单级闭式斜齿圆柱齿轮减速器设计

1、机械设计课程设计题 目：单级斜齿圆柱齿轮减速器班 级： 设计者： 指导老师： 日 期: - 19 -目录原始设计参数- 2 -1.设计任务- 3 -2.传动方案的拟定- 3 -3.传动比的分配- 3 -4.传动系统的运动和动力参数计算- 4 -5.减速器传动零件的设计计算- 5 -（1）齿轮的设计计算- 5 -（2）轴的初步设计计算- 10 -6.滚动轴承的选择- 13 -7.键连接的选择- 16 -9.减速器润滑方式，润滑剂及密封装置的选择- 18 -设计心得- 19 -参考文献- 19 -原始设计参数第一组：1减速器输入功率P=5KW-8KW2减速器输入转速n1=350r/min500r/

2、min3传动比i<6第二组：1减速器输入功率P=8KW-10KW2减速器输入转速n1=550r/min700r/min3传动比i<6第三组：1减速器输入功率P=10.5KW-15KW2减速器输入转速n1=700r/min以上3传动比i<6要求：载荷平稳，两班制工作，每年365天，使用年限10年。一、 课程设计内容与要求1）绘制单极闭式斜齿圆柱齿轮减速器总装配图图纸一张（1号）比例1：1或者1：22）绘制轴零件齿轮零件图各一张。3）编写设计计算说明书一份（主要是圆柱齿轮设计计算，轴的设计及校核）具体参数分配：功率P=9.6KW 转速 n=670r/min 传动比i=4.8 已给

3、方案：减速器为单级闭式斜齿减速器设计项目计算公式及说明主要结果1.设计任务（一、传动方案拟定功率P=9.6KW 转速 n=670r/min 传动比i=4.82.传动方案的拟定已给方案：减速器为单极闭式斜齿减速器3.传动比的分配1、由传动系统方案知道： =1，=1取闭式圆柱齿轮传动的传动比取为4.8即为： =4.8=1=4.84.传动系统的运动和动力参数计算5.减速器传动零件的设计计算（1）齿轮的设计计算（2）.轴的初步设计计算6.滚动轴承的选择7.键连接的选择9.减速器润滑方式，润滑剂及密封装置的选择传动系统各轴的转速和转矩计算分别如下： 0轴即电动机主轴 =670r/min =9.6kw =

4、9550=9550=136.84N.m1轴即为减速器高速轴= r/min =670r/min=*=9.60.99=9.504kw=136.8410.99=135.472N.m2轴即为减速器低速轴 = r/min=139.583 r/min =9.5040.9603=9.127kw =135.4724.80.9603=624.450N.M轴号电动机单级圆柱齿轮减速器0轴1轴2轴转速（r/min）670670139.583功率（kw）9.69.5049.127转矩（N.M）136.84135.472624.450两轴连接件联轴器齿轮传动比14.8传动效率0.990.9603注：对电动机轴所填数字为

5、输出功率和输出转矩，对其他各轴所填的数字为输入功率和输入转矩。 对于所设计的圆柱齿轮减速器中齿轮采用斜齿圆柱齿轮传动，按软齿面闭式齿轮传动设计计算路线，对斜齿圆柱齿轮进行设计计算。 单级圆柱齿轮减速器的内部只有一对常啮合斜齿轮，设高速级齿轮即小齿轮为1 ，低速齿轮为即大齿轮为齿轮2，该减速器的设计使用寿命为10年，两班工作制，由前面知道传动比i=4.8（1）.选择材料及热处理小齿轮选择45号钢，调质 HBS1=240270， 大齿轮选择45号钢，正火HBS2=200230取小齿轮齿数Z1=20 则大齿轮齿数Z2=Z1*i=20×4.8=96（2）确定许用接触应力和 =齿轮的寿命系数

6、接触极限 最小安全系数由图像知道=560Mpa =500Mpa 接触应力变化次数为：=60=606701（8230010）=1.9296=60=由接触应力变化总次数可以知道 =0.93 =0.99当失效概率低于1/100时，取接触强度最小安全系数=1将以上数值带入许用应力计算公式得： =520.8Mpa=495.0Mpa>(3).按齿面接触强度条件计算中心距a由a (u+1)1)K 为载荷系数，由表查得K=1.2;2）齿宽系数查表得：=1.0 =0.4 取 为=0.43)弹性系数由表查得 =189.8 Mpa4）节点区域系数 取 = 则=2.4755)重合度系数 = 初选端面重合度=1.

