两级共轴式圆柱斜齿轮减速器课程设计

1、个人收集整理仅做学习参考课程设计说明书设计题目两级共轴式圆柱斜齿轮减速器1/36个人收集整理仅做学习参考目录一、设计任务书2二、传动方案地拟定及说明.三、电动机地选择计算.四、传动装置地运动和动力参数.五、传动零件地设计计算.六、轴地设计计算.七、键连接地选择及计算.八、滚动轴承地选择及计算.九、联轴器地选择.十、润滑和密封.十一、箱体和附件.十二、设计小结.十三、参考文献.错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。一设计

2、任务书设计题目：设计搅拌机传动装置中地两级共轴式圆柱齿轮减速器.2/36个人收集整理仅做学习参考设计数据：搅拌轴转矩T300N m ，搅拌轴转速n60r/min传动比误差： n-5 5工作环境：有灰尘；载荷特性：载荷变化较大；工作年限： 10 年，每年 300 天， 1 班制二传动方案地拟定及说明2.1.根据设计任务设计传动方案草图图 1 带式运输机传动装置简图2.2选择传动机构类型采用两级共轴式圆柱齿轮减速器.2.3多级传动地合理布局 闭式齿轮传动 采用圆柱齿轮传动 高速区采用角接触球轴承，低速区采用圆锥滚子轴承 . 考虑其载荷变化较大，选用弹性联轴器，有利于减震.2.4 方案地比较圆柱齿轮

3、分为圆柱直齿轮和圆柱斜齿轮. 方案 a 采用圆柱直齿轮；方案b 采用圆柱斜齿轮. 分析比较方案结构尺寸传动效率平稳性工作寿命成本环境适应性方案 a简单较高较低中等较低较强方案 b较复杂高高中等较高强三电动机地选择3.1电动机地类型与结构型式地选择卧式封闭型 Y(IP44)系列电动机 .3.2计算搅拌机工作所需功率PwPwTn300 6095501.89w95503.3计算电动机地输入功率Pd3/36个人收集整理仅做学习参考PwPd 为传动装置地传动效率 . 功率主要地损失分为：弹性联轴器1 ，滚动轴承2 ，齿轮副3，搅拌筒 4.查机械设计手册表2-4 取1 =0.99， 2=0.98，3 =0

4、.97， 4 =0.97，则2320.9920.9830.9720.970.8419则1234Pw1.892.24kwPd0.84193.4 选择电动机地功率 查机械设计手册表2-5，选用电动机地额定功率为2.2kw. 验算电动机地功率是否满足要求.Pd2.2kw 则 PwPd2.20.84191.852kwT9550Pw 则 n9550Pw95501.85258.96r/minnT300 转速误差n0 - n100%60 - 58.96100%1.7%5%n60所以所选电动机合格 .3.5 选择电动机转速 估算电动机转速查机械设计手册，得单级圆柱齿轮地传动比i=3-6,则两级圆柱齿轮传动地传

5、动比i=9-36，即电动机转速 n ： 9 n0n36n0 ，即540r/minn 2160r/min一般选择中间转速，所以选择电动机同步转速为1000r/min 和 1500r/min 两种 . 确定电动机型号由上选择地两种电动机，进行对比：方案号型号额定功同步转速满载转速总传动比 i质量（ kg ）率（ w）（ r/min)（r/min）1Y100L-42.2100094024.08342Y112M-62.21500146015.9445表中总传动比 i= nn0由表中数据可知，两种方案均可，但方案2 地传动比较小，结构尺寸小，所以选择方案2,选择电动机型号为 Y112M-6.4/36PW

6、1.89kW0.8419Pd1.852kWnw58.75r / min个人收集整理仅做学习参考四计算传动装置地运动和动力参数4.1双级圆柱齿轮减速器高速级地传动比为i14i4444.2低速级地传动比为i 2i144.3运动及动力参数计算(1)各轴地转速计算：Y112M-6nInm940r / minnIInI / i1235r / minnIIInII / i 258.75r / min(2)各轴地输入功率计算：PIPd 1(2.20.99)kW 2.178kWPIIPI23(2.1780.970.98)kW2.07kWPIIIPII23(2.070.970.98) kW1.968kW(3)各

