1、机 械 设 计 课 程 设 计设计题目： 二级斜齿轮减速器的设计 机械与自动控制 院（系）机械电子工程 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 2015 年 1 月 16 日 目 录1 任务书 .11.1 设计数据 .11.2 工作量 .12 传动方案的拟定 .23 电动机的选择 .23.1 电动机的额定功率 .23.2 确定电动机的转速 .33.3 确定电动机的型号 .33.4 计算传动装置各轴的运动和动力分析 .44 传动件的设计计算 .54.1 高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算 .54.1.1 选择材料、热处理方式和公差等级 .54.1.2 初步计算传动的主要尺寸 .64.1.3
2、 计算接触疲劳许用应力 .74.1.4 确定载荷系数 .84.1.5 齿根弯曲疲劳强度校核 .94.1.6 计算齿轮传动其他几何尺寸 .114.2 低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算 .114.3 齿轮主要参数汇总 .164.4 齿轮的结构设计 .175 斜齿圆柱齿轮上作用力的计算 .175.1 高速级齿轮传动的作用力 .175.1.1 齿轮 1 的作用力 .175.1.2 齿轮 2 的作用力 .185.2 低速级齿轮传动的作用力 .185.2.1 齿轮 3 的作用力 .185.2.2 齿轮 4 的作用力 .196 轴系件设计 .196.1 高速轴的设计计算 .196.1.1 轴段 1 的设计 .2
3、06.1.2 密封圈与轴段 2.216.1.3 轴段 3、6、7 设计计算 .216.1.4 齿轮与轴段 5 的设计 .216.1.5 轴段 4 和轴段 6 的设计 .226.1.6 轴段 2 的设计 .226.1.7 轴上力作用点的距离 .236.1.8 键连接 .236.2 中间轴的设计计算 .246.2.1 轴承的选择与轴段 1 及轴段 5 的设计 .256.2.2 轴段 2 和轴段 4 的设计 .256.2.3 轴段 1 及轴段 5 的长度 .266.2.4 轴上力作用点的距离 .276.3 低速轴的设计计算 .276.3.1 轴段 1 的设计 .286.3.2 轴段 2 的轴径设计
4、.296.3.3 轴段 3 和轴段 6 的轴径设计 .296.3.4 轴段 5 的设计 .296.3.5 轴段 4 的设计 .296.3.6 轴段 2 与轴段 6 的长度设计 .306.3.7 轴上力作用点的距离 .316.3.8 键连接 .317 低速轴的受力分析 .317.1 齿轮 4 上所受力及低速轴数据汇总 .317.2 轴的受力分析 .317.2.1 支承反力 .317.2.2 弯矩、弯矩图 .327.3 校核轴强度 .348 校核键强度 .349 校核轴承寿命 .359.1 计算轴承的轴向力 .359.2 计算当量动载荷 .369.3 校核轴承寿命 .3710 轴设计的主要参数汇总
