二级斜齿圆柱齿轮减速器(课程设计说明书)机械设计课程设计.docx

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1、机械设计课程设计 名目IV名目机械设计课程设计任务书11 绪论21.1 选题的目的和意义22 确定传动方案33 机械传动装置的总体设计33.1 选择电动机33.1.1 选择电动机类型33.1.2 电动机容量的选择33.1.3 电动机转速的选择43.2 传动比的安排53.3 计算传动装置的运动和动力参数53.3.1 各轴的转速：53.3.2 各轴的输入功率：63.3.3 各轴的输入转矩：63.3.4 整理列表64 V 带传动的设计74.1 V 带的根本参数74.2 带轮构造的设计105 齿轮的设计105.1 齿轮传动设计1、2 轮的设计105.1.1 齿轮的类型105.1.2 尺面接触强度较合1

2、15.1.3 按轮齿弯曲强度设计计算125.1.4 验算齿面接触强度145.1.5 验算齿面弯曲强度155.2 齿轮传动设计3、4 齿轮的设计155.2.1 齿轮的类型155.2.2 按尺面接触强度较合165.2.3 按轮齿弯曲强度设计计算175.2.4 验算齿面接触强度195.2.5 验算齿面弯曲强度206 轴的设计中速轴206.1 求作用在齿轮上的力206.2 选取材料216.2.1 轴最小直径确实定216.2.2 依据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度216.3 键的选择216.4 求两轴所受的垂直支反力和水平支反力226.4.1 受力图分析226.4.2 垂直支反力求解236.4.

3、3 水平支反力求解236.5 剪力图和弯矩图246.5.1 垂直方向剪力图246.5.2 垂直方向弯矩图246.5.3 水平方向剪力图256.5.4 水平方向弯矩图256.6 扭矩图266.7 剪力、弯矩总表：276.8 按弯扭合成应力校核轴的强度287 减速器附件的选择及简要说明287.1. 检查孔与检查孔盖287.2. 通气器287.3.油塞287.4.油标297.5 吊环螺钉的选择297.6 定位销297.7 启盖螺钉298 减速器润滑与密封298.1 润滑方式298.1.1 齿轮润滑方式298.1.2 齿轮润滑方式298.2 润滑方式308.2.1 齿轮润滑油牌号及用量308.2.2

4、轴承润滑油牌号及用量308.3 密封方式309 机座箱体构造尺寸309.1 箱体的构造设计3010 设计总结3211 参考文献33机械设计课程设计 任务书机械设计课程设计任务书一、设计题目：设计一用于带式输送机传动用的二级斜齿圆柱齿轮开放式减速器给定数据及要求：设计一用于带式运输机上的开放式两级圆柱斜齿轮减速器。工作平稳，单向运转，两班制工运输机容许速度误差为 5。减速器小批量生产，使用期限 10 年。机器每天工作 16 小时。两级圆柱齿轮减速器简图1电动机轴；2电动机；3带传动中间轴；4高速轴；5高速齿轮传动6中间轴；7低速齿轮传动；8低速轴；9工作机；二、应完成的工作：1. 减速器装配图

5、1 张A1 图纸；2. 零件工作图 12 张从动轴、齿轮等；3. 设计说明书 1 份。1机械设计课程设计1 绪论1.1 选题的目的和意义减速器的类别、品种、型式很多，目前已制定为行国标的减速器有 40 余种。减速器的类别是依据所承受的齿轮齿形、齿廓曲线划分；减速器的品种是依据使用的需要而设计的不同构造的减速器；减速器的型式是在根本构造的根底上依据齿面硬度、传动级数、出轴型式、装配型式、安装型式、联接型式等因素而设计的不同特性的减速器。与减速器联接的工作机载荷状态比较简单，对减速器的影响很大，是减速器选用及计算的重要因素，减速器的载荷状态即工作机从动机的载荷状态，通常分为三类：均匀载荷 ;中等冲

