机械设计课程设计两级斜齿圆柱齿轮减速器.doc

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1、华东交通大学理工学院机械设计专业课程设计说 明 书设计题目：两级斜齿圆柱齿轮减速器 院 系：机电分院 专业班级：09级机械电子工程（3）班 学生学号：20090410290305 学生姓名： 指导老师： 二级斜齿减速器设计1、 机械设计基础课程设计任务书（1） 、课程设计的目的 综合运用机械设计课程以及其他选修课程的理论和生产实际知识，进行机械设计基本训练，培养学生的实际动手能力。 学习并掌握通用机械零件、机械传动装置等的一般设计过程和方法，培养学生独立设计和解决实际设计问题的能力。（2） 、设计题目设计一用于带式运输机的两级斜齿园柱齿轮减速器。传动简图如下图所示。（3） 、设计要求一直输送带

2、拉力F=2250N，传送带速度v=1.35m/s,滚筒直径D=440mm，使用寿命为5年，每天工作8小时。（4） 、工作条件工作有轻微振动，经常满载、空载起动、单班制工作，运输带允许速度误差为，减速器小批量生产。2、设计说明书2.1 电动机的选择2.1.1 确定传动装置所需的功率P2.1.2 确定传动装置的效查表得：一对滚动轴承的效率 =0.99闭式圆柱齿轮的传动效率 =0.97弹性联轴器的效率 =0.99卷筒轴滑动轴承的效率 =0.96故传动装置的总效率 =0.895 2.1.3 选择电动机电动机所需的最小名义功率 因载荷平稳，电动机的额定功率应略大于即可，查表得Y系列电动机额定功率。确定电

3、动机的转速输送机卷筒的转速 单级圆柱齿轮的传动比 故电动机的转速范围 ： 查表选择Y132M1-6电动机，所选电动机的主要参数如下表：名称符号参数值额定功率Pde满载转速输出端直径伸出端安装长度安装基础地脚螺栓距离2.2 传动装置总传动比计算及传动比初步分配2.2.1 总传动比计算 滚筒的转速 所选电动机的满载转速 故总传动比 2.2.2 分配各级总传动比查表得：高速级齿轮传动的传动比 低速级齿轮传动的传动比 注明：减速器的两个大齿轮的直径接近按分配。滚筒的时机转速 传送带线速度 滚筒的线速度误差 符合要求。2.3 初步计算传动装置运动学和动力学参数2.3.1 电动机轴输出参数 2.3.2 高

4、速轴I的参数 2.3.3 中间轴II的参数 2.3.4 低速轴III的参数 2.3.5 滚筒轴的参数 各轴的转速、功率和转矩列于下表：轴名称转速n/(r/min)功率P/kw转矩T/(N*mm)电动机轴9603.5435216高速轴I9603.5034818中间轴II2003.40162302低速轴III503.26623424滚筒轴503.105926732.4 齿轮传动设计2.4.1 高速级齿轮的设计（1）选择齿轮的材料及热处理 小齿轮选用45钢，调质处理，硬度为229-286HBS。大齿轮选用45钢，调质处理，硬度为197-255HBS。（2）确定齿轮材料的许用接触应力试验齿轮接触疲劳极

5、限应力查表得： 齿轮接触疲劳强度最小安全系数查表得：齿轮接触疲劳强度寿命系数应力循环次数 查表得： 工作面硬化系数齿轮工作面为软齿面组合，查表得：齿轮材料许用接触应力 （3） 按齿面接触强度设计齿轮传动 作用在高速轴上得扭矩 载荷系数K，查表得： K=1.2齿宽系数因为是减速器，故 齿轮材料弹性系数，查表得：节点区域系数因为是斜齿轮圆柱齿轮传动，故 初选齿数和齿数比 齿数比 选齿轮分度圆柱螺旋角 查表得：接触疲劳强度重合度系数 端面重合度查表得：； 齿宽系数 轴面重合度 查表得：接触疲劳强度重合度系数 （按）接触疲劳强度螺旋角系数查表得：齿面疲劳强度分度圆螺旋角系数 按齿面解除疲劳强度设计 =

