二級斜齒說明書

1、目 錄一 設(shè)計書 1二 設(shè)計要求 2三 設(shè)計步驟 31. 傳動裝置總體設(shè)計方案 32. 電動機的選擇 43. 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 64. 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 85. 齒輪的設(shè)計 126. 滾動軸承和傳動軸的設(shè)計 147. 鍵聯(lián)接設(shè)計 168. 箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 189.潤滑密封設(shè)計 2010.聯(lián)軸器設(shè)計 22四 設(shè)計小結(jié) 23五 參考資料 241一. 設(shè)計書設(shè)計課題:設(shè)計一用于帶式運輸機上的兩級圓柱齒輪減速器.運輸機連續(xù)單向運轉(zhuǎn),載荷變化不大,空載起動,卷筒效率為0.96(包括其支承軸承效率的損失),工作年限10年，班制一班，清潔，平穩(wěn)，單件，一年300，每天8小時。表

2、一: 已知運輸帶拉力F =3KN ，運輸帶工作速度=1.3m/s ，卷筒直徑為355mm 。 運輸帶拉力F（KN）3運輸帶工作速度V（m/s）1.3卷筒直徑D（mm）355二. 設(shè)計步驟1. 傳動裝置總體設(shè)計方案2. 電動機的選擇3. 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比4. 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)5. 齒輪的設(shè)計6. 滾動軸承和傳動軸的設(shè)計7. 鍵聯(lián)接設(shè)計 8. 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計9. 潤滑密封設(shè)計10. 聯(lián)軸器設(shè)計1.傳動裝置總體設(shè)計方案:1. 組成：傳動裝置由電機、減速器、工作機組成。2. 特點：齒輪相對于軸承不對稱分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。3. 確定傳動方案：考慮

3、到電機轉(zhuǎn)速高，傳動功率大，將V帶設(shè)置在高速級。 其傳動方案如下： 圖一:(傳動裝置總體設(shè)計圖)根據(jù)文獻1（機械設(shè)計 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)趙又紅 周知進主編 遼中南大學(xué)出版社）附表23確定部分效率如下：彈性聯(lián)軸器：（兩個）滾動軸承（每對）：（共四對，三對減速器軸承，一對滾筒軸承）圓柱齒輪傳動：（精度7級）傳動滾筒效率：得電動機至工作機間傳動裝置及工作機的總效率:2.電動機的選擇工作機卷筒上所需功率Pw電動機所需工作功率為： PP/4.875kW, 經(jīng)查表按推薦的傳動比合理范圍，二級圓柱斜齒輪減速器傳動比i925，電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為ni×n（925）×69.98629.

4、81749r/min。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，選定型號為Y132S-4的三相異步電動機，額定功率為5.5KW滿載轉(zhuǎn)速1500r/min，同步轉(zhuǎn)速1440r/min。 方案電動機型號額定功率Pkw電動機轉(zhuǎn)速電動機重量N參考價格元傳動裝置的傳動比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動比高速級低速級1Y132S-45.51500144020.575.173.983.確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比（1） 總傳動比由選定的電動機滿載轉(zhuǎn)速n和工作機主動軸轉(zhuǎn)速n，可得傳動裝置總傳動比為n/n1440/69.9820.57（2）合理分配各級傳動比由于減速箱是展開布置，

5、所以，取高速級傳動比，由得低速級傳動比為。從而高速級傳動比為。表2-4傳動比分配 總傳動比電機滿載轉(zhuǎn)速高速軸-中間軸中間軸-低速軸滾筒轉(zhuǎn)速1440r/min=5.17=3.9869.98r/min4.計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)（1）各軸轉(zhuǎn)速  1440r/min  1440/5.17278.53r/min   / 278.53/3.98=69.98r/min=69.98 r/min（2）各軸輸入功率×4.58×0.974.53kW  ×2×4.53×0.

6、99×0.974.35kW  ×2×4.35×0.99×0.974.18kW×2×1=4.18×0.99×0.974.09kW（3） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 =×× N·m電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩=9550 =9550×4.58/1440=30.37N.m·所以: × =30.37×0.97=30.07N·m×××=30.07×5.17×0.97×0.99=149

7、.3N·m×××=149.3×3.98×0.99×0.97=570.6N·m=××=570.6×0.97×0.96=559.2N·m運動和動力參數(shù)結(jié)果如下表5.齒輪的設(shè)計（一）高速級齒輪傳動的設(shè)計計算 齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線斜齒輪（1）       齒輪材料及熱處理  材料：高速級小齒輪選用40Cr鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪 280HB

