课程设计：二级斜齿圆柱齿轮减速器.doc

个人收集整理 勿做商业用途 目录一传动装置的运动学和动力学计算二齿轮传动的设计与计算三轴的设计与计算四轴承的选择与验算五键的选择与验算六联轴器的选择七润滑与密封设计八结束语九参考文献 一传动装置的运动学计算1. 电动机类型选择 根据动力的来源和机器的工作条件，选用了Y系列三相交流异步电机。2. 电动机功率选择 工作机功率 Pw = FV/1000 = 15001.1/1000 = 1.65 KW 查表得 弹性联轴器的效率1 = 0.99 滚动轴承的效率2 = 0。99 齿轮传动的效率3 = 0。98 传动装置的总效率 = 122333 = 0.91 电动机所需功率 Pd = Pw/ = 1。81KW 电动机额定功率 Ped = 2.2KW3. 电动机转速选择 选择电动机型号Y112M-6电动机型号额定功率满载转速中心高度轴端伸出尺寸装键部位尺寸 KWrmin-1 mm mm mmY112M-6 2。2 940 1122860 874. 传动装置的总传动比及其分配 工作机转速 nw = 601000/D = 95。54 rmin-1 总传动比 i = nm/nw = 9。84 总传动比分配 i = i12i23 取i12 = 3。28 , 则i23 = 35. 计算各轴的转速、功率和扭矩 各轴的转速 n1 = nm = 940 r/min n2 = n1/i12 = 286.62 r/min n3 = n2/i23 = 95.54 r/min 各轴的功率 P1 = Ped123 = 2。11 KW P2 = P123 = 2。05 KW P3 = P223 = 1。99 KW 输入扭矩 T1= 9550P1/n1 = 21.44 Nm T2= 9550P2/n2 = 68。30 Nm T3= 9550P3/n3 = 198.92 Nm 轴号 输入功率 输出 扭矩 转速传动比 12.11 KW21。44 Nm940 r/min 10。9622。05 KW68.30 Nm286。62 r/min 3.280.9331.99 KW198.92 Nm95。54r/min 30。91 二齿轮传动的设计与计算1。高速级 1)选定齿轮类型、精度等级、材料给齿数 （1)选用展开式斜齿圆柱齿轮。 (2)运输机为一般工作机器，速度不高，顾选用7级精度。 （3)材料选择。小齿轮选材料40Cr(调质），硬度280HBS；大齿轮选材料45钢（调质）,硬度240HBS. （4)取小齿轮z1 = 24,大齿轮数z2 = i12z1 =78。72,取 z2 = 79。 (5）选取螺旋角.初选螺旋角 = 14。2）按齿面接触强度计算 d1 （2KtT1 /d）（u1）（ZEZH /H）2/u1/3 （1)试确定公式内的各计算数值 试选Kt = 1.6 T1 = 21。44 Nm 查表d = 1 查表ZE = 189.80 MPa1/2 ZH = 2。43 查表1 = 0。78 2 = 0。87 = 1 + 2 = 1.65 u = i12 = 3.28 计算应力循环次数 N1 = 60n1jLh = 4.94109 N2 = N1/u = 1。37109 计算接触疲劳许用应力 查表得 小齿轮接触疲劳强度极限 Hlim1 = 600 MPa 小齿轮接触疲劳强度极限 Hlim2 = 550 MPa 取接触疲劳寿命系数 KHN1 = 0。90 KHN2 = 0.95 取失效概率1%，安全系数S = 1 H1 = KHN1Hlim1/S = 540 MPa H2 = KHN2Hlim2/S = 522.5 MPa H = (H1+H2）/2 = 531.25 MPa (2）计算 计算小齿轮分度圆直径d1t d1t 34.48 mm 计算圆周速度 v = d1tn1/（601000) = 1。70 m/s 计算齿宽b及模数mnt b = dd1t = 34。48 mm mnt = d1tcos/z1 = 1.39 h = 2.25mnt = 3。14 b/h = 10。99 计算纵向重合度 = 0.318dz1tan = 1。90 计算载荷系数K 查表得 KA = 1 KV = 1。11 KH = 1.42 KH = 1.40 KF = 1.40 KF = 1.35 载荷系数K = KAKVKHKH = 2。