两级斜齿圆柱齿轮减速器的传动系统设计-XXX

1、机械工程学院两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器设计 说 明 书指导教师：学生姓名：班级：机自0907班学号： 联系方式：E-mail:原始数据如下（I08）：项目设计要求工作阻力运行速度工作轴直径参考设计方案图1-3（b）（备注：传动平稳，单项运转，密封，工作电压为380V）轴上作用着一对齿轮，为了减小轴所受的轴向力，应使轴轴向力方向相反，由于轴的齿轮受力方向应与联轴器受力相反，故应为右旋；故：轴应为右旋，轴应为左旋，轴为右旋。高速级齿轮的转速较高，为改善接触条件及使受力均布，高速级齿轮的螺旋角应大于低速级齿轮的螺旋角。为满足设计任务书之传动平稳的要求，齿轮的模数应取较小值，而适当增大齿轮的齿数，这

2、样就能减小运动过程中的噪声、振动，使运转平稳。目录第一章 减速箱传动方案的拟定及说明第二章 运动参数计算一、电机的选择二、传动比的分配三、运动参数的计算第三章 各传动零件的设计计算一、齿轮的设计二、各轴的设计三、轴承的选择与校核四、键的选择与校核第四章 减速箱的箱体设计第五章 减速器的润滑附录参考文献设计过程如下表所示：计算项目 计算及说明 计算结果 1.电动机的选择1.1 选择电动机的类型Y系列的电动机是一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械，以上特点适合本次设计要求，故选用Y系列电动机。 1.2 选择电动机的功率 本次设计所用电动机

3、是用于长期连续运转，载荷较少变化，常温下工作的电动机，故要求电动机的负载不超过其额定值，不致使电动机过热。 由，凸缘联轴器，滚动轴承，7级精度齿轮传动得：按表8-1841查得，选取电动机的额定功率为1.3 确定电动机的转速 由已知得：按表2-31可知，传动比范围为8-40，则有：根据以上数据可选择型号为Y132M2-6的电动机，则：同步转速为，满载转速为；基本安装选用代号为B3。选用Y系列电动机 电动机型号：Y132M2-62.计算传动比2.1 计算总传动比并合理分配由已知可得：总传动比，又已知，故取： ，即100%=0.007%且在3-5之间，故符合要求。3.计算各轴的运动和动力参数3.1

4、各轴转速：轴： 轴：轴：3.2 各轴输入功率：轴： 轴：轴：3.3 各轴输入转矩：轴：轴：轴：3.4 输出轴转矩：4. 高速级齿轮设计计算4.1 选择齿轮材料材料及热处理。由表10-1【2】选得大小齿轮的材料均为40Cr，经调质及表面淬火，齿面硬度为4855HRC，齿芯部为241286HBS。 减速器为一般工作机器，速度不高，查表10-8【2】，选用7级精度。4.2 初步计算传动的主要尺寸试取小齿轮齿数，大齿轮齿数。由设计计算公式（10-9a）进行试算，即4.2.1确定公式内各计算数值试选载荷系数。 查表10-262得： 即： 由图10-302得区域系数因大小均为硬齿面选取齿宽系数。由1表10

5、-6查得材料的弹性影响系数。由1表10-21e按齿面硬度查得大小齿轮的接触疲劳强度极限由1图10-19取接触疲劳寿命系数. 计算接触疲劳许用应力：取失效率为1%，安全系数S=1，由式得： 4.2.2计算 试计算小齿轮分度圆直径，由计算公式得 计算圆周速度 计算齿宽b及模数 计算纵向重合度。 计算载荷系数K。已知使用系数,根据。7级精度，由1图10-8查得动载荷系数；由1表10-4查得的值与直齿轮的相通，故；由2图10-13查得;由2表10-3查得.故载荷系数 则按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径为 计算模数 4.3 按齿根弯曲强度设计 由2式10-174.3.1确定计算参数 计算载荷系数。