7、轴地输入转矩计算：TI9550 PI/ nI(95502.178 / 940) Nm22.128NmTII9550PII/ nII(95502.07 / 235) Nm84.121NmTIII9550 PIII / nIII(95501.968 / 58.75)N m319.905N m将上述计算结果列于表2 中，以供查用 .表 2 各轴地运动及动力参数i14转速 n功率 P转矩 T轴号传动比 i/(r/min)/kW/(N ·m)9402.17822.1284i242352.0784.121458.751.968319.9055/36个人收集整理仅做学习参考五传动零件地设计计5.1

8、 减速器齿轮副1 齿轮地设计计算、高速级齿轮传动(1)选择齿轮材料、热处理方式及计算许用应力 选择齿轮材料、热处理方式按使用条件，属中速、中载，重要性和可靠性一般地齿轮传动，可选用软齿面齿轮.具体选用：小齿轮： 45 号钢，调质处理，硬度为229286HBS大齿轮： 45 号钢，调质处理，硬度为169256HBS 确定许用应力a. 确定极限应力H lim和F lim齿面硬度：小齿轮按280HBS，大齿轮按 240HBS.查文献【 2】，得H lim 1 =600MPa，H lim 2 =550MPa.查文献【 2】，得F lim 1 =500MPa，F lim 2 =380MPa.b.计算应力

9、循环次数N，确定寿命系数ZN 、 YN ，由文献【 1】：N 260anwt601 940 (8 300 10) 1.3536 109N 2N1/u0.338410 9查文献【 2】， k HN 10.95，k HN 20.96查文献【 2】得， YHN 1 0.86,YHN 20.89c.计算许用应力由文献【 2】取 SH min =1， SF min =1.4.H lim 1 K HN 16000.95HP 1SH min570MPa1H lim 2 K HN 25500.96HP 2SH min528MPa1F lim 1YHN 15000.86FP1SF min307MPa1.4F l

10、im 2YHN 23800.89FP 2SF min241.7MPa1.4(2)确定齿轮地基本参数和主要尺寸6/36个人收集整理仅做学习参考 选择类型根据齿轮传动地工作条件，选用斜齿圆柱齿轮传动 选择齿轮精度等级按估计圆周速度6m/s，由文献【 2】，初选 7 级精度 . 初选参数初选： =14°， z1 =24， z2z1i124 496 ， x1 x20 ， d =1 初步计算齿轮地主要尺寸因电动机驱动，工作机有冲击，查文献【1】，得 K A =1；因齿轮速度不高，取K v 1.05 ；因非对称布置，轴地刚性较小，取K=1.414， K =1.4， KK A K vK K2.09

11、7 .由文献【 1】，查得ZH =2.433；查文献【 2】，得 Z E189.8 MPa ；取 Z0.667 ，Zcoscos14 0.985.初步计算出齿轮地分度圆直径d1 、 mn 等主要参数和几何尺寸：传动比 uz2 / z196 / 244 .由文献【 1】得：ZH ZEZ Z) 2 2KT I u1d1 3 (HPdu3 ( 2.433 189.9 0.667 0.985 2 2 1.3 21680 4 1)5281428.547mmmnd1 cos28.547 cos14z11.15mm24按文献【 2】，取标准模数 mn =2mm 则amnz1z22139.133mm2 cos

12、27 1082 cos14圆整后取： a=139mm.修改螺旋角：arccos mn (z1z2 )arccos 2 (27 108)13.7792a2139d1mn z155.6cosd1mn z2222.4mmcosd1nI55.6 940v2.7m / s6000060000与估计值相符.7/36个人收集整理仅做学习参考bd d11 55.655.6mm ，取 b256mm ， b1b2662mm. 验算轮齿弯曲强度条件按文献【 2】验算轮齿地弯曲强度条件.计算当量齿数：z1zv1cos329.47z2zv2cos3117.89查文献【 2】图 3-14，得 YFa 12.6 ， YFa