6、 = （4）确定传动的主要参数 确定模数 取 确定中心距 其他主要尺寸 （大于不发生齿面疲劳点蚀的最小值，安全） （5）校核轮齿齿根弯曲疲劳强度 试验齿轮弯曲疲劳极限应力查表得：； 齿根弯曲疲劳强度最小安全系数查表得： 齿根弯曲疲劳强度寿命系数应力循环次数（前面已计算） 查表得：； 弯曲疲劳强度尺寸系数查表得： 许用弯曲疲劳应力 齿形系数查表得： ； 应力修正系数查表得： ； 齿根弯曲疲劳强度重合度系数查表得: 齿根弯曲疲劳强度螺旋角系数查表得： 校核齿根弯曲疲劳强度 (6)齿轮参数和几何尺寸 高速级齿轮参数赫尔几何尺寸如下表：高速级齿轮参数及几何尺寸参数或几何尺寸符号小齿轮大齿轮法面模数22

7、法面压力角法面齿顶高系数11法面顶隙系数0.250.25分度圆柱螺旋角左右齿数31149齿顶高22齿根高2.52.5分度圆直径62.96251.84齿顶圆直径66.96255.84齿根圆直径57.96246.84齿宽74.95668.956传动中心距182.78 （7）确定齿轮的精度等级 齿轮圆周速度： 查表得：应选用8级精度，即8 GB/T 10095.12001 （8）齿轮结构设计 小齿轮采用齿轮轴，大齿轮采用腹板式结构。 2.4.2 低速级齿轮的设计 （1）重新计算减速器中间轴的运动学和动力学参数 （2）选择齿轮材料及热处理 查表得：小齿轮选用钢，调质处理（）， 硬度为； 大齿轮选用钢，

8、调质处理（），硬度为。 （3）确定齿轮材料的许用接触应力 试验齿轮接触疲劳极限应力 查表得：； 齿轮接触疲劳强度最小安全系数 查表得： 齿轮接触疲劳强度寿命系数 应力循环次数 查表得： ； 工作面硬化系数 由于齿轮工作面为软齿面组合，故 齿轮材料许用应力 （4）按齿面接触疲劳强度设计齿轮传动 作用在中间轴上得扭矩 载荷系数 查表得： 齿宽系数 因为是减速器，故 齿轮材料弹性系数 查表得： 节点区域系数因为是斜齿轮圆柱齿轮传动，故 初选齿数和齿数比 齿数比 精确计算输送带线速度 选齿轮分度圆柱螺旋角 查表得： 接触疲劳强度重合度系数 端面重合度查表得：； 齿宽系数 轴面重合度 查表得：接触疲劳强

9、度重合度系数 （按）接触疲劳强度螺旋角系数查表得：齿面疲劳强度分度圆螺旋角系数 按齿面解除疲劳强度设计 = = （5）确定传动的主要参数 确定模数 取 确定中心距 其他主要尺寸 （大于不发生齿面疲劳点蚀的最小值，安全） （6）校核轮齿齿根弯曲疲劳强度 试验齿轮弯曲疲劳极限应力查表得：； 齿根弯曲疲劳强度最小安全系数查表得： 齿根弯曲疲劳强度寿命系数应力循环次数（前面已计算） 查表得：； 弯曲疲劳强度尺寸系数查表得： 许用弯曲疲劳应力 齿形系数查表得： ； 应力修正系数查表得： ； 齿根弯曲疲劳强度重合度系数查表得: 齿根弯曲疲劳强度螺旋角系数查表得： 校核齿根弯曲疲劳强度 (7)齿轮参数和几何

10、尺寸低速级齿轮参数和几何尺寸如下表：高速级齿轮参数及几何尺寸参数或几何尺寸符号小齿轮大齿轮法面模数22法面压力角法面齿顶高系数11法面顶隙系数0.250.25分度圆柱螺旋角左右齿数39156齿顶高2.52.5齿根高3.125 3.125分度圆直径79.20316.8齿顶圆直径104.20321.8齿根圆直径72.95315.55齿宽101.0595.05传动中心距237.61 （8）确定齿轮的精度等级 齿轮圆周速度： 查表得：应选用8级精度，即8 GB/T 10095.12001 （9）齿轮结构设计 小齿轮采用齿轮轴，大齿轮采用腹板式结构。 2.5 轴的结构设计及强度计算2.5.1 输入轴的结

