二级圆柱斜齿轮减速器说明书解读

1、机械设计基础课程设计说明书、前言机械设计基础这门课是机械类专业很重要的一门基础课程，我们平时上课是按部就班地按照学，学的比较散，没有真正地联系贯通也没有实际用过，而课程设计将我们学的知识整个联系起来，让我们用自身学到的知识去处理实际问题，也真正贯彻我校“学以致用”的校训二、设计任务书（附纸）三.传动方案的分析和拟定1 .组成：传动装置由电动机、减速器、工作机组成。2 .特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。方案图如下：四.电动机的选择4.1 电动机功率Ped的选择电动机功率Ped,设：工作机（卷筒）所需功率Pw,卷筒效率刀W,电机至卷筒轴出的传动总效率Ya

2、（减速器效率）电机需要的功率Pd计算如下:二Dn6010003.1435060601000=1.1嗯FV,Pw=kw100029001.11000=3.19kw"轴承=0.""齿轮=0.97"联轴器=0.99"卷筒=0.96a"轴承鼠"联轴器2”齿轮2=0.993父0.973父0.993=0.89w="轴承父"卷筒=0.990.96=0.95机械设计基础课程设计说明书Pd=w-=31=3.77kwW0.89父0.95查手册取Ped=4kW,对于Ped=4kW的电动机型号有四种:型号Y112M-2Y112M

3、-4Y132M1-6Y160M1-8同步转速3000r/min1500r/min1000r/min750r/min满载转速2890r/min1440r/min960r/min720r/min4.2 电动机转速的选择已知卷筒转速为60r/min,二级减速器的总传动比合理范围是ia=825。所以：电动机转速为nd=ia,n=4801500r/min,该范围内的转速有750r/min,1000r/min,1500r/min。力杀电动机额定功率Ped(kW)电动机转速r/min电动机重量(kg)参考价格减速器传动比ia型号同步转速满载转速1Y112M-441500144043242Y132M1-641

4、00096073163Y160M1-8475072011812通过比较和计算，知道如果选用方案1,则在后面分配传动比时将出现ii=5.58,不符合教材P249页直齿传动比要求(i<3,最大可达5)。2号方案相对而言，其重量轻，价格便宜，传动比适中，故选2号方案。4.3 总传动比计算和分配各级传动比由上表读出Ia=16,按浸油润滑条件考虑，取高速级传动比ii=l.3i2ia=1.3i2,i2=1.3-i22所以i2=JL=3.51-1.3i1=ia/i2=4.56.五、传动装置运动和动力参数计算5.1 各轴转速的计算n=nd=960r/minn2=n1/i1=960/4.56=210.53

5、r/minn3=n2/i2=210.53/3.51=59.98r/min5.2 各轴功率的计算电动机：Pd=3.77kW机械设计基础课程设计说明书高速轴P1=Pd力联轴器=3.77X0.99=3.73中间轴P2=P“轴承”齿轮=3.730.990.97=3.58低速轴P3=P1”轴承/齿轮=3.58x0.99x0.97=3.44P卷筒=P3J轴承”联轴器=3.44x0.99x0.99=3.375.2各轴扭矩的计算9550Pa95503.77”厂Td37.5nd960Ti=Td力联轴器=37.5x0.99=37.13T2=Tiii力轴承”齿轮=37.13父4.56父0.99父0.97=162.5

6、8T3=T2i2必轴承"齿轮=162.58m3.51m0.99父0.97=548.02T卷筒=丁3轴承,”联轴器=548.02父0.99父0.99=537.11将各轴的运动和动力参数列于下表上：电动机轴I轴n轴出轴滚筒轴转速n/(r/min)960960210.5359.9859.98功率P/(kW)3.773.733.583.443.37扭矩T/(N-m)37.5037.13162.58548.02537.11传动比i14.563.511六.传动零件设计计算6.1 高速级齿轮的传动设计计算1 .选择齿轮材料级精度等级按教材表11.8选择齿轮的材料为：小齿轮选用45钢调质，硬度为22

7、0250HBS;大齿轮选用45钢正火，硬度为170210HBS。因为是普通减速器，由教材表11.20选8级精度，要求齿面粗糙度RaW3.26.3um。2 .确定设计准则由于该减速器为闭式齿轮传动，而且两齿轮均为齿面硬度HBS小于等于350的软齿面，齿面点蚀是主要的失效形式。应现按齿面接触疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的主要参数和尺寸，然后再按弯曲强度校核齿根的弯曲强度。3 .按齿面接触疲劳强度设计因两齿轮均为钢质齿轮，可应用教材P228页（11.23）求出d1值。-3-机械设计基础课程设计说明书确定有关参数与系数：(1)转矩Ti由上表可以读出Ti=37.132m=37130N-mm(2)载荷系