6、击载荷 ;强冲击载荷。减速器是指原动机与工作机之间独立封闭式传动装置， 用来降低转速并相应地增大转矩。此外，在某些场合，也有用作增速的装置，并称为增速器。我们通过对减速器的争论与设计，我们能在另一个角度了解减速器的构造、功能、用途和使用原理等，同时，我们也能将我们所学的学问应用于实践中。在设计的过程中，我们能正确的理解所学的学问，而我们选择减速器，也是由于对我们机械专业的学生来说，这是一个很典型的例子，能从中学到很多学问。102 确定传动方案依据工作要求和工作环境，选择开放式二级圆柱斜齿轮减速器传动方案。此方案工作牢靠、传递效率高、使用维护便利、环境适用性好，但齿轮相对轴承的位置不对称，因此轴

7、应具有较大刚度。此外，总体宽度较大。为了保护电动机，其输出端选用带式传动，这样一旦减速器消灭故障停机， 皮带可以打滑，保证电动机的安全。3 机械传动装置的总体设计3.1 选择电动机3.1.1 选择电动机类型电动机是标准部件。由于工作环境清洁，运动载荷平稳，所以选择 Y 系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。3.1.2 电动机容量的选择1、工作机所需要的功率 Pw 为：FvP=ww(kW )w1000 hw其中： T= 380 N.mvw，w= 0.75m / sh，w= 0.83P= Tnw(kW ) =380 43 1.7 kW得 w955095502、电动机的输出功率 P 0 为

8、pP =w0h(kW )h电动机至滚筒轴的传动装置总效率。V取带传动效率h= 0.96 ，齿轮传动效率 h= 0.97 ， 滚动轴承 效率12h= 0.98 从电动机到工作机输送带间的总效率为：h = h h 2h 33123h = h h 3h 2h 2= 0.96 0.993 0.972 0.99 0.96 = 0.8312343、电动机所需功率为：wP = P= 1.7= 2.05kW0h0.83因载荷平稳 ，电动机额定功率 P只需略大于 P 即可，查机械设计实践m0与创表 19-1 选取电动机额定功率为2.2kw 。3.1.3 电动机转速的选择滚筒轴工作转速：6 104 v60000

9、0.75n=r / min = 43r / minwp D3.14 330减开放式减速器的传动比为： i= 8 40带V 带的传动比为： i得总推举传动比为： i= 2 4= ii= 16 160减 带所以电动机实际转速的推举值为：n = nwi = 774 6193r / min符合这一范围的同步转速为 1000r/min、1500r/min、3000r/min。综合考虑为使传动装置机构紧凑，选用同步转速 1500r/min 的电机。型号为 Y100L1-4，满载转速 nm = 1420r / min ，功率 2.2 kw 。3.2 传动比的安排n1、总传动比为i = nm =w2、安排传动

10、比142043= 33.02为使传动装置尺寸协调、构造均匀、不发生干预现象，现选 V 带传动比：；i= 2.7带ii则减速器的传动比为： 减 = i带33.02=2.7= 12.23 ；考虑两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应当有相近的浸油深度。则两级齿轮的高速级与低速级传动比的值取为 1.2，取i1=1.4i21.2i减1则： i =ii= 减=1.2 12.2312.23= 3.19= 3.83 ；2i3.83；13.3 计算传动装置的运动和动力参数3.3.1 各轴的转速：nn=m1 轴1i140；= 2.7 = 526 r / minn22 轴 n= i11n带526= 3.83137= 13

11、7r / min ；3 轴 n=23i2= 3.19 = 43r / min ；滚筒轴n= n = n4 3w= 43r / min3.3.2 各轴的输入功率：1 轴 P1= P h01= 2.2 0.96 = 2.112kw ；2 轴 P= P h h= 2.1120.970.99= 2.03kw；213轴 P = P3223h h23= 4.290.970.99=1.95kw；卷筒轴 P4= P = 1.95kw33.3.3 各轴的输入转矩：电机轴 T0P= 9550 n 0m= 95502 .2= 14 .80 N m；1420P2 .1121 轴T= 95501n1= 95501P52

