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| haiyuan364 | 2009-01-12 21:46 |  
| 单级斜齿轮减速箱设计说明书
机械设计基础课程设计任务书  b+hN\/*] rwgj]
 课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计                                                         T*8K.yw2
 ^~@3X[No
 专        业:机械设计制造及自动化(模具方向)  6uUn
 zM<L_l&
 目   录 
! R3P@,j
 #qD[dC$[t
 一    课程设计书                            2 @'?gan#(
 -:J<JX)o
 二    设计要求                              2 fH:S_7i
 \ n^[!e"`
 三    设计步骤                              2 `P*BW,P'T
 h/8p2Mrqi
 1. 传动装置总体设计方案                        3 2cRru]VZ5
 2. 电动机的选择                                4 T3 4Z#PFwe
 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比          5 ucU7
@j
 4. 计算传动装置的运动和动力参数                5 }_^ vvu
 5. 设计V带和带轮                              6 KH=3HN}
 6. 齿轮的设计                                  8 h%4UeL	&F
 7. 滚动轴承和传动轴的设计                      19 ,\aLv
 8. 键联接设计                                  26 T.-tV[2
 9. 箱体结构的设计                              27 unbIfl=
 10.润滑密封设计                                30 WpnP^gmX
 11.联轴器设计                                  30 k#8`996P
 |GsMLY:0
 四    设计小结                              31 {9x>@p/
 五    参考资料                              32 vX}w_Jj>
 l+hOD{F4pS
 一. 课程设计书 .jtv	Hr}U
 设计课题: bQwG"N
 设计一用于带式运输机上的单级斜齿轮圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限8年(300天/年),两班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V ;'08-Et
 表一:  z5Tsu1c
 题号 7n+,!oJ
 U[8F{LX
 参数    1     _G'A]O/BZD
 运输带工作拉力(kN)    1.5     c14d0x{
 运输带工作速度(m/s)    1.1     HJ0;BD.]
 卷筒直径(mm)    200     !y'>sAf
 .9,x_\|G*
 二. 设计要求 ?K:.Pa
 1.减速器装配图一张(A1)。 n~}[/ly
 2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 9&`";dg
 3.设计说明书一份。 g;nLR<]
 eMmNQRmH
 三. 设计步骤 
kN8B,
 1.  传动装置总体设计方案 r)K5<[\r
 2.  电动机的选择 _2{_W9k
 3.  确定传动装置的总传动比和分配传动比  >w,jaQ
 4.  计算传动装置的运动和动力参数 
_<Ij)#Rq7
 5.  “V”带轮的材料和结构 	H{S+^'5Y.
 6.  齿轮的设计 ^~7Mv^A
 7.  滚动轴承和传动轴的设计 !IO\g"y~|%
 8、校核轴的疲劳强度 *FZav2]-
 9.  键联接设计 ',t*:GBZCf
 10.  箱体结构设计 37Q8Yf_
 11. 润滑密封设计 HX}B#T
 12. 联轴器设计 ,r]H+vWS
 z\"
.(fIV
 1.传动装置总体设计方案: n ]D	io
 -;&I	S
 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 S4{vS?>j
 2. 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀, z/f._Z(
 要求轴有较大的刚度。 lBs-u	h
 3. 确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。 \)wch	P_0
 其传动方案如下: j u"?b2f
 oSkQ/5hg.
 图一:(传动装置总体设计图) r	`n|fD.
 WG,1%=M@
 初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 @U1|?~M%s
 选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 <*dcl2xS
 传动装置的总效率 Qzo -Yw`=
 η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; c	^.^5@
 为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, XM
w6b*O
 η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, h$6'9rL&i
 为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 dzAumWoh
 wCR! bZ w
 2.电动机的选择 M<*Tp^Y'
 {Bk`	Zlki
 电动机所需工作功率为: P=P/η=2300×1.1/0.835=3.03kW, 执行机构的曲柄转速为n==105r/min, i$@xb_
 经查表按推荐的传动比合理范围,V带传动的传动比i=2~4,单级圆柱斜齿轮减速器传动比i=3~6, t&=bW<6
 则总传动比合理范围为i=6~24,电动机转速的可选范围为n=i×n=(6~24)×105=630~2520r/min。 Tj_K5uccU}
 <jF&+[*iT
 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比, ort*Ux)
 FA)ot)]
 选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 L[Z^4l_!