21 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 d1 = d1t（K/Kt)1/3 = 38.40 mm 计算模数mn mn = d1cos/z1 = 1.55 mm3)按齿根弯曲强度计算 mn (2KT1Ycos2YFaYSa)/(dz12F)1/3 （1）确定计算参数 计算载荷系数 K = KAKV KFKF = 2.10 根据纵向重合度 = 1。90 查表得Y = 0。88 计算当量齿数 zv1 = z1/cos3 = 26。27 zv2 = z2/cos3 = 86。16 查取齿形系数 查表得 YFa1 = 2。592 YFa2 = 2.211 查取应力校正系数 查表得 YSa1 = 1。596 YSa2 = 1。774 计算弯曲疲劳许用应力 查表得FE1 = 500MPa FE2 = 380 MPa KFN1 = 0。85 KFN2 = 0.88 取弯曲疲劳安全系数 S = 1.4 F1 = KFN1FE1/S = 303。57 MPa F2 = KFN2FE2/S = 238。86 MPa 计算大、小齿轮的YFaYSa/F并加以比较 YFa1YSa1/F1 = 0。01363 YFa2YSa2/F2 = 0.01642 大齿轮的数值大,取大齿轮的数值 （2）设计计算 mn 1。09 mm 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取mn = 2 mm ，已可满足弯曲强度。单位了同时满足接触疲劳强度，需按解除疲劳强度算得的分度圆直径d1 = 38。40 mm 来计算应有的齿数。于是由 z1 = d1cos/mn = 24。83取z1 = 27 ,则z2 = 253。28 = 894)几何尺寸计算 (1)计算中心距 a = （z1+z2)mn/2cos = 119.55 mm将中心距圆整为120 mm （2）按圆整后的中心距修正螺旋角 = arccos(z1+z2)mn/2a = 14.83因值改变不多，故、K、ZH等不必改变 （3)计算大小齿轮的分度圆直径 d1 = z1mn/cos = 55。86 mm d2 = z2mn/cos = 184.13 mm （4）计算齿轮宽度 b = dd1 = 55.86 mm 圆整后取B2 = 55 mm B1 = 60 mm 2.低速级 1）选定齿轮类型、精度等级、材料给齿数 （3）选用展开式斜齿圆柱齿轮。 (4）运输机为一般工作机器，速度不高,顾选用7级精度. (3)材料选择。小齿轮选材料40Cr(调质）,硬度480HBS;大齿轮选材料45钢（调质)，硬度440HBS。 （4)取小齿轮z3 = 3，大齿轮数z4 = i23z3 =96。 (5）选取螺旋角.初选螺旋角 = 14.2）按齿面接触强度计算 d1 （2KtT2 /d）(u1）（ZEZH /H)2/u1/3 (3）试确定公式内的各计算数值 试选Kt =1.6 T2 = 68.30 Nm 查表d = 1 查表ZE = 189。8 MPa1/2 ZH = 2.433 查表3 = 0.78 4 = 0.87 = 3 + 4 = 1.65 u = i23 = 3 计算应力循环次数 N1 = 60n1jLh = 4。94109 N2 = N1/u = 1。50109 计算接触疲劳许用应力 查表得 小齿轮接触疲劳强度极限 Hlim3 = 600 MPa 小齿轮接触疲劳强度极限 Hlim4 = 550 MPa 取接触疲劳寿命系数 KHN3 = 0。90 KHN4 = 0.95 取失效概率1%，安全系数S = 1 H1 = KHN1Hlim1/S = 540 MPa H2 = KHN2Hlim2/S = 522。5 MPa H = （H1+H2)/2 = 531.25 MPa (4）计算 计算小齿轮分度圆直径d3t d1t 51.10 mm 计算圆周速度 v = d1tn2/（601000） = 0.77 m/s 计算齿宽b及模数mnt b = dd1t = 51。10 mm mnt = d1tcos/z1 = 1。55 h = 2.25mnt = 3.49 b/h = 14。64 计算纵向重合度 = 0。318dz1tan = 2.54 计算载荷系数K 查表得 KA = 1 KV = 1.11 KH = 1.42 KH = 1。40 KF = 1。40 KF = 1。35 载荷系数K = KAKVKHKH = 2。21 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 d1 = d1t(K/Kt）1/3 = 56。