13、 22.2 ，查图 3-15，得 YSa11.62 ， YSa21.8.取Y 0.676 ， Y0.7579 .由文献【 1】计算弯曲应力：2KTI2F 132 YFa1YSa1Y Y cosz1 =27dmnz122.1168216802.61.6 0.676 0.7579 cos213.779z2=10812327232.04MPaFP 12KTI2F 132 YFa 2YSa2Y Y cosd mnz122.116821680 2.21.80.676 0.7579 cos213.77912327230.12MPaFP 2齿轮强度能够满足要求. 设计结论Z1 27, Z2 108,m=2m

14、m，压力角20，螺旋角13.779 ，无变位，中心距模数a=139mm ，齿宽 b162mm， b256mm .小齿轮材料为40Gr（调质），大齿轮选用 45 钢（调质），7 级精度设计 . 结构设计小齿轮做成实心式齿轮（左旋），大齿轮做成腹板式齿轮（右旋）.小齿轮（左旋）校核合格z1 =278/36个人收集整理仅做学习参考z2 =108mn2mma=139mm13.779d155.d2222.4mm大齿轮（右旋）、低速级齿轮传动(1)选择齿轮材料、热处理方式及计算许用应力9/36个人收集整理仅做学习参考 选择齿轮材料、热处理方式按使用条件，属中速、中载，重要性和可靠性一般地齿轮传动，可选用软

15、齿面齿轮.具体选用：小齿轮： 45 号钢，调质处理，硬度为229286HBS大齿轮： 45 号钢，调质处理，硬度为169256HBS 确定许用应力b. 确定极限应力H lim和F lim齿面硬度：小齿轮按280HBS，大齿轮按 240HBS.查文献【 2】，得H lim 1 =600MPa，H lim 2 =550MPa.查文献【 2】，得F lim 1 =500MPa，F lim 2 =380MPa.b.计算应力循环次数N，确定寿命系数ZN 、 YN ，由文献【1】：N 260anwt60 1 235 (8 30010) 0.338 109N 2N1/u0.084610 9查文献【 2】得，

16、 k HN 10.95 ， k HN 20.90查文献【 2】得， YHN 10.86 ,YHN 20.89c.计算许用应力由文献【 2】取 SH min =1， SF min =1.4.H lim 1 K HN 16000.95570MPaHP 11SH minH lim 2 K HN 25500.90495MPaHP 21SH minF lim 1YHN 15000.86FP1307MPaSF min1.4F lim 2YHN 23800.89FP 2241.7MPaSF min1.4z1 =27 z2 108(2)确定齿轮地基本参数和主要尺寸 选择类型根据齿轮传动地工作条件，选用斜齿圆柱

17、齿轮传动 选择齿轮精度等级按估计圆周速度 6m/s，由文献【 2】，初选7级精度. 初选参数mn =2mm初选： =14°， z1 =24， z2 z1i1 24 496 ， x1x2 0 ，d =110/36个人收集整理仅做学习参考 初步计算齿轮地主要尺寸因电动机驱动，工作机有冲击，查文献【1】，得 K A =1；因齿轮速度不高，取K v1.02 ；因非对称布置，轴地刚性较小，取K=1.418， K=1.4， KK A K vK K2.025 .由文献【 1】，查得ZH =2.433；查文献【 1】，得 Z E189.8 MPa ；取 Z0.667 ，Zcoscos140.985.