 jQ%1lQ#R)
 额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 ,pdzi9@=t
 4dCXBTT
 ?QJx!'Y,p
 方案    电动机型号    额定功率 3C%|src
 P 3'` &D/n
 kw    电动机转速 T&>65`L
 电动机重量 O	 TlqJ
 N    参考价格 :f39)g5>
 元    传动装置的传动比     ~/-SKGzo-
 同步转速    满载转速            总传动比    V带传动    减速器     'h'pM#D
 1    Y112M-4    4    1500    1440    470    230    16.15    2.3    7.02     F9K`N8wlu
 LTo!DUi`
 中心高 YjTr49Af0
 外型尺寸 Ao` e{
 L×(AC/2+AD)×HD        底脚安装尺寸A×B    地脚螺栓孔直径K    轴伸尺寸D×E        装键部位尺寸F×GD     R=E4Sh
 132        515× 345× 315    216 ×178        12    36× 80        10 ×41      *P/A&"i[E
 A>upT'
 3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 Ib{l$#
 (:`4*xK
 (1)       总传动比 
*~U.36
 由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为=n/n=1440/105=13.7 w`f66*@Q1
 (2)       分配传动装置传动比 
lqL5V"2Y
 =× z[QDJMt>
 式中分别为带传动和减速器的传动比。 XIbxi
 为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取=2.3,则减速器传动比为==13.7/2.3=5.96 $3>Rw/,
 4.计算传动装置的运动和动力参数 UR_Ty59
 (1) 各轴转速 Zn
r4^i&(
 ==1440/2.3=626.09r/min wUr(i *
 ==626.09/5.96=105.05r/min OhCdBO
 (2) 各轴输入功率 U=
f9b]Y
 =×=3.05×0.96=2.93kW <_|@~^u
 =×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW >h#juO"
 则各轴的输出功率:   
k#	Ho7rS&
 =×0.98=2.989kW S$fS|N3]%
 =×0.98=2.929kW /ZabY
 各轴输入转矩 Eze w@*(
 =××  N·m )rj!/%
 电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· .U|'KCM9m
 所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m _zM?"16I}
 =×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m YQd($
 输出转矩:=×0.98=43.77 N·m 6IT6EkiT
 =×0.98=242.86N·m kjV>\e
 运动和动力参数结果如下表 ">1wPq&
 轴名        功率P KW        转矩T Nm    转速r/min     e\[q3J
 输入    输出    输入    输出         5!Y\STn
 电动机轴        3.03        20.23    1440     dazML|1ow
 1轴    2.93    2.989    44.66    43.77    626.09     JB'tc!!*
 2轴    2.71    2.929    247.82    242.86    105.05     lg$aRqI29
 f~P YK
 5、“V”带轮的材料和结构 eF{uWus
 确定V带的截型 ~b)X:ku
 工况系数     由表6-4                         KA=1.2 ,JK0N_=
 设计功率       Pd=KAP=1.2×4kw                  Pd=4.8 I
F!xZ6X8
 V带截型      由图6-13                        B型 W[)HFh(#
 T>|
hID
 确定V带轮的直径 ?87\_wL/j
 小带轮基准直径       由表6-13及6-3取        dd1=160mm $+44US
 验算带速           V=960×160×3.14/60000=8.04m/s dZ(Z]`L,B
 大带轮基准直径    dd2=dd1i=160×2.3=368mm  由表6-3取dd2=355mm > _sSni
 P8dMfD*"E
 确定中心距及V带基准长度 ?_AX;z
 初定中心距  由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 !]uB4
 360<a<1030 [Ca''JqrA
 要求结构紧凑,可初取中心距    a0=700mm V*te8HIe
 |-\anby<
 初定V带基准长度 U
^O4HJ
 Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm C/N;4
 5TuwXz1v
 V带基准长度  由表6-2取  Ld=2240mm 9x4z	m
 传动中心距   a=a0+(2240-2232)/2=708   a=708mm y,&[OrCm^\
 小带轮包角   a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 &glh	>9:G
 ^C^I
 确定V带的根数 UYZC%	$5x
 单根V带的基本额定功率   由表6-5       P1=2.72kw CXoiA"P
 额定功率增量              由表6-6      △P=0.3 0H +nVR
 包角修正系数             由表6-7        Ka=0.96 dPpQCxf
 带长修正系数             由表6-2       KL=1 l{8O'4;
 C,>n
 V    带根数      Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 [Fag\/Y+
 ^u$=<66
 取Z=2 ~1*37 w~
 V带齿轮各设计参数附表 + XBF,<P
 7oIHp_Zq
 各传动比 0#Ug3_dfr
 qlPIxd
 V带        齿轮     $0$sDN6)x
 2.3        5.96     Il@K8?H@
 AG	vhSd7
 2. 各轴转速n |;Jt*
_
 (r/min)        (r/min)     Q/Z>w+zh#
 626.09        105.05     b+whZtNk7
 .0U[nt6
 3. 各轴输入功率 P z@19gD#8
 (kw)        (kw)     NkGtZ.!pk
 2.93       2.71     ^2rj);{V
 *!`&+w
 4. 各轴输入转矩 T "\;n t5L
 (kN·m)        (kN·m)     h0~<(3zC
 43.77        242.86     o+}1M
 ?rt[
aK
 5. 带轮主要参数 ;
Gv-$0{P3
 小轮直径(mm)    大轮直径(mm)         '*`n"cC:
 中心距a(mm)    基准长度(mm)    V带型号     #huh!Mn
 带的根数z     .HY,'oC.
