二级圆柱斜齿轮减速器

机械设计课程设计（第二版） 龚桂义主编 课程设计讲义机械设计课程设计 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 高教出版社 2001年7月4 机械设计（第八版） 濮良贵主编 2006年5月。第一讲一概述： 1目的： 课程设计是机械设计课程的最后一个环节，目的有三： 1）巩固、加深机械设计及相关先修课（e.g. 制图、公差、材料与热处理等）的 理论知识。 2）训练机械设计的能力，了解并掌握常用零件的设计方法。 3）培养计算、绘画及运用技术资料（e.g. 手册、图册等）的基本技能。 2任务： 每个同学必须独立完成： 1）减速器装配图 1张 （1号图纸） 2）零 件 图 3张 （1号图一张，2号图二张） 3）设计计算说明书 1份 3设计过程： 传动参数计算 装配图设计 零件图设计 编写说明书 答辩。 注意：每人必须准备一本专用草稿本，所有设计参数、计算公式、计算过程及计算 结果等，都应清楚地写在专用草稿本上，数据及公式等应注明来源，这样也 方便于编写说明书。二传动装置的总体设计： 1拟定传动方案： 已在设计任务书中给定。 2选择电动机 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： a. 对带式运输机 给定： 工作拉力F，带速v(m/s) Pw = Fv/1000 kw b. 对卷扬机 给定： 起吊重量Q（N），起吊速度v(m/s) Pw = Qv/1000 kw (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. 如对上图： a =卷滑块联轴器4轴承2齿轮弹性联轴器 (3)电机的额定功率Ped: 应略大于Pd，即应： Ped Pd 3）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. V带传动 i带= 24 链传动 i链= 26 二级圆柱 i= 840 （一级圆柱，i= 36） 蜗杆 一 圆柱 i= 60120 （与1 不同） 圆锥 一 圆柱 i= 1025 最好 i= 815 (2)工作机转速n： 在本课程设计中，可按下式确定： n = 601000V/D 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 r/min (4)确定电机转速nm a在nd中，选定电机的同步转速（一般应选：1000或1500 rmp） b按nd、Ped 3. P.291. 选定电机型号。 如： Y100L2 - 4 Y 异步电机 100 中心高100mm L 长机座 2 功率序号 4 极数 c记下电机的外形尺寸，轴伸尺寸，键接尺寸，满转速nm。注： 设计可参照 1 P.14. 例2-1. 3传动比分配： 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。 2）传动比的分配 1. P.1519. 传动比的分配就是根据总传动比ia，合理确定各级传动比ii，其原则为： (1)带传动： i带 = 24 最好取 i带 = 23 (2)链传动： i链 = 26 最好取 i链 = 24 (3)减速器： 记：i减,i1,i2 减速器的总传动比，高速级及低速级的传动比。 a展开式两级圆柱齿轮减速器： 宜： i2 = i减/i1 b蜗杆 一 齿轮减速器： 宜： i2 = (0.030.06)i减 i1 = i减/i2 c圆锥 一 圆柱齿轮减速器： 宜： i1(0.200.25)i减 并尽量使i13 i2 = i减/i1 i减小时取大值，反之取小值 4运动和动力参数计算： 1）选定电机，定出总传动比并合理分配后，应算出各轴的转速、输入及输出功率， 输入及输出转矩等。 仿 1. P.21. 例2-3. 2）将求得的数据列成下表： 表1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实需功率PdTd=9550Pn/nm满载转速nmioo1轴P= Pdo1P= Pdo1T= Tdioo1T= T轴承n= nm/ioi齿轮齿轮轴P= Po1P= P轴承T=Ti齿轮齿轮T= T轴承n=n/i齿轮轴卷筒轴 3）注： 电机的输出功率是实需功率而非电机的额定功率。 