【机械设计课程设计】斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书.docx

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1、设计人 :二 0 10 年 一 月目录一.设计任务二.传动方案的分析与拟定三.电动机的选择四.传动比的分配及动力学参数的计算五.传动零件的设计计算六.轴的设计计算七.键的选择和计算八 . 滚动轴承的选择及计算九. 连轴器的选择十 . 润滑和密封方式的选择，润滑油的牌号的确定十一 . 箱体及附件的结构设计和选择十二 . 设计小结十三 . 参考资料一 设计任务书设计题目 ：设计带式运输机传动装置中的双级斜齿圆柱齿轮减速器。序号 F (N)V (m/s)D (mm)生产规模工作环境载荷特性工作年限3130000.45420单件室内平稳5 年(单班 )二 .传动方案得分析拟定:方案 1.方案 2.外传

2、动为带传动 ,高速级和低速级均高速级 ,低速级 ,外传动均为圆柱轮 .为圆柱齿轮传动 .方案的简要对比和选定 :两种方案的传动效率 ,第一方方案稍高 .第一方案 ,带轮会发生弹性滑动 ,传动比不够精确 .第二方案用齿轮传动比精确程度稍高 .第二方案中外传动使用开式齿轮 , 润滑条件不好 ,容易产生磨损胶合等失效形式 ,齿轮的使用寿命较短 .另外方案一中使用带轮 ,可用方便远距离的传动 .可以方便的布置电机的位置 .而方案二中各个部件的位置相对比较固定 .并且方案一还可以进行自动过载保护 .综合评定最终选用方案一进行设计.三 .电动机的选择 :计算公式 :工作机所需要的有效功率为：P=Fv/10

3、00从电动机到工作级之间传动装置的总效率为连轴器 1=0.99.滚动轴承 =0.98闭式圆柱齿轮 =0.97.V 带 =0.95运输机 =0.96计算得要求 :运输带有效拉力为 :13000 N工作机滚筒转速为 :0.45r/min工作机滚筒直径为 :420 mm工作机所需有效功率为 :5.85 kw传动装置总效率为 :0.7835701电动机所需功率为 :7.4 KW由滚筒所需的有效拉力和转速进行综合考虑:电动机的型号为 :Y160M-6电动机的满载转速为 :960 r/min四 .传动比的分配及动力学参数的计算:滚筒转速为 :20.4 r/min总传动比为46.91445去外传动的传动比为

4、 3.5.则减速器的传动比为 := 46.9/3.5=13.4又高低速级的传动比由计算公式:得减速器的高速级传动比为:4.1.低速级为 :3.2各轴转速为：=274.2r/min=65.7r/min=20.4r/min各轴输入功率为=7 KW=6.7KW=6.4KW各轴输入转矩为= 246945.9Nmm=979920 N.mm=991136Nmm五 .传动零件的设计一 .带传动的设计 :(1)设计功率为Pc=KaP=1 7.5=7.5(2)根据 Pc=7.5KW, n1=274.2857r/min ,初步选用 B 型带(3)小带轮基准直径取Dd1=125mmDd2=Dd1(1- )= 125

5、-(10.02) mm= 437.5mm(4)验算带速 vv = 6.283185m/s(5)确定中心距及基准长度初选中心距 a0=780mm符合 :0.7(Dd1+Dd2)a012在要求范围以上，包角合适(7)确定带的根数 Z因 Dd1=125mm , i=3.5, V=6.2P1=1.75KWP=.17KW因 =156.1709,K=.95因 Ld=2500mm ,Z=取 Z=4(8)确定初拉力 F0 及 力 FQ=250.15556993821N=1958.131N高速 柱 果1)要求分析(1)使用条件分析 功率： P1=7.092537kW主 速： n1=274.2857r/min 数

6、比： u=4.17437p17.092537 矩 T1= 9.55 10 69.55 106=246945.9n1274.2857 周速度：估 v4m/s属中速、中 、重要性和可靠性一般的 (2) 任 确定一种能 足功能要求和 束的 好的 方案，包括：一 基本参数： m、z1、z2、x1、x2、 d主要几何尺寸： d1、 d2、a、等2) 材料、 理方式及 算 用 力(1) 材料、 理方式按使用条件，可 用 面 ，也可使用硬 面 ，具体 方案如下：小 ： 45， ，硬度范 大 ： 45 ， 正火，硬度范 229-286169-217(2) 确定 用 力a. 确定极限 力 Hlim和 Flim