6、 根据纵向重合度。 由1图10-28查得螺旋角影响系数. 计算当量齿数 查取齿形系数。由1表10-5查得 查取应力校正系数。由1表10-5查得。 图10-18查得：。 图10-20d查得齿轮的弯曲疲劳强度极限 计算弯曲疲劳许用应力，取S=1.4 计算大、小齿轮的并加以比较。小齿轮的数值大。4.3.2设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于有齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径（由后面设计轴知，齿轮的分度圆直径太小，所以取）来计算应有的齿数。于是由取，则，取4.4 几何尺寸计算 4.4.1计算中心距

7、将中心距圆整为106mm。4.4.2按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不大，故参数等不做修正。4.4.3计算大，小轮的分度圆直径4.4.4计算齿轮宽度 圆整后取5. 低速轴齿轮设计计算5.1 选定精度等级、材料依据所选的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。运输机为一般工作状态的机器，转速不高，故齿轮选择7级精度。材料选择。由机械设计表10-1选择大小齿轮材料均为40Cr（调质）,齿面硬度为48-55HRC.5.2 按齿面接触强度计算数值由设计计算1公式（10-9a）进行试算，即5.2.1确定公式内各计算数值试选载荷系数； 试选小齿轮齿数，大齿轮齿数。由1表10-7选取齿宽系数。由1表10-6查得材

8、料的弹性影响系数。由1表10-21e 查得材料。由1图10-19取接触疲劳寿命系数.计算接触疲劳许用应力。 取失效率为1%，安全系数S=1，由式得 故，5.2.2计算试计算小齿轮分度圆直径，由计算公式得 计算圆周速度 计算齿宽b及模数 计算纵向重合度。 计算载荷系数K。已知使用系数,根据。8级精度，由1图10-8查得动载荷系数；由表10-4查得的值与直齿轮的相通，故； 由1图10-13查得; 由1表10-3查得.故载荷系数 则按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径为 计算模数5.3 按齿根弯曲强度设计由1式10-175.3.1确定计算参数计算载荷系数。 根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角

9、影响系数. 计算当量齿数 查取齿形系数。由1表10-5查得 查取应力校正系数。由1表10-5查得 计算大，小齿轮的并加以比较。 >故，小齿轮的数值大。5.3.2设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于有齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径（由于高速级齿轮已增大，为了适应将分度圆直径改为）来计算应有的齿数。于是由取，则取5.4几何尺寸计算5.4.1计算中心距将中心距圆整为139mm。5.4.2按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不大，故参数等不做修正。5.4.3计算大，小轮的分度圆直径5.4.4计

10、算齿轮宽度 圆整后取。大小齿轮材料：40Cr（调质）硬度为48-55HRC6. 高速轴（轴）的设计计算6.1 轴的材料的选择传递功率不大，无特殊要求，故采用45钢，经调质处理。6.2 初算轴径 查表15-32可知,取，则：，为了使得轴与联轴器相 适应，增加3%-5%，则有 联轴器计算转矩 查手册可选用， 联轴器型号为GYH2，L=52mm 根据以上数据可取：6.3 拟定轴的结构设计6.3.1轴承部件的结构设计 （1）为方便拆装，减速器的机体采用剖分式结构。该减速器发热小、轴不长，故轴承采用两端固定方式。从左至右依次设计如下：（2）轴段上安装联轴器A。初定轴段的轴径 ,联轴器的连接宽度为。联轴器

11、与轴段间采用A型普通平键连接，查表6-1【2】，选型号为6×45GB/T10962003,键高h=6mm。（3）联轴器用轴肩定位，轴肩高度（4） 轴段的轴径,最终由密封圈确定。该处轴的圆周速度小于3m/s ，可选用毡圈油封，查表8-1731，选取毡圈25JB/ZQ4606-1997，则:,又根据轴承端盖的要求可取。（5） 考虑齿轮有轴向力的存在，且有较大的圆周力和轴向力的作用，选用圆锥滚子轴承。轴段上安装轴承，其直径应便于安装，并符合轴承系列。现暂取轴承30206，轴承内径d=30mm , D=62mm ,T=17.25mm ,B=16mm ，故 ，该减速器齿轮的圆周速度小于2m/s