8、S 取小齒齒數(shù)=22高速級大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為大齒輪 240HBS Z=5.17×Z=5.17×22=108 齒輪精度按GB/T100951998，選擇7級，齒根噴丸強化。初步設(shè)計齒輪傳動的主要尺寸按齒面接觸強度設(shè)計確定各參數(shù)的值:試選=1.6查課本圖10-30 選取區(qū)域系數(shù) Z=2.433 由課本圖10-26 則由課本公式10-13計算應(yīng)力值環(huán)數(shù)N=60nj =60×150.4×1×（10×300×8）=0.786x×10hN =0.262×10h #(4為齒數(shù)比,即4=)查課本 10-19圖得

9、：K=0.93 K=0.96齒輪的疲勞強度極限取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,應(yīng)用公式10-12得:=0.93×550=511.5 =0.96×450=432 許用接觸應(yīng)力 查課本由表10-6得： =189.8MP 由表10-7得: =1T=95.5×10×=95.5×10×4.53/1440=3.0×10N.m3.設(shè)計計算小齒輪的分度圓直徑d=計算圓周速度計算齒寬b和模數(shù)計算齒寬b b=17mm計算摸數(shù)m 初選螺旋角=12=取1.5計算齒寬與高之比齒高h=2.25 =2.25×1.5=3.375計算縱向重合度=

10、0.318=2.53計算載荷系數(shù)K使用系數(shù)=1根據(jù),7級精度, 查課本由表10-8得動載系數(shù)K=1.07,查課本由表10-4得K的計算公式:K= +0.23×10×b =1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×49.53=1.42查課本由表10-13得: K=1.35查課本由表10-3 得: K=1.2故載荷系數(shù):KK K K K =1×1.07×1.2×1.42=1.82按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑d=d=36.22×=38.89計算模數(shù)=4. 齒根彎曲疲勞強度設(shè)計由彎曲強度的

11、設(shè)計公式 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩30.0N·m   確定齒數(shù)z因為是硬齒面，故取z22，zi z5.17×22108      計算當(dāng)量齒數(shù)zz/cos22/ cos1223.88zz/cos108/ cos12109.72       初選齒寬系數(shù)   按對稱布置，由表查得0.9       初選螺旋角  初定螺旋角 12

12、0;      載荷系數(shù)KKK K K K=1×1.07×1.2×1.351.73       查取齒形系數(shù)Y和應(yīng)力校正系數(shù)Y查課本由表10-5得:齒形系數(shù)Y2.592 Y2.211  應(yīng)力校正系數(shù)Y1.596  Y1.774       重合度系數(shù)Y端面重合度近似為1.88-3.2×（）1.883.2×（1/251/119）×cos121.65a

13、rctg（tg/cos）arctg（tg20/cos12）20.6469012.07609因為/cos，則重合度系數(shù)為Y0.25+0.75 cos/0.72       螺旋角系數(shù)Y 軸向重合度 2.18Y10.87       計算大小齒輪的  安全系數(shù)由表查得S1.25工作壽命一班制，10年，每年工作300天小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N160nkt60×273.24×1×10×300×86. 55×1

14、0大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N2N1/u6. 55×10/4.722.183×10查課本由表10-20c得到彎曲疲勞強度極限                  小齒輪 大齒輪查課本由表10-18得彎曲疲勞壽命系數(shù):K=0.86 K=0.93 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4= 設(shè)計計算 計算模數(shù)對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，按GB/T1357-1987

15、圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),取m=1.5mm但為了同時滿足接觸疲勞強度，需要按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d=38.89來計算應(yīng)有的齒數(shù).于是由:z=22 取z=22那么z=5.17×22=108 幾何尺寸計算計算中心距 a=101將中心距圓整為100按圓整后的中心距修正螺旋角=arccos因值改變較多,故參數(shù),需要修正.計算大.小齒輪的分度圓直徑d=34.22a=100推出計算齒輪寬度（二） 低速級齒輪傳動的設(shè)計計算 材料：低速級小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪 280HBS 取小齒齒數(shù)=23速級大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為大齒輪 240HBS z=3.97×23圓整取z=8

16、9 齒輪精度按GB/T100951998，選擇7級，齒根噴丸強化。 按齒面接觸強度設(shè)計1. 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值試選K=1.6查課本由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)Z=2.45試選,查課本由圖10-26查得=0.83 =0.88 =0.83+0.88=1.71應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60×n×j×L=60×150.4×1×(10×300×8)=2.18×10 N=0.68×10由課本圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)K=0.94 K= 0.97 查課本由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限,大

17、齒輪的接觸疲勞強度極限取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,則接觸疲勞許用應(yīng)力=0.98×550/1=517540.5查課本由表10-6查材料的彈性影響系數(shù)Z=189.8MP選取齒寬系數(shù) T=95.5×10×=95.5×10×4.35/278.53=14.9×10N.m =44.862. 計算圓周速度 3.023. 計算齒寬b=d=0.97×44.86取454. 計算齒寬與齒高之比 模數(shù) m= 圓整為標(biāo)準(zhǔn)取2.5mm 齒高 h=2.25×m=2.25×2.5=11.25 =76/6.75=11.265. 計算