12、62.03= 38 .35 N m ；2 轴T= 95502n 2= 9550 2137= 141 .51 N m ；33 轴T= 9550滚筒轴T= T43Pn3= 9550 31 .9543= 433 .08 N m ；转矩轴名功率 P / kw转速n /(r min)3.3.4 整理列表T / N m电机轴5.531.17144014.5189.7348024.29277.4147.6934.08612.0663.66滚筒轴4.08612.0663.664 V 带传动的设计4.1 V 带的根本参数1、确定计算功率 Pc ：m： P = 4.7kw； n= 1440r / min ；A查机

13、械设计根底表 13-8 得工况系数： K= 1.2 ；c则： P= K P = 1.2 4.7kw = 5.64kwA2、选取 V 带型号：cm依据 P、 n查机械设计根底图 13-15 选用 A 型 V 带d3、确定大、小带轮的基准直径 d（1） 初选小带轮的基准直径：d= 110mm ；d 1（2） 计算大带轮基准直径：d= id 2带 d 1 - 0.02= 3 110 1 - 0.02= 323.4mm；d 1d 2圆整取 d4、验算带速：= 330mm ，误差小于 5%，是允许的。p dn3.14 110 1440v =d1m= 8.29m / s (5,25)m / s60 100

14、060 1000带的速度适宜。5、确定 V 带的基准长度和传动中心距：中心距：0.7(d+ d) a 2(d+ d)d1d 20d1d 2初选中心距 a= 1.5(d+ d) = 1.5 (110 + 330) = 660mm0d1d 20取中心距 a= 660mm 。（2） 基准长度：L= 2ad 00+ p (d2d1+ d) +d 2(d- d)2d 2d14a= 2 660 + 3.14 (110 + 330) +0(330 -110)224 660= 2029mmd对于 A 型带选用 L（3） 实际中心距：= 2300mma a+ Ld - Ld 0= 660 + 2300 - 20

15、29 = 795.5mm0226、验算主动轮上的包角a：1由a= 180o1- (dd 2- d)d157.3oa得a= 180o1- (330 - 110)57.3o795.5= 164.15o 120o主动轮上的包角适宜。7、计算 V 带的根数 z ：PK Pz =c =AP(Pr0+ DP )K K0aLn= 1440r / min ， d= 110mm 查机械设计根底表 13-3 得：md 1P= 1.61kw ；02 nm= 1440r / min ， i带= 3查表得： DP0= 0.17kw ；3由a 1 = 164.15o 查表得，包角修正系数 Ka = 0.954由 Ld =

16、 2300mm ，与 V 带型号 A 型查表得： KL = 1.06综上数据，得 z =1.2 4.7(1.61 + 0.17) 0.95 1.06= 3.15取 z = 4 10 适宜。8、计算预紧力 F 初拉力：0依据带型 A 型查机械设计根底表 13-1 得： q = 0.1kg / mP 2.5F= 500 c -1 + qv20zvka5.64 2.5= 500 -1 + 0.1 8.2924 8.29 0.95= 145.63N9、计算作用在轴上的压轴力 F：QF= 2ZF sin a 1Q02= 2 4 145.63 sin 164.152= 1153.91N其中a 1为小带轮的

17、包角。10、V 带传动的主要参数整理并列表：带轮基准直径带型传动比基准长度(mm)(mm)Ad= 110d132300d= 330d 2中心距mm根数初拉力(N)压轴力(N)6604145.631153.914.2 带轮构造的设计1、带轮的材料：承受铸铁带轮常用材料 HT200 2、带轮的构造形式：V 带轮的构造形式与 V 带的基准直径有关。小带轮接电动机，d= 110mmd 1较小，所以承受实心式构造带轮。5 齿轮的设计5.1 齿轮传动设计1、2 轮的设计5.1.1 齿轮的类型1、依照传动方案，本设计选用二级开放式斜齿圆柱齿轮传动。2、运输机为一般工作机器，运转速度不高，查机械设计根底表 1

