單級閉式斜齒圓柱齒輪減速器設計

1、機械設計課程設計題 目：單級斜齒圓柱齒輪減速器班 級： 設計者： 指導老師： 日 期: - 19 -目錄原始設計參數(shù)- 2 -1.設計任務- 3 -2.傳動方案的擬定- 3 -3.傳動比的分配- 3 -4.傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算- 4 -5.減速器傳動零件的設計計算- 5 -（1）齒輪的設計計算- 5 -（2）軸的初步設計計算- 10 -6.滾動軸承的選擇- 13 -7.鍵連接的選擇- 16 -9.減速器潤滑方式，潤滑劑及密封裝置的選擇- 18 -設計心得- 19 -參考文獻- 19 -原始設計參數(shù)第一組：1減速器輸入功率P=5KW-8KW2減速器輸入轉速n1=350r/min500r/

2、min3傳動比i<6第二組：1減速器輸入功率P=8KW-10KW2減速器輸入轉速n1=550r/min700r/min3傳動比i<6第三組：1減速器輸入功率P=10.5KW-15KW2減速器輸入轉速n1=700r/min以上3傳動比i<6要求：載荷平穩(wěn)，兩班制工作，每年365天，使用年限10年。一、 課程設計內容與要求1）繪制單極閉式斜齒圓柱齒輪減速器總裝配圖圖紙一張（1號）比例1：1或者1：22）繪制軸零件齒輪零件圖各一張。3）編寫設計計算說明書一份（主要是圓柱齒輪設計計算，軸的設計及校核）具體參數(shù)分配：功率P=9.6KW 轉速 n=670r/min 傳動比i=4.8 已給

3、方案：減速器為單級閉式斜齒減速器設計項目計算公式及說明主要結果1.設計任務（一、傳動方案擬定功率P=9.6KW 轉速 n=670r/min 傳動比i=4.82.傳動方案的擬定已給方案：減速器為單極閉式斜齒減速器3.傳動比的分配1、由傳動系統(tǒng)方案知道： =1，=1取閉式圓柱齒輪傳動的傳動比取為4.8即為： =4.8=1=4.84.傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算5.減速器傳動零件的設計計算（1）齒輪的設計計算（2）.軸的初步設計計算6.滾動軸承的選擇7.鍵連接的選擇9.減速器潤滑方式，潤滑劑及密封裝置的選擇傳動系統(tǒng)各軸的轉速和轉矩計算分別如下： 0軸即電動機主軸 =670r/min =9.6kw =

4、9550=9550=136.84N.m1軸即為減速器高速軸= r/min =670r/min=*=9.60.99=9.504kw=136.8410.99=135.472N.m2軸即為減速器低速軸 = r/min=139.583 r/min =9.5040.9603=9.127kw =135.4724.80.9603=624.450N.M軸號電動機單級圓柱齒輪減速器0軸1軸2軸轉速（r/min）670670139.583功率（kw）9.69.5049.127轉矩（N.M）136.84135.472624.450兩軸連接件聯(lián)軸器齒輪傳動比14.8傳動效率0.990.9603注：對電動機軸所填數(shù)字為

5、輸出功率和輸出轉矩，對其他各軸所填的數(shù)字為輸入功率和輸入轉矩。 對于所設計的圓柱齒輪減速器中齒輪采用斜齒圓柱齒輪傳動，按軟齒面閉式齒輪傳動設計計算路線，對斜齒圓柱齒輪進行設計計算。 單級圓柱齒輪減速器的內部只有一對常嚙合斜齒輪，設高速級齒輪即小齒輪為1 ，低速齒輪為即大齒輪為齒輪2，該減速器的設計使用壽命為10年，兩班工作制，由前面知道傳動比i=4.8（1）.選擇材料及熱處理小齒輪選擇45號鋼，調質 HBS1=240270， 大齒輪選擇45號鋼，正火HBS2=200230取小齒輪齒數(shù)Z1=20 則大齒輪齒數(shù)Z2=Z1*i=20×4.8=96（2）確定許用接觸應力和 =齒輪的壽命系數(shù)