18、縱向重合度6. 計算載荷系數(shù)KK=1.12+0.18(1+0.6+0.23×10×b =1.12+0.18(1+0.6)+ 0.23×10×65.71=1.4231使用系數(shù)K=1 同高速齒輪的設(shè)計,查表選取各數(shù)值=1.04 K=1.35 K=K=1.2故載荷系數(shù)K=1×1.04×1.2×1.4231=1.7767. 按實際載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑d=d=63.8×計算模數(shù)取3m3. 按齒根彎曲強度設(shè)計m確定公式內(nèi)各計算數(shù)值（1）       計算小齒輪

19、傳遞的轉(zhuǎn)矩329.8N.m（2）       確定齒數(shù)z因為是硬齒面，故取z23zi ×z81（3）       初選齒寬系數(shù)   按對稱布置，由表查得1（4）      初選螺旋角  初定螺旋角12（5）      載荷系數(shù)KKK K K K=1×1.04×1.2×1.351.6848（

20、6） 當(dāng)量齒數(shù)       zz/cos23cos1224.81 zz/cos81cos1287.39由課本表10-5查得齒形系數(shù)Y和應(yīng)力修正系數(shù)Y （7）       螺旋角系數(shù)Y 軸向重合度 1.38Y10.99（8）       計算大小齒輪的 查課本由圖10-20c得齒輪彎曲疲勞強度極限  查課本由圖10-18得彎曲疲勞壽命系數(shù)K=0.90 K=0.93 S=1.4= 計算大小齒

21、輪的,并加以比較                  大齒輪的數(shù)值大,選用大齒輪的尺寸設(shè)計計算. 計算模數(shù)對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，按GB/T1357-1987圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),取m=3m但為了同時滿足接觸疲勞強度，需要按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d=70.77mm齒數(shù).z=23z=89 初算主要尺寸計算中心距 a=140將中心距圓整為140 6.傳動軸承和傳動軸的設(shè)計

22、1. 傳動軸承的設(shè)計1. 求輸出軸上的功率P，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩P=5.01KW =60.34r/min=793.5N.m. 求作用在齒輪上的力已知低速級大齒輪的分度圓直徑為 =315.41mm而 F= F= F F= Ftan=×0.2679=749.68N. 低速軸設(shè)計 確定軸徑最小尺寸 先按課本15-2初步估算軸的最小直徑,選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,根據(jù)課本取 取40mm軸的設(shè)計 同理，把此軸分6段進行設(shè)計A、d1段設(shè)計由于該段裝有聯(lián)軸器，聯(lián)軸器的孔徑應(yīng)與軸徑相適應(yīng)，聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩Tca=KAT 查書1表11則Tca=KAT=1.5×4.6×105=3.29

23、×105N·mm根據(jù)工作要求，選用彈性柱銷聯(lián)軸器，型號為TL7半聯(lián)軸器長度L=84mm（J型孔）與軸的配合段長度L1=84mm為了保證軸端檔圈固壓半軸器，故軸長稍短一些，取L1=80mmB、d2段設(shè)計由于聯(lián)軸器左端需軸向定位，同時軸2段又是軸承位置，故h>0.07d1，取 h=2.5mm,則d2=45mm。C、d3段設(shè)計 由d2段零件安裝需靠軸肩軸向定位故取h=3mm，根據(jù)軸徑d3=51mm，因此軸肩3mm，因為這個軸肩還要對另外一個齒輪進行軸向定位，因此軸肩的長度L3應(yīng)能達到另外一個齒輪，在這里我們L3我們選取為68.5mmD、d4段設(shè)計 D4段，為齒輪安裝處的軸段

24、，其直徑大小為齒輪的孔的大小，齒輪的孔為47，因此此段軸的大小D4=47，其長度為齒輪的寬度，有計算出來的數(shù)據(jù)可以知道，軸的寬度為64mm 因此取L3=64mmE、d5段設(shè)計 D5段為軸承位置，大小和軸2段一樣，直徑為45mm， 軸承大小DXdxP=85x19x43.5，因此軸5段的長度為軸承的長度L5=36mmH、低速軸的總長度 L= L1+ L2+ L3+ L4+ L5 =301.5mm2、 求軸上的載荷 首先根據(jù)結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖, 確定頂軸承的支點位置時,查機械設(shè)計手冊20-149表20.6-7.對于圓錐滾子軸承,做為簡支梁的軸的支承跨距. 3、 按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強度根據(jù)

