【机械设计课程设计】斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书

设计人:二010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=F·v/1000从电动机到工作级之间传动装置的总效率为连轴器η1=0.99.滚动轴承η=0.98闭式圆柱齿轮η=0.97.V带η=0.95运输机η=0.96计算得要求:运输带有效拉力为:13000N工作机滚筒转速为:0.45r/min工作机滚筒直径为:420mm工作机所需有效功率为:5.85kw传动装置总效率为:0.7835701电动机所需功率为:7.4KW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:960r/min四.传动比的分配及动力学参数的计算:滚筒转速为:20.4r/min总传动比为46.91445去外传动的传动比为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=7KW=6.7KW=6.4KW各轴输入转矩为=246945.9N·mm=979920N.mm=991136N·mm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-ε)=×125×(1-0.02)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)a02(Dd1+Dd2)得带基准长度Ld=2a0+(Dd1+Dd2)+=2×780+(125+450)+mm=2500mmA=--=－==399.1mmB===13203.1mm取a=781.5mm(6)验算小带轮包角α1α1=180°××57.3°=156.170912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=1.75KWΔP=.17KW因α=156.1709°,Kα=.95因Ld=2500mm,Z≥===取Z=4(8)确定初拉力F0及压轴力FQ=250.15556993821N=1958.131N高速级圆柱齿轮传动设计结果1)要求分析(1)使用条件分析传递功率：P1=7.092537kW主动轮转速：n1=274.2857r/min齿数比：u=4.17437转矩T1==246945.9圆周速度：估计v≤4m/s属中速、中载、重要性和可靠性一般的齿轮传动(2)设计任务确定一种能满足功能要求和设计约束的较好的设计方案，包括：一组基本参数：m、z1、z2、x1、x2、β、ψd主要几何尺寸：d1、d2、a、…等2)选择齿轮材料、热处理方式及计算许用应力(1)选择齿轮材料、热处理方式按使用条件，可选用软齿面齿轮，也可使用硬齿面齿轮，具体选择方案如下：小齿轮：45，调质，硬度范围229-286大齿轮：45，正火，硬度范围169-217(2)确定许用应力a.确定极限应力σHlim和σFlim小齿轮齿面硬度为250大齿轮齿面硬度为200σHlim1=720，σHlim2=610σFlim1=260，σFlim2=180b.计算应力循环次数N，确定寿命系数Z_N、Y_NN1=60an_1t=60×1×274.2857×8=2.369828E+08Z_N1=1Z_N2=1；Y_N1=1，Y_N2=1。c.计算许用应力_Hlim_Flim1.3,1.6.SSHlim1_N11_HminZ7201533.85S1.3HPMPaMPaFlim2Z_N2HP2_Fmin260?2?1325S1.6MPMPaFlim2Z_N22_Fmin6101469.23S1.3HPMPaMPaFlim2Y_STY_N2FP2_Fmin180C212251.6MPaMPaS2N12.369828E+085.677u4.17437N66117.0925379.55109.5510274.2857pn3)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：β=15°，z1=22，z2=z1×u=22×4.17437=92。x1=0，x2=0，ψd=0.8Z_H=2.45；Z_E=188.9√MPa；取Zε=0.87Zβ=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、Zβ、Zε。K_A=1，取Kv=1.1，取Kβ=1.05，取Kα=1.1则K=K_AKvKβKα=1×1.1×1.05×1.1=1.2705Z_H、Z_E、Zβ、Zε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=236.043mm圆整后取：a=240mm修改螺旋角：β===18°11′41″=92.63158齿轮圆周速度为：v=m/s=1.330335m/s与估计值相近。88.4?cos1522nm(z1+z2)422=arccosarccos2acos181141n1d1274.285792.631586000060000b=ψd×d1=.8×92.63158=74.1mm取b2=75mmb1=b2+(5～10)mm=80mm(5)验算齿轮的弯曲强度条件。计算当量齿数：Z_v1==25.6597Z_v2==107.3043得Y_FS1=4.25，Y_FS2=3.9。取Yε=.72，Yβ=0.9计算弯曲应力2KT1σF1=----------------=Y_FS1YεYβ=62.18564MPa325bd1m1Y_FS2σF2=σF1------------=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大齿齿宽mm75中心距mm240螺旋角°18.19487低速级圆柱齿轮就传动设计结果1)要求分析(1)使用条件分析传递功率：P1=6.742166kW主动轮转速：n1=65.70708r/min齿数比：u=3.211054转矩：T1==979920圆周速度：估计v≤4m/s属中速、中载、重要性和可靠性一般的齿轮传动(2)设计任务确定一种能满足功能要求和设计约束的较好的设计方案，包括：31cosZ23cosZ6616.7421669.55109.551065.70708iPn一组基本参数：m、z1、z2、x1、x2、β、ψd主要几何尺寸：d1、d2、a、…等2)选择齿轮材料、热处理方式及计算许用应力(1)选择齿轮材料、热处理方式按使用条件，可选用软齿面齿轮，也可使用硬齿面齿轮，具体选择方案如下所示：小齿轮：45，调质，229-286大齿轮：45，正火，169-217(2)确定许用应力a.确定极限应力σHlim和σFlim小齿轮齿面硬度为250大齿轮齿面硬度为200σHlim1=720，σHlim2=610σFlim1=260，σFlim2=180b.计算应力循环次数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.计算许用应力取S_Hlim=1.3，S_Flim=1.6。σHlim1Z_N1720×1σHP1=-------------=---------MpaS_Hmin1.3=553.8462MPaσFlim2Z_N2610×1σHP2=--------------=---------MpaS_Fmin1.3=469.2308MPaσFlim1Y_STY_N1260×2×1σFP1=------------------------=---------------MPaS_Fmin1.6=325MPaσFlim2Y_STY_N2180C2×1σFP2=-----------------------------=--------------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：β=15°，Z1=28，Z2=Z1×u=28×3.211054=90。X1=0，X2=0，ψd=0.8Z_H=2.45；Z_E=188.9√MPa；取Zε=0.87Zβ=√cosβ=√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、Zβ、Zε。得K_A=1，取Kv=1.1，取Kβ=1.05，取Kα=1.1则：K=K_AKvKβKα=1×1.1×1.05×1.1=1.2705Z_H、Z_E、Zβ、Zε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=142.6d1cosβ142.6×cos15°mn=-----------=---------------------mmz128=5mm取标准模数mn=5mm则mn5a=-------(z1+z2)=------------mm2cosβ2cos15°=305.4065mm圆整后取：=305mm修改螺旋角：mn(z1+z2)5×(28+90)β=arccos------------=arccos--------------2a2×305=14°42′44″mn×z15×28d1=-----------=-------------------mmcosβcos14°42′44″=144.7458齿轮圆