8、数K直齿，圆周速度高，精度相对较低，齿宽系数大，齿轮在两轴承间非对称布置时取大值。由教材P226页表11.10查出K=1.2(3)齿数Z1和齿宽系数Vd根据教材P249,在闭式软齿面齿轮传动中，齿轮的承受能力主要决定于齿面接触疲劳强度，齿轮的弯曲强度总是足够的，因此齿数可多些，推荐Z1=2440小齿轮白勺齿数Z1取为24。此处小齿轮的齿数Z1取24,则大齿轮的齿数Z2=i1Z1=4.56X24=109.44,因Z1和Z2最好互质，所以Z2取109。实际齿数比为u12实际2=109=4.54Z124齿数传动比误差U12一口12实际U124.56-4.544.56=0.44%:二5%P250页表1

9、1.19选取因二级直齿圆柱齿轮为不对称布置，而齿轮表面又软齿面由教材中d=11.2。(4)许用接触应力kH】由教材图11.23查得，0Hlim1=560MPa,0Hlim2=530MPa由教材P224页表11.9查得取SH=1。9N1=60njLh=60X960X1x(15X250X10)=2.16X10_9_8N2uN1/i12实际=2.16109/4.54=4.75108根据教材P222页，图11.26读出接触疲劳系数Zn1=1,Zn2=1根据教材P222页式(11.15)计算齿面接触疲劳许用应力ZZn1Hl1m1X560-H1=MP=a56M0Pa1Sh1ZN2'Hlim2SH1

10、07530_MPa=576.1MPa1"xoJ""+1)”,1.2父37130M(4.54+1)故d176.433-r=76.43y2=42.56VdUH2V1X4.54560则m1=曳=42.618=1.776根据教材P201页表11.3取模数标准值m1=2mmZ124机械设计基础课程设计说明书4 .主要尺寸计算d1=mz1=224=48mmd2=mz2=2109=218mm由b=¥dd=4857.6此处取b2=50mmbi=b2+(510)取bi为55mm1 ,、1a=m(z1z2)=224109=133mm2 25 .按齿根弯曲疲劳强度校核根据教材

11、P230页，若能得出仃F<IiF,则校核合格。确定有关系数与参数：(1)齿形系数根据教材P229页，表11.12得出YF1=2.68,YF2=2.18(2)应力修正系数Ys根据教材P230页，表11.13得出YS1=1.59,YS2=1.80许用弯曲应力&F】根据教材224页，图11.24查得二flim1=210MPa,二flim2=190MPa由教材P224页，表11.9查得Sf=1.3;教材P225页图11.25查得Yn1=Yn2=1根据教材P222页式(11.16)可得!:广乱1M1J210MPa=162MPaSF1.3I_IYn2、FLIM21190F，=MPa=146M

12、PaSf1.3由教材230页式(11.25)可得；F1=2K2T-YFYS=21.22371302.681.59MPa=82.4MPaM上F1F2YF2YS2YF1YS1bm2z1482224=82.42.181.8MPa=75.9MPa<tFl2.681.59齿根弯曲强度较和合格。6 .验算齿轮得圆周速度3.14d1n13.1448960v2.41m/s二5m/s601000601000机械设计基础课程设计说明书由表11.21可知，选8级精度是合适的。7.几何尺寸计算小齿轮：dai=di+2ha=48+2X1X2=52mm直径较小做成齿轮轴。dfi=di-2hf=48-2X(1+0.2

13、5)=43mm大齿轮：da2=d2+2ha=218+2X1X2=222mm由于200mmda2<500mm所以采用腹板式结构。df2=d2-2hf=218-5=213mm整理求得的参数a12=133m12=2Z1=24b=55dI=48da1=52df1=43Z2=109b2=50d2=218da2=222df2=2136.2低速级齿轮的传动设计计算1 .疲劳强度设计(1)齿数Z3和齿宽系数Vd齿数Z3取为29。则大齿轮的齿数Z2=i1Zi=3.51X29=101.79,因Z3和Z4最好互质，所以Z4取102。实际齿数比为u34实际Z2Zi1022429=3.52齿数传动比误差|u34-

