XXXXXXXXX學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)課 程 設(shè) 計(jì)題 目：二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器班級(jí)： 姓名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 目錄第1章 電動(dòng)機(jī)的選擇31.1各個(gè)連接件的效率31.2電動(dòng)機(jī)所需工作功率為3第2章 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比42.1總傳動(dòng)比442.2分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比4第3章 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)53.1 各軸轉(zhuǎn)速53.2 各軸輸入功率53.3各軸輸入轉(zhuǎn)矩54.1高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算64.2初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸64.3設(shè)計(jì)計(jì)算74.4曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)84.5設(shè)計(jì)計(jì)算10第5章低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算125.1材料125.2齒輪精度125.3齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)12第6章傳動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)176.1出軸與軸承的設(shè)計(jì)176.2 傳動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)216.3輸入軸的設(shè)計(jì)25第7章箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)29第8章 潤(rùn)滑密封設(shè)計(jì)32參考資料33第1章 電動(dòng)機(jī)的選擇1.1各個(gè)連接件的效率為V帶的效率, 為一對(duì)滾子軸承的效率，為圓柱斜齒輪效率，聯(lián)軸器效率，為卷筒效率。1.2電動(dòng)機(jī)所需工作功率為；卷筒轉(zhuǎn)速n=25.46r/min， =2.36kw經(jīng)查表按推薦的傳動(dòng)比合理范圍，V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i124，二級(jí)圓柱斜齒輪減速器傳動(dòng)比i23840，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd（16160）N4074073r/min。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表12-1選定型號(hào)為Y100L4的三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為3.0，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速1430 r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.3。 第2章 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比2.1總傳動(dòng)比由選定的電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n，可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為=56.172.2分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比V帶傳動(dòng)比選擇=3.3，齒輪傳動(dòng)比=17.02，取=4.6，取=3.7。第3章 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)3.1 各軸轉(zhuǎn)速433.3r/min94.2r/min25.46r/min=25.46r/min3.2 各軸輸入功率2.360.96=2.26kW22.260.980.972.15kW22.150.980.972.04kW24=2.040.980.991.98kW3.3各軸輸入轉(zhuǎn)矩= Nm電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩=9550 =95502.36/1430=15.76 Nm所以: =15.763.30.96=49.928 Nm=49.9284.60.980.97=218.32 Nm=218.323.70.980.97=767.885Nm=767.8850.980.99=745Nm 第4章 齒輪的設(shè)計(jì)4.1高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開(kāi)線(xiàn)斜齒輪齒輪材料及熱處理。材料：高速級(jí)小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì),齒面硬度為小齒輪280HBS 取小齒齒數(shù)=17高速級(jí)大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為大齒輪240HBS Z=iZ=174.6=78.2 取Z=78(2)齒輪精度按GB/T100951998，選擇7級(jí)，齒根噴丸強(qiáng)化。4.2初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1)確定各參數(shù)的值:試選=1.25查課本圖10-30 選取區(qū)域系數(shù) Z=2.433 由課本圖10-26 =0.73 =0.84,則=1.57由課本公式10-13計(jì)算應(yīng)力值環(huán)數(shù)N=60nj =60433.331（283008）=1.247999040410hN= N/=2.7130413910h 查課本 10-19圖得：K=0.9 K=0.94查課本由圖10-2按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限, 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限(2)齒輪的疲勞強(qiáng)度極限安全系數(shù)S=1,應(yīng)用公式10-12得:=540=517 許用接觸應(yīng)力 =528.5查課本由表10-6得： =189.8MP 由表10-7得: =1T=95.510=4992768N.mm4.3設(shè)計(jì)計(jì)算(1)小齒輪的分度圓直徑d=41.9629(2)計(jì)算圓周速度0.9521m/s(3)計(jì)算齒寬b和模數(shù)計(jì)算齒寬b b=41.9629mm計(jì)算摸數(shù)m初選螺旋角=14=(4)齒寬齒高之比齒高h(yuǎn)=2.25 =2.252.395=5.38895=7.7869(5) 計(jì)算縱向重合度=0.318=1.61(6) 計(jì)算載荷系數(shù)K使用系數(shù)=1.25根據(jù),7級(jí)精度, 查課本表10-8得動(dòng)載系數(shù)K=1.05,查課本表10-4得K=1.416558325查課本表10-13得: K=1.3查課本表10-3 得: K=1.2故載荷系數(shù):KK K K K =1.251.051.21.416558325=2.231(7)載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑d=d=41.963=50.902(8) 計(jì)算模數(shù)=4.4曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式(1)確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩49927.68Nm(2)計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)zz/cos17/ cos1418.6 zz/cos78/ cos1485.385(3)初選齒寬系數(shù)按對(duì)稱(chēng)布置，由表查得1(4)初選螺旋角初定螺旋角 14(5)載荷系數(shù)KKK K K K=1.251.051.21.32.0475(6)查取齒形系數(shù)Y和應(yīng)力校正系數(shù)Y查課本表10-5得:齒形系數(shù)Y2.875 Y2.224應(yīng)力校正系數(shù)Y1.536 Y1.766(7)重合度=1.57(8)螺旋角系數(shù)=0.88(9)計(jì)算大小齒輪的 安全系數(shù)由表查得S=1.4 = 大齒輪的數(shù)值大.選用.4.5設(shè)計(jì)計(jì)算(1)計(jì)算模數(shù)對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，按GB/T1357-1987圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),取m=2mm但為了同時(shí)滿(mǎn)足接觸疲勞強(qiáng)度，需要按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=50.902來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù).于是由:z=24.69 取z=25那么z=4.625=115 (2)幾何尺寸計(jì)算計(jì)算中心距 a=144.28將中心距圓整為144按圓整后的中心距修正螺旋角=arccos因值改變不多,故參數(shù),等不必修正.計(jì)算大.小齒輪的分度圓直徑d=51.4285d=236.5714計(jì)算齒輪寬度B=圓整的 第5章低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1材料低速級(jí)小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪 280HBS 取小齒齒數(shù)=17速級(jí)大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為大齒輪 240HBS z=3.717=62.9 圓整取z=63.5.2齒輪精度按GB/T100951998，選擇7級(jí)，齒根噴丸強(qiáng)化。5.3齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1)試選K=1.6查課本圖10-30選取區(qū)域系數(shù)Z=2.4332)試選,查課本圖10-26查得=0.73 =0.84 =0.73+0.84=1.573)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60njL=6094.21(2830010)=2.27129610 N=4)由課本圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)K=0.94 K= 0.99 5)查課本由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限,大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)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=0.99550/1=544.5547.5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=218320N.mm =73.8326336)計(jì)算圓周速度 0.364167) 計(jì)算齒寬b=d=173.832633=73.8326338) 計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù) m= 齒高 h=2.25m=2.254.214=9.4816 =7.789) 計(jì)算縱向重合度10)計(jì)算載荷系數(shù)K根據(jù)V=0.36416，由課本查圖10-8得 =1.03由課本查表10-4得 =1.4246由課本查圖10-13得 K=1.3由課本查表10-3 得K=K=1.2使用系數(shù)K=1.25 故載荷系數(shù)K=1.251.031.21.4246=2.211)按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑d=d=73.83263312)計(jì)算模數(shù)5.4按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)m(1)確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值1) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩218320Nmm2) 確定齒數(shù)z因?yàn)槭怯昌X面，故取=17,=3.717=62.9,取633) 初選齒寬系數(shù)14)初選螺旋角初定螺旋角145)載荷系數(shù)KK=1.251.031.21.32.00856)當(dāng)量齒數(shù)zz/cos17/ cos1418.6 zz/cos63/ cos1468.9649由課本表10-5查得齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù) 7)螺旋角系數(shù)根據(jù)縱向重合度 課本查圖10-28得=0.888)計(jì)算大小齒輪的 查課本由圖10-20c得齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限 