7、65（>1)由式（13-17）因此=0.786）螺旋角系数 =0.9927)计算中心距a a (u+1) =（4.8+1）=234.465mm因此取标准中心距a=235mm。（4）确定主要参数和计算主要尺寸 1）模数 =3.99 因此模数取为4 2）齿数和 =.20 =963）螺旋角Cos=0.987=在820 的范围之内，取小齿轮为右旋，大齿轮为左旋4）分度圆直径 和=81.05mm=389.06mm5）齿宽和=2350.45=105.75mm取齿宽为=106mm则=+（510）=106+（510）=111116mm取齿宽=115mm（5）确定许用弯曲应力和= Mpa1）弯曲疲劳极限应

8、力=240Mpa =220Mpa2）弯曲疲劳寿命系数 盈利循环次数为=60=606701（8230010）=1.9296=60= =由此查阅相关图表知道=0.90 =0.953）齿轮应力修正系数 由标准规定知道=24)最小安全系数 失效率低于1/100时 =1.255）许用弯曲应力由=353.28 Mpa=334.0Mpa（6)检验轮齿抗弯强度 1）齿形系数和应力修正系数 =2.72 =1.57 =2.20 =1.782）重合度系数=0.25+=0.25+=0.7103)螺旋角系数 由相关图查取数字得知 =0.884）校核弯曲强度 = =23.27Mpa= =22.23Mpa因<，<

9、; 故轮齿弯曲强度满足要求5）.主要设计计算结果中心距 =235mm法面模数 =4mm螺旋角 = （设小齿轮为右旋，大齿轮为左旋）齿数 =20 =96分度圆直径 = 81.05mm = 389.06mm 齿顶圆直径 =89.05 mm =397.06mm齿根圆直径 =71.05mm =379.06mm齿宽 =115mm =106mm齿轮精度等级 8级材料及热处理 小齿轮 45 钢， 调质HBS1=230250 大齿轮 45钢 ， 正火HBS2=190210 （1）绘制轴的布置简图和初定跨距 轴的布置简图如附图（三）所示所示： =235mm =115mm为了保证齿轮端面与箱体内壁不发生干涉，计入

10、尺寸k=10mm为了保证滚动轴承能顺利放入轴承座，计入尺寸c=5mm初选轴承宽度分别为=20mm ，=22mm。两轴的支承跨距分别为和 =2c+2k+=2（10+5）+20+115=165mm =2c+2k+=2（10+5）+22+106=158mm（2）高速轴即1轴的设计 1）选择轴的材料及热处理轴上小齿轮的齿顶圆直径为=89.05 mm，比较小，所以采用齿轮轴结构。选用45号钢，进行调质处理 2）轴的直径的确定 由于高速轴承受的转矩比较小，因此高速轴的直径不一定很大，有转轴最小计算公式知道C其中P该轴传递的功率， n轴的转速， C与材料有关的系数，由查表知道C=106则C=106=25.7

11、mm 由此知道在该轴的最小处只要直径能达到25.7mm就可以满足设计要求。但是在前面选择的电动机要用联轴器与该轴进行连接，而所选择的联轴器要求该轴的最小直径为28.00mm，由此取该轴的最小处为28.00mm，即安装联轴器的地方轴的直径为28mm。由此可以画出减速器高速轴的结构形式：）（3）减速器低速轴的设计1)选择材料以及热处理 选用45号钢并进行调质处理。2）轴的受力简图如图（a）所示 =108mm=54mm（A） 计算齿轮的啮合力 =3210.04N =3210.04=1183.75N =3210.04=517.61N（B） 求水平面内的支反力，作出水平面内的弯矩图 在水平面内受力简图如

12、图（b）所示： =-=1605.02N =0 =1605.0257=91486.14N.mm 轴在水平面内的弯矩图如图（c）所示（C） 求该轴在垂直面内的支反力，作垂直面内的弯矩图轴在垂直面内的受力简图如图（d）所示=1411.62N=1183.751411.62=-227.87N=0 =1411.6257=80462.34Nmm =-227.8757=-12988.59N.mm 轴在垂直面内的弯矩图如图（e）（D） 求支反力，作轴的合成弯矩图，转矩图 =2137.47N =1621.12N =0=121835.55Nmm=92403.56Nmm轴的合成弯矩图如图（f），合成转矩图如图（g）3

13、）轴的初步设计计算 其中计算危险截面时用最大弯矩计算最小截面，轴的材料为45号钢调制处理，则=58.7Mpa，取折算系数=0.6因此=40.64mm 由于在此轴段上开有键槽，所以轴直径增大4%，计算截面直径为42.27mm实际上取该轴段即C处直径45mm，故轴的强度足够。（1）高速轴即1轴上的滚动轴承的选择，按承载较大的滚动轴承选择其型号。 因支承跨距不大，故采用两端固定式轴承组合方式。轴承选用深沟球轴承。 高速轴所受到的径向力和轴向力分别为和 =3342.92N=3342.92=1232.75N=3342.92=539.04N（2）轴的受力分析 （A） 如图（a）为轴的受力简图，图中=112

