同轴式二圆柱齿轮减速器设计

1、山东凯文科技职业学院毕业论文题目同轴式二级圆柱齿轮减速器设计专业数控技术年 级 2009级学生姓名杨英指导教师王丛丛目录一、课程设计任务书 11.1总体布置简图 11.2已知条件 2传动方案的拟定及说明4 电动机的选择 4 计算传动装置的运动和动力参数5 传动件的设计计算 5 轴的设计计算8 滚动轴承的选择及计算 14 键联接的选择及校核计算 16 连轴器的选择 16 减速器附件的选择1111箱体结构的设计润滑与密封 18设计小结18参考资料目录 18机械设计课程设计任务书（一级标题 宋体小三 段前段后一行在。目录中要出现）题目：设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级斜圆柱齿轮减 速器1.

2、1总体布置简图（二级标题，宋体四号 段前段后一行。在目录 中要出现）I |1电动机；2 联轴器；3 齿轮减速器；4带式运输机；5鼓轮；6联轴器1.2.已知条件1运输带工作压力 F=6KN ;2. 运输带工作速度v=1.3m/s ;（允许运输带速度误差为土 5%3. 滚筒的直径D=400mm4. 滚筒效率n j=0.96 （包括滚筒与轴承的效率损失）；5. 工作情况 两班制，连续单向运作，载荷焦平稳；6 使用折旧期8y ;7. 工作环境 室内，灰尘较大，环境最高温度 35C；8. 动力来源 电力，三相交流点，电压 380/220V;9. 检修间隔 四年一大修，两年一次中修，半年一次小修；10.

3、制造条件及生产批量 一般机械厂制造，小批量生产；1.3设计内容1. 电动机的选择与运动参数计算；2. 斜齿轮传动设计计算；3. 轴的设计；4. 滚动轴承的选择；5. 键和连轴器的选择与校核；6. 装配图、零件图的绘制；7. 设计计算说明书的编写；1.4设计任务1. 减速器总装配图一张（A0或A1 ）；2. 零件工作图1-3张3. 设计说明书一份15设计进度1、2、3、4、第一阶段 第二阶段 第三阶段 第四阶段总体计算和传动件参数计算轴与轴系零件的设计轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写传动方案的拟定及说明(这个应该是第二章了，下面自己分好第几节第几节，改

4、好格式，然后做好目录)由题目所知传动机构类型为： 同轴式二级圆柱齿轮减速器。 故只要对本传动机构进行分 析论证。本传动机构的特点是： 减速器横向尺寸较小， 两大齿轮浸油深度可以大致相同。结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难。电动机的选择1 电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y (IP44)系列的电动机。2. 电动机容量的选择1) 工作机所需功率PwPw = 6kw *1.3m/s=7.8kw2) 电动机的输出功率Pd= Pw/ n式中n i, n 2, , n 3, n 4为联轴器，轴承，齿轮传动和卷筒的传动效率。有

5、表 9.1 可知，n i=0.99, n 2, =0.98, n 3=0.98, n 4=0.96242n =0.99 x 0.98 x 0.98 x 0.96=0.817所以电动机所需工作功率为Pd= p|7 n9.55KW3. 电动机转速的选择按表9.2推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比i =840,而工作机卷筒的转速为nw=60*1000v/( n x 400)=63r/min所以电动机的转速的可选范围为nd=i hw=(840) x 63=(5042520)r/min符合这一范围的同步转速为750r/min , 1000r/min,1500r/min三种。综合考虑电动机喝传

6、动装置的尺寸，质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，觉得选用同步转速为1000r/min的电动机。4. 电动机型号的确定根据电动机的类型，容量和转速，有电机产品目录或有关手册选定电动机型号为 Y160L 6,其主要性能如表所示，电动机主要外形和安装尺寸如表所示。电动机型号额定功率/KW满载转速r/min启动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y160L6119702.02.0mm型号HABCDEG X GDGKbb1b2hAABBHAL1Y16016252514112X 831325163703120645L04402175255848055二. 计算传动装置的 传动装置的总传动比及其分配1 .

