二级斜齿轮减速器设计概述

目录一课程设计书2二设计要求2三设计步骤21.传动装置总体设计方案32.电动机的选择43.确定传动装置的总传动比和分配传动比54.计算传动装置的运动和动力参数55.设计V带和带轮66.齿轮的设计87.滚动轴承和传动轴的设计198.键联接设计269.箱体结构的设计2710.润滑密封设计3011.联轴器设计30四设计小结31五参考资料32一.课程设计书设计课题:设计一用于带式运输机上的两级展开式圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限8年(300天/年),两班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V表一:题号参数12345运输带工作拉力（kN）2.52.32.11.91.8运输带工作速度（m/s）1.01.11.21.31.4卷筒直径（mm）250250250300300二.设计要求1.减速器装配图一张(A1)。2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。3.设计说明书一份。三.设计步骤1.传动装置总体设计方案2.电动机的选择3.确定传动装置的总传动比和分配传动比4.计算传动装置的运动和动力参数5.设计V带和带轮6.齿轮的设计7.滚动轴承和传动轴的设计8.键联接设计9.箱体结构设计10.润滑密封设计11.联轴器设计1.传动装置总体设计方案:1.组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2.特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3.确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。其传动方案如下：图一:(传动装置总体设计图)初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。选择V带传动和二级圆柱斜齿轮减速器（展开式）。传动装置的总效率＝0.96×××0.97×0.96＝0.759；为V带的效率,为第一对轴承的效率，为第二对轴承的效率，为第三对轴承的效率，为每对齿轮啮合传动的效率（齿轮为7级精度，油脂润滑.因是薄壁防护罩,采用开式效率计算)。2.电动机的选择电动机所需工作功率为：P＝P/η＝1900×1.3/1000×0.759＝3.25kW,执行机构的曲柄转速为n＝=82.76r/min，经查表按推荐的传动比合理范围，V带传动的传动比i＝2～4，二级圆柱斜齿轮减速器传动比i＝8～40，则总传动比合理范围为i＝16～160，电动机转速的可选范围为n＝i×n＝（16～160）×82.76＝1324.16～13241.6r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选定型号为Y112M-4的三相异步电动机，额定功率为4.0额定电流8.8A，满载转速1440r/min，同步转速1500r/min。方案电动机型号额定功率Pkw电动机转速电动机重量N参考价格元传动装置的传动比同步转速满载转速总传动比V带传动减速器1Y112M-441500144047023016.152.37.02中心高外型尺寸L×（AC/2+AD）×HD底脚安装尺寸A×B地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸D×E装键部位尺寸F×GD132515×345×315216×1781236×8010×413.确定传动装置的总传动比和分配传动比（1）总传动比由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为＝n/n＝1440/82.76＝17.40（2）分配传动装置传动比＝×式中分别为带传动和减速器的传动比。为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取＝2.3，则减速器传动比为＝＝17.40/2.3＝7.57根据各原则，查图得高速级传动比为＝3.24，则＝＝2.334.计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴转速＝＝1440/2.3＝626.09r/min＝＝626.09/3.24＝193.24r/min＝/＝193.24/2.33=82.93r/min==82.93r/min（2）各轴输入功率＝×＝3.25×0.96＝3.12kW＝×η2×＝3.12×0.98×0.95＝2.90kW＝×η2×＝2.97×0.98×0.95＝2.70kW＝×η2×η4=2.77×0.98×0.97＝2.57kW则各轴的输出功率：＝×0.98=3.06kW＝×0.98=2.84kW＝×0.98=2.65kW＝×0.98=2.52kW（3）各轴输入转矩=××N·m电动机轴的输出转矩=9550=9550×3.25/1440=21.55N·所以:＝××=21.55×2.3×0.96=47.58N·m＝×××=47.58×3.24×0.98×0.95=143.53N·m＝×××=143.53×2.33×0.98×0.95=311.35N·m=××=311.35×0.95×0.97=286.91N·m输出转矩：＝×0.98=46.63N·m＝×0.98=140.66N·m＝×0.98=305.12N·m＝×0.98=281.17N·m运动和动力参数结果如下表轴名功率PKW转矩TNm转速r/min输入输出输入输出电动机轴3.2521.5514401轴3.123.0647.5846.63626.092轴2.902.84143.53140.66193.243轴2.702.65311.35305.1282.934轴2.572.52286.91281.1782.936.齿轮的设计（一）高速级齿轮传动的设计计算１．齿轮材料，热处理及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮（1）齿轮材料及热处理①材料：高速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为小齿轮280HBS取小齿齿数=24高速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为大齿轮240HBSZ=i×Z=3.24×24=77.76取Z=78.