11、构设计和强度计算 (1) 计算作用在齿轮上的力： 转矩：圆周力： 径向力： 轴向力：（2）初步估算轴的直径： 选取45号钢作为轴的材料，调质处理 查表得：A=113 根据公式 计算轴的最小直径，并加大3%以考虑键槽的影响。 故 2.5.2 轴的结构设计 （1）确定轴的结构方案该轴（输入轴）的轴承分别从两端装入，由挡油盘定位。 轴段主要用于安装联轴器，其直径应于联轴器的孔径相配合，因此要先选择联轴器。联轴器的计算转矩为，根据工作情况选取故 根据工作要求选用弹性柱销联轴器，型号为HL3,许用转矩 与输入轴联接的半联轴器孔径，因此选取轴段的直径为。半联轴器轮毂总长度mm（J型轴孔），与轴配合的轮毂孔

12、长度为mm。 （2）确定各轴段的直径和长度： 轴段:为配合轴颈，按半联轴器孔径，选取轴段直径为。为保证定位要求，轴段的长度应比半联轴器配合段轮毂孔长度（mm）略短mm；半联轴器右端用套筒轴向定位，其长度为扳手的有效活动距离和输入轴轴承盖长度之和。此处取为 45mm。所以，轴段总长为。 轴段:为支撑轴颈，用来安装轴承。预选轴承型号为6208深沟球轴承。宽度mm。所以轴段直径应为轴承内圈直径mm；为保证轴承的轴向定位用挡油盘定位，长度为mm，轴段长度应比轴承宽度短mm，确定其长度为mm。 轴段：此轴段为连接轴身，为了保证定位轴肩有一定的高度和轴承有足够的支撑跨距其直径和长度确定为：mm，mm 轴段

13、：为齿轮轴的齿轮部分，其分度圆的直径为d=63mm,因此其尺寸L=75mm。 轴段：也是支撑轴颈，其直径应为mm，为保证轴承的轴向定位用挡油盘定位，长度为mm， 即长度为mm。 2.5.3 绘制输入轴的弯矩图和扭矩图（1）求反力 H水平面 V垂直面 （2）求齿宽中点出的弯矩H水平面 V垂直面合成弯矩M 扭矩T当量弯矩 弯矩图和扭矩图：（3）校核轴的强度查表得 N/mm,材料的许用应力即 N/mm轴的计算应力为：2.5.4 中间轴的结构设计：（1）计算作用在齿轮上的力： 转矩： 大齿轮上受到的力与小齿轮上的力互为作用力与反作用力。 则：圆周力： 径向力： 轴向力： (2) 中间轴上小齿轮的各个力

14、为 圆周力： 径向力： 轴向力：（3）初步估算轴的直径： 选取45号钢作为轴的材料，调质处理 查表取A=113 根据公式 计算轴的最小直径，并加大3%以考虑键槽的影响。 则：2.5.5 轴的结构设计(1) 确定轴的结构方案： 该轴（中间轴）左端齿轮轴，大圆柱齿轮从右端装入，然后分别自两端装入挡油板和轴承。结构如图：（2）确定各轴段的直径和长度： 轴段：为支撑轴颈，预选轴承型号为606深沟球轴承。其内圈直径，宽度。挡油板宽度为32mm，所以，确定轴段直径为mm，长度为mm。轴段：为齿轮轴部分，长度为mm。轴段的直径为mm。 轴段：为联接轴身。用于保证轴承的支撑跨距和轴上零件的轴向定位。所以，确定

15、轴段直径为mm，长度为mm。 轴段：用于安装大圆柱齿轮，已知轮毂孔直径为mm，长度为mm。同样为了保证定位精度，取轴段长度为mm。 轴段：为支撑轴颈，结构尺寸与轴段完全相同。(3) 绘制轴的弯矩图和扭矩图： 求反力 H水平面 V垂直面 （4）求齿宽中点出的弯矩H水平面 V垂直面合成弯矩M扭矩T 当量弯矩 弯矩图和扭矩图： （5）校核轴的强度： 查表得 N/mm,材料的许用应力即 N/mm,轴的计算应力为： 2.5.6 输出轴的结构设计 （1）计算作用在齿轮上的力： 转矩： 转速： 圆周力： 径向力： （2）初步估算轴的直径： 选取45号钢作为轴的材料，调质处理 查表取：A=113 根据公式 计

