斜齿圆柱齿轮减速器毕业设计.doc

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1、白城职业技术学院毕业论文设计说明书斜齿圆柱齿轮减速器学生姓名： 专业班级： 机械制造及其自动化 指导教师： 起止日期： 2011.12.12012.3.15 白城职业技术学院 摘 要机械设计实践教学环节对培育学生实际工程设计能力具有重要意义。它是学生毕业前所进行的最重要的实践训练环节。此设计是设计一级斜齿圆柱齿轮减速器，根据课题所给定的参数以及传动方案进行设计。电机的选择，带传动的合理设计，轴系及齿轮的设计及校核。合理方案首先要满足工作机的性能要求。适应工作条件，工作可靠，此外还应使传动装置的结构简单，尺寸紧凑，加工方便，成本低廉，传动效率高和使用维护方便。要同时满足这些要求是比较困难的，因此

2、要同通过分析比较多种传动方案，选择出能保证重点要求的最佳传动方案。本方案采用带传动，承载能力较低，但能缓冲减震，有过载保护作用，而采用齿轮的工艺齿轮，既有传动平稳，承载能力高等优点。关键词：机械 齿轮减速器 传动 Abstract Mechanical design of practice teaching link for cultivating students practical ability of engineering design has important significance. It is the students before graduation are the mo

3、st important practice link. This design is the design of two stage cylindrical helical gear reducer, according to the topic given parameters and transmission scheme design. Choice of motor, belt drive design, shaft and gear design and verification. Reasonable solution to satisfy the performance requ

4、irements of working machine. Adapt the working conditions, reliable work, moreover also should make the transmission device has the advantages of simple structure, compact size, convenient processing, low cost, high transmission efficiency and convenient use and maintenance.To satisfy these requirem

5、ents is difficult, so the same through the analysis and comparison of various transmission scheme, selection of key requirements to ensure optimum transmission scheme.This scheme adopts belt transmission, bearing capacity is low, but can buffer damping, overload protection function, and adopts the g

6、ear with gear, has stable transmission, high bearing capacity.Key words: mechanical gear reducer目 录摘 要IIAbstractIII目 录IV设计任务书1第1章 电动机的选择21.1传动机结构21.2计算总传动比2第2章 斜齿圆柱齿轮减速器的设计32.1选精度等级、材料及齿数32.2按齿面接触强度设计32.3按齿根弯曲强度验算4第3章 轴的设计计算63.1轴的选择与结构设计63.2初始轴的直径63.3高速轴轴的校核：6第4章 键联接的选择及计算114.1键的选择与结构设计114.2键的校核:11第

7、5章 滚动轴承的选择及计算135.1轴承的选择与结构设计135.2 高速轴轴承的校核:13第6章 联轴器的选择及计算156.1联轴器的选择和结构设计156.2联轴器的校核15第7章 减速器附件的选择16第8章 润滑和密封方式的选择178.1齿轮润滑178.2滚动轴承的润滑17第9章 箱体及附件的结构设计和选择189.1 减速器箱体的结构设计189.2 减速器的附件189.2.1窥视孔和视孔盖189.2.2通气器189.2.3轴承盖189.2.4定位销19设计小结19参考资料:20致谢21设计任务书题目：设计一由电动机驱动的不均匀加料用的连续运输的斜齿圆柱齿轮闭式减速传动，已知传递功率P15.1

8、6kW，小齿轮转速n1=200rpm,齿数比u=3.2。工作寿命为15年（每年为300工作日），两班制（8小时/天）。 一总体布置 电动机；联轴器；齿轮减速器；带式运输机；鼓轮；联轴器 二 工作情况：载荷平稳、单向旋转三 原始数据输送带有效拉力F（N）:2000滚筒的直径D（mm）：350 运输带速度V（m/s）：2.35带速允许偏差（）：5 %使用年限（年）：151. 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 四 设计任务1 斜齿圆柱齿轮减速器设计装配图一