5、 .3711 减速器箱体的结构尺寸 .3811.1 箱体具体尺寸 .4012 润滑油的选择与计算 .4213 附件的设计与选择 .4213.1 检查孔及检查孔盖 .4213.2 油面指示装置 .4313.3 通气器 .4313.4 放油孔及螺塞 .4313.5 起吊装置 .4313.6 起盖螺钉 .4313.7 定位销 .4414 齿轮 4 精度设计 .4415 低速轴精度设计 .4616 设计小结 .46参考文献 .4711 任务书1.1 设计数据题 号 1运输带工作拉力 F(KN) 7.2运输带工作速度 ( )v/ms1.0滚筒直径 D(mm) 400已知条件：(1) 运输带工作拉力 F、
6、运输带工作速度 和滚筒直径 D 数据见上表；v(2) 滚筒效率 （包括滚筒与轴承的效率损失） ；0.96(3) 工作情况：两班制（每班制 8 个小时） ，连续单向运转，载荷较平稳；(4) 使用年限：8 年；(5) 检修间隔期：四年一次大修，二年一次中修；(6) 动力来源：电力，三相交流，电压 380/220V；1高速轴 2中间轴 3低速轴4电动机 5联轴器 6滚筒 7齿轮图 1-1 减速器传动装置简图1.2 工作量减速器装配图 1 张（A1 图纸） ；箱盖或箱座零件图 1 张（A2 图纸） ；输出轴零件图 1 张（A3 图纸） ；输出轴上大齿轮零件图 1 张（A3 图纸） ；设计说明书 1 份
7、，对一根轴及轴上的键、齿轮和轴承进行强度校核和寿命计算。 22 传动方案的拟定机器通常由原动机、传动装置和工作机三部分组成。传动装置用来传递原动机的运动和力，变换其运动形式以满足工作机的需要，是机器的重要组成部分。传动装置的传动方案是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。满足工作机的需要是拟定传动方案的最基本要求，同一种运动可以由几种不同的传动方案来实现，这就需要把几种传动方案的优缺点加以比较分析比较，从而选择出最符合实际情况的一种方案。合理的传动方案除了满足工作机的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。【2】图 2-1 为带输送机的四种传动方案。现分析比
8、较如下：方案 a 的结构紧凑，但在长期连续运转的条件下，由于蜗杆的传动效率低，其功率损失较大；方案b 的宽度尺寸较方案 c 小，但锥齿轮的加工比圆柱齿轮困难；方案 d 的宽度和长度尺寸都比较大，且传动不适应繁重的工作条件和恶劣的环境，但带传动油过载保护的优点，还可以缓和冲击和振动，因此这种方案也得到广泛应用。综合考虑本次设计的要求，选择 c 方案。传动简图见 图 1-1。3 电动机的选择3.1电动机的额定功率电动机有各种类型，对于无特殊要求的机械装置，多选用 Y 系列三相异步电动机。Y 系列三相异步电动机有四种常用的同步转速，即3000r/min、1500r/min、1000r/min、750
9、r/min。同一功率的电动机，转速高则重量轻，价格便宜，但传动装置的总传动比和总体尺寸将加大，一般多选用同步转速为 1500r/min 和 1000r/min 的电动机。电动机的类型根据动力源和工作条件，选用 Y 系列三相异步电动机。工作机(输送带)所需功率为 w72017.21FvPkW由【2】表 2-4 得，轴承效率 ，8 级圆柱齿轮（斜齿圆柱齿轮）.9轴 承传动（油润滑）效率 ，联轴器效率 ，滚筒效率（包括滚筒7.90齿 轮 .0联与轴承的效率损失） ，则电动机到工作机间的总效率为6滚 筒332320.9.70.9.60.859总 轴 承 齿 轮 联 滚 筒电动机所需工作功率为 wdP.
