深圳大学机电学院机械设计课程设计一级斜齿轮减速箱设计说明书

1、大学机电与控制工程学院机械设计课程设计设计说明书课题名称 一级圆柱斜齿轮减速器 专 业 机械设计制造与其自动化 姓 名学 号指导老师学期 2012学年第一学期 目录一 课题题目与主要技术参数说明1.1 课题题目 1.2 主要技术参数说明 1.3 传动系统工作条件1.4 传动系统方案的选择二 减速器结构选择与相关性能参数计算2.1 减速器结构2.2 电动机选择2.3 传动比分配2.4 动力运动参数计算三 V带传动设计3.1确定计算功率3.2确定V带型号3.3确定带轮直径3.4确定带长与中心距 3.5验算包角3.6确定V带根数Z3.7 确定预紧力F03.8计算带轮轴所受压力Q四 齿轮的设计计算(包

2、括小齿轮和大齿轮)4.1 齿轮材料、热处理、精度等级与齿数的选择4.2 齿轮几何尺寸的设计计算4.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸4.2.2 齿轮弯曲强度校核4.2.3 齿轮几何尺寸的确定4.3 齿轮的结构设计五 轴的设计计算(从动轴)5.1 轴的材料和热处理的选择5.2 轴几何尺寸的设计计算5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径5.2.2 轴的结构设计5.2.3 轴的强度校核六 轴承、键和联轴器的选择6.1 轴承的选择与校核6.2 键的选择计算与校核6.3 联轴器的选择七 减速器润滑、密封与附件的选择确定以与箱体主要结构尺寸的计算7.1 润滑的选择确定 7.2 密封的选择确定

3、7.3减速器附件的选择确定7.4箱体主要结构尺寸计算 参考文献第一章 课题题目与主要技术参数说明1.1课题题目 用于带式输送机传动系统齿轮减速器。要求传动系统中含有单级圆柱斜齿轮减速器与V带传动。1.2 主要技术参数说明 选择第二组数据：工作拉力F=3000N，输送带的工作速度V=1.5m/s，输送机滚筒直径D=400 mm。1.3 传动系统工作条件工作情况：二班制工作（每班工作8小时），连续单向运转，载荷平稳，室工作。使用期限：要求减速器设计寿命为10年(每年按300天计算)，其中三年进行一次大修。生产数量：20台。生产条件：中等规模机械加工厂，可生产7-8级精度齿轮。工艺要求：运输带速度误

4、差5% 。1.4 传动系统方案的选择 图1 带式输送机传动系统简图第二章 减速器结构选择与相关性能参数计算2.1 电动机类型和减速器结构按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y（IP44)系列三相异步电动机；本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。2.2 电动机选择（一）工作机的功率Pw=FV/1000=3000×1.5/1000=4.5kw（二）总效率= =0.96×0.97×0.99×0.96×0.99×0.99=0.86（三）所需电动机功率 查机械设计课程设计表20-1得 Ped = 5.5 kw（四）电动机的转速 为了方便选择电动

5、机的转速，先推算电动机转速的可选围。由机械设计课程设计表2-1查得V带传动常用的传动比围=24，单极圆柱斜齿轮传动比围=36 ，则电动机转速可选围为 =429.61718.4 r/min可见同步转速为750 r/min、1000 r/min 和1500 r/min 的电动机均符合。经比较，1000 r/min的传动比比较小，传动装置结构尺寸较小。因此选定电动机的型号为Y132M2-6n满 = 960 r/min2.3 传动比分配 1）传动装置的总传动比 2）分配各级传动比 由机械设计课程设计表2-1 V带传动比 =2-4 取 =2.68则齿轮传动比 =13.4/2.68=52.4 动力运动参数

6、计算 1）各轴转速n 电动机轴为0轴，高速轴为1轴，低速轴2轴，各轴转速为：=960（r/min）=/=/=960/2.68=358.2 （r/min）=/=358.2/5=71.64（r/min） 2）各轴输入功率P 按电动机额定功率 计算各轴输入功率，即：3）各轴转矩T (Nm) (Nm) (Nm)轴号功率P/kW n /(r.min-1) /(Nm) i 05.2396052.03 2.680.96 15.02358.2133.8450.9657.331161.1824.0990.97 24.8271.64642.53157.97410.98将上述数据列表如下：第三章V带传动设计3.1确

7、定计算功率 由已知条件知道是二班制工作，连续单向运转，载荷平稳，室工作，由机械设计教程表5.6得=1.3 ，则=1.3×5.23=6.799 KW3.2确定V带型号 按照任务书得要求，选择普通V带。 根据=6.799 KW与=960 r/min，查机械设计教程图5.8 确定选用B型普通V带。3.3确定带轮直径（1）确定小带轮基准直径 根据图推荐，小带轮选用直径围为112140mm，由机械设计教程表5.2 选择=130mm。（2）验算带速 V =6.53m/s 5m/sv25m/s,带速合适。（3）计算大带轮直径=2.68130=348.4根据GB/T 13575.1-9规定，选取=3