90 mm 计算模数mn mn = d1cos/z3 = 1.73 3)按齿根弯曲强度计算 mn (2KT2Ycos2YFaYSa)/(dz12F)1/3 （1）确定计算参数 计算载荷系数 K = KAKV KFKF = 2.10 根据纵向重合度 = 2。54 查表得Y = 0。88 计算当量齿数 zv1 = z1/cos3 = 35。03 zv2 = z2/cos3 = 105。09 查取齿形系数 查表得YFa1 = 2。452 YFa2 = 2。178 查取应力校正系数 查表得 YSa1 = 1.652 YSa2 = 1。792 计算弯曲疲劳许用应力 查表得FE1 = 500MPa FE2 = 380 MPa KFN1 = 0。85 KFN2 = 0。88 取弯曲疲劳安全系数S = 1。4 F1 = KFN1FE1/S = 303.57 MPa F2 = KFN2FE2/S = 238.86 MPa 计算大、小齿轮的YFaYSa/F并加以比较 YFa1YSa1/F1 = 0.01334 YFa1YSa1/F2 = 0.01634 大齿轮的数值大,取大齿轮的数值 （2)设计计算 mn 1。32 mm 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,取mn = 2 mm ，可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度,需按解除疲劳强度算得的分度圆直径d1 = 58.90 mm 来计算应有的齿数.于是由 z1 = d3cos/mn = 38。10取z1 = 38 ，则z2 = 383 = 114 4)几何尺寸计算 (1）计算中心距 a = (z1+z2)mn/2cos = 156。65 mm 将中心距调整为157 mm (2）按圆整后的中心距修正螺旋角 = arccos(z1+z2）mn/2a = 14.50 因值改变不多，故、K、ZH等不必改变 (3）计算大小齿轮的分度圆直径 d1 = z1mn/cos = 78。50 mm d2 = z2mn/cos = 235。50 mm （4）计算齿轮宽度 b = dd1 = 78。5 mm 圆整后去B2 = 80 mm B1 = 85 mm 三轴的设计与计算1.输入轴 1)计算齿轮上的力 n = 20 Ft = 2T/d = 221.44/55。86 = 766 N Fr = Fttann/cos = 287 N Fa = Fttan = 191 N 2)初步确定轴的最小直径 取A0 = 112 dmin A0（P/n)1/3 = 14。66 mm 3)确定轴各段直径和长度 第1段：考虑到电机的要求 取d1 = 30 mm 选用HL3联轴器,配合长度60 mm l1 = 60-2 = 58 mm 第2段：选用30307圆锥滚子轴承 d2 = 35 mm l2 = 25 mm 第3段：取h = 2。5 mm d3 = d2 + 2h = 40 mm L3 = 84 mm 第4段：取h = 2。5 mm d4 = d3 + 2h = 45 mm 考虑到齿轮的要求 l4 = 45-3 = 42 mm 第5段：取h = 5 mm d5 = d4 + 2h = 52 mm L5 = 12 mm 第6段：选用30306圆锥滚子轴承 d6 = d2 = 30 mm l6 = 23 mm 将计算出的轴段直径和长度列于下表 轴段号直径d (mm）长度l (mm)130582352534084445425521263523 4）求轴上的载荷 查表得a = 17 mm 支承轴距 L = 148 mm 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险面。现将计算出的截面C处的载荷列于下表. 载荷 水平面H 垂直面V 反支力F FNH1 = 662 NFNH2 = 441 NFNV1 = 284 NFNV2 = 130 N 弯矩MMH = 66200 NmmMV1 = 42600 NmmMV2 = 13000 Nmm 总弯矩M1 = (MH 2+ MV12）1/2 = 78722 NmmM2 = （MH2 + MV22）1/2 = 67464 Nmm 扭矩TT = 21440 Nmm 5)按弯扭合成应力校核轴的强度 = 0。6，W = 0。1d33，1 = 60 Mpa ca = M12 +(T）21/2/W = 8。