轮直径，热处理方法为正火

29、回火。2确定轴的最小直径查1的扭转强度估算轴的最小直径的公式：(118107)再查 1表14-2， 考虑键：最小直径处没有装键，故不考虑键的影响。3确定各轴段直径并填于下表内名称依据单位确定结果选用轴承7308ac, 查2表6-6，d=40mm,b=23mm，a=27.5mm， mm40考虑大于，没有轴肩定位，查表21-16,取42mm,考虑键，轴径增大5%7%，45轴肩定位53考虑大于，查表21-16,取42mm,考虑键45选用轴承7308ac,d=40mm,b=23mm，a=27.5mm， mm404选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。查 2（二）“滚动轴承的润滑”，及说明书“六、计算

30、齿轮速度” ，故选用脂润滑。将与轴长度有关的各参数填入下表名称依据单位确定结果轴承支点距轴承宽边端面距离a查 2 表12-627.55.计算各轴段长度名称计算公式单位计算结果=23+10+10+(80-75)/2+2-2=45.5mm45.5=50-2=48mm48=mm,取7mm7=75-2=73mm73 =45.5mm45.5l（总长）l=+=219mm219（支点距离）= l+2+2-2a=168mm168三、轴的结构设计1选择轴的材料及热处理方法查1表14-1选择轴的材料为优质碳素结构钢45；根据齿轮直径，热处理方法为正火回火。2确定轴的最小直径查1的扭转强度估算轴的最小直径的公式：(

31、118107)再查 1表14-2， 考虑键：齿轮直径小于100mm，有一键时，轴径增大57，则d3确定各轴段直径并填于下表内名称依据单位确定结果选用lt8套柱销联轴器，55mm55考虑联轴器定位和密封圈65选用7014ac，=70mm b=20mma=30.9mm d70,标准直径=717185表6-6 =d77704选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。查 2（二）“滚动轴承的润滑”，及说明书“六、计算齿轮速度” ，故选用脂润滑。将与轴长度有关的各参数填入下表名称依据单位确定结果轴承支点距轴承宽边端面距离a查 2 表12-6a=30.930.95.计算各轴段长度名称计算公式单位计算结果取1

32、05mm10554mm3766 取10mm10=70-(23)=6768mm取=686845.5l（总长）l=+=284mm385.5（支点距离）l=+2-2a=97.2mm166.7二、校核轴的强度齿轮的受力分析：齿轮2上的圆周力小齿轮上的经向力小齿轮上的轴向力2250.24n852.02n645.25n齿轮3上的圆周力小齿轮上的经向力小齿轮上的轴向力6333.8n2402.59n1859.34n1求支反力、绘弯矩、扭矩图（1）垂直平面支反力 （2）垂直平面弯矩图（3）水平平面支反力（4）水平平面弯矩图（5）合成弯矩图（6）扭矩图2按弯扭合成校核轴的强度（1）确定轴的危险截面 根据轴的结构尺

33、寸和弯矩图可知：危险截面是d截面。（2）按弯矩组合强度校核轴危险截面强度查表15-1得=60mpa,因此,故安全。6轴承的选择和校核一、轴承的选择和校核1轴轴承的选择选择轴轴承的一对 7308ac 轴承，查2 表12-16校核轴承，轴承使用寿命为5年，每年按300天计算。2根据滚动轴承型号，查出和。=38.5kn =30.5kn3校核轴轴承是否满足工作要求（1）画轴的受力简图。（2）求轴承径向支反力、（a）垂直平面支反力、（b）水平面支反力、（c）合成支反力、（3）求两端面轴承的派生轴向力、（4）确定轴承的轴向载荷、（5）计算轴承的当量载荷、查1 表13-5 ：（6）校核所选轴承由于两支承用相

34、同的轴承，故按当量动载荷较大的轴承 计算，滚子轴承的0.68查1表13-6取冲击载荷系数 1.1 ，查1表13-7取温度系数1 ，计算轴承工作寿命：结论：7键联接的选择和校核一、轴大齿轮键1键的选择选用普通 圆头平键a 型,轴径49mm ,查2得2键的校核键长度小于轮毂长度且键长不宜超过，前面算得大齿轮宽度 ,根据键的长度系列选键长 63mm 。查1表16-1得所以所选用的平键强度足够。8联轴器的选择查1表15-1得查2表13-6，选用弹性套柱销联轴器:lt89减速器的润滑、密封和润滑牌号的选择一、传动零件的润滑1齿轮传动润滑因为齿轮圆周速度，故选择浸油润滑。2滚动轴承的润滑二、减速器密封1.

35、轴外伸端密封 1轴毡圈 3轴毡圈 2.轴承靠箱体内侧的密封因为轴承采用脂润滑，为防止箱内润滑油和润滑脂混合，所以在轴承前设置挡油环。查图16-12可得3.箱体结合面的密封为保证密封，箱体剖分面连接凸缘应有足够宽度，并要经过精刨或刮研，连接螺栓间距也不应过大（小于150-200mm），以保证跢的压紧力。为了保证轴承孔的精度，剖分面间不得加垫片。为提高密封性，可在剖分面上制出回油沟，使渗出的油可沿回油沟的斜槽流回箱内。10减速器箱体设计及附件的选择和说明一、箱体主要设计尺寸名称计算依据计算过程计算结果箱座壁厚取8mm8箱盖壁厚取8mm8箱座凸缘厚度12箱盖凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺栓直径

36、=18mm18地脚螺钉数目4轴承旁联接螺栓直径取14m14箱盖与箱座联接螺栓直径10联接螺栓的间距查表111-1：(150200)mm ,取160mm160轴承端盖螺钉直径8定位销直径8、至外箱壁距离查2表5-1、至凸缘边缘距离查2表5-1轴承旁凸台半径轴承旁联接螺栓的20mm20凸台高度保证扳手操作为准由实际知48mm48轴承座宽度=8+26+24+(5+10)=6368mm63铸造过渡尺寸查2 1-38 x=4y=20x=4y=20大齿轮顶圆与内箱壁距离=,取10mm10齿轮端面与内箱壁距离10151015mm,取10mm10箱盖、箱昨筋厚、=7=7轴承端盖外径轴承旁联接螺栓距离二、附属零件设计1窥视孔和窥视孔盖查2 表11-4得，因为，所以选取盖厚为mm，长为l=180mm，宽为b=140mm的窥视孔盖，如下图所示。2.通气塞和通气器减速器工作时，箱体内的温度和气压都很高，通气器用于通气，能使热膨胀气体及时排出，保证箱体内，外气压平衡一致，以避