9、张 （A1号图纸)2 低速轴零件工作图一张 （A3号图纸）3 大齿轮零件图一份 （A3号图纸）4. 设计说明书一份 （约20页）五 设计进度1、 第一阶段：总体计算和传动件参数计算 2、 第二阶段：轴与轴系零件的设计 3、 第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 4、 第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 第1章 电动机的选择1.1传动机结构本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，大齿轮浸油深度到规定尺寸。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。 1.2计算总传动比 由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速n可确定传动装置应有的总传动比为： ianm

10、/n =1440/200 ia7.21.2.1电动机类型和结构的选择 因为本传动的工作状况是：载荷较平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y系列的电动机。 1.2.2电动机容量的选择 1） 工作机所需功率Pw :Pw5.16kW 2） 电动机的输出功率 :PdPw/ =（带传动）*（轴承）*（齿轮）*（联轴器）*（卷筒）=0.90*0.98*0.98*0.98*0.98*0.98*1*0.96=0.807Pd6.39kW 1.2.3电动机型号的确定 由机械设计手册查出电动机型号为Y160L-8,其额定功率为7.5kW，满载转速720r/min。基本符合题目所需的要求 第2章 斜齿圆柱齿轮减速器的

11、设计2.1选精度等级、材料及齿数2.1.1选择小齿轮材料为45号钢（调质处理），硬度为235-255HBS。大齿轮材料为45号钢（正火处理），167-212HBS。2.1.2精度等级选用8级精度。2.1.3试选小齿轮齿数z125，大齿轮齿数z280。2.1.4选取螺旋角。初选螺旋角12。2.2按齿面接触强度设计因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算 2.2.1 确定公式内的各计算数值 （1） 试选载荷系数K1.4 （2）区域系数ZH3.17（3）尺宽系数d1.0（4） 得SF=1.3，SH=1.0（5）得材料的弹性影响系数ZE189,8Mpa （6）按齿面硬度查得小齿轮

12、的接触疲劳强度极限Hlim1570MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2530MPa； （7）小齿轮转矩T1=9.55106P1/n1 =9.551065.16/200=2.46105N.mm（8）需用接触应力验算由图10.24得 hlim1=570MPa hlim2=530MPa N1=60nth=602001530016=8.64108 N2= N1/i=8.64108/3.2=2.7108H10.95570/1=541.5MPa H20.92530/1=487.6MPa 2.2.2 计算 （1） 试算小齿轮分度圆直径d1（2） 计算圆周速度 v=d1n1/601000=3.14102

13、200/601000=1.06m/s （3） 计算齿宽b及模数mb=dd1=1102.23mm=102.23mm （4）计算载荷系数K 已知载荷平稳，所以取K=1.4 根据=1.06m/s, 选择8级精度 （5） 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，得 d1=102.23mm （7） 计算模数mnmn=2acos/z1+z2=3.22 取4（8）中心距a=mn（z1+z2）/2cos=214.49mm取中心距a=215mm螺旋角=arcosmn（z1+z2）/2a=122248=122248（9）则d1=mnz1/cos=102.23mm d2= mnz2/cos=327.15mm（10）齿

14、宽b1=0.8d1=102.23 mm则小齿轮齿宽为b1=105mm，大齿轮齿宽为b2=110mm2.3按齿根弯曲强度验算2.3.1确定计算参数（1） 载荷系数 K=1.4 （2） 计算当量齿数 z= /cos=25/ cos12=26.71=27 z= /cos=80/ cos12=85.48=86（3）需用弯曲应力由图12.25查的 由图10.26查的YNT1=YNT2=1 F1=F1=154.84Mpa,安全F2=F2138.46Mpa,安全结构设计以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式为宜。2.3.2齿轮的主要参数按照同样的方法可以得到各级齿轮

15、的主要参数。具体数值如表2-1小齿轮大齿轮齿数2580中心距215215法面模数42.5端面模数2.0552.543螺旋角12.30610.507法面压力角端面压力角20.414720.4147齿宽b110105齿根高系数标准值11齿顶高系数0.97850.9749齿顶系数标准值0.250.25分度圆直径102.5326.56齿顶高44齿根高55齿全高99齿顶圆直径110.5334.56齿根圆直径92.05316.56 第3章 轴的设计计算轴是组成机器的主要零件之一，一切作回转运动的传动零件（如齿轮），都必须安装在轴上才能进行运动及动力传动。因此，轴的主要功能是支承回转零件及传递运动和动力。3

