二级圆柱斜齿轮减速器.docx

第 - 17 -页目 录设计任务书 2第一部分 3传动方案 3原动机选择 3传动装置总体传动比的确定及各级传动比的分配 4运动和动力参数计算 5第二部分 6 减速器外传动零件的设计 6 选择联轴器 6 减速器内传动零件的设计 7 高速级减速齿轮设计 7低速级减速齿轮设计 11轴的设计及校核 16 中间轴轴承的校核 21中间轴键的校核 21第三部分 22参考资料 22 第一部分 传动装置总体设计一、 传动方案（已给定）1） 减速器为两级展开式圆柱斜齿轮减速器。2） 方案简图如下：计 算 与 说 明结果二、原动机选择（Y系列三相交流异步电动机）1）选择电机类型： 电机类型很多，因本课程设计对电机无特别要求，所以一般选用Y系列三相异步电动机 （3. P.273.）2）选择电机容量：(1)工作机所需的工作功率Pw：对卷扬机给定： 起吊重量Q=4500（N），起吊速度v=0.9(m/s) Pw = Qv/1000=4.05kw(2)电动机所需的功率Pd: Pd = Pw/a a 传动装置的总效率。 a =123 i 每个传动副（齿轮、蜗杆、链 及带），每对轴承，每个联轴 器及卷筒的效率。 可查：1. P.7.表1. 及 P.12. a =卷凸缘联轴器4轴承2齿轮弹性联轴器 =0.961（0.9930.98）0.9820.99 =0.8679（其中卷0.96, 凸缘联轴器=1,滚动轴承0.99, 滑动轴承0.99, 齿轮=0.98, 弹性联轴器0.99）Pd = Pw/a4.05/0.8679=4.6664=4.7kw(3)电机的额定功率Ped: 应略大于Pd，即应： Ped Pd =4.7kw3）确定电机转速nm（nm 电机的满载转速）： 同类型、同容量的电机有几种同步转速（3000，1500，1000，750 r/min） 同步转速 电机尺寸、重量、价格，选择时应综合考虑。 (1)传动装置总传动比的合理范围ia： ia= i1i2i3 ii 各级传动副传动比的合理范围 1. P.7. 表1. 二级圆柱 i= 840 ia= i= 840 (2)工作机转速n： 在本课程设计中，可按下式确定： n = 601000V/D=45.23r/min V 带速或起吊速度，m/s D 卷筒或滚筒直径，mm (3)电机转速的可选范围nd： nd = ian=（840）45.23r/min =（3621809）r/min (4)确定电机转速nm a在nd中，选定电机的同步转速： 考虑到经济性，选择：nm=1500r/min b按nd、Ped 3. P.291. 选定电机型号。 选择机座号：132S1 c记下电机的外形尺寸，轴伸尺寸，键接尺寸，满载转速。中心高H外形尺寸L（AC/2+AD）HD地脚安装尺寸AB地脚螺栓孔直径K132475347.531521614012轴伸尺寸DE装键部位尺寸FGD38801041三、传动装置总体传动比的确定及各级传动比的分配 1）传动装置的总传动比ia： 由电机满载转速nm及工作转速n确定： ia = nm/n = i1i2 in ii 各级传动装置的传动比。 对于此减速器：ia = nm/n=32.0584 2）传动比的分配 1. P.1519. 记：i减,i1,i2 减速器的总传动比，高速级及低速级的传动比。 对展开式两级圆柱齿轮减速器： 宜：i1 = i2 = i减/i1 取1.31.4的中间值1.35,得：i1=6.58,i2=4.87四运动和动力参数计算：1.各轴的转速：轴 n= nm/i01450/1=1450r/min轴 n= n/i11450/6.58=220.36r/min轴 n= n/i2220.36/4.87=45.25r/min卷筒轴 n卷= n/i345.25/1=45.25r/min2各轴的输入功率：轴 P= Pdo1=4.70.99=4.65kw轴 P= P12=4.650.990.98=4.51kw轴 P= P23=4.510.990.98=4.38kw卷筒轴 P卷=P34=4.380.99=4.34kw各轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率3各轴的输入转矩：Td =9550Pd/nm =30.96 Nm轴 T= Tdioo=30.9610.9930.65Nm轴 T= Ti112=30.656.580.990.98195.67Nm轴 T= Ti223=195.674.870.990.98924.52Nm卷筒轴 T卷= Tio34=924.5210.99915.27Nm各轴的输出转矩分别为输入转矩乘以轴承效率轴名功率(kW)转矩(Nm)转速n(r/min)传动比i效率输入输出输入输出电机轴4.730.96145010.99轴4.654.6030.6530.3414506.580.97轴4.514.46195.67193.71220.364.810.97轴4.384.34924.51915.2745.2510.99卷筒轴4.344.25915.27896.9645.25第二部分 传动零件的设计计算一减速器外传动零件的设计选择联轴器 1类型选择： 1）高速轴（电机轴与轴的）联轴器： 弹性套柱销联轴器 3 P.146.2）低速轴（轴与卷筒轴的）联轴器： 凸缘联轴器 3 P.142. 