二级斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书

《机械设计》课程设计说明书姓名：郭亚军院别：机械工程学院班级：机自Y107班学号：201000104107指导老师: 高尚晗起止日期：2012 年9 月3 日～2012 年9 月19 日目录一、课程设计目的 (4)二、设计要求 (4)三、设计计算的各项内容 (4)四、设计要求 (4)五、电动机的选择 (4)六、确定传动装置的总传动比和分配传动比 (5)七、计算传动装置的运动和动力参数 (5)（一）各轴转速 (5)（二）各轴输入功率 (5)（三）各轴输入扭矩 (5)八、齿轮的设计 (6)（一）高速级齿轮传动的设计计算 (6)（二）低速级齿轮传动的设计计算 (9)（三）锥齿轮的传动设计计算 (12)九、轴的设计与校核及联轴器、键的选择 (13)(一).轴的设计计算 (13)（二）.轴的结构设计 (14)1）.中速轴的结构设计 (14)2）.高速轴的设计计算 (14)3）.低速轴的设计计算 (14)（三）联轴器的选择 (15)1）弹性联轴器的设计计算 (15)2）刚性联轴器的设计计算 (15)（四）轴的强度校核 (16)(五)键的选择 (18)十、滚动轴承的选择及校核计算 (18)（一）对高速轴上滚动轴承的选择及核计算 (18)1）、高速轴滚动轴承的选用深沟球轴承 (18)十一、机座箱体结构尺寸及其附件 (20)（一）.箱体材料的选择与毛坯种类的确定 (20)（二）.箱体主要结构尺寸计算 (20)十二、减速器的润滑及密封形式选择 (21)十三、设计小结 (22)十四、参考文献 (22)一．课程设计目的1. 了解机械设计的一般过程、步骤和方法。

2. 复习和消化我们所学的知识，并学以致用。

3. 学会查阅资料文献，巩固绘图技能。

二. 课程设计题目题目名称：设计两级圆柱齿轮减速器说 明： 已知设备单向运转，有中等冲击，容许转速误差为5%；单班制工作，使用年限为10年；减速器为小批量生产。

技术参数：根据老师安排，选择第2组数据进行设计。

三．设计计算的各项内容 1.传动装置的总体设计计算；2.各传动零件的设计计算；3.一根主要轴的设计计算；4.一对主要轴承的设计计算；5.标准零件选择与润滑设计计算。

四. 设计要求1.减速器装配图一张(A1)。

2.典型零件工作图各一张(A2)。

3.设计说明书一份。

五.电动机的选择工作机所需功率：PwP w = T ·n/9.55×103= 3.455 kW电动机所需工作功率为： P ＝P /总 ＝3.455/0.7916＝4.365 kW,电动机到工作机的传动效率为总η2512345ηηηηηη=总＝0.95×20.97×50.99×0.97×0.96＝0.7916； 1η为： 圆锥齿轮传动的0.95 2η为： 圆柱齿轮传动的0.97 3η为： 滚动轴承传动的0.99 4η为： 弹性联轴器的0.97 5η为： 刚性联轴器的0.96 。

根据动力源和工作条件，电动机的类型选用Y 系列三相异步电动机。

电动机的转速选择常用的两种同步转速：1500r/min 和1000r/min ; 综合考虑电动机和传动装的置尺寸、重量、价格和减速器的传动比，选用Y132S-4 。