18、1-2， 选用 8 级精度。3、材料选择：小齿轮材料为 40Cr 渗碳淬火，齿面硬度为 55HRC，接触疲劳强度极限 s= 1200MPa ，H lim弯曲疲乏强度极限s= 720MPa ；大齿轮材料为 45 钢FE外表淬火，齿面硬度为 55HRC,接触疲乏强度极限sH lim= 1140MPa ,弯曲疲乏强度极限s= 700MPa 。FE查机械设计根底表11-5，取S= 1.25 ，S= 1.0 。查表11-4，取区域系数FHz= 2.5 ，弹性系数 z= 189.8 锻钢-锻钢。HE有dH 1d=H lim1SH= 1200 =1200MPa1d1140d=H lim 2 =1140MPa

19、H 2s1Hdd=FE1F 1SF= 720 =576MPa1.25dd=FE 2F 2SF= 7001.25=560MPa4、螺旋角：820,初选=155、齿数：初选小齿轮齿数： z1= 19 ；大齿轮齿数： z= 19 3.21 = 60.99 ，取 z= 62 。22故实际传动比i =实zz2 =162 = 3.26 ，则：19s = 3.26 - 3.21 = 1.6% 5%3.215.1.2 尺面接触强度较合2KTu + 1ZZZ11、 d 31(EHu dH ) 21取载荷 K = 1.32f= 0.6dcos b3 Z= 189.8 ， Z= 2.5 ， Z=EHb= 0.983

20、2 1.3 89.73103 3.21 + 1 189.8 2.5 0.98330.6(3.211140)2d= 44.03212、计算模数 m nd cos bm=1nz1= 44.032 cos1519= 2.24 ，查表取 m= 3n3、b = f d d1 = 0.6 44.032 = 26.42mm ,取整 b=27mm4、计算齿轮圆周速度v =p d n1 1= 3.14 44.032 480= 1.11m / s60 100060 10005.1.3 按轮齿弯曲强度设计计算由于所选材料硬大度于 350HBS,所以为硬齿面。2KT cos 2 b YY31f ZFaSa2d1sFn

21、1、法向模数 m2、查机械设计根底表 11-3，得载荷系数 k=1.33、查机械设计根底表 11-6，得齿宽系数f= 0.6d4、小齿轮上的转矩T1= 89.73N m15、齿形系数 z=z=19= 21.08v1cos3 bcos3 15ozz=2=62= 68.81v 2cos3 bcos3 15o查机械设计根底图 11-8 得： Y= 2.98 ， Y a= 2.32Fa1F2a查机械设计根底图 11-9 得： YS 1= 1.55Y，Sa 2= 1.73Y由于 Fa1YSa1= 2.981.55 = 0.008 和YFa 2YSa 2= 2.321.73 = 0.00697sF 1比较

22、576sF2576所以对小齿轮进展弯曲强度计算。6、法向模数2KT cos2 b YY31f ZFa2Sad1sFmn32 1.3 89.73103 cos2 15 0.0080.6 192m= 2.01mmn取m= 3mmn7、中心距(za =1+ z )m2n= (19 + 62) 3 mm = 125.79mm2 cos b2 cos15o圆整为 126mm。8、确定螺旋角：1b= arccos(z+ z )m2n(19 + 62) 3= arccos= 15o21”32“2a21269、确定齿轮的分度圆直径：z m19 3d =1n= 59.11mm1cos bcos1521”32“n

23、d = z2m=62 3= 192.88mm2cos bcos1521”32“10、齿轮宽度：d1b = fd = 0.6 44.032 = 26.42mm 圆整为 36 mm圆整后取 B2= 36mmB；1= 41mm 。11、重合度确定e = e+ eeab ，查表得a= 0 .742 + 0 .848 = 1 .590e= 0 .318 f zbd1tan b = 0 .318 0 .6 19 tan 15 21 ”32 “= 0 .996所以e= 1.590 + 0.996 = 2.586mm t =ncos b12、齿轮尺寸表：将几何尺寸汇于表：序号名称符号计算公式及参数选择1端面模

