斜齿减速器二级减速器

08届机械设计专业课程设计第一章.传动方案总体设计1.题目：轴III设计用于带式运输机的“带式输送机传动装置单级圆柱斜齿轮减速器”，连续单向运转，载荷平稳，空载起动，使用期限8年，大修期四年,允许误差为5%,工作效率w=96%。轴II轴I运输带工作拉力FW(KN)运输带工作速度V(m/s)卷筒直径D(mm)2.61.12202.电机的选择1）选择电动机类型和结构形式。按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y系列三相异步电动机220v/380v，卧式封闭结构。2）选择电动机的容量。工作机所需的功率为电动机所需功率 查表得 则 所以电动机的功率为选取电动机额定功率Pm，使Pm=(1-1.3)P0；取Pm=4.0KW3）确定电动机的转速：工作机卷筒轴的转速为：由于V带传动的传动比在的范围，一级圆柱齿轮的传动比在的范围，总传动比的合理范围，故电动机转速的可选范围为符合这一转速范围的同步转速有750r/min,1000r/min,1500r/min两种，查得可使用的电动机型号：式中，Fw=2.6KN，=1.1m/s，=0.96，代入得电动机型号额定功率（kw）同步转速(r/min)满载转速(r/min)启动转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y112M-44150014402.22.2Y132M1-6410009602.02.0Y160M1-847507202.02.0综合考虑电动机的传动装置的尺寸、结构和带传动及减速器的传动比，选用Y112M-4。3.计算传动装置的总传动比并分配各级传动比(1) 总传动比：(2) 分配传动比：因，初取带传动比i带=3.5，则i齿 = i/i带 = 4.314.计算传动装置各轴的运动和动力参数1）各轴的转速： 轴 轴 卷筒轴 n卷=nII=95.5r/min.2）各轴的输入功率：轴PI=带Pm=3.330.96=3.197KW，轴PII=轴齿PI=3.1970.990.97=3.07KW，卷筒轴 PIII=轴联PII=3.070.990.99=3.01KW.3）各轴的输入转矩电机轴的输入转矩Td为：轴： 轴： 卷筒： 第二章. 皮带轮传动的设计1.选择普通V选带类型 由课本表8-7得：kA=1.2 ，所以Pca=KA Pm =1.24=4.8KW 根据n=1440r/min，Pca =4.8KW，由图8-11可知应选用A型V带。2.确定带轮基准直径，并验算带速 由表8-6和表8-8知小带轮直径不应小于75mm，故初取，则 ，查表13-9取 实际传动比为： 。 从动轮实际转速： ，则 5%，在允许范围内。带速，在525m/s范围内，带速合适。 3.确定带长和中心矩 初步选取中心距取，满足。由式（8-20）得带长，根据表8-2，对A型带选用 Ld=2000mm ，再由式（8-23）计算实际中心距 。4.验算小带轮包角 由式（8-7）得 ，合适。5.确定V带的根数 现有，根据表8-4a可得； 查表8-4b得； 由，查表8-2得,。 故V带根数为 ， 取4根。 6.计算轴上压力 由课本表8-3 查得q=0.10kg/m，单根V带的初拉力： ，则作用在轴承的压轴力：。7.V带轮的结构设计1）B=（Z-1）t+2s=（4-1）16+210=68mm2）、小带轮的设计采用材料HT150铸铁dd1=100mm2.5d，d为电机轴的直径d=38mm， 且dd1300mm，故采用腹板式。腹板上不开孔。部分结构尺寸确定：d1=1.8d=1.838=69mmL=1.8d=1.838=69mm3）、大带轮的设计由于 dd2=355mm， 故采用孔板式。有关结构尺寸如下：d=28mm,即第I轴直径d1=1.828=50.4mmL=1.8d=1.828=50.4mm第三章.斜齿齿轮设计由前面的计算可知，该对齿轮传动输入功率为3.197KW，小齿轮的转速n1 = 411.4r/min，实际传动比为15.07/3.62=4.16，工作时间8年（按每年300天计算），两班制工作，载荷平稳，连续单向运转。1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1) 按照设计要求，选择右旋斜齿传动；运输机为一般工作机器，该对齿轮转速不高，故可以选用8级精度； 2) 材料选择。由课本表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS；大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS,二者材料硬度相差为40HBS.3) 初取小齿轮齿数23，大齿轮齿数Z2=4.162395.68,故取Z2=96，4）初选螺旋角=15。2.