查課本圖10-18得彎曲疲勞壽命系數(shù)K=0.90 K=0.98 S=1.4=計(jì)算大小齒輪的,并加以比較 大齒輪的數(shù)值大,選用大齒輪的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算.9)計(jì)算模數(shù)對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，按GB/T1357-1987圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),取m=3mm但為了同時(shí)滿(mǎn)足接觸疲勞強(qiáng)度，需要按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=82.1來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù).z=26.55 取z=27z=3.727=99.9 取z=10010)初算主要尺寸計(jì)算中心距 a=196.33將中心距圓整為196修正螺旋角=arccos因值改變不多,故參數(shù),等不必修正分度圓直徑d=83.33d=308.6611)計(jì)算齒輪寬度圓整后取 第6章傳動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)6.1出軸與軸承的設(shè)計(jì)(1)求輸出軸上的功率P，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩P=2.04KW =94.2r/min=767.885Nm(2)求作用在齒輪上的力已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為 =308.66而 F= F= F F= Ftan=4975.604=1204.18N(3)初步確定軸的最小直徑先按課本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)課本取輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑,為了使所選的軸與聯(lián)軸器吻合,故需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào)查課本,選取因?yàn)橛?jì)算轉(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩,所以查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取LT9型彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為1000N.m,半聯(lián)軸器的孔徑(4)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1)為了滿(mǎn)足半聯(lián)軸器的要求的軸向定位要求,-軸段右端需要制出一軸肩,故取-的直徑;左端用軸端擋圈定位,按軸端直徑取擋圈直徑半聯(lián)軸器與 為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端上, 故-的長(zhǎng)度應(yīng)比 略短一些,現(xiàn)取2)初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受軸向力和徑向力，故選單列圓錐滾子軸承。根據(jù)和精度等級(jí)，選取30313單列圓錐滾子軸承。所以，。右端滾動(dòng)軸承采用軸肩定位，查設(shè)計(jì)手冊(cè)30313型軸承的定位軸肩高度h=6mm,因此，取77mm。3)取安裝齒輪處的軸段;齒輪的右端與左軸承之間采用套筒定位.已知齒輪的寬度為84mm,為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪,此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度,故取. 齒輪的左端采用軸肩定位,軸肩高h(yuǎn)=6,取.軸環(huán)寬度,取b=12mm.4)軸承端蓋的總寬度為20mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定) .根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求,取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 ,故取.取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離a=16,兩圓柱齒輪間的距離c=20.考慮到箱體的鑄造誤差,在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí),應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離 s,取s=8,已知滾動(dòng)軸承寬度T=36,高速齒輪輪轂長(zhǎng)L=52,則 至此,已初步確定了軸的各端直徑和長(zhǎng)度.(5) 軸上零件的周向定位齒輪，聯(lián)軸器的周向采用平鍵連接。根據(jù)查課本表61得平鍵=20mm12mm,長(zhǎng)為63同時(shí)保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中型，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；同樣，半聯(lián)軸器與軸連接，選用平鍵為16mm10mm70mm,半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是過(guò)度配合來(lái)保證的此處選軸的直徑尺寸公差為n6.(6)求軸上的載荷 首先根據(jù)結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖, 確定頂軸承的支點(diǎn)位置時(shí),查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)20-149表20.6-7.對(duì)于30313型圓錐滾子軸承,a=29mm,因此,做為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距. 