25、=前已選軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表15-1得=60MP 此軸合理安全7. 精確校核軸的疲勞強度. 判斷危險截面截面A,B只受扭矩作用。所以A B無需校核.從應(yīng)力集中對軸的疲勞強度的影響來看,截面和處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重,從受載來看,截面C上的應(yīng)力最大.截面IV的應(yīng)力集中的影響和截面VI的相近,但是截面不受扭矩作用,同時軸徑也較大,故不必做強度校核.截面C上雖然應(yīng)力最大,但是應(yīng)力集中不大,而且這里的直徑最大,故C截面也不必做強度校核，因而,該軸只需膠合截面IV左右兩側(cè)需驗證即可. 截面左側(cè)?？箯澫禂?shù) W=0.1=0.1=59270.4抗扭系數(shù) =0.2=0.2=118541截面IV的

26、右側(cè)的彎矩M為 截面上的扭矩為 =1850.92截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 =軸的材料為45鋼。調(diào)質(zhì)處理。由課本表15-1查得： 因 經(jīng)插入后得2.0 =1.31軸性系數(shù)為 =0.85K=1+=1.82K=1+（-1）=1.26所以 綜合系數(shù)為： K=2.8K=1.62碳鋼的特性系數(shù) 取0.1 取0.05安全系數(shù)S=25.13S13.71S=1.5 所以它是安全的截面右側(cè)抗彎系數(shù) W=0.1=0.1=456533抗扭系數(shù) =0.2=0.2=913066截面左側(cè)的彎矩M為 M=133560截面上的扭矩為 =295截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 =K=K=所以 綜合系數(shù)為：K=2.8 K

27、=1.62碳鋼的特性系數(shù) 取0.1 取0.05安全系數(shù)S=25.13S13.71S=1.5 所以它是安全的7.鍵的設(shè)計和計算選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸一般8級以上精度的尺寸的齒輪有定心精度要求，應(yīng)用平鍵.根據(jù) d=55 d=65查表6-1?。?鍵寬 b=16 h=10 =36 b=20 h=12 =50校和鍵聯(lián)接的強度 查表6-2得 =110MP工作長度 36-16=2050-20=30鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 K=0.5 h=5K=0.5 h=6由式（6-1）得： 兩者都合適取鍵標(biāo)記為： 鍵2：16×36 A GB/T1096-1979鍵3：20×50 A GB/T1096-1

28、9798.箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計減速器的箱體采用鑄造（HT200）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)為了保證齒輪佳合質(zhì)量，大端蓋分機體采用配合.1. 機體有足夠的剛度在機體為加肋，外輪廓為長方形，增強了軸承座剛度2. 考慮到機體內(nèi)零件的潤滑，密封散熱。因其傳動件速度小于12m/s，故采用侵油潤油，同時為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH為40mm為保證機蓋與機座連接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗糙度為3. 機體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性.鑄件壁厚為10，圓角半徑為R=3。機體外型簡單，拔模方便.4. 對附件設(shè)計 A 視孔蓋和窺視孔在機蓋頂部開有窺視孔，能看到 傳動零件齒合區(qū)的位置，并有足

29、夠的空間，以便于能伸入進行操作，窺視孔有蓋板，機體上開窺視孔與凸緣一塊，有便于機械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強密封，蓋板用鑄鐵制成，用M6緊固B 油螺塞：放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機體外壁應(yīng)凸起一塊，由機械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。C 油標(biāo)：油標(biāo)位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。油尺安置的部位不能太低，以防油進入油尺座孔而溢出.D 通氣孔：由于減速器運轉(zhuǎn)時，機體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便達到體內(nèi)為壓力平衡.E 蓋螺釘：啟蓋螺釘上的螺紋長度要大于機蓋聯(lián)

30、結(jié)凸緣的厚度。釘桿端部要做成圓柱形，以免破壞螺紋.F 位銷：為保證剖分式機體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機體聯(lián)結(jié)凸緣的長度方向各安裝一圓錐定位銷，以提高定位精度.G 吊鉤：在機蓋上直接鑄出吊鉤和吊環(huán)，用以起吊或搬運較重的物體.減速器機體結(jié)構(gòu)尺寸如下：名稱符號計算公式結(jié)果箱座壁厚10箱蓋壁厚9箱蓋凸緣厚度12箱座凸緣厚度15箱座底凸緣厚度25地腳螺釘直徑M24地腳螺釘數(shù)目查手冊6軸承旁聯(lián)接螺栓直徑M12機蓋與機座聯(lián)接螺栓直徑=（0.50.6）M10軸承端蓋螺釘直徑=（0.40.5）10視孔蓋螺釘直徑=（0.30.4）8定位銷直徑=（0.70.8）8，至外機壁距離查機械課程設(shè)計指導(dǎo)書表4342218，至凸緣邊緣距離查機械課程設(shè)計指導(dǎo)書表4