io 电机轴至减速器输入轴的传动比，以联轴器相联时，io = 1 以带传动相联时：io = i带 o1 电机轴至轴的效率，以联轴器相联，o1 =联 以带传动相联，o1 =带 轴的输出功率P及输出转矩T： 轴由一对轴承支承，应考虑轴承效率轴承 P= P轴承 Tx= Tx轴承 其它轴的计算同此。第二讲 传动零件的设计计算一减速器外传动零件的设计（一）带传动： 1设计的原始数据： 1）电机的实需功率Pd(非Ped)、转速nm，传动比i带 （见表1） 2）工作条件等 （见任务书） 2设计过程： 参见 4 P.163. 例题 3检查小带轮直径与电机中心高是否相称等 1 P.30. 1）小带轮半径大于电机中心高时， 地基上要定制凹孔，不好，应: D/2H(电机中心高) 2）带轮宽度（取决于带数）与电 机轴装配长度是否相称 4照表1格式再划一表，记为表2，将 Pd，Td，nm及带传动的实际传动比i带等填入，并以此修正减速器的设计数据。（二）链传动： 1设计的已知数据 1）减速器输出轴的功率P及转速n，工作机（滚筒）的转速n 2）工作条件等 见任务书 2设计过程： 参见 4 P.178. （四）滚子链传动的设计计算 3注意： 单排链节距过大时，可采用多排链，以减小节距。（三）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. （ 3 中无十字滑块联轴器，只能用凸缘联轴器） 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： 4 P.370. 2）按以下条件选择联轴器 Tca T联 n n联 4 第十四章 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。二减速器内传动零件的设计： 应先算减速器的第一级、再算第二级。 1设计第一级的已知条件： 1）传递的转矩和转速： 表2中轴的输出转矩T转速n 2）传动比： 按实际的i带 修正i减 分配得i1 3）工作条件： 任务书 注： 第一级设计好后，按实际的i1 = z2/z1 列入表2，并 按此修正轴的n及T，T等。 2设计第二级的已知条件： 1）传递的转矩和转速： 表2中轴的转速n及输出转矩T 2）传动比： 按实际的i1及i减确定： i2 = i减/i1 3）工作条件： 任务书 注： 第二级设计完成后，将实际的i2 = z4/z3 列入表2，并按此算出轴 的转速n及输入、输出转矩T、T，列入表2 对减速器 一 链传动输送机，按n，T设计链传动。 最后，校核工作机的转速是否满足速度允许误差。 3圆柱斜齿轮传动的设计： 1）材料、热处理、精度： 材 料： 一般用35、40、45钢，45钢最常用。 热处理： 小轮，调质； 大轮，正火。 精 度： 8级。 2）设计过程： 参见4. P.218. 例10-2 3）说明： a.齿宽系数d： 可取d = 1.01.4 b.中心距： 应调整成0、5结尾。 c.螺旋角： 用调整a时，应保证：=820 d.应检查高速级大齿轮与低速轴是否干涉。 e.齿轮结构： 2. P.74. P.75. 4圆锥齿轮传动的设计： 1）材料、热处理、精度： 同斜齿轮。 2）设计过程： 见4 10-8 仿圆柱齿轮。 3）说明： a.齿数z1： 一般可取z1 = 1725 b.齿宽系数R： 一般可取R = b/R = 0.3 c.齿轮结构： 2. P.75. P.76. 5蜗杆传动：1）设计过程： 4. P.270. 例题 2）说明： 本设计中，蜗杆采用下置式 蜗杆强、刚度校核及热平衡计算要完成装配草图后进行 装配草图完成前支点距离及散热面积尚不知道第三讲 装配图设计一设计准备： 1已定出各传动零件的中心距、外径、宽度。 2已选定联轴器的类型及型号，及两轴孔的直径及长度。 3按1. P.26. 表3. 表4. 算出各项数据备用。二设计过程： 1估算轴径： mm 4. P.370 1）、轴： 轴径已估算，该估算轴径应作为轴的最小轴径。 2）轴： 轴仅中段受扭，估算轴径可作为轴的最大轴径。 注： 估算轴径仅是轴结构设计的指导尺寸， 设计时，轴尺寸一般应：。 