按齿面接触强度设计按式(10-21)计算 （1）确定公式内的各计算数据1)、试选Kt=1.6；2)、；3)、由课本表10-7选取齿宽系数d=1；4)、由课本表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8 5）由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的解除疲劳强度极限大齿轮的解除疲劳强度极限6）由课本式10-13计算应力循环次数7）由课本图10-19取接触疲劳寿命系数KNH1=0.90，KNH2=0.958)由图10-26查得,则9）计算接触疲劳许用应力取失效概率1%，安全系数S=1，由课本式（10-12）得 ,则许用接触应力为（2）计算 1）试算小齿轮分度圆直径 2)、计算圆周速度V= =1.106m/s3)、计算齿宽b及模数模数齿高h=2.25=4.86mm=51.36/4.86=10.574)计算纵向重合度5)计算载荷系数根据v=1.106m/s，8级精度，由课本图10-8查得动载荷系数KV=1.10直齿轮由课本表10-2查得使用系数由课本表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承对称布置时由，由查得故载荷系数6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得7）计算模数3.按齿根弯曲强度设计由课本式（10-17）得弯曲强度计算公式（1）确定公式内的各个计算数值1）由课本图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限2）由课本图10-18取弯曲疲劳寿命系数, 3)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由课本式（10-12）得4)计算载荷系数K5)查取齿形系数由表10-5查得 ，6）查取应力校正系数由表10-5查得 ,7)根据纵向重合度从图10-28查得螺旋角影响系数8)计算当量齿数 9)计算大、小齿轮的小齿轮的数值大（2）设计计算对比计算结果，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模数，取，但为了同时满足接触疲劳强度,按接触疲劳强度计算分度圆直径=55.96mm，算出小齿轮齿数，取=27大齿轮齿数：取=112这样设计的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。4.几何尺寸计算（1）计算中心距 将中心距圆整为144mm即（2）按圆整后中心距修正螺旋角 因值变化不大,故其余值不需重新修正.（3）计算大小齿轮分度圆直径 （4）计算齿轮宽度 ,圆整后取名称符号公式齿1齿2齿数27136模数_2端面模数2.072齿根高2.52.5齿顶圆直径59.94236.06齿根圆直径50.94227.06中心距144齿宽_6560齿顶高22分度圆直径55.94232.06螺旋角_4.齿轮受力分析图小齿轮：，。大齿轮：，。由于齿轮在啮合时有效率损失，因此两齿轮上的力不能简单的相等。因而，每个齿轮的值都应分开计算。第四章.轴的设计计算1. 高速级齿轮轴设计1）材料选择及热处理由于碳钢比合金钢价廉,对应力集中的敏感性较低,故选用45钢，调质处理.2）初定轴的最小直径按扭转强度条件，可得轴的直径计算式（15-2），由课本表15-3查得，又知，故 取中间值，由于该轴有一个键槽，故轴的直径应加大，故，取。3轴的结构设计(1) 拟定零件的装配方案，如下图BC(2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度，从右开始设计。 由于在L11这段上所连接的是大带轮，根据扭转强度已经计算得到此处的最小直径，故取 。此处轴段的长度由大带轮的轮毂的宽度所决定，由课本图8-14查得：，取，为了使带轮上的挡板压紧带轮而不是压到轴，所以轴段长度略小于其轮毂值，取。初选滚动轴承。此处由斜齿产生的轴向力较大，根据这段轴的尺寸，可选择7207AC型轴承。查机械设计课程设计表12.2得，要求的定位轴肩是4.5 mm。故，要求在此处的定位套筒的直径是42mm，并取。由后面的箱体设计可以得到。该箱体壁与齿轮的距离，L8=10 mm。由轴承端盖的厚度一般为10 mm左右，因此，整个轴承盖的宽度是20mm，它与右端大带轮的距离至少要留一个螺栓的长度25mm，再考虑轴承端盖的调整范围，可以确定L10=50 mm。 类似取，但这会使齿轮的齿根到键槽顶的距离小于2mt，齿轮很容易损坏，所以这里必须采用齿轮轴。则可以得到。L5处的宽度大于1.4h，取；则。同样， 至此，已初步了轴的各段直径和长度。(3) 轴上零件的周向定位大带轮与轴的周向定位采用平键链接。按该截面直径查课本表6-1采用mm，键槽用键槽铣刀加工，保证大带轮与轴配合有良好的对中性。故大带轮与轴的配合为H7/n6. 滚动轴承与轴周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为k6。