6、接觸極限 最小安全系數(shù)由圖像知道=560Mpa =500Mpa 接觸應力變化次數(shù)為：=60=606701（8230010）=1.9296=60=由接觸應力變化總次數(shù)可以知道 =0.93 =0.99當失效概率低于1/100時，取接觸強度最小安全系數(shù)=1將以上數(shù)值帶入許用應力計算公式得： =520.8Mpa=495.0Mpa>(3).按齒面接觸強度條件計算中心距a由a (u+1)1)K 為載荷系數(shù)，由表查得K=1.2;2）齒寬系數(shù)查表得：=1.0 =0.4 取 為=0.43)彈性系數(shù)由表查得 =189.8 Mpa4）節(jié)點區(qū)域系數(shù) 取 = 則=2.4755)重合度系數(shù) = 初選端面重合度=1.

7、65（>1)由式（13-17）因此=0.786）螺旋角系數(shù) =0.9927)計算中心距a a (u+1) =（4.8+1）=234.465mm因此取標準中心距a=235mm。（4）確定主要參數(shù)和計算主要尺寸 1）模數(shù) =3.99 因此模數(shù)取為4 2）齒數(shù)和 =.20 =963）螺旋角Cos=0.987=在820 的范圍之內，取小齒輪為右旋，大齒輪為左旋4）分度圓直徑 和=81.05mm=389.06mm5）齒寬和=2350.45=105.75mm取齒寬為=106mm則=+（510）=106+（510）=111116mm取齒寬=115mm（5）確定許用彎曲應力和= Mpa1）彎曲疲勞極限應

8、力=240Mpa =220Mpa2）彎曲疲勞壽命系數(shù) 盈利循環(huán)次數(shù)為=60=606701（8230010）=1.9296=60= =由此查閱相關圖表知道=0.90 =0.953）齒輪應力修正系數(shù) 由標準規(guī)定知道=24)最小安全系數(shù) 失效率低于1/100時 =1.255）許用彎曲應力由=353.28 Mpa=334.0Mpa（6)檢驗輪齒抗彎強度 1）齒形系數(shù)和應力修正系數(shù) =2.72 =1.57 =2.20 =1.782）重合度系數(shù)=0.25+=0.25+=0.7103)螺旋角系數(shù) 由相關圖查取數(shù)字得知 =0.884）校核彎曲強度 = =23.27Mpa= =22.23Mpa因<，<

9、; 故輪齒彎曲強度滿足要求5）.主要設計計算結果中心距 =235mm法面模數(shù) =4mm螺旋角 = （設小齒輪為右旋，大齒輪為左旋）齒數(shù) =20 =96分度圓直徑 = 81.05mm = 389.06mm 齒頂圓直徑 =89.05 mm =397.06mm齒根圓直徑 =71.05mm =379.06mm齒寬 =115mm =106mm齒輪精度等級 8級材料及熱處理 小齒輪 45 鋼， 調質HBS1=230250 大齒輪 45鋼 ， 正火HBS2=190210 （1）繪制軸的布置簡圖和初定跨距 軸的布置簡圖如附圖（三）所示所示： =235mm =115mm為了保證齒輪端面與箱體內壁不發(fā)生干涉，計入

10、尺寸k=10mm為了保證滾動軸承能順利放入軸承座，計入尺寸c=5mm初選軸承寬度分別為=20mm ，=22mm。兩軸的支承跨距分別為和 =2c+2k+=2（10+5）+20+115=165mm =2c+2k+=2（10+5）+22+106=158mm（2）高速軸即1軸的設計 1）選擇軸的材料及熱處理軸上小齒輪的齒頂圓直徑為=89.05 mm，比較小，所以采用齒輪軸結構。選用45號鋼，進行調質處理 2）軸的直徑的確定 由于高速軸承受的轉矩比較小，因此高速軸的直徑不一定很大，有轉軸最小計算公式知道C其中P該軸傳遞的功率， n軸的轉速， C與材料有關的系數(shù)，由查表知道C=106則C=106=25.7