14、u34实际|=|3.523.51|=0.28%<5%u343.51因二级直齿圆柱齿轮为不对称布置，而齿轮表面又软齿面由教材P250页表11.19选取Wd=11.2。(2)许用接触应力kH】由教材图W.23查得，仃川而3=560MPa,仃H“m4=530MPa由教材P224页表11.9查得取SH=1。N3=60njLh=60X210.53X1X(15X250X10)=4.74X108N4=M/i34实际=1.35父108根据教材P222页，图11.26读出接触疲劳系数Zn3=1.07,Zn4=1.12根据教材P222页式(11.15)计算齿面接触疲劳许用应力1Zn36Hlim31.07X5

15、6P-H3=MP=s59.2MPaSh1机械设计基础课程设计说明书!L="-4=593.6MPa4ShKT2(u1)d3,76,433:2=76.4333.'-dutH2:出空暨0口68.21513,52593.62do则m34=3=2,35根据教材P201页表11.3取模数标准值m34=2.5mmZ32.主要尺寸计算d3=m34z3=2.529=72.5mmd4=m34Z4=2109=255mm由b=¥dd3=72.5此处取b2=75mmb3=b4+(510)取b1为80mm1 、1a34=-m34(z3z4)=-2.529102=163.5mm整理求得的参数：%

16、4=163.75m34=2.5Z3=29b3=80d3=72.5da3=77.5df3=66.25Z4=102b4=75d4=255da4=260df4=248.75由于200mm<a4<500mm所以采用腹板式结构。七.轴的设计计算7.1高速轴最小轴径计算(1)选择轴的材料，确定需用应力45钢并3%5%,取为由前部分计算得知，减速器传递的功率属于中小功率，对材料无特殊要求，故选用经调质处理。(1)按扭转强度估算轴径(最小直径)根据教材P341页表16.2得C=118-107。又由式(16.2)得d-C3P=(10711$33.73=16.818.6mm,n960考虑到轴的最小直径

17、处要安装联轴器，会有键槽存在，故需将估算直径加大17.3-19.5,再根据联轴器轴径要求，由设计手册取标准直径dmin=20mm。7.2低速轴的设计计算最小轴径计算机械设计基础课程设计说明书d_C3P=(107-1185)33.37=41.2645.5mmn159.983%5%,取为考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故需将估算直径加大42.5-47.8,再根据联轴器轴径要求，再初算转矩要求，直径需要取大一点，则由设计手册取标准直径d1min=50mm7.2.1 低速轴的结构设计轴的结构如图所示。(1)各轴段直径的确定d31：最小直径，和联轴器相连d31=d1min=50mmd32

18、：密封处轴段，d32=d31+2a,a为轴肩高度，通常a之(0.070.1)d,得d32在60左右,此处取d32=59mm,以便于下一步轴承的选取。d33：d33=d32+1-5mm,此处安装轴承，由设计手则选取d33=60mmd34：此段起过渡作用d34=d33+15mm,此处取65mmd35：d35=d34+1-5mm应与齿轮相配取d35=70mmd36：此处安装轴承，所以d36=d33=60mm(2)各轴段长度确定l31：由Y联轴器长度可以选得l31=110mm|32:由箱体结构、轴承端盖、装配关系等确定l32=30mmI33：由滚动轴承、挡油盘及装配关系等确定l33=50mm|34：由

19、装配关系，箱体结构等确定l34=50mml35:由齿轮位置关系等确定l35=12mml36：由齿轮宽度确定l36=73mml37：由箱体结构、装配关系滚动轴承、挡油盘等关系确定l37=50mm7.2.2 低速轴弯扭组合强度校核,，,2T254802作用在齿轮上的圆周力：Ft=3=2548.021000=4298.20Nd4255径向力：Fr=Fttanaa=20°则Fr=1564.42N心匕138.51564.42求垂直面的支反力：F1V=1022.03Nl1l2212机械设计基础课程设计说明书F2V=FrF1V=1564.42-1022.03=542.39N计算垂直弯矩：M=F2V

20、l2=542.39138.5104=75.12N-Mav2V2M'av=F1Vli=1022.03父73.5m10=75.12N-MI2E138.5429820求水平面的支承力F1H=2808N11l2212F2H=Ft-F1H=4298.20-2808=1490NFtZl73.5Ft娉毓群蚊旅/日8.5rvFh计算、绘制水平面弯矩图：MaH=F1Hli=280873.5104=206.4NM3MaH=F2Hl2=1490138.510=206.4N-M求合成弯矩图：M=,MaV-M2h=.206.4275.122=219.65N-M求危险截面当量弯矩：由图可知，C-C处截面最危险，因