(4) 确定轴上圆角和倒角尺寸查课设表9-8,确定轴左端的倒角为1.645，右端倒角为1.045各处圆角半径都为1.6 mm。4）轴的受力分析(1) 根据结构图画出轴的受力简图(2) 受力计算 1) 由前面的计算可得，由前面带轮的压轴力计算可知 Fq =FQ =1083N；计算支反力在水平面内进行计算所以 。在垂直面内进行计算。2) 画出弯矩图和扭矩图弯矩图：单位 Nmm扭矩图：单位 Nmm3)按弯扭合成应力校核轴的强度只对轴上承受最大弯矩和扭矩的截面进行校核，由于轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，轴的计算应力.根据前面选定轴的材料为45钢，调质处理，由课本表15-1查得。ca-1，故安全。2.低速轴的设计（1）材料选择及热处理选择与高速级轴的材料一致，用45钢，做调质处理。（2）初定轴的最小直径 已知 ，所以 取中间值，由于该轴有一个键槽，故轴的直径应加大，故 。（3）联轴器的选择由于轴的转速较低，且转矩变化小, 可以选弹性柱销联轴器.则查课本表14-1,得工作情况系数,则,。 查课设表13-1选用LX3型号联轴器 .综合考虑，取。（4）轴的结构设计1）拟定结构方案如下图：2） 根据轴各定位的要求确定轴的各段直径和长度 从左端开始。为了满足半联轴器的轴向定位要求，L1轴段右端需制出一轴肩，故取。联轴器与轴配合的毂孔长度为84mm，为了保证轴端挡圈中压在半联轴器上而不压在轴的端面上，则L1就比84略短一点，现取。 初步选择滚动轴承。根据，选用角接触球轴承，由于该轴上轴力相对较大，故选择AC系列的轴承，查课设表12-2，选用7210AC，其尺寸为，其定位轴肩为3.5mm，故定位套筒的直径为57mm。因此，。 取安装齿轮处的轴段的直径，为了使套筒更加压紧齿轮，此轴段应略小于轮毂的宽度，故取 ，齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩的高度，取h=5mm，则轴环处的直径，轴环宽度应大于1.4h，取轴环宽度为9mm。 轴承端盖的总宽度为20 mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面的距离为30 mm，故取L250 mm。 取齿轮与箱体之间的距离为15 mm，滚动轴承到箱体的距离为10mm，则 ， 。至此，已初步确定了轴的各段直径及长度。(5)轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器的周向定位均采用平键连接。半联轴器与轴的连接，按直径d1由课本表6-1查得平键选为，配合为H7/k6. 齿轮与轴的连接，按d4查表11.28得，选用平键为，配合为H7/n6。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为k6。(6)确定轴上圆角和倒角尺寸参考课本表9-8，取轴端倒角为 ，D处的圆角半径r=2 mm，A、B、C、E处的圆角半径r1.6 mm。(7)轴的受力分析1)画出轴的受力简图2)进行受力计算 由前面的计算得 支反力计算水平面内：所以 垂直面内： 画出弯矩、扭矩图弯矩图：(单位：Nmm)扭矩图：(单位：Nmm)由弯扭图上看，截面C-D是危险面。3） 按弯扭合成应力校核轴的强度只对轴上承受最大弯矩和扭矩的截面进行校核，由于轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，轴的计算应力。根据前面选定轴的材料为45钢，调质处理，由课本表15-1查得，ca1.215齿轮端面与内机壁距离15.机盖，机座肋厚 2.其它附件的说明(1)窥视孔和窥视孔盖为了检查传动件的啮合情况，并向机体内注入润滑油，应在机体上设置窥视孔。窥视孔应设置在减速器机体的上部，可以看到所有什么支件啮合的位置，以便检查齿面接触斑点和齿侧间隙，检查轮齿的失效情况和润滑状况。(2)放油孔及放油螺塞更换油时，应把污油全部排出，并进行机体内清洗。因此，应在机体底部油池最低位置开设放油孔。平时，放油孔用油螺塞和防漏垫圈壎。为了便于加工，放油孔处的机体外壁应有加工凸台，经机械加工成为放油螺塞头部的面，并加封油垫圈以免漏油，封油垫圈可用石棉橡胶板或皮革制成，放油螺塞带有细牙螺纹。(3)油面指示器油面指示器用来显示油面的高度，以保证油池有正常的油量。油面指示器一般设置在机体便于观察，油面较稳定的部位。在保证顺利拆装和加工的前提下，不与机体凸缘相干涉，油标尺的位置尽量高一些。与油面的夹角为45。(4)通气器减速器运转时，由于摩擦生热时使机体内温度升高，若机体密闭，则机体内气压会增大，导致润滑油缝隙及密封外向处渗漏。故在盖顶部或窥视孔盖上安装通气器。(5)定位销为了保证轴承座孔的加工和装配精度，在机盖和机座用螺栓连接后在镗孔之前，在连接凸缘上应装配两个定位销。两定位销成非对称布置，以加强定位效果。参考文献1 王连明 宋宝玉 机械设计课程设计 第4版. 哈尔滨工业大学出版社2 濮良贵 纪名刚 机械设计 第八版. 高等教育出版社