2确定机体内壁及轴承座端面的位置： 本工作应分以下二步做： 1）画草图，初定减速器的大概外形尺寸：长宽高。 画出传动零件的中心线及轮廓线。 定出轴承及轴承座端面的位置。 由草图定出减速器的大概外形尺寸：长宽高。 注： 草图无需严格按比例画，画法以蜗杆 一 齿轮为例如左图。 齿轮宽度Bi，各预留间隙i等见 1. P.26. 表1. 2）在1#图纸上，根据上述外形尺寸，选择适当的比例尺，按1. P.39. 图28. 合理布置好三个视图，重复上述、步。 3轴的结构设计 1）设计过程： 4. P.377. 例题 2）轴的外伸端长度： 确定方法见： 1. P.46. P.47. 图45. 应为联轴器的装拆留有足够的空间。 1. P.47. 图45. 应在不拆下联轴器的情况下，能拆下端盖螺钉，以便可开启箱盖。 3）各段轴的直径最好以0，5，2，8结尾。 4确定轴的支点距离和力的作用点： 轴的结构设计完成后，轴径及轴承等均已确定，故可定出支点距离及力的作用点。 蜗杆一齿轮减速器草图： 参照 2. P.51. 3 轴承端面到箱体内壁的距离，与轴承润滑有关 1. P.43. 图34. 2 齿轮端面到箱体内壁的距离。 4 要为箱体内蜗杆轴承座留有足够的空间，一般可取45 5 要保证蜗杆轴套杯能安装 B2 蜗轮毂宽，与蜗轮轴直径有关。 可初取： 4+5+ B2= 2da1 da1 蜗杆齿顶圆直径。 宽 =2+ B3+4+ B2+5+ 2l2+ 2t + 余量 t 轴承盖凸缘厚度。 高 = da4+1+1+ b2+（3050） 长 = a2+ DW/2 + da4/2 + 21+ 21+ 余量（含蜗杆外伸部分及两侧凸缘） 5轴、键、轴承的强度校核： 仅校核中间轴及其键和轴承 1）轴的校核： 仅需校核中间轴。 待圆角半径、粗糙度、加工工艺等完全确定后，方可校核疲强。 校核应在画出轴的零件图后再进行。 2）键： 需校核挤压及剪切强度。 3）轴承： 进行寿命计算。 6传动零件的结构设计： 齿轮： 当键槽到齿轮根圆的距离x2.5mn时，齿 轮应与轴分开，否则制成齿轮轴 1. P.55. 齿轮的结构： 2. P.74. P.75. 锥轮： 也有齿轮轴与分离齿轮之分，结构见： 2. P.75. P.76. 蜗杆： 制成蜗杆轴，加工及结构见： 2. P.76. 蜗轮： 2. P.77. 或 4. P.270. 7轴承端盖的结构： 1）端盖作用： 固定轴承并承受轴向力。 调整轴承间隙（通常增减垫片） 2）端盖结构： 2. P.85. 8轴承的润滑与密封： 1）润滑： 油润滑： 浸油齿轮分圆周速2m/s 时采用，此时应： a箱座接合面开导油槽。 1. P.66. 图9091. b轴承盖端应小一些，并开进油口。 c轴承旁齿轮或蜗杆的直径小于轴承外径时，应加挡油板。1. P.57. 脂润滑： 浸油轮周速2m/s时采用，此时，轴承 旁应加挡油板。 1. P.43. 图34. 2. P.81. 2）密封： 1. P.58. 2. P.81. P.82. 9减速器的机体设计 1）轴承旁凸台高度： 按低速级轴承座外径（与轴 承盖凸缘外径相同）确定： 1.P.63. P.43. 箱盖、箱座联接螺栓中心线与轴承座外径相切 以上述中心线为基准，留出板手空间C1、C2 。 2）高速级箱盖圆弧半径R2： 按上述方法定出轴承旁凸台高度后： R2最好应包住轴轴承座凸台（易于铸造） R2与R1的中间过渡平面不得与中间轴大齿轮干涉。 3）机座： 机座的高度由以下三个制约因素确定 低速级大齿轮到箱底的距离H： 应 H = 3050 mm （以免转动时搅起箱底沉渣） 传动件的浸油深度： 1. P.65. a二级圆柱齿轮减速器 中间轴大齿轮浸油深度h： h = 1个齿高，且10mm 低速级大齿轮浸油深度h1： h1R/3 （R 齿轮半径） b. 下置式蜗杆的蜗杆 一 齿轮减速器 油面不超过蜗杆轴承中最下方滚动体的中心 c. 圆锥 一 圆柱齿轮减速器 大锥轮浸油深度h2： h2 = (0.51)b (b 锥轮齿宽) 注：若由于某个条件制约，中间轴齿轮或蜗杆浸不到油，可装溅油盘或 溅油轮。 1. P.65. 图89. 所需油量： 单级传动： Vo = 0.350.7 dm3/kw 多级传动： Vo =（0.350.7）级数 dm3/kw 10减速器附件： 1）窥视孔： 位置： 应能看到两个啮合区。 