12、，故轴承采用脂润滑，需要挡油环。为补偿箱体铸造误差和安装挡油环，靠近箱体内壁的轴承端面距箱体内壁距离取=11mm； 同一根轴上用同一型号的轴承，故，取。（6）轴段上，取，（7）齿轮与轴段的设计,该轴段上安装齿轮，为便于齿轮安装，初定。查表6-1【2】，选截面为10×8的键，轮毂键槽深度,齿轮3上齿根圆与键槽顶面的距离,故齿轮3设计成齿轮轴，,材料为40Cr，调质处理，齿轮3表面须经表面淬火处理，根据齿轮宽度，取。 （8）轴段用于轴承左端定位， 。取：6.3.2 轴上零件的周向定位 （1）联轴器与轴连接，采用过渡配合 （2）轴承内径与轴采用配合为6.4 轴的受力分析 6.4.1求出作用

13、在齿轮上的各个力 由高速级小齿轮的分度圆直径可知： 6.4.2 画出轴的受力简图如下：由弯矩图和扭矩图可知齿轮所在的中轴面为危险截面。现将计算出的截面的、以及M的值列于下表：载荷水平面H垂直面V支反力F，弯矩M，总弯矩扭矩T6.5 按弯矩合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受的最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据1的式15-5及表中的数据，以及轴单向旋转，扭转应力为脉动循环应变力，取，轴的计算应力前已选用的轴的材料为45钢，调质处理，由1表15-1查得.因此，故安全。6.6 精确校核危险截面 （1）截面A, ,B只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均削弱轴的疲劳强度

14、，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的，所以A, ,B均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面，处的过盈配合引起的应力集中最为严重；从受载的情况来看，截面C上的应力最大。截面，的应力集中情况相似，但截面不受扭矩的作用，故截面不用校核。截面C虽然应力最大，但是应力集中不打，而且这里的轴径最大，故截面C也不用校核。而剩余的截面更加不用校核。由于键槽的应力集中系数比过盈配合的小，固而该轴只要校核截面左右两侧即可。（2）截面的右侧：抗弯截面系数：抗扭截面系数：截面右侧的弯矩M为：截面上的扭矩T为： 轴上的弯曲应力： 轴上的扭转切应力： 轴的材料为45钢，调质处理。由1表15-1查得

15、，。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按1的附表3-2查取。因，经差值后可查得又由1附图3-1可得轴的材料的敏性系数为故有效应力集中系数为由1的附图3-2的尺寸系数；由1的附图3-3的扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由1的附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，按1的式（3-12）和（3-12a）得综合系数为又由1的§3-1及§3-2得碳钢的特性系数于是，计算安全系数故可知安全。对截面的左侧，同上。可知推出其是安全截面。因减速器无大的瞬间过载及严重的应力循环不对称，故可掠去其静强度的校核。所以输入轴的设计计算是合格的。 L=52mm轴承型号：30205=11mm

16、安全故安全7. 中间轴的设计计算7.1 确定轴的最小直径7.1.1初步估算轴的最小直径选取轴的材料为45刚，调制处理。根据1的表15-3，取于是得7.1.2根据轴径选轴承考虑到轴的最小直径显然是安装轴承的位置，查表8-1591可知，继续选取30207型号的轴承，则选取的最小直径为：。7.2 拟定轴上的零件的装配方案（1）为方便拆装，减速器的机体采用剖分式结构。该减速器发热小、轴不长，故轴承采用两端固定方式。从左至右依次设计如下：（2）轴段上安装轴承和套筒。初定轴段的轴径 ,该段轴的长度为。（3）轴段上安装齿轮，取该段轴径,取。该段间采用A型普通平键连接，查表6-1【2】，选型号为12×