18、初步计算出齿轮地分度圆直径d1 、 mn 等主要参数和几何尺寸：传动比 u z2 / z1 96 / 244 .d1 3ZH ZEZ Z)2 2KT I u 1(uHPd3 ( 2.433 189.9 0.667 0.985 )2 2 1.3 82450 4 14951446.52mmmnd1 cos46.52cos141.88mmz124按文献【 2】，取标准模数 mn =2mm 则amnz1 z2227108139.133mm2 cos2cos14圆整后取： a=139mm.修改螺旋角：校核合格arccos mn (z1z2 )arccos 2 (27108)13.7792a2139d1m

19、n z155.6cosd1mn z2222.4mmcosd1 nI35.742235z1 =27 z2 108v0.440m / s6000060000与估计值相符 .a=139mmbd d1 1 55.655.6mm ，取 b256mm ， b1b2662mm. 验算轮齿弯曲强度条件13.779 d1 55.按文献【 1】验算轮齿地弯曲强度条件 .d2 222.4mm计算当量齿数：zv1z129.47cos311/36个人收集整理仅做学习参考z2zv2117.893查文献【 2】，得 YFa12.6， YFa 2 2.2 ，查图 3-15 ，得 YSa1 1.62 ， YSa2 1.8 .取

20、 Y 0.676 ，Y0.7579 .计算弯曲应力：2KTI2F 132YFa1YSa1Y Y cosd mn z12 2.058824502.61.6 0.676 0.7579 cos213.779123272118.45MPaFP12KTI2F 132 YFa 2YSa2Y Y cosd mnz122.0528824502.21.80.676 0.7579 cos213.779123272111.36MPaFP 2齿轮强度能够满足要求. 设计结论Z127, Z2108,模数m=2mm ，压力角20 ，螺旋角13.779，无变位，中心距a=139mm ，齿宽b162mm， b256mm.小齿

21、轮材料为40Gr（调质），大齿轮选用45 钢（调质），7 级精度设计 . 结构设计小齿轮做成齿轮轴（右旋），大齿轮做成腹板式齿轮（左旋）.小齿轮轴（右旋）大齿轮（左旋）12/36个人收集整理仅做学习参考六轴地设计计算6.1 选择轴地材料选择轴地材料为45 号钢，经调质处理，其机械性能由文献【2 】查得：b640MPa ，s355MPa ，1300MPa ，1300MPa ；查文献【 2】，得 1 b60 MPa .6.2 初步计算轴径选 C=112高速级：dIm inC3PI11232.17814.82mmnI940考虑到轴端装联轴器需开键槽，将其轴径增加4%5%，故取轴地直径为25mm.中间

22、级：dI Im inC3PII11232.0723.13mmnII235无键槽影响，取最小轴径为50mm.低速级：dII Im inC3PIII11231.96836.10mmnIII58.75考虑到轴端装联轴器需开键槽，将其轴径增加4%5%，故取轴地直径为38mm.6.3 低速轴地结构设计按工作要求， 轴上所支撑地零件主要有齿轮、轴端联轴器以及滚动轴承.根据轴上零件地定位、加工要求以及不同地零件装配方案，参考轴地结构设地基本要求，可确定轴地各段长度.综合考虑各种因素，故初步选定轴地结构尺寸如图所示.设计地轴如图所示：13/36个人收集整理仅做学习参考图低速轴结构图按弯扭合成校核画受力简图画轴

23、空间受力简图a，把轴上作用力分解为垂直面受力图b 和水平面受力图c，分别求出垂直面上地支反力和水平面上地支反力.对于零件作用于轴上地分布载荷或转矩可当做集中力作用于轴上零件地宽度中点.14/36个人收集整理仅做学习参考校核合格15/36个人收集整理仅做学习参考图 轴上受力简图轴上受力分析轴传递地转矩 :TIII319905N mm齿轮地圆周力：Ft2966.01N齿轮地径向力：FrFt tgn1111.53 Ncos齿轮地轴向力：校核合格FaFt tg727.37N计算作用于轴上地支反力水平面支反力FNH 2137Ft80FNH 21731.977N , FNH 11234.033N垂直面支反

24、力FNV 2137Ft80FNV 2649.069N , FNV 1462.461N 计算轴地弯矩，并画弯、转矩图（如图3 所示）(d) 、(e)，并按 M22分别作出垂直面和水平面上地弯矩图M HM V 进行弯矩合成 .画转矩图(f).16/36个人收集整理仅做学习参考 计算并画当量弯矩图转矩按脉动循环变化计算，取=0.6，则T0.6319905 N mm 191943 Nmm按McaM 2T2计算(6)按弯扭强度校核轴地强度M caa222M VM HT强度校核：考虑键槽地影响，查文献【2 】附表 6-8 计算，W 157464 mm3caM ca15.64MP a1b0.1 W故安全 .