尺寸： 有标准，但由于无手册查，故自定。 原则：尽量大一些 2）通气器： 2. P.87. 3）放油塞： 2. P.86. 要求： d孔20 mm 4）油标： 2. P.86. 1. P.7172. 5）起盖螺钉： d = d2 (d2 盖、座凸缘联接螺栓直径) 6）定位销： 两个，d =（0.70.8）d2 7）吊环： 2. P.86. 吊耳： 2. P.86. 注：上述工作完成后，请教师审核。第四讲 完成装配图一标注尺寸： 1传动中心距a及其偏差fa: 按齿轮的工作平稳性精度等级（即第公差组精度等级）78级， 查3 得fa: 1）圆柱齿轮副： 3. P.226. 表16-20. 2）蜗杆传动： 3. P.263. 表16-67. 2配合尺寸： 齿轮、轴承等主要零件的配合处都应标出尺寸、配合性质及精度等级。 主要零件的荐用配合见 1. P.81. 表8. 3安装尺寸： 1）机体底面尺寸： 长、宽 2）地脚螺栓孔的孔径及其中心的定位尺寸 3）减速器的中心高 4）主、从动轴外伸部分的长度及直径 4外形尺寸： 减速器的总长、总宽、总高等。二标技术特性： 1. P.81.三标技术要求： 技术要求主要应包括在视图上无法表示的关于装配、调整、检验、维护等方 面的要求。 参见： 1. P.8185. 或2. P.7.( 圆柱) P.29.( 圆锥) P.36.( 蜗杆)四零件编号： 1每种不同的零件都应有编号，各相同零件应只有一个编号。 2编号线应互不相交，且不与剖面线平行。 3编号应按顺时针或逆时针方向整齐排列。 4编号数字字高应比尺寸数字大。五零件明细表及标题栏 格式及尺寸见： 1. P.86.第五讲 零件图设计一零件设计任务 1箱盖。 2低速轴大齿轮 3中间轴。（定出粗糙度及圆角半径后，再进行强度校核）二箱盖： 1轴承油润滑时，箱盖凸缘内壁应倒角， 倒角斜面应达箱座接合面上的油沟。 2箱盖轴承孔中心距偏差a： 应比齿轮副中心距偏差fa小，一般取： a =（0.70.8）fa （只有这样，在制造及安装误差下，才能保证： afa） 3轴承孔中心线间的平行度公差： 按箱盖两端面间距及平行度公差等级45级查 3. P.218. 4轴承座孔中心线对机体剖分面在垂直方向的位置度公差： 1）相对于剖分面的位置度： 1 要求 0.3 mm. 一般，中、小型减速器可取： 0.6mm 2. P.9. 2）相对于垂直面的位置度： 一般可取两轴线平行度的二分之一 5轴承座端面对其中心线的垂直度公差： 以78级公差等级按箱体宽度查 3. P.218. 表14-14. 6箱盖接合面的平面度： 以公差等级78，按箱盖宽度查 3. P.216. 表14-12. 7轴承座孔圆柱度： 以公差等级67级，按轴承座孔径查： 3. P.217. 表14-13. 8两轴承座孔中心线的同轴度： 以78级，按轴承座孔径查： 3. P.219. 表14-15. 9圆锥齿轮副两轴线的垂直度： 78公差等级，按小锥轮套杯座端面到大锥轮轴线的距离查：3.P.218.表14-14 10螺栓孔中心线的位置度： 轴承端盖螺钉孔中心线，箱盖、座联接螺栓中心线的位置度公差： 0.50.1d d 螺栓大径（即公称直径） 螺栓孔孔径d1.1d, 在螺栓能安装的前提下，栓与孔径的中心线的 最大可能位移尺寸为0.1d，而按经验，位置度0.5最大可能位移。三齿轮： 齿轮工作图见： 4. P.221. 图l0-32. 2. P.8. P.64. 尺寸、形位公差、啮合特性、技术要求的标注要求见 1. P.9395.四轴： 1轴工作图见： 4. P.382. 图l5-27. 2. P.8. P.70. 2尺寸、形位公差、表面粗糙度等的标注方法和要求见： 1. P.8992. 3中心孔尺寸 3. P.52. 4键槽尺寸及公差 3. P.90. 5零件图画好后，进行轴的强度及疲强校核 4. P.381. 例五编写说明书 1. P.99102. 1内容： 1）目录 （标题、页次） 2）设计任务书 3）运动及动力参数计算 4）传动零件的设计计算 5）中间轴的强度校核 6）键、滚动轴承的选择和计算（中间轴上者） 7）参考资料 2要求： 1）计算公式： 文字公式 数值代公式 结果 2）公式、数据等应注明来源 参考资料的编号及页次 3）其它 见1 3格式： 1. P.100. 143