21、减速器单项运转，故可以认为转矩为脉动循环变化，修正系数久为0.6。其当量弯矩为：Me=t'M2+(«T3)2=J219.652+(0.6x548.02)2=395.4n-M计算危险截面处的直径：轴的材料为45钢调质处理，根据教材P342页表16.3查得kB】=800Mpa,许用弯曲应力&4】=75MPa,则=37.5mm3M_3395.4103；0.1二为10.175机械设计基础课程设计说明书考虑到键槽的影响，取d=1.0537.5=39.4mm则可以得出d36=70mm>d,所以轴是安全的。7.2.3低速轴的疲劳强度安全系数校核(略)7.3中间轴的设计计算最小

22、轴径计算P.、3.58d.C3=(107118)327.530.3mm,n.210.53最小轴径处安装滚动轴承，根据设计手则滚动轴承的标准可以得出d21=30mm其他各段尺寸根据两齿轮宽度及箱体尺寸和安装要求可分别得出d22=48mmd23=10mmd24=77mmd25=45mm八、滚动轴承的选择和计算8.1高速轴和中间轴上滚动轴承的选择因为设计的齿轮都是直齿，所以轴向不受力，再结合速度情况，选用深沟球轴承。高速轴安装轴承的轴段直径为25mm由设计手则查得应选用深沟球轴承6205GB/T276-94,中间轴安装轴承的轴段直径为30mm由设计手则查得应选用深沟球轴承6206GB/T276-94

23、。8.2低速轴上滚动轴承的选择和计算选择：高速轴安装轴承的轴段直径为60mm由设计手则查得应选用深沟球轴承6212GB/T276-94校核：因为fa一fb所以Fr=FA=1022.03nr此处轴承只由教材P381页，表17.11查得f0应选1.1。p受轴向载荷P=fpFr=1.1x1022.03N=1124.23Npr验算轴承寿命：Lh1=152510=37500h106'ftCr60n3、R63101147800'I60M59.98<1124.23)=2.1107h_Lh1，所选轴承具有足够的寿命。九、联轴器的选择9.1输入轴联轴器的选择(1)选择类型电动机与减速器高速

24、轴联结用的联轴器,般选用弹性可移式联轴器，所以此处与高速轴联接的联轴器选弹性柱销联轴器。-10-机械设计基础课程设计说明书(2)求计算转矩前面已经求出电动机的扭矩Td=37.5NM由教材P435表19.1查得，工作情况系数=1.25,故计算转矩TC=KATd=37.5X1.25=46.875NNM(3)确定型号由设计手则标准中选取弹性套柱销联轴器TL6。它的公称转矩为60N-M,联轴器为钢时，许用转速为5700r/min,允许轴孔径在2028mm之间。故所选联轴器合适。9.2输出轴联轴器的选择(1)选择类型减速器低速轴与工作机轴联接用的联轴器，选用刚性可移式联轴器，此处选择凸缘联轴器(2)求计

25、算转矩前面已经求出低速轴的扭矩T3=548.02NM由教材P435表19.1查得，工作情况系数Ka=1.5,故计算转矩Tc=KaT3=548.02X1.5=822.03NM(3)确定型号由设计手则标准中选取凸缘联轴器YL11。它的公称转矩为1000N-M,联轴器为钢时，许用转速为5300r/min,允许轴孔径在5056mm之间。故所选联轴器合适。十、键联接的选择和计算10.1 高速轴和中间轴上键连接的选择减速器上的键只需要具有周向固定作用，故普通平键即可，此减速器的所有键都选A型普通平键。(1)高速轴上只有一个与联轴器联接的键，键所在轴段的直径d11=20mm。根据教材P133页表8.1查得键

26、宽为b=6mm,键高h=6mm,键长在轴段允许的范围内越大越好，则L=45mm,则选键为键：6X45GB1096-79。(2)中间轴上有两个键，但键所在轴段的直径相同均为40mm,根据教材P133页表8.1查得键宽为b=12mm,键高h=8mm,键长在轴段允许的范围内越大越好，则大齿轮处的键长45mm则选键为键12X45GB1096-79;小齿轮处的键长70mm,则选键为键12X70GB1096-7910.2 低速轴上键联接的选择和计算低速轴上有两个键的选择。选择：与套筒相联接的轴段的直径为50mm,根据教材P133页表8.1查得键宽为b=14mm,键高h=9mm,键长在轴段允许的范围内越大越好，则L=100mm则所