7、小 面硬度 250大 面硬度 200 Hlim1=720， Hlim2=610 Flim1=260， Flim2=180b. 算 力循 次数 N，确定寿命系数 Z_N、Y_NN1 =60an_1t = 60 1 274.2857 8=2.369828E+08N 2N12.369828E+08u5.6774.17437Z_N1=1Z_N2=1；Y_N1=1，Y_N2=1。c. 计算许用应力S_Hlim1.3,S_Flim1.6.Hlim1 Z _N1720 1533.85MPaHP 1S_HminMPa1.3HP2Flim2Z_N2260?2?1 MP325MPaS_Fmin1.6HP 2Fli

8、m2Z_N2610 1 MPa469.23MPaS_Fmin1.3FP2Flim2Y_STY_N2180C21 MPa 225MPaS_Fmin1.63) 初步确定齿轮的基本参数和类型(1) 选择齿轮类型根据齿轮的工作条件，可选用直齿圆柱齿轮传动，也可选用斜齿圆柱齿轮传动，若为直齿圆柱齿轮，可将螺旋角设为 0(2) 选择齿轮精度等级按估计的圆周速度，由表3-5 初步选用 8 精度(3)初选参数初选： = 15，z1=22， z2=z1u = 22 4.17437=92。x1=0，x2=0，d=0.8Z_H = 2.45；Z_E = 188.9 MPa；取 Z =0 .87Z=cos=cos15

9、 =0.9828153(4)初步计算齿轮的主要尺寸由于选用软齿面齿轮的方案，该齿轮应先按接触强度设计，然后校核其弯曲强度根据接触强度的设计公式应先计算小齿轮的分度圆直径 d1，计算 d1 前，还需首先确定系数： K、Z_H、 Z_E、 Z、Z。K_A=1，取 Kv=1.1，取 K=1.05，取 K=1.1则 K=K_AKvKK=11.1 1.05 1.1=15.270Z_H、 Z_E、Z、 Z的值取初选值初步计算出齿轮的分度圆直径d1、mn 等主要参数和几何尺寸=88.4mm=88.4 cos15/22mm = 4mm取标准模数 mn= 4mm 则a=4/2cos15 mm = 236.043

10、mm圆整后取： a= 240mm修改螺旋角： =88.4?cos1522=18 11 41=arc cos m n (z1+z2)arc cos4o22= 92.631582a&cos18 11 41齿轮圆周速度为：n1d1274.285792.63158v =m/s6000060000= 1.330335m/s与估计值相近。b= d d1=.8 92.63158 =74.1mm取 b2=75mmb1=b2+(510)mm=80mm(5)验算齿轮的弯曲强度条件。计算当量齿数：Z1Z_v1=3=25.6597cosZ2Z_v2=3=107.3043得 Y_FS1=4.25，Y_FS2=3.。9取

11、 Y =.72，Y =0.9计算弯曲应力2KT1 F1=-=Y_FS1Y Y =62.18564MPa325 bd1m1Y_FS2 F2= F1-=57.06447MPa225Y_FS1该方案合格。小齿分度圆直径mm92.63158大齿分度圆直径mm387.3684小齿齿顶圆直径mm100.6316大齿齿顶圆直径mm395.3684小齿齿根圆直径mm82.63158大齿齿根圆直径mm377.3684小齿齿宽mm80大 mm75中心距mm240螺旋角18.19487低速 柱 就 果1) 要求分析(1) 使用条件分析 功率： P1=6.742166kW主 速：n1=65.70708r/min 数比

12、： u=3.211054 矩： T1= 9.55 10 6 P19.55 106 6.742166ni65.70708=979920 周速度：估 v4m/s属中速、中 、重要性和可靠性一般的 (2) 任 确定一种能 足功能要求和 束的 好的 方案，包括：一 基本参数： m、z1、z2、x1、x2、 d主要几何尺寸： d1、 d2、a、等2) 材料、 理方式及 算 用 力(1) 材料、 理方式按使用条件，可 用 面 ， 也可使用硬 面 ， 具体 方案如下所示：小 ： 45， ，229-286大 ： 45，正火，169-217(2) 确定 用 力a. 确定极限 力 Hlim和 Flim 小 面硬度