17、;50GB/T10962003,键高h=8mm.（4）轴段，由于齿轮右侧用轴肩定位，轴肩高度故取：，取 （5）轴段上齿轮左侧用轴肩定位，同轴段，故取，。该段间采用A型普通平键连接，查表6-1【2】，选型号为12×28GB/T10962003,键高h=8mm. （6）轴段同轴段，故有：，7.3 轴上零件的周向定位轴承内径、套筒与轴分别采用配合为、7.4 轴的受力分析 7.4.1求出作用在齿轮上的各个力 由齿轮的分度圆直径，可知： 7.4.2 画出轴的受力简图如下：由弯矩图和扭矩图可知齿轮所在的中轴面为危险截面。现将计算出的截面的、以及M的值列于下表：载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总

18、弯矩扭矩T 7.5 按弯矩合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受的最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据1的式15-5及表中的数据，以及轴单向旋转，扭转应力为脉动循环应变力，取，轴的计算应力前已选用的轴的材料为45钢，调质处理，由1表15-1查得.因此，故安全。7.6 精确校核危险截面 （1）截面A, ,B只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的，所以A, ,B均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面，处的过盈配合引起的应力集中最为严重；从受载的情况来看，截面C上的应力最大。截面，的应力集中情况相

19、似，但截面不受扭矩的作用，故截面不用校核。截面C虽然应力最大，但是应力集中不打，而且这里的轴径最大，故截面C也不用校核。而剩余的截面更加不用校核。由于键槽的应力集中系数比过盈配合的小，固而该轴只要校核截面左右两侧即可。（2）截面的右侧：抗弯截面系数：抗扭截面系数：截面右侧的弯矩M为：截面上的扭矩T为： 轴上的弯曲应力： 轴上的扭转切应力：轴的材料为45钢，调质处理。由1表15-1查得，。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按1的附表3-2查取。因，经差值后可查得又由1附图3-1可得轴的材料的敏性系数为故有效应力集中系数为由1的附图3-2的尺寸系数；由1的附图3-3的扭转尺寸系数。轴按磨削加

20、工，由1的附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，按1的式（3-12）和（3-12a）得综合系数为 又由1的§3-1及§3-2得碳钢的特性系数于是，计算安全系数对截面的左侧，同上。可知推出其是安全截面。因减速器无大的瞬间过载及严重的应力循环不对称，故可掠去其静强度的校核。7.7校核键连接的强度齿轮处的挤压应力为 齿轮处的挤压应力为 键和齿轮的材料都为钢，查15-1【2】知, ,故键的强度符合要求。轴承型号：30207 安全轴的强度符合要求键的强度符合要求。8 低速轴的设计计算8.1 轴的材料的选择传递功率不大，无特殊要求，故采用45钢，经调质处理。8.2 初算轴径

21、 查表15-32可知,取，则：，为了使得轴与联轴器相适应，增加3%-5%，则有 联轴器计算转矩 查手册可选用， 联轴器型号为GYS6，L=84mm 根据以上数据可取：8.3 拟定轴的结构设计8.3.1轴承部件的结构设计 （1）为方便拆装，减速器的机体采用剖分式结构。该减速器发热小、轴不长，故轴承采用两端固定方式。从右至左依次设计如下：（2）轴段上安装联轴器B。初定轴段的轴径 ,联轴器的连接宽度为。联轴器与轴段间采用A型普通平键连接，查表8-187【1】，选型号为14×70GB/T10962003,键高h=9mm。（3）联轴器采用轴肩定位，轴肩高度轴段的轴径,根据轴承端盖的要求可取。（

22、4）考虑齿轮有轴向力的存在，且有较大的圆周力和轴向力的作用，选用圆锥滚子轴承。轴段上安装轴承，其直径应便于安装，并符合轴承系列。现暂取轴承30213，轴承内径d=65mm , D=120mm ,T=24.75mm ,B=23mm ,内圈定位直径da=74mm ，故 ，该减速器齿轮的圆周速度小于2m/s，故轴承采用脂润滑，需要挡油环。为补偿箱体铸造误差和安装挡油环，靠近箱体内壁的轴承端面距箱体内壁距离取=8mm；（5）轴段上安装轴承和套筒，同一根轴上用同一型号的轴承，故，同轴式减速器该轴承座完全处于箱体内部，该处轴承采用油润滑，润滑油由低速级大齿轮轮缘上刮取，可使轴承内圈端面与轴承座端面共面，取