傳動(dòng)軸總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如下圖1-1: 圖1-1 (輸出軸) 從動(dòng)軸的載荷分析如下圖1-2: 圖1-2(7)按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)=18.2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6.2 傳動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)(1)求輸出軸上的功率P，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩P=2.15KW =94.2r/min=218Nm (2)求作用在齒輪上的力已知高速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為 =236.5 而 F= F= F = Ftan=1843.55=166.15N已知低速級(jí)小齒輪的分度圓直徑為 =83.33 而 F= F= F = Ftan=5232N=1266N(3)初步確定軸的最小直徑先按課本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=35mm(4)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受軸向力和徑向力，故選單列圓錐滾子軸承。根據(jù)和精度等級(jí)，選取30207單列圓錐滾子軸承。,所以=18.25mm-軸段右端需要制出一軸肩,根據(jù)直徑;,左端用軸承端蓋固定, 高速大齒距離箱體24mm,齒輪輪轂寬度為52mm,所以=76mm。齒輪右端采用軸肩定位=52mm,高速大 齒輪與低速小齒輪之間的距離為15mm。=15mm,根據(jù)輸出軸的的定，和軸承30207的確定35mm。=125mm。以上為傳動(dòng)軸的基本尺寸。傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)圖如下圖2-1 圖2-1(5) 軸上零件的周向定位 齒輪周向采用平鍵連接。根據(jù)查課本表61得平鍵截面 =10mm8mm,長(zhǎng)為68mm同時(shí)保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中型，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；同樣，選用平鍵為=14mm9mm,長(zhǎng)為40mm。同時(shí)保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中型，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是過(guò)度配合來(lái)保證的此處選軸的直徑尺寸公差為n6。 (6)求軸上的載荷 首先根據(jù)結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖, 確定頂軸承的支點(diǎn)位置時(shí),查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)20-149表20.6-7.對(duì)于7010C型的角接觸球軸承,a=29mm,因此,做為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距. -107.66N.mm3280.78N.mm-202.799N.mm=1066.6N.mm=-7051.3N.mm=173881.34N.mm 彎矩圖如下2-2 圖2-2 (7)根據(jù)按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度=36 MPa前已選軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表15-1得=70MPa 此軸可用。6.3輸入軸的設(shè)計(jì) . 求輸入軸上的功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩P=2.26KW =433.33r/min=49.92Nm . 求作用在齒輪上的力已知高速小齒輪輪的分度圓直徑為 =51.42 13.536而 F=1941.6N F= F726.88N F= Ftan=467.42N. 初步確定軸的最小直徑先按課本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)課本取為了安裝方便和加工方便取=25mm根據(jù)最小尺寸查機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表67選取30205圓錐滾子軸承根據(jù)傳動(dòng)軸和輸出軸的尺寸設(shè)計(jì)出輸入軸的結(jié)構(gòu)如圖31 圖31（4）.求軸上的載荷 首先根據(jù)結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖, 確定頂軸承的支點(diǎn)位置時(shí),查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)20-149表20.6-7.對(duì)于30205型圓錐滾子軸承,a=12.5mm,因此,做為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距.輸入軸的彎矩圖如下32 圖3-2（6） 按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)=34前已選軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表15-1得=60MP 此軸合理安全第7章箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(jī)體采用配合.1.機(jī)體有足夠的剛度在機(jī)體為加肋，外輪廓為長(zhǎng)方形，增強(qiáng)了軸承座剛度2.考慮到機(jī)體內(nèi)零件的潤(rùn)滑，密封散熱。因其傳動(dòng)件速度小于12m/s，故采用侵油潤(rùn)油，同時(shí)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(jī)蓋與機(jī)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(jī)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(jī)體外型簡(jiǎn)單，拔模方便.4.對(duì)附件設(shè)計(jì) A 視孔蓋和窺視孔在機(jī)蓋頂部開(kāi)有窺視孔，能看到 傳動(dòng)零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進(jìn)行操作，窺視孔有蓋板，機(jī)體上開(kāi)窺視孔與凸緣一塊，有便于機(jī)械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強(qiáng)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(jī)體外壁應(yīng)凸起一塊，由機(jī)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(jìn)入油尺座孔而溢出.D 通氣孔：由于減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機(jī)蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便達(dá)到體內(nèi)為壓力平衡.E 蓋螺釘：?jiǎn)⑸w螺釘上的螺紋長(zhǎng)度要大于機(jī)