2尺寸选择： 1）估算、轴的轴径d，d： 轴材料： 一般用45号钢 估算公式： dAo 4 P.370.得： d17.22mm d53.61mm对于d100mm的轴有一键槽时轴径增大57 有两键槽时轴径增大1015则： d18.0818.43mm d58.9761.65mm2）按以下条件选择联轴器 Tca T联 n n联 4 第十四章Tca = KAT（KA 根据工作条件取1.5见4.P351） 对于轴：T联 45.98Nm n联 1450r/min 对于轴：T联 1386.8 Nm n联 45.25r/min 3）把d，d圆整到与联轴器孔径一致，轴径应在联轴器孔径范围内。 3定型号： 同时记下联轴器的孔径长度等。 对于高速轴和电机：弹性套柱销联轴器TL6主动端J型轴孔直径38mm 长度60mm从动端J型轴孔直径32mm 长度82mm 对于低速轴和卷筒轴：凸缘联轴器YL12主动端J型轴孔直径60mm 长度107mm 从动端根据卷筒轴直径及长度具体确定二减速器内传动零件的设计：一、高速级减速齿轮设计（斜齿圆柱齿轮）1）材料、热处理、精度：材 料：因传递功率不大，转速不高，材料按表7-1选取，都采用45号钢热处理：大齿轮、正火处理，小齿轮调质，均用软齿面。精 度：软齿面闭式传动，齿轮精度用8级2）设计过程：(1)设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。初选小齿轮齿数Z120 大齿轮齿数Z2Z1i1206.58=131.6 取Z2132螺旋角14(2)按齿面接触疲劳强度设计，由式（4.P218 式1021）确定各参数的值:1)初选动载系数：试选=1.62)区域系数Z：查4.P217图10-30 选取区域系数 Z=2.433 3)端面重和度：由4.P215图10-26得：1=0.75 2=0.93 则=1+2=0.75+0.93=1.68 4)许用接触应力 由图4.P209图1021d及图1021c按齿面硬度查得：（按4.P191表101：小齿轮齿面硬度取240HBS大齿轮齿面硬度取200HBS）小齿轮接触疲劳强度极限：Hlim1590MPa(取MQ值)大齿轮接触疲劳强度极限：Hlim2500MPa(取ME和ML的中间偏上值)由4.P206公式10-13计算应力值环数N=60nj =6014501（283658）=4.064610N=N1/i1=4.064610/6.58=6.177310 (i1=)查课本4.P207图10-19得：K=0.93 K=0.95（取网格内的中间值）齿轮的疲劳强度极限取失效概率为1%,安全系数S=1,应用4.P205公式10-12得:=0.93590=548.7MPa =0.95500=475MPa 则许用接触应力： =(+)/2=(548.7+475)/2=511.85MPa 5)弹性影响系数：查课本由4.P201表10-6得： =189.8MP 6)齿宽系数： 由4.P205表10-7得: =17)传递的转矩T1T1=30.34 Nm30340 Nmm(传递的转矩即是轴的输出转矩)代入数据得：小齿轮的分度圆直径d37.84mm从而得： 计算圆周速度 2.873m/s 计算齿宽b和模数 计算齿宽b b=37.84mm 计算模数m 初选螺旋角=14=1.836mm 计算齿宽与高之比齿高h=2.25 =2.251.836=4.131 = =9.16 计算纵向重合度=0.318=1.5857 计算载荷系数K查4.P193表102使用系数=1.25(工作时有轻微振动)根据,8级精度, 查4.P194图10-8得动载系数K=1.15查4.P196表10-4得接触疲劳强度计算用的齿向载荷分布系数K= 1.450查4.P198图10-13得: K=1.35查4.P195表10-3 得: K=1.2故载荷系数:KK K K K =1.251.151.21.45=2.5按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径d=d=37.84=43.91计算模数= (3) 