11、mm 由此知道在該軸的最小處只要直徑能達到25.7mm就可以滿足設計要求。但是在前面選擇的電動機要用聯(lián)軸器與該軸進行連接，而所選擇的聯(lián)軸器要求該軸的最小直徑為28.00mm，由此取該軸的最小處為28.00mm，即安裝聯(lián)軸器的地方軸的直徑為28mm。由此可以畫出減速器高速軸的結構形式：）（3）減速器低速軸的設計1)選擇材料以及熱處理 選用45號鋼并進行調質處理。2）軸的受力簡圖如圖（a）所示 =108mm=54mm（A） 計算齒輪的嚙合力 =3210.04N =3210.04=1183.75N =3210.04=517.61N（B） 求水平面內的支反力，作出水平面內的彎矩圖 在水平面內受力簡圖如

12、圖（b）所示： =-=1605.02N =0 =1605.0257=91486.14N.mm 軸在水平面內的彎矩圖如圖（c）所示（C） 求該軸在垂直面內的支反力，作垂直面內的彎矩圖軸在垂直面內的受力簡圖如圖（d）所示=1411.62N=1183.751411.62=-227.87N=0 =1411.6257=80462.34Nmm =-227.8757=-12988.59N.mm 軸在垂直面內的彎矩圖如圖（e）（D） 求支反力，作軸的合成彎矩圖，轉矩圖 =2137.47N =1621.12N =0=121835.55Nmm=92403.56Nmm軸的合成彎矩圖如圖（f），合成轉矩圖如圖（g）3

13、）軸的初步設計計算 其中計算危險截面時用最大彎矩計算最小截面，軸的材料為45號鋼調制處理，則=58.7Mpa，取折算系數(shù)=0.6因此=40.64mm 由于在此軸段上開有鍵槽，所以軸直徑增大4%，計算截面直徑為42.27mm實際上取該軸段即C處直徑45mm，故軸的強度足夠。（1）高速軸即1軸上的滾動軸承的選擇，按承載較大的滾動軸承選擇其型號。 因支承跨距不大，故采用兩端固定式軸承組合方式。軸承選用深溝球軸承。 高速軸所受到的徑向力和軸向力分別為和 =3342.92N=3342.92=1232.75N=3342.92=539.04N（2）軸的受力分析 （A） 如圖（a）為軸的受力簡圖，圖中=112

14、mm=56mm （B）求水平面內的支反力，作水平彎矩圖 軸在水平面內受力簡圖如圖（b）所示=1671.46N=0=1671.4656=93601.76Nmm= 軸在水平面內的彎矩圖如圖（d）所示（C）求垂直面內的支反力，作垂直面內的彎矩圖軸在垂直面內的受力簡圖如圖（c）所示= =811.42N=-=1232.75-811.42=421.33N=0=811.42=45439.52Nmm =421.3356=23594.48Nmm 軸在垂直面內的彎矩圖如圖（e）（E） 求支反力，作軸的合成彎矩圖，轉矩圖 =1858N=1723.75N軸向力=539.04N，用于支承軸的滾動軸承擬選用一對角接觸球軸

15、承，幷采用固定安裝 =0 =104048.26Nmm=96529.73Nmm T=135472Nmm 軸的合成彎矩圖和轉矩圖分別如圖（f），（g）。 由此知道軸承所受的徑向力和軸向力分別為=1232.75N和=539.04N，軸承工作轉速為n=670r/min 初選滾動軸承為7208，基本額定動載荷=36800N，基本額定靜載荷=25800N =0.018 e=0.22+=0.21 =0.44>eX=0.56 Y=2.0+=2.09 沖擊負荷系數(shù)=1.0 溫度系數(shù)=1.0 =（X+Y）=（0.561232.75+2.09539.04）1.0=1816.93N 軸承壽命計算為 =20668