16、算轴的最小直径，并加大3%以考虑键槽的影响。 则： （3）轴的结构设计： 确定轴的结构方案： 该轴（输出轴）左端先后装入大圆柱齿轮、挡油板、轴承、轴承套，右端先装入挡油板、轴承。联轴器将在传动系统装配时安装，减速器装配过程中不应装配。结构如图： 轴段：用于安装联轴器，与联轴器配合的长度为82mm,直径为mm，轴套长度为45mm。因此，确定轴段直径为mm，长度为mm 轴段：为支撑轴颈，预选轴承型号为6208深沟球轴承。其内圈直径mm，宽度mm。挡油板长度为34mm，所以，确定轴段直径为mm，长度为轴段：用于安装大圆柱齿轮，其轮毂孔直径为mm,长度为mm。轴段：为联接轴身。综合考虑轴承的支撑跨距和

17、轴身的力学性能,确定其直径mm,长度mm。 轴段：用于安装右轴承，型号同样是6208深沟球轴承，挡油板长度为24mm。所以确定轴段直径为mm，长度为mm。（4）绘制轴的弯矩图和扭矩图： 求反力 H水平面 V垂直面 （5）求齿宽中点出的弯矩H水平面 V垂直面合成弯矩M扭矩T 当量弯矩弯矩图和扭矩图：（6）校核轴的强度：查表得 N/mm,材料的许用应力即 N/mm,轴的计算应力为：2.6 输入轴轴承型号6208的寿命校核计算：(1)支座反力： (2).轴承寿命： 按公式，求得，查表取，已知轴承的额定动载荷 故 符合寿命要求 满足设备中修的要求，寿命足够！ 2.7 中间轴轴承型号606的寿命校核计算

18、： (1)支座反力： （2）轴承寿命： 按公式，求得，查表取，已知轴承的额定动载荷 故 符合寿命要求 符合寿命要求2.8 输出轴轴承型号6208的寿命校核计算：（1）支反力： （2）轴承寿命： 按公式，求得，查表取，已知轴承的额定动载荷 满足寿命要求 满足寿命要求2.9 平键的强度校核： 已知：, （1）输入轴： 键 GB 1096-1979: （2）中间轴： mm 键 GB 1096-1979: （3）输出轴： 键 GB 1096-1979:2.10 确定箱体的基本参数： 减速器箱体的主要尺寸（取低速轴中心距）符号名称尺寸机座壁厚机盖壁厚机座凸缘厚度机盖凸缘厚度机座底凸缘厚度地脚螺栓直径地脚

19、螺栓数目轴承旁螺栓直径机盖与机座连接螺栓直径轴承盖螺钉直径窥视孔螺钉直径定位销直径 箱座加强筋厚度箱盖加强筋厚度大齿轮顶圆与内机壁距离齿轮端面与内机壁距离箱体外壁至螺栓中线的距离 2.11 装配图设计 装配图的作用：装配图表明减速器各零件的结构及其装配关系，表明减速器整体结构，所有零件的形状和尺寸，相关零件间的联接性质及减速器的工作原理，是减速器装配、调试、维护等的技术依据，表明减速器各零件的装配和拆卸的可能性、次序及减速器的调整和使用方法。2.12减速器装配图的绘制 装备图的总体规划如下：(1)视图布局： 、选择3个基本视图，结合必要的剖视、剖面和局部视图加以补充。 、选择俯视图作为基本视图