75 Mpa -1 满足强度要求.2.中间轴 第2段与第4段轴都与齿轮连接，但第2段轴与大齿轮连接，所受载荷小，所以只计算第4段轴。 1)计算齿轮上的力 n = 20 Ft = 2T/d = = 2320 N Fr = Fttann/cos = 870 N Fa = Fttan = 578 N 2)初步确定轴的最小直径 取A0 = 112 dmin A0(P/n)1/3 = 21。58 mm 3)确定轴各段直径和长度 第1段:选用30308圆锥滚子轴承 取d1 = 40 mm l1 = 25。25+20。75 = 46 mm 第2段：d2 = 45 mm 考虑到齿轮的要求 l2 = 40-2 = 38 mm 第3段：取h = 5 mm d3 = d2 + 2h = 55 mm L3 = 12 mm 第4段：d4 = 45 mm 考虑到齿轮的要求 l4 = 655 = 60 mm 第5段:取h = 5 mm d5 = d4 + 2h = 55 mm L5 = 12 mm 第6段:选用30308圆锥滚子轴承 d6 = d2 = 40 mm l6 = 26 mm 将计算出的轴段直径和长度列于下表 轴段号直径d (mm)长度l （mm)140462453835512445625551264026 4)求轴上的载荷 查表得a = 20 mm 支承轴距 L = 156 mm 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险面。现将计算出的截面C处的载荷列于下表. 载荷 水平面H 垂直面V 反支力F FNH1 = 1670 NFNH2 = 650 NFNV1 = 700 NFNV2 = 170 N 弯矩MMH = 81830 NmmMV1 = 88900 NmmMV2 = 8330 Nmm 总弯矩M1 = （MH 2+ MV12）1/2 = 120828 NmmM2 = (MH2 + MV22）1/2 = 82305 Nmm 扭矩TT = 68300 Nmm 5)按弯扭合成应力校核轴的强度 = 0。6，W = 0.1d33,-1 = 60 Mpa ca = M12 +（T）21/2/W = 14。00 Mpa -1 满足强度要求。3.输出轴 1)计算齿轮上的力 n = 20 Ft = 2T/d = 2470 N Fr = Fttann/cos = 927 N Fa = Fttan = 616 N 2）初步确定轴的最小直径 取A0 = 112 dmin A0(P/n)1/3 = 30。82 mm 3)确定轴各段直径和长度 第1段：取d1 = 35 mm 选用HL3联轴器，配合长度60 mm l1 = 60-2 = 58 mm 第2段：选用30308圆锥滚子轴承 d2 = 40 mm l2 = 30 mm 第3段：取h = 2.5 mm d3 = d2 + 2h = 50 mm L3 = 40+102 = 48 mm 第4段：取h = 5 mm d4 = d3 + 2h = 60 mm l4 = 12 mm 第5段：d5 = d3 = 50 mm 考虑到齿轮的要求 L5 = 60-2 = 58 mm 第6段：选用30309圆锥滚子轴承 d6 = d2 = 45 mm l6 = 28+20 = 48 mm 将计算出的轴段直径和长度列于下表 轴段号直径d （mm）长度l (mm)135582403034548455125455864048 4)求轴上的载荷 查表得a = 21 mm 支承轴距 L = 154 mm 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险面。现将计算出的截面C处的载荷列于下表. 载荷 水平面H 垂直面V 反支力F FNH1 = 1680 NFNH2 = 790 NFNV1 = 718 NFNV2 = 102 N 弯矩MMH = 90480 NmmMV1 = 85442 NmmMV2 = -5712 Nmm 总弯矩M1 = (MH 2+ MV12）1/2 = 124447 NmmM2 = (MH2 + MV22)1/2 = 90660 Nmm 扭矩TT = 198920 Nmm 5)按弯扭合成应力校核轴的强度 = 0.6,W = 0.1d33，-1 = 60 Mpa ca = M12 +（T）21/2/W = 13.79 Mpa 1 满足强度要求。 四轴承的选择与验算1。输入轴的轴承 1)轴承的选择 选用30307圆锥滚子轴承。 