16、.1轴的选择与结构设计选轴的材料45号，热处理为调质处理，查表14.7得B=650 MPa ，S=300 MPa，-1=275 MPa。3.2初始轴的直径联轴器和滚动轴承的型号是根据轴直径确定的，而且轴的结构设计是在初步计算轴径的基础上进行的,故先要初算轴径.轴的直径可按扭转强度发进行估算的,即式中,P为轴的传递功率,kW,n为轴的转速,r/min;C为由轴的材料和受载情况确定的系数.轴的材料为45号钢。如果轴段截面上有键槽，d增大5%；有两个键槽时，d增大10%。因为高速轴和中间轴的齿轮直径与轴径相差不大，齿轮的齿根至键槽的距离,所以将高速级小齿轮,即齿轮轴。3.3高速轴轴的校核：3.3.1

17、 高速轴轴的各参数如下： 1=24639Nm =200r/min P2=5.56kW3.3.2 高速轴轴上的各力：高速级大齿轮： 3.3.3扭转强度估算轴径根据表14.1得C=107118。又由式(14.2)得dC=（107118）mm=32.736.1mm考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故将估算直径加大3%5%，取为33.6837.91mm。由设计手册取标准直径=35mm。设计轴的结构并绘制结构草图由于设计的是单级减速器，可将齿轮复制在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安装半联轴器确定轴上零件的位置和固定方式 要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的装配顺序和

18、固定方式。参考图14.8，确定齿轮从轴的右端装入，齿轮的左端用端肩（或轴环）定位，右端用套筒固定。这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定.齿轮的周向固定采用平键连接。轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用轴肩固定，周向采用过盈配合固定。确定个轴端的直径轴端上应有轴肩，同时为能很顺利地在轴端上安装轴承，轴端必须满足轴承内经的标准，故取轴端的直径。为40mm；用相同的方法确定轴段、的直径d3=45mm,d4=55mm;为了便于拆卸左轴承，可查出6208型滚动轴承的安装高度为3.5mm，取d5=47mm。确定各轴段的长度，齿轮轮毂宽度为110mm，为保证齿轮固定可靠，轴段3的长度应略短于齿轮轮毂宽度 ，取为

19、107mm；为保证齿轮端面与箱体内不相碰，齿轮端面与箱体内壁间应留有一定的间距，取该间距15mm；为保证轴承安装在箱体轴承座空中，并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁距离为5mm，所以轴承的长度取为20mm，轴承支点距离l=118mm；根据箱体结构及连轴器距轴承盖有一定的要求，取L=87mm；查阅有关的连轴器手册取L为82mm；在轴段,上分别加工出键槽,使两键槽处于同一圆柱母线上,键槽的长度比相应的懿宽度小约510mm，键槽的宽度按轴段直径查手册得到。选定轴的结构细节，如圆角.倒角.退刀槽的尺寸。 按设计结果画出轴的结构草图3.3.4按弯扭合成强度校核轴径1）画出轴的受力图2）作水平面内的弯

20、矩图。支点反应力为=N=703.95NI-I截面处的弯矩为=703.95Nmm=41533NmmII-II截面处的弯矩为=703.9529Nmm=20414Nmm3)作垂直面内的弯矩图，支点反应力为=-=（-）N=-355.942N=-=763.8-(-355.942)N=1119.742NI-I截面左侧弯矩为=（-355.942）Nmm=-21000.578NmmI-I截面右侧弯矩为=1119.742Nmm=66064.778NmmII-II截面处的弯矩为=29=763.829Nmm=22150.2Nmm4)作合成弯矩图M=I-I截面：=Nmm=46540.46Nmm=Nmm=78035.5

21、4NmmII-II截面：=Nmm=30122.46Nmm5）求转矩图T=9.55=9.55Nmm=272900Nmm6）求当量弯矩因减速器单向运转，故可以认为转矩为脉动循环变化，修正系数a为0.6。 I-I截面：=Nmm=181384.49NmmII-II截面：=Nmm=166487.69Nmm7）确定危险截面及校核强度由图可以看出，截面I-I,II-II所受转矩相同，但弯矩，且轴上还有键槽，故截面I-I可能为危险截面。但由于轴径，故也应对截面II-II进行校核。-截面：=MPa=19.9MPa-截面：=MPa=26.3MPa查表得=60Mpa,满足的条件，故设计的轴有足够强度，并有一定裕量。