 160        368        708        2232        B        2     X04LAYY_u
 GcO:!b*YMp
 6.齿轮的设计 8#A4B2
 jc:=Pe!E
 (一)齿轮传动的设计计算 _hJ+8B^`
 s-SFu
 齿轮材料,热处理及精度 SufM~9Ll
 考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮 45%D^~2~F
 (1)       齿轮材料及热处理 0;`FS/[(f
 ① 材料:高速级小齿轮选用钢调质,齿面硬度为小齿轮  280HBS  取小齿齿数=24 (?,jnnub
 高速级大齿轮选用钢正火,齿面硬度为大齿轮  240HBS    Z=i×Z=5.96×24=143.04 取Z=144 ircL/:
 ② 齿轮精度 ]QHZ[C
 按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 2'W#x
 ;QG8@ms|
 2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 vzSjfv
 按齿面接触强度设计 PW"?*~&
 ia
/#`#.
 确定各参数的值: oTb42a_j{
 ①试选=1.6 HtE^7i*_
 选取区域系数 Z=2.433   ?AxB0d9z
 O<>+l*bk
 则 o(v7&m;
 ②计算应力值环数 r_bG+iw7p
 N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) zU0JwZi
 =1.4425×10h 0%\fm	W	j
 N= =4.45×10h  #(5.96为齿数比,即5.96=) v1 ?G
 ③查得:K=0.93   K=0.96 ;&?ITV
 ④齿轮的疲劳强度极限 #
E8?2]
 取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: q:jv9eL.O
 []==0.93×550=511.5  X>yE<ni
 zh?B-"O=5
 []==0.96×450=432          gLo&~|=L-
 许用接触应力   
}7fzEo`g
 X9" T(`
 ⑤查课本表3-5得: =189.8MP   NX;{L#lQ
 =1 i6;rh-M?.
 T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 p!Tac%D+k
 =4.47×10N.m kwS[,Qy\
 3.设计计算 Ew{N2
 ①小齿轮的分度圆直径d %%wngiz\
 Q3t%JP>;g
 =46.42 v33[Rk'
 ②计算圆周速度 Bz:Hp{7&
 1.52 =3V4HQi
 ③计算齿宽b和模数 0}kvuuR
 计算齿宽b <X1[j9Qtv0
 b==46.42mm \
sz ](X
 计算摸数m !#olG}#[
 初选螺旋角=14 #=m:>Q?%z
 = ^	6t"A
 ④计算齿宽与高之比 Ia^/^>
 齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 _\,4h2(
 =46.42/4.5 =10.32 9]{Ss$W3x
 ⑤计算纵向重合度  1&=2"
 =0.318=1.903 9(Kff nE^
 ⑥计算载荷系数K 0r&FH$
 使用系数=1 |NjyO>@Pa
 根据,7级精度, 查课本得 VF7H0XR/k5
 动载系数K=1.07, fv>Jn`
 查课本K的计算公式: ^ilgd
 K= +0.23×10×b +$^[r
 =1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×46.42=1.33 {+9t!'
 查课本得: K=1.35 N=8CVI
 查课本得: K==1.2 IeIv	k55
 故载荷系数: "(+aWvb
 K=K K K K =1×1.07×1.2×1.33=1.71 /cZcfCW
 ⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 hH?ke(&=f
 d=d=50.64 4tapQgj24
 ⑧计算模数 `E>o:tff
 = B,4GxoX`
 4. 齿根弯曲疲劳强度设计 (i@(ZG]/
 由弯曲强度的设计公式 {N-*eV9#
 ≥ w;Pe_m7\EO
 N,cj[6;T%
 ⑴   确定公式内各计算数值 MF::At[4
 ①   小齿轮传递的转矩=47.58kN·m I=K<%.