8、55 mm3.4确定带长与中心距（1）初取中心距a0 得340a0970， 根据总体布局，初选=650 mm(2) 确定带长： 根据几何关系计算带长得= =2081mm根据机械设计教程表5.3 选带的基准长度Ld =2000mm。 (3)计算实际中心距=609.5mm3.5.验算包角 =157.85°120°，主动轮上的包角合适。3.6.确定V带根数ZZ 根据=130mm 、i=2.68与=960r/min，查机械设计教程 表5.7a和表5.7b得P0=1.67KW,P0=0.3KW ，查表5.8 得K= 0.95 ，查表5.9 得KL=0.95则Z=3.82，取Z=43.

9、7.确定预紧力F0 F0=500 查机械设计教程表5.1得q = 0.17/m , 则 F0=500=219.59 N3.8.计算带轮轴所受压力=2ZF0sin=2×4×219.59×sin=1723.23 N第四章 齿轮的设计计算4.1 齿轮材料、热处理。精度等级与齿数的选择 1. 小齿轮选用45号钢，调质处理，HBS1230 大齿轮选用45号钢，调质处理，HBS1230 2. 选取精度等级，根据生产条件，选7级精度GB10095-1988 3. 选小齿轮齿数=20 ，大齿轮齿数 = 4. 初选螺旋角 4.2 齿轮几何尺寸的设计计算4.2.1 按照接触强度初步设

10、计齿轮主要尺寸由设计计算公式进行试算，即：1. 确定公式的各计算数值：（一）小齿轮的转矩（二） 选载荷系数K 由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查机械设计教程教材中表得，取1.5（3） 计算齿数比=5（4） 选择齿宽系数 根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查机械设计教程教材中表7.7得，取 1.4（五）弹性影响系数 ，由表7.8查得=189.8（六）节点区域系数 由 , 得： =2.4495（七）端面重合度 得 =1.651 （八）接触疲劳强度极限 ： 由机械设计教程表7.3按齿面硬度查得 =550MPa（九）应力循环次数（十）接触疲劳寿命系数 ： 由

11、机械设计教程图7.3查得=0.95 =0.93（十一）接触疲劳许用应力 ： 取失效概率为1%，安全系数 =1 得= 因 + / 2 =517 < 1.23 =642.675 MPa 故取=517 MPa2. 计算：1）计算小齿轮分度圆直径 = = 55.235 ( mm)2）计算圆周转速v并选择齿轮精度 根据设计要求齿轮的精度等级为7级。3） 计算齿轮宽度4） 计算齿宽与齿高之比b/hb/h= =1.420/(2.25) =12.72255） 计算载荷系数K根据v=1.0359 ，7级精度，由机械设计教程图7.5查得动载系数=1.10由表7.4查得使用系数=1由表7.5查得=1.1参考表

12、7.6中7级精度公式，则=1.12+0.18+0.23=1.49 则载荷系数K=11.11.11.49=1.80296） 按实际的载荷系数修正分度圆直径7）确定齿轮模数4.2.2 按齿根弯曲疲劳强度设计1. 确定公式中的各参数 1）载荷系数K =1 =1.1 =1.1 =1.35则载荷系数K=11.11.11.35=1.63352） 齿形系数和应力校正系数当量齿数查机械设计教程表7.9可得：=2.67+（2.76-2.72）=2.748=1.56+（1.57-1.56）=1.5971=1.79+（1.83-1.79）=1.7955=2.18+（2。18-2.14）=2.18553） 螺旋角影响

13、系数 轴面重合度 以=1带入下式4） 需用弯曲应力 查机械设计教程图7.4得： 查表7.3得： MPa 取安全系数 ，则 5）确定以代入机械设计教程公式7.18计算。2. 计算模数 = 比较两种强度的计算结果，确定模数为 =2.5所以齿数为：4.2.3 齿轮几何尺寸的确定1. 中心距2. 修正螺旋角3. 分度圆直径4. 齿宽 mm ， 取=85 mm mm5. 齿顶圆直径 由机械设计教程得 h*a =6 mm mm 齿根圆直径验算： 其中：=60 =300 D=400 =355 = 所以不碰地。4.3 齿轮的结构设计 小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的关尺寸计算如下：

14、轴孔直径 d=68轮毂直径 =1.6d=1.6×68=108.8轮毂长度 轮缘厚度 0 = (2.54) = 6.2510(mm) 取 =10轮缘径 =-2=292.5-2×10=272.5 mm取D2 = 272(mm) 腹板厚度 c=0.3=0.3×85=25.5 取c=25(mm) 腹板中心孔直径=0.5(+)=0.5×(280+108.8)=194.4(mm)取=195 mm腹板孔直径=0.25（-）=0.25×(280-108.8）=42.8 (mm) 取=42(mm)齿轮倒角n=0.5=0.5×2.5=1.25第五章 轴的

15、设计计算5.1 轴的材料和热处理的选择由机械设计教程中的表9.1查得选45号钢，调质处理，HB217255=640MPa=355MPa =275MPa5.2 轴几何尺寸的设计计算4.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径 主动轴=A=110=26.52 mm 从动轴=A=110=44.74 mm 考虑键槽=26.52×1.05=27.85 mm 考虑键槽=44.74×1.05=46.98 mm 选取标准直径=28 选取标准直径=505.2.2 轴的结构设计 根据轴上零件的定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则，主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。5.2.3 轴的强度校核1.