根据电动机型号查表确定外伸轴径、外伸轴长度、键槽宽度、中心高等参数。

将计算数据和查表数据填入表2。

表2 电动机的数据六.确定传动装置的总传动比和分配传动比总传动比:i =1440/30=48 i = i 1·i 2·i w由设计要求知: 圆锥齿轮传动比i w =3，又由 i 1 = (1.25~1.35) i 2 ,取i 1 = 1.3 i 2则 ,计算得： i 1 =4.5607； i 2 =3.5082七.计算传动装置的运动和动力参数（1） 各轴转速 I n ＝n o ＝1440 r/minⅡn ＝I n / i 1＝1440/4.5607＝315.74 r/minⅢn ＝Ⅳn ＝ I n / i 1·i 2＝1440/4.5607×3.5082=90.00 r/minn v ＝ I n / i 1·i 2·i w = 30.00 r/min（2） 各轴输入功率ⅠP ＝P 电×η4 ＝5.5×0.97 = 5.335 kWⅡP ＝Ⅰp ×η3×η4 ＝5.335×0.99×0.97＝5.123 kW ⅢP ＝ⅡP ×η2×3η ＝5.123×0.99×0.97＝4.920 kW ⅣP ＝ⅢP ×η5 = 4.920×0.96＝4.723 kW P v = ⅣP ×3η＝4.723×0.99＝4.676 kW（3） 各轴输入扭矩ⅠT ＝9550ⅠP / I n =9550×5.335/1440 = 35.381N·m ⅡT ＝9550ⅡP /Ⅱn =9550×5.123/315.74 = 154.95N·m ⅢT ＝9550ⅢP / Ⅲn =9550×4.920/90.00 = 522.07N·m ⅣT ＝9550ⅣP /Ⅳn =9550×4.723/90.00 ＝501.16N·m T v ＝9550 P v / n v ＝9550×4.676/30 ＝1488.53 N·m运动和动力参数结果如下表八.齿轮的设计（一）高速级齿轮传动的设计计算齿轮材料 小齿轮选用40Cr 钢调质，齿面硬度为280HBS 大齿轮选用45号钢调质，齿面硬度为240HBS 热处理 调制处理 精度 GB/T10095－1998 7级初定螺旋角＝18初取齿数Z 取1Z =21，又Z 2= i 1×Z 1 1Z =21, Z 2=95.77 圆整Z 1Z =21, Z 2=961t d 2131)][(12H E H d t t Z Z i i T K d σεφα⨯±⨯≥试选t K t K =1.9小齿轮转矩1T 1T = 9.55×106×11/n P 1T =3.5381×104N ·mm齿宽系数 d φ 取1.0 弹性影响系数E Z E Z =189.8 MPa 节点区域系数H Z H Z =2.375 端面重合度a ε a ε=a ε 1 + a ε 2a ε 1 a ε 1 =0.740 a ε 2 a ε 2 =0.860 故a ε a ε=1.600接触疲劳强度极限 1lim H σ=670MPa2lim H σ=580MPa应力循环次数 N ＝60njL h N 1＝2.0736×109N 2＝4.5467×10接触疲劳寿命系数HN K 1HN K =0.902HN K =0.95安全系数S S=1 接触疲劳应力 [H σ]=limHN H K Sσ [H σ]1=603MPa [H σ]2=551MPa许用接触应力 [H σ]=( [H σ]1 + [H σ]2 ) / 2 [H σ]=577 MPad t 1 2131)][(12H E H d t t Z Z i i T K d σεφα⨯+⨯≥ 1t d ≥39.69mm 圆周速度υ 11601000t d n πυ=⨯ υ=2.99 m/s齿宽b b=t d d 1⨯φ b=39.69 mm 模数nt m nt m =d 1t ·cos ß/z 1 nt m =1.80h b 齿高 h=2.25 9.8使用系数A K A K =1.5 动载系数K V v=2.99m/s , 7级精度 K V =1.12K βH K βH =1.418 K α K α=1.35载荷系数K K ＝K K K α K βH K ＝2.86d 1 d 1= 45.49mm模数n m d 1·cos β/z 1 n m = 2.08弯曲强度的设计公式 n m ≥)][(cos 212213FS F a d Y Y Z Y KT σεφββ∂∂当量齿数 z v1＝z /cosz v1＝23.71 z v2＝z/cosz v2＝108.41载荷系数K K ＝K K K α K K=2.72齿形系数YY ＝2.621Y ＝2.149 应力校正系数YY＝1.584Y ＝1.799 轴向重合度 φεβ318.0=d βt a nz 1 βε=2.170 螺旋角系数YY＝1－ Y ＝0.88l i m F σ l i m 1F σ=520 MPa l i m 2F σ=480 MPa 弯曲疲劳寿命系数 K 1FN =0.97K 2FN =0.98弯曲疲劳安全系数S F S F =1.5[F σ]1 [F σ]1=1lim H σ·K 1FN / S F [F σ]1= 360.3 MPa [F σ]2 [F σ]2=2lim H σ·K 2FN /S F [F σ]2=336 MPa 111[]F S F Y F αασ 111[]F S F Y F αασ0.011523=222[]F S F Y F αασ2220.011508[]F S F Y F αασ=小齿轮的数值大.选用模数n m n m ≥)][(cos 212213F S F ad Y Y Z Y KT σεφββ∂∂ n m 1.36mm = 取模数 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面 m n =2mm 模数m n 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数 故，圆整后取法面模数m n =2mmd 1 取d 1=45.49mmz 1 z 1=d 1·cos ß /m n z 1=21.63 取z 1=24Z 2 Z 2=24×4.5607=109.46 Z 2=109.46取Z 2=109a a =βcos 2)(21nm z z + a =139.84mm取a=140mm修正螺旋角 β=arccos12()2nm αZ +Z β=18.1949︒ 大.