 确定齿数z lg jY\?
 因为是硬齿面,故取z=24,z=i z=5.96×24=143.04 "1ZVuI
 传动比误差  i=u=z/ z=143.04/24=5.96 JQ\o[t
 Δi=0.032%5%,允许 #	kmI#W"^
 ②      计算当量齿数 2l8z/o 7v
 z=z/cos=24/ cos14=26.27   5pE@Ww
 z=z/cos=144/ cos14=158 	wqXo]dX
 ③       初选齿宽系数  yv5c0G.D
 按对称布置,由表查得=1 X=JAyxY
 ④       初选螺旋角 Fi+,omB&
 初定螺旋角 =14 YdAC<,e&A
 ⑤       载荷系数K IS!]!s'EI
 K=K K K K=1×1.07×1.2×1.35=1.73 LFQPysC
 ⑥       查取齿形系数Y和应力校正系数Y n]wZ7z
 查得: xkz`is77Y@
 齿形系数Y=2.592  Y=2.211  Bq\WG=Fd
 应力校正系数Y=1.596  Y=1.774 ]G=^7O]`C!
 IBv9xP]BZ
 ⑦       重合度系数Y B|BJkY'
 端面重合度近似为=[1.88-3.2×()]=[1.88-3.2×(1/24+1/144)]×cos14=1.7 ?eR^\-e
 =arctg(tg/cos)=arctg(tg20/cos14)=20.64690 YccD^w[`B
 =14.07609 {E>(%vD
 因为=/cos,则重合度系数为Y=0.25+0.75 cos/=0.673 ?~~,?Uxw!
 ⑧       螺旋角系数Y u O~MT7~[X
 轴向重合度 =1.675, ^eqq|(<K
 Y=1-=0.82 7(5  wP(
 ]<E\J+5K
 ⑨       计算大小齿轮的  
ob=IaZ@?
 安全系数由表查得S=1.25 9uY$@7qH
 工作寿命两班制,8年,每年工作300天 ,	@6_sl
 小齿轮应力循环次数N1=60nkt=60×271.47×1×8×300×2×8=6.255×10 zeHs5P8}r
 大齿轮应力循环次数N2=N1/u=6.255×10/5.96=1.05×10 |Iq\ZX%q
 查课本得到弯曲疲劳强度极限                   9=MxuBl
 小齿轮     大齿轮 xV5eKV
 Hh<}~s
 查课本得弯曲疲劳寿命系数: 	qr7_3
 K=0.86        K=0.93   5A"OL6ty
 +t;j5\HS
 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 e_CgZ
 []= sZ7BBJX2K
 []= >1d`G%KfG
 c
]&|.~2 &
 q \\52:\
 大齿轮的数值大.选用. UR.l*+<W7
 Ps7Bt(/
 ⑵   设计计算 L[ 7Aa"R
 计算模数 W-@}q}A
 rM(2RI4O`0
 k:kx=K5=4
 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=2mm但为了同时满足接触疲劳强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=50.64来计算应有的齿数.于是由: #s^~'2^%4
 `zOQ*Y&
 z==24.57  取z=25 c27A)`
 HrQft1~N
 那么z=5.96×25=149           2=xjgK
 elm]e2)F
 ②   几何尺寸计算 >`c-Fqk
 计算中心距     a===147.2 `+Ojh>"*z*
 将中心距圆整为110 ;3WVrYe
 L+y90 T6?
 按圆整后的中心距修正螺旋角 I HtNaN	)
 ]l4#KI@
 =arccos Zo|# ,AdE>
 qY$/i#
 因值改变不多,故参数,,等不必修正. 0SLS;s.GX
 pElAY3
 计算大.小齿轮的分度圆直径 D^9r#&
 W-+~r
 d==42.4 8yV?l7
 k~ZE4^dM
 d==252.5 Wr Nm:N
 ^X/[x]UOT@
 计算齿轮宽度 ACcxQK}
 Mm+kG'Z!S
 B= 4r'f/s8"#
 `-L{J0xq
 圆整的        t1)Qa(#]
 qXJBLIG
 大齿轮如上图: {\+!@?
 ~4fjFo&
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