22、3.3.5修改轴的结构因所设计轴的强度裕度不大，此轴不必再作修改3.3.6绘制轴的零件图图3-1第4章 键联接的选择及计算键是标准件，通常用于联接轴和轴上的零件，起到周向固定的作用并传递转矩。有些类型的键还可以实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。根据所设计的要求。此次设计所采用的均为平键联接。4.1键的选择与结构设计取本设计中间轴段的平键进行说明。根据高速轴段的轴径选择, 键的具体结构如下图图4-14.2键的校核: 4.2.1平键联接强度的计算 先根据设计出轴的尺寸d从标准中查得键的剖面尺寸为：键宽b，键高h，k为键与轮毂槽的接触高度等于0.5h，l为键的工作长度。校核公式: 查表3-1得: 4

23、.2.2小齿轮 该键满足强度要求. 4.2.3 大齿轮: 该键满足强度要求.4.2.4 该键满足强度要求.表4-1轴键键槽公称直径d公称尺寸宽度b深度公称尺寸b极限偏差轴t毂一般键联接轴N9毂Js94450140- 0.0435.53.85865180-0.0437.04.4 第5章 滚动轴承的选择及计算轴承是支承轴的零件，其功用有两个：支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度；减轻转轴与支承之间的摩擦和磨损。与滑动轴承相比，滚动轴承具有启动灵活、摩擦阻力小、效率高、润滑简便及易于互换等优点，所以应用广泛。它的缺点是抗冲击能力差，高速时有噪声，工作寿命也不及液体摩擦滑动轴承。5.1轴承的选择与结构

24、设计 由于转速较高，轴向力又比较小，故选用深沟球轴承。下面以高速级轴为例初选轴承型号为6208，具体结构图如下。图5-1 5.2 高速轴轴承的校核: 根据要求轴的型号选为6208： 由轴的校核数据得 R1R2 查表10-4 X=1,Y=0 当量动载荷： 验算轴承寿命: 所以=12000h,故6208轴承能满足预期计算寿命要求. 第6章 联轴器的选择及计算联轴器是机械传动常用的部件，它主要用来是联接轴与轴（有时也联接其它回转零件）。以传递运动与转矩。用联轴器连接的两根轴只有在机器停车后用拆卸的方法才能把两轴分离。6.1联轴器的选择和结构设计以输入轴为例进行联轴器的介绍。根据所选的电动机的公称直径

25、35和设计所要求的机械特性选择弹性柱销联轴器。6.2联轴器的校核 T1=9.55106P1/n1 =9.551065.16/200=2.46105N.mm校核公式： 查表11-1得,=1.5 查表13-7得,=630 TT,nn所以经校核后符合设计的要求，具体参数如表6-1型号公称转矩许用转速轴孔直径轴孔长度钢Z、J型HL3 630500030 32 35 386040 42 (45) (48)第7章 减速器附件的选择通气器 由于在室内使用，选通气器（简单式通气器），采用M201.5 油面指示器选用游标尺M16 起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳 放油螺塞 选用外六角油塞及垫片M161.5 第8章

26、 润滑和密封方式的选择减速器的传动零件和轴承必须要有良好的润滑，以降低摩擦，减少磨损和发热，提高效率。8.1齿轮润滑=1.06m/s 2m/s 所以选用润滑脂润滑脂润滑剂的选择 齿轮传动所用润滑油的粘度根据传动的工作条件、圆周速度或滑动速度、温度等按来选择。根据所需的粘度按选择润滑油的牌号。最常用的滚动轴承的润滑剂为润滑脂。脂润滑适用于dn值较小场合，其特点是不易流失、易于密封、油膜强度高、承载能力强，一次加脂后可以工作相当长的时间。充填润滑脂时一般不超过 轴承内空气的1/31/2，以免因润滑脂过多而引起轴承发热，影响轴承正常工作。8.2滚动轴承的润滑润滑剂的选择 减速器中滚动轴承可采用润滑油