16、1.89h>48000h 即軸承選用合適（2）低速軸即2軸上滾動軸承的選擇 按承載較大的滾動軸承選擇其型號，因支承跨距不大，故采用兩端固定的方式安裝。軸承選用深溝球球軸承。由前計算結果知：軸承工作轉速為n=139.583r/min。軸承2 所受的徑向力=1183.75N，=517.61N1）求軸承的當量動載荷 ，由軸承的工作條件知道=1.2， 溫度系數(shù)=1.0 軸承2 ：= =1.21232.75=1479.3N軸承1 ： =（X+Y） 試選軸承型號：由軸承頸d=40mm，初選軸承為6208型，該軸承的基本額定動載荷=29500N，基本額定靜載荷=18000N=0.029 由表查得對應的

17、界限值e=0.21比較=0.44>e 查表得：X=1 Y=0所以=（X+Y）=1.211183.75=1420.5N 2）計算軸承的壽命因為<，所以按照軸承 1 計算=1069445h>48000h 所以軸承壽命滿足要求。 鍵選擇為A型普通平鍵 =32.00mm =60.00mm =60-（510）=5055mm 按鍵的附表初選鍵為1050 GB1096-79: b=10mm h=8mm L=50mm 鍵的許用擠壓應力和許用剪切應力分別為=110Mpa =90Mpa分別驗算鍵的擠壓強度和剪切強度分別為： =42.335Mpa<=110Mpa =21.17Mpa<=

18、90Mpa 鍵的擠壓輕度和剪切強度都滿足要求。（2）低速軸即2 軸上的鍵和聯(lián)軸器選擇 由前面的計算知道：低速軸上的工作轉矩T=624.45Nmm 工作轉速 n=139.583r/min 安裝齒輪處的鍵選擇為A型普通平鍵=45.00mm =54.00mm =54-（510）=3439mm 按鍵的附表初選鍵為1440 GB1096-79: b=14mm h=9mm L=45mm l=36mm 鍵的許用擠壓應力和許用剪切應力分別為=210Mpa =180Mpa 分別驗算鍵的擠壓強度和剪切強度分別為： =171.3Mpa<=210Mpa =49.6Mpa<=180Mpa 鍵的擠壓輕度和剪切

19、強度都滿足要求。 低速軸上安裝聯(lián)軸器處的鍵的選擇為A型普通平鍵=35.00mm =60.00mm =60-（510）=5055mm 按鍵的附表初選鍵為1050 GB1096-79: b=10mm h=8mm L=50mm l=40mm 鍵的許用擠壓應力和許用剪切應力分別為=110Mpa =90Mpa分別驗算鍵的擠壓強度和剪切強度分別為： =102.34Mpa<=110Mpa =79.2Mpa<=90Mpa 鍵的擠壓輕度和剪切強度都滿足要求齒輪圓周線速度 V=2.84m/s>2m/s所以該減速器采用油潤滑，但高速齒輪軸需加擋油盤，以保護齒輪不受高速軸轉動造成的油壓沖擊。 上下蓋

20、永水玻璃密封，軸處通蓋用J型無骨架橡膠軸封封閉。=670r/min=9.6kw=136.84N.m=670r/min=9.504Kw=135.472N.m =139.583 r/min=9.127kw=624.450N.m小齒輪45鋼調質大齒輪45鋼正火=520.8 Mpa=495.0 MpaT=N.m K=1.2=0.4=2.475=81.05mm=389.06mm=106mm=115mm=4=353.28 Mpa=334.0 Mpa =2.72 =1.57 =2.20 =1.78=0.710=0.88=23.27Mpa=22.23Mpa<< 故輪齒彎曲強度滿足要求=28mm=3210.04N=1183.75N=517.61N=91486.14Nmm=91486.14Nmm=80462.34Nmm=-12988.59N.mm=121835.55Nmm=9