1、Hefei University课 程 设 计COURSE PROJECT题 目 ： 两 级 斜 齿 圆 柱 齿 轮 减 速 器 系 别 ： 机 械 工 程 系 专 业 ： 机 械 设 计 制 造 及 自 动 化 学 制 ： 四 年 姓 名 ： 学 号 ： 导 师 ： 2011 年 1 月 6 日i目 录第 1 章 机 械 设 计 课 程 设 计 任 务 书 11.1. 设 计 题 目 11.2. 设 计 数 据 11.3. 设 计 要 求 11.4. 设 计 说 明 书 的 主 要 内 容 21.5. 课 程 设 计 日 程 安 排 .2第 2 章 传 动 装 置 的 总 体 设 计 32.
2、1. 传 动 方 案 拟 定 .32.2. 电 动 机 的 选 择 .32.3. 计 算 总 传 动 比 及 分 配 各 级 的 传 动 比 42.4. 运 动 参 数 及 动 力 参 数 计 算 4第 3 章 传 动 零 件 的 设 计 计 算 63.1. V 带 传 动 设 计 .63.2. 高 速 级 齿 轮 传 动 设 计 93.3. 低 速 级 齿 轮 传 动 设 计 133.4. 齿 轮 结 构 设 计 .18第 4 章 轴 的 设 计 计 算 .214.1. 轴 的 材 料 选 择 .214.2. 轴 的 结 构 设 计 .214.3. 轴 的 校 核 24第 5 章 滚 动 轴
3、 承 的 选 择 及 校 核 计 算 .285.1. 滚 动 轴 承 的 选 择 .285.2. 滚 动 轴 承 校 核 .28第 6 章 键 联 接 的 选 择 及 计 算 306.1. 键 连 接 的 选 择 .306.2. 键 连 接 的 校 核 .30第 7 章 联 轴 器 的 选 择 与 校 核 327.1. 低 速 轴 上 联 轴 器 的 选 择 与 校 核 .32第 8 章 减 速 器 润 滑 方 式 和 密 封 类 型 选 择 .33第 9 章 减 速 器 附 件 的 选 择 和 设 计 34第 10 章 减 速 器 箱 体 设 计 35设 计 小 结 37参 考 文 献 38
4、机 械 设 计 课 程 设 计1第 1 章 机 械 设 计 课 程 设 计 任 务 书1.1. 设 计 题 目设 计 用 于 带 式 运 输 机 的 两 级 斜 齿 圆 柱 齿 轮 减 速 器 ， 图 示 如 示 。 连 续 单 向 运 转 ， 载 荷平 稳 ， 两 班 制 工 作 ， 使 用 寿 命 为 5 年 ， 作 业 场 尘 土 飞 扬 ， 运 输 带 速 度 允 许 误 差 为5%。图 1 带 式 运 输 机1.2. 设 计 数 据表 1 设 计 数 据运 输 带 工 作 拉 力F（ N）运 输 带 工 作 速 度V(m/s)卷 筒 直 径D(mm)7750 0.45 3001.3.
5、 设 计 要 求1.减 速 器 装 配 图 A0 一 张2.零 件 图 2 张3.设 计 说 明 书 一 份 约 6000 8000 字机 械 设 计 课 程 设 计21.4. 设 计 说 明 书 的 主 要 内 容封 面 (标 题 及 班 级 、 姓 名 、 学 号 、 指 导 老 师 、 完 成 日 期 )目 录 （ 包 括 页 次 ）设 计 任 务 书传 动 方 案 的 分 析 与 拟 定 (简 单 说 明 并 附 传 动 简 图 )电 动 机 的 选 择 计 算传 动 装 置 的 运 动 及 动 力 参 数 的 选 择 和 计 算传 动 零 件 的 设 计 计 算轴 的 设 计 计 算
6、滚 动 轴 承 的 选 择 和 计 算键 联 接 选 择 和 计 算联 轴 器 的 选 择设 计 小 结 (体 会 、 优 缺 点 、 改 进 意 见 )参 考 文 献1.5. 课 程 设 计 日 程 安 排表 2 课 程 设 计 日 程 安 排 表1) 准 备 阶 段 12 月 20 月 20 日 1 天2) 传 动 装 置 总 体 设 计 阶 段 12 月 20 日 12 月 20 日 1 天3) 传 动 装 置 设 计 计 算 阶 段 12 月 21 日 12 月 23 日 3 天4) 减 速 器 装 配 图 设 计 阶 段 12 月 24 日 12 月 30 日 5 天5) 零 件 工
7、 作 图 绘 制 阶 段 12 月 31 日 1 月 4 日 2 天6) 设 计 计 算 说 明 书 编 写 阶 段 1 月 5 日 1 月 6 日 1 天7) 设 计 总 结 和 答 辩 1 月 7 日 1 天机 械 设 计 课 程 设 计3第 2 章 传 动 装 置 的 总 体 设 计2.1. 传 动 方 案 拟 定如图 1 带式运输机简图所示，带式运输机由电动机驱动，电动机 6 带动 V 带 1 工作，通过 V 带再带动减速器 2 运转最后将运动通过联轴器 3 传送到卷筒轴 5 上，带动运输带 4工作。带传动承载能力较低，但传动平稳，缓冲吸振能力强，故布置在高速级。斜齿轮传动比较平稳，故
8、在传动系统中采用两级展开式圆柱斜齿轮减速器，其结构简单，但齿轮的位置不对称。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分的相互抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。本 传 动 机 构 的 特 点 是 ： 减 速 器 横 向 尺 寸 较 小 ， 两 大 齿 轮 浸 油 深 度 可 以 大 致 相 同 。 结构 较 复 杂 ， 轴 向 尺 寸 大 ， 中 间 轴 较 长 、 刚 度 差 ， 中 间 轴 承 润 滑 较 困 难2.2. 电 动 机 的 选 择项 目 计 算 及 说 明 结 果1、 电 动 机类 型 选 择2、 电 动 机功 率