7、计算总传动比i2由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为:i 2 = nm/nw=970/63=15.42. 分配传动比由于减速箱是同轴式布置，所以i1 = i2。因为 i = 15.40,取 i= 25, i1=i2=3.92速度偏差为0.5%ZZe1) 确定公式内的各计算数值(1) 试选 Kt = 1.6(2) 由图10 30选取区域系数 Zh = 2.433(3) 由表10 7选取尺宽系数$ d = 1(4) 由图 10 26 查得 e a 1 = 0.75, e a 2 = 0.86，贝V & a = & a 1 + & a 2 = 1.61(5) 由

8、表10 6查得材料的弹性影响系数Ze= 189.8Mpa0.5(6) 由图10 21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限d Hiim1 = 600MPa;大齿轮 的解除疲劳强度极限 d Hiim2 = 550MPa;(7) 由式10 13计算应力循环次数N1= 60n 1jLh = 60 X 970X 1X( 2 X 8 X 300 X 8)= 2.23488X 109N2= N1/i = 5.7012244 X 108(8) 由图10 19查得接触疲劳寿命系数KHN1 = 0.90; KHN2 = 0.95(9) 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1 %，安全系数S= 1，由式(10 12

9、 )得d h1 = 0.90 X 600MPa = 540MPa d h2 = 0.95 X 550MPa = 522.5MPa取 d h = 522.5MPa2) 计算(1) 试算小齿轮分度圆直径 d1t./|2KtT1 u+1 ZhZe=91.99（2）计算圆周速度n n60 1000=1.19m/s(3) 计算齿宽b及模数mntb= $ dd1t=1 X 91.99mm=91.99mmmnt=d1t COS3 91.99cos14=4.46mmh=2.25m nt=2.25 x 4.66mm=10.04mmb/h=91.99/10.04=9.16(4) 计算纵向重合度 B B =0.13

10、8 $ dzitan B =0.318 x 1 x tan 14x 20=1.586(5) 计算载荷系数K已知载荷平稳，所以取Ka=1根据v=1.19m/s,8级精度，由图10 8查得动载系数Kv=1.11 ；由表104查的Kh B的计算公式和直齿轮的相同，故Khb =1.12+0.18(1+0.6 X 1 2 )1 x 1 2 +0.23x 10 ； 67.85=1.42由表 1013 查得 Kfb =1.35由表10 3查得Kh a=KH a =1.4。故载荷系数K=KaKvKhaKh b=1 x 1.11 x 1.4x 1.42=2.21(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式

11、(10 10a)得3 mm=102.45mmd1= d1t K / Kt =(7) 计算模数mnd1 cosBmn=102.45cos14 /20mm=4.97mmZ1按齿根弯曲强度设计由式(1017)3 2KTYb cos2 B YFaYsa mnr札罷3) 确定计算参数(1) 计算载荷系数K=K aKvKf“ Kfb=1 x 1.11x 1.4x 1.35=2.10(2) 根据纵向重合度 b=0.318 $ dZ1tanB =1.586，从图10 28查得螺旋角影响系数Y B = 0。88(3) 计算当量齿数33。z仁 z1/cos B =20/cos 14 =21.8933。z2=z2/

12、cos B =79/cos 14 =86.48(4) 查取齿型系数由表 10 5 查得 YFa1=2.724 ; YFa2=2.207(5) 查取应力校正系数由表 10 5 查得 Ysa1=1.569 ; Ysa2=1.779由图10-20C查的小齿轮的弯曲疲劳强度极限d FEi=500Mpa，大齿轮的弯曲强度极限cr FE2=380Mpa;由图10-18取弯曲疲寿命系数 Kfni=0.90, Kfn2=0.95，取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式10-12得：c f1= KfN1 c FE1/S=0.90 X 500/1.4Mpa=321.43Mpac f 2= K FN2 c FE2/S=

13、380 X 0.95/1.4Mpa=257.86 Mpa6）计算大、小齿轮的丫：丫罕并加以比较CfYFa1YSa1I； =2.724X 1.569/321.43=0.0133丫Fa 2 Yaa2=2.207 X 1.777/257.86=0.0152大齿轮的数值大。7）设计计算3 2 KT% cos2 Bmn.2V 札乙5=3.2mm4.几何尺寸计算1）计算中心距对比计算结果，有齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn小于由齿根弯曲疲劳想到计算的法面模数，取mn=3.5，可以满足强度要求，为了同时满足接触疲劳强度，需取安接触疲劳强度计算的到的分度圆直径d1=102.45mm来计算应有的齿数Z1 Z2

14、 mna=250.69mm2cosBa圆整后取251mm2）按圆整后的中心距修正螺旋角B narcos- 全皿=14。16,30”2a3）计算大、小齿轮的分度圆直径di = zLmL =ioi2mmcosBd2 工 Z2mn =400.88mmcosB4）计算齿轮宽度b= $ ddi=1 x 101.13mm=101.13mm5）结构设计参看大齿轮零件图。轴的设计计算拟定输入轴齿轮为右旋II轴：1 初步确定轴的最小直径d Ao3P = 1263.3-84 =34.2mmYN 1922 求作用在齿轮上的受力2TFt仁=899NdFr1=Fttan ancosB=337NFa仁Fttan 3 =2