10、8.3059kW总查【3】表 15-1，选取电动机的额定功率 1edPk3.2确定电动机的转速工作机滚筒轴的转速为 w601061/min47.5/in4vnrrD查【3】表 2-1，二级圆柱齿轮减速器传动比范围为 08齿推算电动机转速范围为 w47.5803219r/indni齿3.3确定电动机的型号查【3】表 15-1 得，符合这一要求的电动机同步转速有750r/min、1000r/min、1500r/min。综合考虑传动装置的总传动比和总体尺寸及经济性，选用同步转速1000r/min 的电动机，其满载转速为 ，其型号为 Y160L-6 。970/minnr表 3-1 Y 系列三相异步电动
11、机的型号及相关数据电动机型号额定功率/KW满载转速/()/ir启动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩质量（Kg）Y180L-8 11 730 1.7 2 184Y160L-6 11 970 2 2 147Y160M-4 11 1460 2.2 2.3 1234图 3-1 电动机尺寸图查【3】表 15-2，Y160L-6 型电动机中心高为 160mm计算传动装置的总传动比并分配传动比,970/minnr47.5/inwr902.3.i总 传 动 比 分配传动比：对展开式二级圆柱齿轮减速器，考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，可取 ， ，取12.4i1.ii1.453i210.81.i3.4计算传
12、动装置各轴的运动和动力分析各轴的转速1 轴 1970/minnr2 轴 2/5.3/i182/minirr（ ）3 轴 328/47.（ ）滚筒轴 347.innr卷各轴的输入功率 d8.PkW51 轴 18.3098.3dPkW联2 轴 2.7=.9k轴 承 齿 轮3 轴 3 .065W轴 承 齿 轮滚筒轴 65.Pk轴 承 联滚各轴的输入转矩电动机轴 668.3=9.109.1082504.17ddmTNmn1 轴 8254. 9.d联2 轴 116790.53=41806.2i Nm轴 承 齿 轮3 轴 22 .759T轴 承 齿 轮滚筒轴 35.12907.Nm 轴 承 联滚表 3-2
13、 轴功率、转速等参数汇总表轴名 功率 /PKW转矩 /TNm转速 /nri传动比 i效率 电机轴 8.38 82504.1 970 1 0.991 轴 8.3 81679.06 9705.33 0.962 轴 7.97 418066.02 1823.81 0.963 轴 7.65 1529596.12 47.77滚筒轴 7.5 1499157.16 47.77 1 0.984 传动件的设计计算4.1高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算4.1.1 选择材料、热处理方式和公差等级由以上计算可知该减速器功率较大、工作速度较低，一般场合齿轮材料可用 45 钢，调质后 HBS235275，或用 40Cr，热处理
14、方式也为调质，硬度高于 45钢。小齿轮啮合次数较多，硬度应高于大齿轮，选小齿轮材料为 40Cr（合金钢6调质） ，硬度为 280HBS，大齿轮材料为 45 钢（碳钢调质） ，硬度为 240HBS，都为软齿面齿轮，二者材料硬度差为 40HBS。运输机为一般工作机器，速度不高，齿轮选用 8 级精度。4.1.2 初步计算传动的主要尺寸本减速器中齿轮传动是斜齿轮闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行设计。其设计公式为 321EH12+dKTZu， ，齿数比 ，闭式齿轮传动一般转速较1970/minnr15.315.3i高，为了提高传动的平稳性，减小冲击振动，以齿数多一些为好，小齿轮的齿数可取 ,取 ， ，
15、取压力角 。124z126z126.9iz20na小齿轮传递转矩为 879.0NmT因 值未知， 值不能确定，可初选vvK.4tK初选螺旋角 ，查【1】图 10-30 ，得节点区域系数 。=15 2.45HZ由【1】表 10-6，查得材料的弹性影响系数189.MPaE由【1】表 10-7，取齿宽系数 1.d由【1】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Hlim1=650MPa Hlim2=50Pa工作情况为两班制（每班制 8 个小时） ；连续单向运转，所以 ；使用1j年限 8 年（设每年工作 300 天） 。计算应力循环次数 916097012830
16、=2.510hNnjL2.35=4.3由【1】图 10-19，取接触疲劳寿命系数 ，1=0.92HNK21.05HN74.1.3 计算接触疲劳许用应力取失效概率为 1%。安全系数 S=1，则小齿轮的许用接触应力为HN1lim0.9265MPa981KS大齿轮的许用接触应力为 HN2li2.7.5a12+598.P8.端面重合度为 12 1.83cos.832cos15.6769z 纵向重合度为 10.tan0.1.tan2.43dz试算小齿轮的分度圆直径 ，得t332 2t1EH121.48679.053189.45m4.8.7tdKTZu 计算圆周速度 1t4.8970m/s2.8/s6061dnv计算齿宽 及模数bntm1.489.37dt1cos.cos15.626tnt mz2.5.73.nthm493/.6b