16、 主动轴的强度校核1） 主动轴的受力分析平面1：平面2：其中mm mm 带轮的压轴力 所以 圆周力 =2×1.3384/60=4461.333 N 径向力 =4461.333×tan20°/cos16.589°=1677.3 N轴向力2） 计算支反力（1）水平面对点取矩：对点取矩：（2） 垂直面 对点取矩：3） 作弯矩图 （1）水平面弯矩 （2）垂直面弯矩 （3）合成弯矩=312.44=280.39 4）作转矩图=1.3384 5） 作计算弯矩图单向运转，扭转剪应力按脉动循环应力，取系数为 则 6）按弯矩合成应力校核轴的强度B点：C点： 因为危险截面均安

17、全，所以该轴的强度足够，无需修改。作主动轴受力简图：（如下图所示）2. 从动轴的强度校核1） 主动轴的受力分析其中mm mm 圆周力 =2×6.4253/300=4283.53 N 径向力 =4283.53×tan20°/cos16.589°=1626.86 N轴向力2）计算支反力（1）水平面（2） 垂直面4） 作弯矩图 （1）水平面弯矩 （2）垂直面弯矩 （3）合成弯矩 4）作转矩图=6.4253 5） 作计算弯矩图单向运转，扭转剪应力按脉动循环应力，取系数为 则 6）按弯矩合成应力校核轴的强度校核联轴器轴段E截面考虑到键槽，则 因为危险截面均安全，所

18、以该轴的强度足够，无需修改。作主动轴受力简图：（如下图所示）第六章 轴承、键和联轴器的选择6.1 轴承的选择与校核考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用圆锥滚子轴承，根据机械设计课程设计表15-7选择30208 2个（GB/T297-84）从动轴承30212 2个（GB/T297-84）寿命计划：1. 高速轴 因为 所以 KN 主动轴轴承寿命：圆锥滚子轴承30208，基本额定功负荷=59.8KN =3= h 使用期限10，其中三年进行一次大修，二班制L=3×300×8×2=14400h< 高速轴轴承寿命合格2. 低速轴 因为 所以 KN 主动轴轴承寿命：圆锥滚

19、子轴承30212，基本额定功负荷=97.8KN =3= h 使用期限10，其中三年进行一次大修，二班制 L=3×300×8×2=14400< 低速轴轴承寿命合格6.2 键的选择计算与校核（1） 从动轴外伸端d=50，考虑键在轴中部安装故选键C12×63 GB/109679，b=12， L=63， h=8，选45号钢，其许用挤压力=120MPa=101.99Pa< 则强度足够，合格（2） 与齿轮联接处d=68mm，考虑键槽在轴中部安装，故同一方位母线上，选键20×63 GB/109679，b=20mm，L=63mm，h=12mm，选4

20、5号钢，其许用挤压应力=120MPa=50Pa< 则强度足够，合格（3） 主动轮外伸端d=28mm，考虑键槽在轴中部安装，选键C8×56 GB/109679， b=8mm，L=56mm，h=7mm，选45号钢，其许用挤压应力=120MPa=48.78Pa< 则强度足够，合格6.3 联轴器的选择由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装方便与经济问题，选用弹性套柱销联轴器K=1.5=1.5642.53=963.795选用TL9型弹性套柱销联轴器，公称尺寸转矩=1000，<。采用J型轴孔，A型键轴孔直径选d=54，轴孔长度L=84 TL9型弹性套住联轴器有关参数

21、型号公称转矩T/(N·m)许用转速n/（r·轴孔直径d/mm轴孔长度L/mm外径D/mm材料轴孔类型键槽类型TL710002850508465HT200J型A型 第七章 减速器润滑、密封与附件的选择确定以与箱体主要结构尺寸的计算与装配图7.1 润滑的选择确定7.1.1润滑方式1.齿轮V=1.512 m/s 应用喷油润滑，但考虑成本与需要，选用浸油润滑 2.轴承采用润滑脂润滑7.1.2润滑油牌号与用量 1.齿轮润滑选用GB/T 443-1989 的150号机械油，最低最高油面距1020mm，需油量为3L左右 2.轴承润滑选用GB 7324-1994 的 ZL-2型润滑脂，用油量为轴承间隙的1/31/2为宜7.2密封形式 1.箱座