15、23N ;Ft2=4494NFr2=1685NFa2=1115N3. 轴的结构设计1）拟定轴上零件的装配方案i. I-II段轴用于安装轴承 30309，故取直径为35mm。ii. II-III段轴肩用于固定轴承，查手册得到直径为54mm。iii. III-IV段轴肩，直径65mmiv. IV- V段为小齿轮，直径 60mm。v. V- W段分隔两齿轮，直径为55mm。vi. W -四段安装大齿轮，直径为 50mm。vii. W -忸段安装套筒和轴承，直径为45mm。2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1. I-II段轴承宽度为22.75mm，所以长度为 22.75mm。2. II-II

16、I段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm，轴承和箱体的间隙 4mm，所以长度为16mm。III-IV 段轴肩10mm3. IV- V段为小齿轮，长度就等于小齿轮宽度减去2mm,为108mm。4. V- W段用于隔开两个齿轮，长度为120mm。5. W -四段用于安装大齿轮，长度略小于齿轮的宽度，为105mm。6. W -忸长度为44mm。4. 求轴上的载荷207.563.5uiinFr1=1418.5NFr2=603.5N查得轴承30307的Y值为1.6Fd仁443NFd2=189N因为两个齿轮旋向都是左旋。故：Fa1=638NFa2=189N5 精确校核轴的疲劳强度1）判断危险截面由于截面IV

17、处受的载荷较大，直径较小，所以判断为危险截面2）截面IV右侧的= 17.5MPa截面上的转切应力为 t二丁2 =7.64MPaWtt 15.98b = m 二二7.99MPa2 2由于轴选用40cr，调质处理，所以匚 b = 735MPa，二 = 386MPa，=260MPa。（2P355 表 15-1）a）综合系数的计算r2D由0.045，1.6经直线插入，知道因轴肩而形成的理论应d55d力集中为二育-2.23，: =1.81，（2P38附表3-2经直线插入）轴的材料敏感系数为 q厂=0.85，q畀=0.87 ,（2P37 附图 3-1） 故有效应力集中系数为k；，1 q；T） =2.05

18、k. =1 q C . -1) =1.70查得尺寸系数为；二0.72，扭转尺寸系数为；=0.76, e FaB = 0.34 v eFrA FrB所以 XA = 0.4，Ya =1.5，XB =1，Yb =0。由于为一般载荷，所以载荷系数为fp =1.2，故当量载荷为PA=fp(XAFrA YaFra) - 2317.87N P fp(XBFrB YbFrb1011N聶（#八56.1 17h W键连接的选择及校核计算代号直径（mm）工作长度(mm)工作咼度(mm)转矩（N m）极限应力(MPa)高 速 轴8X 7X 60 （单头）25353.539.826.012X 8X 80 （单头）406

19、8439.87.32中 间 轴12X 8X 70 （单头）4058419141.2低 速 轴20X 12X 80 （单头）75606925.268.518X 11X 110 （单头）601075.5925.252.4由于键采用静联接，冲击轻微，所以许用挤压应力为二p=110MPa，所以上述键皆安全。连轴器的选择由于弹性联轴器的诸多优点，所以考虑选用它。一、高速轴用联轴器的设计计算由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为Ka =1.5,计算转矩为 Tea 二 KaT1 =1.5 39.8 =59.7N m所以考虑选用弹性柱销联轴器TL4(GB4323-84 )，但由于联轴器一端与电

20、动机相连,其孔径受电动机外伸轴径限制，所以选用TL5( GB4323-84)其主要参数如下：材料HT200公称转矩Tn = 125N m轴孔直径 d1 = 38mm， d2 = 25mm轴孔长 L = 82mm， Lj =60mm装配尺寸A = 45mm半联轴器厚b =38mm(1P163 表 17-3) ( GB4323-84 )二、第二个联轴器的设计计算由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为Ka =1.5,计算转矩为 Tea =KaT3 =1.5 925.2 T387.8N m所以选用弹性柱销联轴器 TL10( GB4323-84)其主要参数如下：材料HT200公称转矩= 2000N m轴孔直径d1 =d2 =63mm轴孔长 L =142mm， L1 = 107mm装配尺寸A =80mm半联轴器厚b =58mm(1P163 表 17-3)( GB4323-84)减速器附件的选择通气器，采用 M18 X 1.5由于在室内使用，选通气器(一次过滤) 油面指示器选用游标尺M16起吊装置采用