25、 按安全系数校核判断危险截面仍以 4 截面进行安全系数校核 疲劳强度校核4 截面上地应力弯曲应力幅：aM117646 MPa9.4MPaW12500扭转应力幅：aT319905 MPa12.8MPa2WT25000弯曲平均应力：m0扭转平均应力：maMPa12.8材料地疲劳极限根据b650MPa ，s360MPa ，查文献【 2】表 6-1 得17/36个人收集整理仅做学习参考0.1 ，0.054 截面应力集中系数：查文献【2】附表 6-1 得k2.573 ， k1.59表面状态系数及尺寸系数：查文献【2】附表 6-4、附表 6-5 得0.920.72 ，0.84分别考虑弯矩或转矩作用时地安全

26、系数：1S11.35kam1S14.77kamS S9S1.5ScaS2S 2故安全6.4 中速轴地结构设计按工作要求， 轴上所支撑地零件主要有齿轮、轴端联轴器以及滚动轴承.根据轴上零件地定位、加工要求以及不同地零件装配方案，参考轴地结构设地基本要求，可确定轴地各段长度.综合考虑各种因素，故初步选定轴地结构尺寸如图所示.设计地轴如图所示：18/36个人收集整理仅做学习参考图中速轴结构图按弯扭合成校核画受力简图画轴空间受力简图a，把轴上作用力分解为垂直面受力图b 和水平面受力图c，分别求出垂直面上地支反力和水平面上地支反力.对于零件作用于轴上地分布载荷或转矩可当做集中力作用于轴上零件地宽度中点.

27、校核合格19/36个人收集整理仅做学习参考校核合格图轴上受力简图轴上受力分析轴传递地转矩 :T84121.3N mm齿轮地圆周力：Ft 2795.97N , Ft 32966.01N齿轮地径向力：20/36个人收集整理仅做学习参考Fr 2298.29N , Fr 31111.53N齿轮地轴向力：Fa 2195.2N , Fa 3727.37N计算作用于轴上地支反力水平面支反力FNH 1286.6 Ft2 234.3Ft3 53.3FNH 2-2269.16N , FNH 1-99.12N垂直面支反力FNV 1286.6 - Fr2 234.3 Fr3 53.3FNV 2959.25N , FN

28、V 1 450.57 N 计算轴地弯矩，并画弯、转矩图（如图3 所示）分别作出垂直面和水平面上地弯矩图(d) 、(e)，并按 MM H2M V2进行弯矩合成 .画转矩图(f). 计算并画当量弯矩图转矩按脉动循环变化计算，取=0.6，则T0.684121.3N mm50472 .3N mm按 M caM 2T 2计算(6)按弯扭强度校核轴地强度M caaM V 2M H 2T 2强度校核：考虑键槽地影响，查文献【2 】附表 6-8 计算，W129554.216mm321/36个人收集整理仅做学习参考M caca12.28MP a1 b0.1 W故安全 . 按安全系数校核判断危险截面仍以 3 截面

29、进行安全系数校核 疲劳强度校核3 截面上地应力弯曲应力幅：aM24657 MPa 1.97 MPaW12500扭转应力幅：aT84121.3 MPa 3.365MPa2WT25000弯曲平均应力：m0扭转平均应力：maMPa3.365材料地疲劳极限根据b650MPa ，s360MPa ，查文献【 2】表 6-1 得0.1 ，0.053 截面应力集中系数：查文献【2】附表 6-1 得k 1.97 ， k1.2604表面状态系数及尺寸系数：查文献【2】附表 6-4、附表 6-5 得0.920.72 ，0.84分别考虑弯矩或转矩作用时地安全系数：1S54.253kam1S56.174kamS S39