23、。（6）轴段右端用于齿轮定位，左端用于轴承定位，故取， 。（7）轴段取，（8）齿轮与轴段的设计,该轴段上安装齿轮，为便于齿轮安装，初定，。查表8-187【1】，选截面为20×12的键, 8.3.2 轴上零件的周向定位 （1）联轴器与轴、轴承内径与轴、齿轮与轴连接，配合分别采用：、8.4 轴的受力分析 8.4.1求出作用在齿轮上的各个力 由高速级大齿轮的分度圆直径可知： 8.4.2 画出轴的受力简图如下：由弯矩图和扭矩图可知齿轮所在的中轴面为危险截面。现将计算出的截面的、以及M的值列于下表：载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T8.5 按弯矩合成应力校核轴的强度 进行校核时，通

24、常只校核轴上承受的最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据1的式15-5及表中的数据，以及轴单向旋转，扭转应力为脉动循环应变力，取，轴的计算应力前已选用的轴的材料为45钢，调质处理，由1表15-1查得.因此，故安全。8.6 精确校核危险截面 （1）截面A, ,B只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的，所以A, ,B均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面，处的过盈配合引起的应力集中最为严重；从受载的情况来看，截面C上的应力最大。截面，的应力集中情况相似，但截面不受扭矩的作用，故截面不用校核。截面C虽然应力最大，

25、但是应力集中不打，而且这里的轴径最大，故截面C也不用校核。而剩余的截面更加不用校核。由于键槽的应力集中系数比过盈配合的小，固而该轴只要校核截面左右两侧即可。（2）截面的右侧：抗弯截面系数：抗扭截面系数：截面上的扭矩T为： 轴上的弯曲应力： 轴上的扭转切应力： 轴的材料为45钢，调质处理。由1表15-1查得，。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按1的附表3-2查取。因，经差值后可查得又由1附图3-1可得轴的材料的敏性系数为故有效应力集中系数为由1的附图3-2的尺寸系数；由1的附图3-3的扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由1的附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，按1的式（3-12）

26、和（3-12a）得综合系数为又由1的§3-1及§3-2得碳钢的特性系数于是，计算安全系数故可知安全。对截面的左侧，同上。可知推出其是安全截面。因减速器无大的瞬间过载及严重的应力循环不对称，故可掠去其静强度的校核。8.7校核键连接的强度联轴器处的挤压应力为 齿轮处的挤压应力为 键和齿轮的材料都为钢，查15-1【2】知, ，键的强度符合要求。8.8 轴承校核 8.8.1 轴的受力分析见下图：其中， 则： 8.8.2 求轴承的计算轴向力 对于30213号轴承按2表8-145，轴承的派生轴向力，其中，e为表8-145中可以查得为e=0.37。则故： 1、 求轴承当量动载荷和因为，则

27、又2表8-145得对轴承1 对轴承2 由1表13-6可得。,取。则2、 验算轴承寿命因为,所以按轴承1的受力大小验算故所选取的轴承满足寿命要求。 L=84mm轴承型号：30213安全故安全轴的强度符合要求。键的强度符合要求。轴承满足寿命要求9箱体和其他零件的选用和设计9.1 箱体和其他零件的选用和设计 9.1.1箱体的分析 箱体是减速器中较为复杂的一个零件，设计时应力求各零件之间配置恰当，并且满足强度，刚度，寿命，工艺、经济性等要求，以期得到工作性能良好，便于制造，重量轻，成本低廉的机器。 由于本课题所设计的减速器为普通型，故常用HT15-33 灰铸铁制造。这是因为铸造的减速箱刚性好,易得到美观的外形,易切削,适应于成批生产。为制造方便,箱体设计成直