小齿轮的 d 1= 1cos n z mβd 1=50.53mm分度圆直径d 2=2cos nz m βd 2=229.47mm 齿轮宽度 B=1d Φ B=50.53mm圆整的 255B =mm 160B =mm（二） 低速级齿轮传动的设计计算齿轮材料 小齿轮选用40Cr 钢调质，齿面硬度为280HBS 大齿轮选用45号钢调质，齿面硬度为240HBS 热处理 调制处理 精度 GB/T10095－1998 7级初定螺旋角＝18初取齿数Z 取3Z =24，又Z 2= i 2×Z 1 3Z =24, z 4=84.20 圆整Z 3Z =24, z 4=842t d 2232)][(12H E H d t t Z Z i i T K d σεφα⨯±⨯≥试选t K t K =1.9 小齿轮转矩2T 2T = 9.55×106×22/n P 2T =1.5495×105N.mm齿宽系数 d φ 取1.0 弹性影响系数E Z E Z =189.8 MPa 节点区域系数H Z H Z =2.385 端面重合度a ε a ε=a ε3+a ε 4a ε3 a ε3=0.750 a ε 4 a ε 4 =0.84 故a ε a ε=1.590接触疲劳强度极限 1lim H σ=670MPa2lim H σ=580MPa应力循环次数 N ＝60njL h N 3＝4.5573×108N 4＝1.2990×10接触疲劳寿命系数HN K 3HN K =0.954HN K =0.97安全系数S S=1 接触疲劳应力 [H σ]=limHN H K Sσ [H σ]3=636.5MPa [H σ]4=562.6MPa许用接触应力 [H σ]=( [H σ]3 + [H σ]4 ) / 2 [H σ]=599.55 MPa2t d 2232)][(12H E H d t t Z Z i i T K d σεφα⨯±⨯≥ 2t d ≥64.73mm 圆周速度υ 33601000t d n πυ=⨯ υ=1.0696 m/s齿宽b b=2d t d ϕ⨯ b=64.73 mm 模数nt m nt m =331cos t d Z βnt m =2.59h b 齿高 h=2.25 11.10使用系数A K A K =1.5 动载系数K V v=1.0696m/s , 7级精度 K V =1.075K βH K βH =1.423 K α K α=1.2载荷系数K K ＝K K K α K βH K ＝2.75d 1 d 3=d 3ttK K /3d 1= 45.49mm模数n m n m =33cos d Z βn m = 2.93 弯曲强度的设计公式 n m ≥)][(cos 232223F S F ad Y Y Z Y KT σεφββ∂∂当量齿数 z v3＝z /cosz v3＝23.71 z v4＝z/cosz v4＝108.41载荷系数K K ＝K K K α K K=2.61齿形系数YY 3Fa ＝2.552Y 4Fa ＝2.185 应力校正系数YY 3sa ＝1.609Y 4sa ＝1.788轴向重合度 φεβ318.0=dβt a n z 3 βε=2.480螺旋角系数YY ＝1－ Y＝0.88FF σ 3670FF a MP σ=4580FF a MP σ= 弯曲疲劳寿命系数 K 1FN =0.97K 2FN =0.98弯曲疲劳安全系数S F S F =1.5[F σ]3 [F σ]1=1lim H σ·K 1FN / S F [F σ]3= 433.27 MPa [F σ]4 [F σ]2=2lim H σ·K 2FN /S F [F σ]4=378.93 MPa 333[]F S F Y F ασ 111[]F S F Y F αασ=0.009477444[]F S F Y F ασ2220.010310[]F S F Y F αασ=大齿轮的数值大.选用模数n m n m≥n m 2.5mm =取模数 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面 m n =2.5mm 模数m n 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数 故，圆整后取法面模数m n =2.5mmd 3 取d 3 ＝73.22z 3 z 3=d 3 ·cos ß /m n z 3=28.13 取z 3=29z 4 z 4 ＝101.73 取z 4 ＝100a a =34()2cos nz z m β+ a =167.91mm取a=170mm修正螺旋角 β=arccos34()2nm αZ +Z β=18.4628︒ 大.小齿轮的 d 3= 1cos n z mβd 3=75.696mm分度圆直径d 4=2cos nz m βd 4=260.89mm 齿轮宽度 B=1d Φ B=50.53mm圆整的 475B =mm 280B =mm（三）锥齿轮的传动设计计算九．轴 轴承的设计与校核(一).轴的设计计算 初步确定轴的最小直径min 0d A = 对轴Ⅰ分析，选取轴的材料为调质处理的45号碳钢，查机械设计书得0A =126~103, 取0A =112 则 min 0d A =Ⅰ⨯外伸轴端接联轴器，有键槽，轴径放大6 ， 故 min d Ⅰ=17.33⨯1.06=18.37mm对轴Ⅱ分析，选取轴的材料为调质处理的40cr ，查机械设计书得0A =112~97, 取0A =105 则 m i n d A =Ⅱ⨯ 对轴Ⅲ分析，选取轴的材料为调质处理的40cr ，查机械设计书得0A =112~97, 取0A =105 则 min 0d A =Ⅲ=105⨯ 外伸轴端接联轴器，有键槽，轴径放大6 ， 故 min d Ⅲ=39.85⨯1.06=42.24mm（二）.轴的结构设计 1）. 中速轴的结构设计1、初选7209型的滚动轴承，其尺寸为d ×D ×B =45×85×19 即45mm I II VI VII d d ==——。