24、数mt3.11mm2螺旋角b1521”32“3分度圆直径d , d1259.11mm,192.88mm4齿顶高ha3mm5齿根高hf3.75mm6全齿高h6.75mm7顶隙c0.75mm8齿顶圆直径d, da1a 265.11mm,198.88mm9齿根圆直径d, df 1f 251.61mm,185.38mm10中心距a1265.1.4 验算齿面接触强度s= z H 1Ez z2kT1bd21u + 1uHb2 1.3 89.73 103 3.21 + 127 59.1123.21cos1521”32“= 189.8 2.5 = 838.71MPa s = 1200MPaH 1可知是安全的s

25、= z H 2Ez z2kT2bd22u + 1uHb= 189.8 2.5 0.982 2 1.3 277.4 10327 192.882 3.21 + 13.21= 452.18MPa s H 2 = 1140MPa较合安全。5.1.5 验算齿面弯曲强度=2KTs1tYY= 2 1.3 89.7310 3 2.98 1.55F1bdm1tnFa1Sa127 59.11 3= 225.07 576MpaFa 2Sa 2s= sYYF 2F1 YY1.73 2.32= 225.072.981.55Fa1Sa1= 195.57 560Mpa较合安全5.2 齿轮传动设计3、4 齿轮的设计5.2.1

26、 齿轮的类型1、材料选择：小齿轮材料为40Cr 渗碳淬火，齿面硬度为 55HRC， 接触疲劳强度极限sH lim= 1200MPa ，弯曲疲乏强度极限s= 720MPa ；大齿轮材料为 45 钢FE外表淬火，齿面硬度为 55HRC,接触疲乏强度极限sH lim= 1140MPa ,弯曲疲乏强度极限s= 700MPa 。FE查机械设计根底表 11-5，取S= 1.25 ， S= 1.0 。查表 11-4，取区域系FH数 z = 2.5 ，弹性系数 zHE= 189.8 锻钢-锻钢。有d= dH 1H lim1SH= 12001=1200MPad= dH lim 2= 1140 =1140MPaH

27、 2s1Hdd=FE1F 1SFdd=FE 2F 2SF= 7201.25= 7001.25=576MPa=560MPa2、螺旋角：820,初选=153、齿数：初选小齿轮齿数： z= 23 ；3大齿轮齿数： z= 23 2.26 = 51.98 ，取 z= 52 。44故实际传动比：A，则s = 2.26 - 2.262.26= 0% 5%5.2.2 按尺面接触强度较合2KT u +1 Z Z Z32(udEHH )21、d31、取载荷 K = 1.32、f= 0.6dcos b3、Z= 189.8 ， Z= 2.5 ， Z=EHb= 0.9832 1.3 277.4 103 2.26 + 1

28、 189.8 2.5 0.98330.6(2.261140)2d= 66.2132、计算模数mntm= d3ntcos bz3= 66.21 cos1523= 2.78mm，b = f d= 0.6 66.21 = 39.73mmd33、计算齿轮圆周速度v =p d n3= 3.14 66.21 480= 1.66m / s60 100060 10005.2.3 按轮齿弯曲强度设计计算由于所选材料硬大度于 350HBS,所以为硬齿面。2KT cos2 b YY32f ZFSa2sad3F1、法向模数 mn2、查机械设计根底表 11-3，得载荷系数 k=1.33、查机械设计根底表 11-6，得齿