13、 250大 面硬度 200 Hlim1=720， Hlim2=610 Flim1=260，Flim2=180b. 算 力循 次数 N，确定寿命系数 Z_N、 Y_NN1 = 60an_1t = 60 1 65.70708 8=5.677092E+07N15.677092E+07N2= - = -= 1.767984E+07u3.211054Z_N1=1Z_N2=1； Y_N1=1，Y_N2=1。c. 算 用 力取 S_Hlim=1.3，S_Flim=1.6。 Hlim1Z_N1 7201 HP1=- = - MpaS_Hmin1.3=553.8462MPa Flim2Z_N2 6101 HP2

14、=- = - MpaS_Fmin1.3=469.2308MPa Flim1Y_STY_N1260 21 FP1=- =- MPaS_Fmin1.6=325MPa Flim2Y_STY_N2180C21 FP2=-=- MPaS_Fmin1.6=225MPa3) 初步确定齿轮的基本参数和类型(1) 选择齿轮类型根据齿轮的工作条件，可选用直齿圆柱齿轮传动，也可选用斜齿圆柱齿轮传动，若为直齿圆柱齿轮，可将螺旋角设为 0(2) 选择齿轮精度等级按估计的圆周速度，初步选用 8 精度(3)初选参数初选： = 15，Z1= 28，Z2=Z1u =28 3.211054=90。X1=0， X2=0， d=0.

15、8Z_H = 2.45；Z_E = 188.9 MPa；取 Z =0 .87Z = cos = cos15 =0.9828153(4)初步计算齿轮的主要尺寸由于选用软齿面齿轮的方案， 该齿轮应先按接触强度设计， 然后校核其弯曲强度根据接触强度的设计公式应先计算小齿轮的分度圆直径 d1，计算 d1 前，还需首先确定系数： K、Z_H、Z_E、Z、Z。得 K_A=1，取 Kv=1.1，取 K =1.05 ，取 K=1.1则：K=K_AKvKK=11.1 1.05 1.1=1.2705Z_H、Z_E、 Z、Z的值取初选值初步计算出齿轮的分度圆直径d1、mn 等主要参数和几何尺寸=142.6d1cos

16、 142.6 cos15 mn= - =- mmz128= 5mm取标准模数 mn= 5mm 则mn5a= - (z1+z2) = - mm2cos 2cos15 = 305.4065mm圆整后取： = 305mm修改螺旋角：mn(z1+z2)5 (28+90) =arc cos-= arc cos -2a2 305=14 42 44mn z15 28d1=- - =-mmcos cos14 42 44= 144.7458齿轮圆周速度为：n1 d165.70708 144.7458v = -= -m/s6000060000=0 .4979855m/s与估计值相近。b= d d1=0.8144.

17、7458 =115mm.7取 b2=120mmb1=b2+(510)mm=125mm(5)验算齿轮的弯曲强度条件。计算当量齿数：Z1Z_v1=cos 3Z2Z_v2=cos 330.94599.4663Y_FS1=4.，1 Y_FS2=3.。9取 Y =0.72，=0Y.9计算弯曲应力F1=2K T1 =Y_FS1YY =76.17229MPa325bd1m1Y F2= F1= _FS2 =72.45657MPa S = 1.65S 2S 22故安全中间轴和低速轴的校核方法同上.经过计算的也合格 .七.键联接的选择位置轴径mm型号键长mm键宽mm接触高mm高速轴60A50187中间轴85A63

18、229低速轴110A100281090A110259高速轴键的校核 :转矩T = 246945轴径d = 60平键型号为： A平键接触长度l = 32平键接触高度k = 4.4联结类型为动联结许用压强 P = 1502T计算压强 P = -= 58.46236dlk因PP动联结平键强度校核合格八 . 滚动轴承选择和校核:经过分析可得各个轴均须承受一定的轴向力,故考虑选择角接触球轴承.由各个轴的结构尺寸可查表可以选择:高速轴选 7213C,中间轴选 7218C,低速轴选 7220C在此仅以高速轴的滚动轴承为典型进行校核径向力和轴向力的计算公式为:设计需求 :轴承工作时间为14400 小时额定动负