14、mm=56mm （B）求水平面内的支反力，作水平弯矩图 轴在水平面内受力简图如图（b）所示=1671.46N=0=1671.4656=93601.76Nmm= 轴在水平面内的弯矩图如图（d）所示（C）求垂直面内的支反力，作垂直面内的弯矩图轴在垂直面内的受力简图如图（c）所示= =811.42N=-=1232.75-811.42=421.33N=0=811.42=45439.52Nmm =421.3356=23594.48Nmm 轴在垂直面内的弯矩图如图（e）（E） 求支反力，作轴的合成弯矩图，转矩图 =1858N=1723.75N轴向力=539.04N，用于支承轴的滚动轴承拟选用一对角接触球轴

15、承，幷采用固定安装 =0 =104048.26Nmm=96529.73Nmm T=135472Nmm 轴的合成弯矩图和转矩图分别如图（f），（g）。 由此知道轴承所受的径向力和轴向力分别为=1232.75N和=539.04N，轴承工作转速为n=670r/min 初选滚动轴承为7208，基本额定动载荷=36800N，基本额定静载荷=25800N =0.018 e=0.22+=0.21 =0.44>eX=0.56 Y=2.0+=2.09 冲击负荷系数=1.0 温度系数=1.0 =（X+Y）=（0.561232.75+2.09539.04）1.0=1816.93N 轴承寿命计算为 =20668

16、1.89h>48000h 即轴承选用合适（2）低速轴即2轴上滚动轴承的选择 按承载较大的滚动轴承选择其型号，因支承跨距不大，故采用两端固定的方式安装。轴承选用深沟球球轴承。由前计算结果知：轴承工作转速为n=139.583r/min。轴承2 所受的径向力=1183.75N，=517.61N1）求轴承的当量动载荷 ，由轴承的工作条件知道=1.2， 温度系数=1.0 轴承2 ：= =1.21232.75=1479.3N轴承1 ： =（X+Y） 试选轴承型号：由轴承颈d=40mm，初选轴承为6208型，该轴承的基本额定动载荷=29500N，基本额定静载荷=18000N=0.029 由表查得对应的

17、界限值e=0.21比较=0.44>e 查表得：X=1 Y=0所以=（X+Y）=1.211183.75=1420.5N 2）计算轴承的寿命因为<，所以按照轴承 1 计算=1069445h>48000h 所以轴承寿命满足要求。 键选择为A型普通平键 =32.00mm =60.00mm =60-（510）=5055mm 按键的附表初选键为1050 GB1096-79: b=10mm h=8mm L=50mm 键的许用挤压应力和许用剪切应力分别为=110Mpa =90Mpa分别验算键的挤压强度和剪切强度分别为： =42.335Mpa<=110Mpa =21.17Mpa<=

18、90Mpa 键的挤压轻度和剪切强度都满足要求。（2）低速轴即2 轴上的键和联轴器选择 由前面的计算知道：低速轴上的工作转矩T=624.45Nmm 工作转速 n=139.583r/min 安装齿轮处的键选择为A型普通平键=45.00mm =54.00mm =54-（510）=3439mm 按键的附表初选键为1440 GB1096-79: b=14mm h=9mm L=45mm l=36mm 键的许用挤压应力和许用剪切应力分别为=210Mpa =180Mpa 分别验算键的挤压强度和剪切强度分别为： =171.3Mpa<=210Mpa =49.6Mpa<=180Mpa 键的挤压轻度和剪切

19、强度都满足要求。 低速轴上安装联轴器处的键的选择为A型普通平键=35.00mm =60.00mm =60-（510）=5055mm 按键的附表初选键为1050 GB1096-79: b=10mm h=8mm L=50mm l=40mm 键的许用挤压应力和许用剪切应力分别为=110Mpa =90Mpa分别验算键的挤压强度和剪切强度分别为： =102.34Mpa<=110Mpa =79.2Mpa<=90Mpa 键的挤压轻度和剪切强度都满足要求齿轮圆周线速度 V=2.84m/s>2m/s所以该减速器采用油润滑，但高速齿轮轴需加挡油盘，以保护齿轮不受高速轴转动造成的油压冲击。 上下盖

20、永水玻璃密封，轴处通盖用J型无骨架橡胶轴封封闭。=670r/min=9.6kw=136.84N.m=670r/min=9.504Kw=135.472N.m =139.583 r/min=9.127kw=624.450N.m小齿轮45钢调质大齿轮45钢正火=520.8 Mpa=495.0 MpaT=N.m K=1.2=0.4=2.475=81.05mm=389.06mm=106mm=115mm=4=353.28 Mpa=334.0 Mpa =2.72 =1.57 =2.20 =1.78=0.710=0.88=23.27Mpa=22.23Mpa<< 故轮齿弯曲强度满足要求=28mm=3210.04N=1183.75N=517.61N=91486.14Nmm=91486.14Nmm=80462.34Nmm=-12988.59N.mm=121835.55Nmm=9