27、或润滑脂进行润滑。若采用润滑油润滑，可直接用减速器油池内的润滑油进行润滑。若采用润滑脂润滑，润滑脂的牌号，根据工作条件进行选择。第9章 箱体及附件的结构设计和选择9.1 减速器箱体的结构设计箱体是加速器中所有零件的基座，是支承和固定轴系部件、保证传动零件正确相对位置并承受作用在减速器上载荷的重要零件。箱体一般还兼作润滑油的油箱。其具体结构尺寸如附表：9.2 减速器的附件为了保证减速器正常工作和具备完善的性能，如检查传动件的啮合情况、注油、排油、通气和便于安装、吊运等。减速器箱体上常设置某些必要的装置和零件，这些装置和零件及箱体上相应的局部结构统称为附件（参看图41及第十四章）。现将附件作如下分

28、述。9.2.1窥视孔和视孔盖窥视孔用于检查传动件的啮合情况和润滑情况等，并可由该孔向箱内注入润滑油，平时由视孔盖用螺钉封住。为防止污物进入箱内及润滑油渗漏，盖板底部垫有纸质封油垫片。9.2.2通气器减速器工作时，箱体内的温度和气压都很高，通气器能使热膨胀气体及时排出，保证箱体内、外气压平衡，以免润滑油沿箱体接合面、轴伸处及其它缝隙渗漏出来。 9.2.3轴承盖轴承盖用于固定轴承外圈及调整轴承间隙，承受轴向力。轴承盖有凸缘式和嵌入式两种。凸缘式端盖调整轴承间隙比较方便，封闭性能好，用螺钉固定在箱体上，用得较多。嵌入式端盖结构简单，不需用螺钉，依靠凸起部分嵌入轴承座相应的槽中，但调整轴承间隙比较麻烦

29、，需打开箱盖。根据轴是否穿过端盖，轴承盖又分为透盖和闷盖两种。透盖中央有孔，轴的外伸端穿过此孔伸出箱体，穿过处需有密封装置。闷盖中央无孔，用在轴的非外伸端。9.2.4定位销为了保证箱体轴承座孔的镗削和装配精度，并保证减速器每次装拆后轴承座的上下半孔始终保持加工时候的位置精度，箱盖与箱座需用两个圆锥销定位。定位削孔是在减速器箱盖与箱座用螺栓联接紧固后，镗削轴承座孔之前加工的。设计小结这次关于圆柱斜齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过二个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下

30、了坚实的基础.1. 机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、公差与配合、CAD实用软件、机械工程材料、机械设计手册等于一体。2. 这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。3. 在这次的课程设计过程中,综合运用先修课程中所学的有关知识与技能,结合各个教学实践环节进行机械课程的设计,一方面,逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力,特别是提高了分析问题和解决问题的能力,为我

31、们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。4. 本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。衷心的感谢老师的指导和帮助.5. 设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。参考资料:1.机械设计西北工业大学机械原理及机械零件教研室编著。高等教育出版社2.机械原理西北工业大学机械原理及机械零件教研室编著。高等教育出版社3.现代工程图学教程 湖北科学技术出版社。2002年8月版4.机械零件设计手册 国防工业出版社1986年12月版5.机械设计手册 机械工业出版社 王凤平 2004年9月第三版6.实用轴承手册 辽宁科学技术

32、出版社2001年10月版7.机械课程设计指导书 第二版其他有关数据见装配图的明细表和手册中的有关数据致谢 经过了这一段时间，在指导老师的热心帮助下和我自己的努力下完成了这次论文。在这过程中，我把作业所涉及到的课本都系统地复习了一遍，有的比以前学的更透彻，而且有了整体概念。同时还有把这些课本的内容都联系了起来，整合到了一份作业上，“机”与“电”的整合，“理论”与“实践”的整合，“技术”与“经验”的整合，真可谓全兵演练，真的受益菲浅。然而，通过这次作业也暴露出了我的许多不足之处，概念模糊、工作原理搞不清、结构设计不合理、缺乏创新理念等等。这些不足在以后的工作中肯定起到很大的反作用，阻碍工作进展，所以我会狠下功夫，改掉这些不足。