19、荷 Cr=53800N额定动负荷 C0r=46000N轴承负荷系数 fp 为 1.1温度系数 ft 为1轴承 1 当量动负荷为= 2519.94605542088N轴承 2 当量动负荷为=4600.904151896N由公式 :计算得 :轴承 1 计算寿命为591931.27 小时轴承 2 计算寿命为97255.79 小时九 . 联轴器的选择选用弹性连轴器 :轴径为 90mm公称转矩 :2800N.m选用 TL11GB4323-84主动端： J型轴孔， A 型键槽， 95mm,=132mm从动端： J1型轴孔， A 型键槽 , 95mm,=132mm十 . 润滑和密封方式的选择，润滑油的牌号的

20、确定所有轴承用脂润滑，滚珠轴承脂 ZG69-2；齿轮用油润滑，并采用油池润滑的方式，牌号 CKC150；这样对所有的轴承都要使用铸造挡油盘。轴承盖上均装垫片，透盖上装密封圈十一.箱体及附件的结构设计和选择1). 减速器结构 :减速器由箱体、 轴系部件、附件组成，其具体结构尺寸见装配图及零件图。2).注意事项 :1.装配前 ,所有的零件用煤油清洗 ,箱体内壁涂上两层不被机油浸蚀的涂料;2.齿轮啮合侧隙用铅丝检验,高速级侧隙应不小于0.211mm,低速级侧隙也不应小于 0.211mm;3.齿轮的齿侧间隙最小= 0.09mm.齿面接触斑点高度 45%,长度 60%;4.角接触球轴承7213C,721

21、8C,7220C的轴向游隙均为0.100.15mm,用润滑脂润滑 .5.箱盖与接触面之间禁止用任何垫片,允许涂密封胶和水玻璃.各密封处不允许漏油 ;6.减速器装置内装CKC150工业用油至规定的油面高度范围7.减速器外表面涂灰色油漆8.按减速器的实验规程进行试验十二设计小结经过几周的课程设计，我终于完成了自己的设计，在整个设计过程中，感觉学到了很多的关于机械设计的知识，这些都是在平时的理论课中不能学到的。还将过去所学的一些机械方面的知识系统化 ,使自己在机械设计方面的应用能力得到了很大的加强 .除了知识外， 也体会到作为设计人员在设计过程中必须严肃， 认真，并且要有极好的耐心来对待每一个设计的

22、细节。 在设计过程中，我们会碰到好多问题，这些都是平时上理论课中不会碰到，或是碰到了也因为不用而不去深究的问题，但是在设计中， 这些就成了必须解决的问题， 如果不问老师或是和同学讨论， 把它搞清楚，在设计中就会出错 ,甚至整个方案都必须全部重新开始。比如轴上各段直径的确定，以及各个尺寸的确定 ,以前虽然做过作业，但是毕竟没有放到非常实际的应用环境中去 ,毕竟考虑的还不是很多 .而且对所学的那些原理性的东西掌握的还不是很透彻 .但是经过老师的讲解 ,和自己的更加深入的思考之后 ,对很多的知识 ,知其然还知其所以然 .刚刚开始时真的使感觉是一片空白 .不知从何处下手 .在画图的过程中，感觉似乎是每

23、一条线都要有一定的依据 , 尺寸的确定并不是随心所欲不断的会冒出一些细节问题 ,都必须通过计算查表确定 . 设计实际上还是比较累的， 每天在电脑前画图，或是计算。的确需要很大的毅力 .从这里我才真的体会到了做工程的还是非常的不容易的 .通过这次课程设计我或许提前体会到了自己以后的职业生活吧 .经过这次课程设计感觉到自己还学到了很多的其他的计算机方面的知识 , 经过训练能够非常熟练的使用 Word 和天喻 CAD并.且由于在前期为了选定最终使用的 CAD软件 .我还学习使用了 InteCAD和开目 CAD掌.握了大致的用法 ,通过比较学习我了解了 ,CAD软件的大致框架 .觉得受益匪浅 .所以这次课程设计 ,我觉得自己真的收获非常的大 ,打完这行字 ,真的心一下只放了下来 ,看到自己完成的成果 ,真的觉得虽然很累 ,但觉得很欣慰 .这次课程设计应该是达到了预期的效果 .Xxxxxxx学院材控 0103 班设计人 :2004 年 1 月 6 日十三参考资料机械设计课程设计唐增宝何永然刘安俊主编华中科技大学出版社