29、宽系数f= 0.6d4、小齿轮上的转矩T= 277.4N m25、齿形系数 z=z3=23= 25.52v3cos3 bcos3 15ozz=4=52= 57.70v4cos3 bcos3 15o查机械设计根底图 11-8 得： YFa3 = 2.80 ， YFa4 = 2.34查机械设计根底图 11-9 得： YSa3 = 1.58 ， YSa4 = 1.71Ys由于 Fa 3 YSa 3= 2.80 1.58 = 0.00768 和576F 1YsFa 4 YSa 4= 2.34 1.71 = 0.00695 比较576F2所以对小齿轮进展弯曲强度计算。6、法向模数2KTcos 2 b Y

30、Y32f ZFaSa2d3sFmn32 1.3 277.4 103 cos 2 15 0.007680.6 232mn取m= 3mmn= 2.53mm7、中心距a = (z3+ z )m4n= (23 + 52) 3 mm = 116.47mm2 cos b2 cos15o圆整为 120mm。8、确定螺旋角：b = arccos (z3+ z )m4n= arccos (23 + 52) 3 = 20 21”50“2a2 1209、确定齿轮的分度圆直径：nd= z3m=23 3= 73.6mm3cos bcos1556”32“nd= z4 m=52 3= 169.6mm4cos bcos155

31、6”32“10、齿轮宽度：b = fd= 0.6 73.6 = 44.16mm 圆整为 45mmd3圆整后取 B= 45mm ； B= 50mm 。3411、重合度确定e = ea + eb ，查表得 e a = 0.762 + 0.820 = 1.582e= 0.318f z tan b = 0.318 0.6 23 tan 2021”50“= 1.629bd3所以e = 1.582 + 1.629 = 3.211mm t =ncos b12、齿轮尺寸表格：将几何尺寸汇于表：序号名称符号计算公式及参数选择1端面模数mt3.12mm2螺旋角b3分度圆直径d d342021”50“73.6mm,

32、169.6mm4齿顶高ha4mm5齿根高h5mmf6全齿高h9mm7顶隙c8齿顶圆直径d1mm81.6mm,177.6mma 3a 4d9齿根圆直径ddf 3f 463.6mm,159.6mm10中心距a120mm11重合度e3.2115.2.4 验算齿面接触强度s= z H 3Ez z2kT2bd23u + 1uHb= 189.8 2.5 0.986 2 1.3 277.4 103 2.26 + 145 73.622.26= 966.55MPa s = 1200MPaH 3可知是安全的s= z H 4Ez zu +1u2kT3bd24Hb= 189.8 2.5 0.9682 1.3 612.

33、06 103 2.26 +145169.622.26= 611.67MPa s H 1t = 1140MPa较合安全5.2.5 验算齿面弯曲强度查机械设计根底图 11-8 得： YFa3= 2.80 ， YFa4= 2.34查机械设计根底图 11-9 得： YSa3= 1.58 ， YSa4= 1.712KTs=2 YY= 2 1.3 277.4 10 3 2.80 1.58 = 321.13 576MpaF 3bd m3nFa3Sa345 73.6 3s= sF 4F 3YFa 4YFa3YSa 4YSa 3= 321.131.71 2.34 = 290.45 560Mpa 2.80 1.5

34、86 轴的设计中速轴6.1 求作用在齿轮上的力由于高速轴的小齿轮与中速轴的大齿轮相啮合，故两齿轮所受的 F 、 F 、tr都是作用力与反作用力的关系，则大齿轮上所受的力为轮圆周力：2T2T2 89.731000F =1 =1tdz mcos b=19 3cos1521”32“= 3035.98N11齿轮劲向力：F= Fntanan= 3035.98tan 20= 1145.93Nrtcos bcos1521”32“齿轮轴向力：F= Fattan b= 3035.98 tan1521”32“= 833.91N同理中速轴小齿轮上的三个力分别为：F = 7356.50NtF = 2856.05NrF= 2730.58Na6.2 选取材料可选轴的材料为 45 钢，调质处理。查表s= 650 MPa,s= 360 MPa,s= 270 MPa,t= 155 MPa, E = 2.15 105 MPabs-1-1