2)轴承的验算 （1）确定计算参数 Lh = 106（C/P）10/3/n 查表得C = 75。2 KN Fr = 414 N Fa = 275 N Fa/Fr e = 0。31 X = 0。40 Y = 1。9 取fp = 1.0 P = fp(XFr+YFa） = 588 N n = 940 r/min使用寿命L = 87600 h （2)计算 Lh = 1。121010 h L = 87600h 符合要求2.中间轴的轴承 1)轴承的选择 选用30308圆锥滚子轴承. 2）轴承的验算 (1）确定计算参数 Lh = 106(C/P）10/3/n 查表得C = 90.8 KN Fr = 870 N Fa = 578 N Fa/Fr e = 0。35 X = 0。40 Y = 1。7 取fp = 1.0 P = fp(XFr+YFa） = 1331 N n = 286.62 r/min使用寿命L = 87600 h (2)计算 Lh = 4。53109 h L = 87600h 符合要求3.输出轴的轴承 1)轴承的选择 选用30308圆锥滚子轴承。 2)轴承的验算 (1）确定计算参数 Lh = 106(C/P)10/3/n 查表得C = 90。8 KN Fr = 927 N Fa = 616 N Fa/Fr e = 0.35 X = 0。40 Y = 1.7 取fp = 1。0 P = fp（XFr+YFa) = 1418 N n = 95.54 r/min使用寿命L = 87600 h (2)计算 Lh = 1.851010 h L = 87600h 符合要求 五键的选择与验算1。输入轴的键 1）与联轴器连接的键 （1)键的选择 选用平键 查表得b = 8 mm h = 7 mm L = 45 mm d = 30 mm （2）验算 确定计算参数 p = 2T103/kld k = 0。5h = 3。5 mm l = L-b = 37 mm d = 30 mm 取 p = 110 MPa 计算 p = 11.04 MPa p 符合要求 2）与齿轮连接的键 (1)键的选择 选用平键 表得b = 14 mm h = 9 mm L = 28 mm (2)验算 确定计算参数 p = 2T103/kld k = 0.5h = 4.5 mm l = Lb = 14 mm d = 45 mm 取 p = 110 MPa 计算 p = 15.13 MPa p 符合要求2。中间轴的键 1）与大齿轮连接的键 （1)键的选择 选用平键 查表得b = 12 mm h = 8 mm L = 28 mm (2）验算 确定计算参数 p = 2T103/kld k = 0。5h = 4 mm l = Lb = 16 mm d = 45 mm 取 p = 110 MPa 计算 p = 42。69 MPa p 符合要求 2）与小齿轮连接的键 （1）键的选择 选用平键 表得b = 14 mm h = 9 mm L = 45 mm (2）验算 确定计算参数 p = 2T103/kld k = 0.5h = 4。5 mm l = L-b = 31 mm d = 45 mm 取 p = 110 MPa 计算 p = 21。76 MPa p 符合要求3.输出轴的键 1）与联轴器连接的键 （1）键的选择 选用平键 查表得b = 10 mm h = 8 mm L = 45 mm (2）验算 确定计算参数 p = 2T103/kld k = 0。5h = 4 mm l = L-b = 35 mm d = 35 mm 取 p = 110 MPa 计算 p = 81。19 MPa p 符合要求 2)与齿轮连接的键 （1）键的选择 选用平键 表得b = 14 mm h = 9 mm L = 45 mm （2）验算 确定计算参数 p = 2T103/kld k = 0。5h = 4.5 mm l = Lb = 31 mm d = 45 mm 取 p = 110 MPa 计算 p = 63。38 MPa p 符合要求 六联轴器的选择1. 输入轴 T = 21。44 Nm 取KA = 1.5 Tca = KAT = 32。16 Nm 查表得HL3弹性柱销联轴器许用转矩为 T = 630 Nm Tca T 选用HL3联轴器。2。输出轴 T = 198。92 Nm 取KA = 1.5 Tca = KAT = 298.38 Nm 查表得HL3弹性柱销联轴器许用转矩为 T = 630 Nm Tca T 选用HL3联轴器.