②齿轮精度按GB/T10095－1998，选择7级，齿根喷丸强化。２．初步设计齿轮传动的主要尺寸按齿面接触强度设计确定各参数的值:①试选=1.6查课本图10-30选取区域系数Z=2.433由课本图10-26则②由课本公式10-13计算应力值环数N=60nj=60×626.09×1×（2×8×300×8）=1.4425×10hN==4.45×10h#(3.25为齿数比,即3.25=)③查课本10-19图得：K=0.93K=0.96④齿轮的疲劳强度极限取失效概率为1%,安全系数S=1,应用公式10-12得:[]==0.93×550=511.5[]==0.96×450=432许用接触应力⑤查课本由表10-6得：=189.8MP由表10-7得:=1T=95.5×10×=95.5×10×3.19/626.09=4.86×10N.m3.设计计算①小齿轮的分度圆直径d=②计算圆周速度③计算齿宽b和模数计算齿宽bb==49.53mm计算摸数m初选螺旋角=14=④计算齿宽与高之比齿高h=2.25=2.25×2.00=4.50==11.01⑤计算纵向重合度=0.318=1.903⑥计算载荷系数K使用系数=1根据,7级精度,查课本由表10-8得动载系数K=1.07,查课本由表10-4得K的计算公式:K=+0.23×10×b=1.12+0.18(1+0.61)×1+0.23×10×49.53=1.42查课本由表10-13得:K=1.35查课本由表10-3得:K==1.2故载荷系数:K＝KKKK=1×1.07×1.2×1.42=1.82⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径d=d=49.53×=51.73⑧计算模数=4.齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式≥⑴确定公式内各计算数值①小齿轮传递的转矩＝48.6kN·m确定齿数z因为是硬齿面，故取z＝24，z＝iz＝3.24×24＝77.76传动比误差i＝u＝z/z＝78/24＝3.25Δi＝0.032％5％，允许②计算当量齿数z＝z/cos＝24/cos14＝26.27z＝z/cos＝78/cos14＝85.43③初选齿宽系数按对称布置，由表查得＝1④初选螺旋角初定螺旋角＝14⑤载荷系数KK＝KKKK=1×1.07×1.2×1.35＝1.73⑥查取齿形系数Y和应力校正系数Y查课本由表10-5得:齿形系数Y＝2.592Y＝2.211应力校正系数Y＝1.596Y＝1.774⑦重合度系数Y端面重合度近似为＝[1.88-3.2×（）]＝[1.88－3.2×（1/24＋1/78）]×cos14＝1.655＝arctg（tg/cos）＝arctg（tg20/cos14）＝20.64690＝14.07609因为＝/cos，则重合度系数为Y＝0.25+0.75cos/＝0.673⑧螺旋角系数Y轴向重合度＝＝1.825,Y＝1－＝0.78⑨计算大小齿轮的安全系数由表查得S＝1.25工作寿命两班制，8年，每年工作300天小齿轮应力循环次数N1＝60nkt＝60×271.47×1×8×300×2×8＝6.255×10大齿轮应力循环次数N2＝N1/u＝6.255×10/3.24＝1.9305×10查课本由表10-20c得到弯曲疲劳强度极限小齿轮大齿轮查课本由表10-18得弯曲疲劳寿命系数:K=0.86K=0.93取弯曲疲劳安全系数S=1.4[]=[]=大齿轮的数值大.选用.⑵设计计算①计算模数对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=2mm但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=51.73来计算应有的齿数.于是由:z==25.097取z=25那么z=3.24×25=81②几何尺寸计算计算中心距a===109.25将中心距圆整为110按圆整后的中心距修正螺旋角=arccos因值改变不多,故参数,,等不必修正.计算大.小齿轮的分度圆直径d==51.53d==166.97计算齿轮宽度B=圆整的（二）低速级齿轮传动的设计计算⑴材料：低速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为小齿轮280HBS取小齿齿数=30速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为大齿轮240HBSz=2.33×30=69.9圆整取z=70.⑵齿轮精度按GB/T10095－1998，选择7级，齿根喷丸强化。⑶按齿面接触强度设计1.确定公式内的各计算数值①试选K=1.6②查课本由图10-30选取区域系数Z=2.45③试选,查课本由图10-26查得=0.83=0.88=0.83+0.88=1.71应力循环次数N=60×n×j×L=60×193.24×1×(2×8×300×8)=4.45×10N=1.91×10由课本图10-19查得接触疲劳寿命系数K=0.94K=0.97查课本由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮的接触疲劳强度极限取失效概率为1%,安全系数S=1,则接触疲劳许用应力[]==[]==0.98×550/1=517[540.5查课本由表10-6查材料的弹性影响系数Z=189.8MP选取齿宽系数T=95.5×10×=95.5×10×2.90/193.24=14.33×10N.m=65.712.计算圆周速度0.6653.计算齿宽b=d=1×65.71=65.714.计算齿宽与齿高之比模数m=齿高h=2.25×m=2.25×2.142=5.4621=65.71/5.4621=12.035.计算纵向重合度6.计算载荷系数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使用系数K=1同高速齿轮的设计,查表选取各数值=1.04K=1.35K=K=1.2故载荷系数K＝=1×1.04×1.2×1.4231=1.7767.按实际载荷系数校正所算的分度圆直径d=d=65.71×计算模数3.按齿根弯曲强度设计m≥㈠确定公式内各计算数值（1）计算小齿轮传递的转矩＝143.3kN·m（2）确定齿数z因为是硬齿面，故取z＝30，z＝i×z＝2.33×30＝69.9传动比误差i＝u＝z/z＝69.9/30＝2.33Δi＝0.032％5％，允许（3）初选齿宽系数按对称