齿根弯曲疲劳强度设计由4.P201公式105弯曲强度的设计公式确定各参数的值:1) 确定载荷系数K： KK K K K=1.251.151.21.35=2.332) 螺旋角影响系数Y 根据纵向重合度，从4.P217图10-28查得： 螺旋角影响系数Y=0.883) 计算当量齿数zz/cos20/ cos1421.89 zz/cos132/ cos14144.50 4) 查取齿形系数Y和应力校正系数Y:由4.P200表10-5用插值法得：齿形系数:Y2.7244 Y2.1444 应力校正系数:Y1.5689 Y1.82565) 计算并比较大小齿轮的 由4.P208图10-20c查得：小齿轮弯曲疲劳强度极限 （取MQ线值）由4.P207图10-20b查得：大齿轮弯曲疲劳强度极限（取ME和ML中间偏上值）由4.P206图10-18查得：弯曲疲劳寿命系数K=0.90 K=0.93(取网格中间值)其中应力循环次数：N=60nj =6014501（283658）=4.064610N=N1/i1=4.064610/6.58=6.177310 (i1=)计算弯曲疲劳许用应力：取弯曲疲劳安全系数 S=1.4= 小齿轮的数值大，故选用代入数据得：1.39mm 对比计算结果，齿面疲劳强度的法面模数mn大于由齿根弯曲强度计算的法面模数，可以在满足弯曲疲劳强度的前提下，按由接触疲劳强度的所确定的分度圆来计算齿数(4) 几何尺寸计算计算中心距 a=166.42将中心距圆整为a170取法面模数为2由a=(其中，6.58)得：22其中16516522143按圆整后的中心距修正螺旋角=arccos因值改变不多,故参数,等不必修正.计算大.小齿轮的分度圆直径d=45.33d=294.67计算齿轮宽度B=圆整得： i1=143/22=6.5传动比误差为：(6.5-6.58)/6.58=-1.216%修正传动比：i2 = i减/i132.0584/6.5=4.93轴名功率(kW)转矩(Nm)转速n(r/min)传动比i效率输入输出输入输出电机轴4.730.96145010.99轴4.654.6030.6530.3414506.500.97轴4.514.46193.23191.30223.084.930.97轴4.384.34924.24915.0045.2510.99卷筒轴4.344.25915.00896.7045.25二、低速级减速齿轮设计（斜齿圆柱齿轮）1）材料、热处理、精度：材 料：因传递功率不大，转速不高，材料按表7-1选取，都采用45号钢热处理：大齿轮、正火处理，小齿轮调质，均用软齿面。精 度：软齿面闭式传动，齿轮精度用8级2）设计过程：（1）设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。初选小齿轮齿数Z120 大齿轮齿数Z2Z1i1204.93=98.6 取Z299螺旋角14（2）按齿面接触疲劳强度设计，由式（4.P218 式1021） 确定各参数的值:1)初选动载系数：试选=22)区域系数Z：查4.P217图10-30 选取区域系数 Z=2.433 3)端面重和度：please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings由4.P106表62，工作有轻微冲击，查得：p =100120MPap1,p2p,故键满足要求第三部分 附录工作功率Pw=4.05kw总效率：a=0.8679电动机所需的功率：Pd=4.7kw工作机转速n=45.23r/min同步转速nm=1500r/min总传动比iaia =32.0584高速级及低速级的传动比：i1=6.58,i2=4.87各轴的转速：n=1450r/minn=220.36r/minn=45.25r/minn卷=45.25r/min各轴的输入功率：P=4.65kwP=4.51kwP=4.38kwP卷=4.34kw各轴的输入转矩：T30.65NmT195.67NmT924.52NmT卷915.27Nm高速轴和电机：弹性套柱销联轴器TL6低速轴和卷筒轴：凸缘联轴器YL12a170法面模数为222143= i1 = 6.5参考资料： 1 机械设计课程设计指导书（第二版） 龚桂义主编 高等教育出版社 1990年4月第2版。 2 机械设计课程设计图册（第三版） 龚桂义主编 高等教育出版社 1989年5 月第3版。3 机械零件手册（第五版） 周开勤主编 高等教育出版社 2001年7月4 机械设计（第八版） 濮良贵主编 2006年5月。 高等教育出版社 2006年5 月第8版