20、，主视和左视图表达减速器外形，将减速器的工作原理和主要装配关系集中反映在一个基本视图上。 布置视图时应注意： a、整个图面应匀称美观，并在右下方预留减速器技术特性表、技术要求、标题栏和零件明细表的位置。 b、各视图之间应留适当的尺寸标注和零件序号标注的位置。 （2）、尺寸的标注： 、特性尺寸：用于表明减速器的性能、规格和特征。如传动零件的中心距及其极限偏差等。 、配合尺寸：减速器中有配合要求的零件应标注配合尺寸。如：轴承与轴、轴承外圈与机座、轴与齿轮的配合、联轴器与轴等应标注公称尺寸、配合性质及精度等级。 、外形尺寸：减速器的最大长、宽、高外形尺寸表明装配图中整体所占空间。 、安装尺寸：减速器

21、箱体底面的长与宽、地脚螺栓的位置、间距及其通孔直径、外伸轴端的直径、配合长度及中心高等。（3）、标题栏、序号和明细表： 、说明机器或部件的名称、数量、比例、材料、标准规格、标准代号、图号以及设计者姓名等内容。查GB10609.1-1989和GB10609.2-1989标题栏和明细表的格式。 、装备图中每个零件都应编写序号，并在标题栏的上方用明细表来说明。 （4）、技术特性表和技术要求： 、技术特性表说明减速器的主要性能参数、精度等级、表的格式参考3P108表7-3，布置在装配图右下方空白处。 、技术要求包括减速器装配前、滚动轴承游隙、传动接触斑点、啮合侧隙、箱体与箱盖接合、减速器的润滑、试验、

22、包装运输要求。 绘制过程：（1）、画三视图： 、绘制装配图时注意问题： a先画中心线，然后由中心向外依次画出轴、传动零件、轴承、箱体及其附件。 b、先画轮廓，后画细节，先用淡线最后加深。 c、3个视图中以俯视图作基本视图为主。 d、剖视图的剖面线间距应与零件的大小相协调，相邻零件剖面线尽可能取不同。 e、对零件剖面宽度的剖视图，剖面允许涂黑表示。 f、同一零件在各视图上的剖面线方向和间距要一致。 、轴系的固定： a、轴向固定：滚动轴承采用轴肩和闷盖或透盖，轴套作轴向固定；齿轮同样。 b、周向固定：滚动轴承采用内圈与轴的过渡配合，齿轮与轴除采用过盈配合还采用圆头普通平键。查3P258259得中速

23、轴齿轮键为10x8x22GB1096-79(90)，低速轴齿轮键为GB1096-79（90），14x9x36。 （2）、润滑与密封 、润滑： 齿轮采用浸油润滑。参考1P245。当齿轮圆周速度时，圆柱齿轮浸入油的深度约一个齿高，三分之一齿轮半径，大齿轮的齿顶到油底面的距离3060mm。参考1P310。轴承润滑采用润滑脂，润滑脂的加入量为轴承空隙体积的，采用稠度较小润滑脂。 、密封： 防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。查4P383表10-37，高低速轴密封圈为：唇形密封圈（FB型）GB/T9877.1-1998。 （3）、减速器的箱体和附件： 、箱体：用来支持旋转轴和轴上零件，并

24、为轴上传动零件提供封闭工作空间，防止外界灰砂侵入和润滑逸出，并起油箱作用，保证传动零件啮合过程良好的润滑。 材料为：HT200。加工方式如下：加工工艺路线：铸造毛坯时效油漆划线粗精加工基准面粗、精加工各平面粗、半精加工各主要加工孔精加工主要孔粗、精加工各次要孔加工各紧固孔、油孔等去毛刺清洗检验 、附件： 包括窥视孔及窥视孔盖、通气器、轴承盖、定位销、启箱螺钉、油标、放油孔及放油螺塞、起吊装置。 完成装配图： （1）、标注尺寸：参考3P105、P106表7-2，标注尺寸反映其的特性、配合、外形、安装尺寸。 （2）、零件编号（序号）：由重要零件，按顺时针方向依次编号，并对齐。 （3）、技术要求：参考3P107110（4）、审图（5）、加深Y132M1-6型三相异步电动机符合要求小齿轮材料为45钢调质处理，255HBS；大齿轮材料为45钢，调质处理225HBS。安全小齿轮材料为，调质处理，263HBS；大齿轮材料为，调质处理248HBS。安全安全符合要求符合要求符合要求