9、计 算3、 电 动 机转 速1、 电 动 机 类 型 选 择Y 系 列 三 相 笼 型 异 步 电 动 机 ， 封 闭 式 结 构 ， 电 压 380V。2、 电 动 机 所 需 功 率 计 算由 电 动 机 至 运 输 带 的 传 动 总 效 率 为=0.7942135（ 其 中 ： V 带 轮 的 传 动 效 率 0.96； 滚 动 轴1 2承 的 传 动 效 率 0.98 ； 齿 轮 的 传 动 效 率 0.97； 3 4联 轴 器 的 传 动 效 率 0.99； 滚 筒 的 传 动 效 率 0.96） 5故 电 动 机 所 需 的 功 率 为 ：7.4.0109dFvPKW3、 电 动
10、 机 转 速 61.4528.6/min0vn rDPd=4.40KWn=28.65r/min机 械 设 计 课 程 设 计44、 选 择 电动 机 型 号总 传 动 比 i=16160，故 电 动 机 转 速 可 选 范 围 为 =458.374583.7dni4、 选 择 电 动 机 型 号根 据 上 面 所 述 以 及 综 合 考 虑 电 动 机 和 传 动 装 置 的 尺 寸 、 重量 、 价 格 级 传 动 比 等 ， 应 选 电 动 机 型 号 为 Y132M2-6。 同 步转 速 为 1000r/min； 满 载 转 速 nm=960r/min； 额 定 功 率 为P=5.5KW
11、。Y132M2-6满 载 转 速 为960r/minP=5.5KW2.3. 计 算 总 传 动 比 及 分 配 各 级 的 传 动 比项 目 计 算 及 说 明 结 果1、 总 传 动比 计 算2、 传 动 比分 配1、 总 传 动 比 计 算 9603.5128.mani2、 传 动 比 分 配选 取 带 轮 传 动 比 为 ；0.i则 减 速 器 传 动 比 为 ；03514.72.ai根 据 指 导 书 图 12 查 得 高 速 级 齿 轮 传 动 比 为 ；14.26i则 低 速 级 齿 轮 传 动 比 为 21.53.4i 02.3i14.6i232.4. 运 动 参 数 及 动 力
12、 参 数 计 算项 目 计 算 及 说 明 结 果1、 转 速 计算1、 各 轴 转 速 计 算 轴 ；1096417.3/min2.mnri 轴 ；2.8/i.5i机 械 设 计 课 程 设 计52、 功 率 计算3、 转 矩 计算 轴 ； 卷 筒 轴2398.1.65/min4nri4.65/r2、 各 轴 功 率 计 算 轴 输 入 功 率 ；114.096.23dpKW 轴 输 入 功 率 ；223.8.74.0 轴 输 入 功 率 ；34.09.3.2p卷 筒 轴 输 入 功 率 432.8071K3、 各 轴 转 矩 计 算4.95053.81960ddmPTNmn电 动 机 输
13、出 转 矩 为 轴 输 入 转 矩 ；1013.827di 轴 ；22396.7450.931.Ti 轴 3 .813.872.56Nm卷 筒 轴 4247.5609.1.则 得 传 动 装 置 运 动 和 动 力 参 数 如 下 表 （ 注 ： 输 出 功 率 和 转 矩 分 别 等 于 各 轴 的 输 入功 率 和 转 矩 乘 轴 承 效 率 0.98）表 3 传 动 装 置 运 动 和 动 力 参 数效 率 P（ KW） 转 矩 T(Nm)轴 名输 入 输 出 输 入 输 出转 速 n(r/min)传 动 比i效 率电 动 机 轴 4.40 43.81 960I 轴 4.23 4.14
14、96.73 94.80 417.392.30 0.96II 轴 4.02 3.94 391.73 383.89 97.98 4.26 0.95III 轴 3.82 3.74 1273.56 1248.09 28.65 3.42 0.95机 械 设 计 课 程 设 计6卷 筒 轴 3.71 3.63 1235.61 1210.90 28.65 1.00 0.97机 械 设 计 课 程 设 计7第 3 章 传 动 零 件 的 设 计 计 算3.1. V 带 传 动 设 计项 目 计 算 及 说 明 结 果已 知 数 据1、 确 定设 计 功 率2、 选 择V 带 型 号3、 确 定V 带 的 基准
15、直 径 和d12已 知 数 据 ： 额 定 功 率 P=5.50KW； 转 速 n=960r/min；传 动 比 i0=2.301、 确 定 设 计 功 率 d设 计 功 率 表 达 式 为 ：PdAKP式 中 ： P所 需 传 递 的 名 义 功 率 （ KW） ,即 为 电 机 功 率30KW;工 作 情 况 系 数 ， 按 教 材 表 选 取 =1.1。A A所 以 ：=1.10 5.5=6.05KW。dAP2、 选 择 V 带 型 号V 带 的 型 号 看 根 据 设 计 功 率 和 小 带 轮 转 速 选 取 。 根dP1n据 教 材 图 7.11 普 通 V 带 选 型 图 ， 可
16、 知 应 选 取 B 带 。3、 确 定 V 带 的 基 准 直 径 和d12一 般 取 大 于 等 于 许 用 的 最 小 带 轮 基 准 直 径 ,所 选d1 d min带 轮 直 径 应 圆 整 为 带 轮 直 径 系 列 表 。根 据 教 材 表 7.7 知 ：d1 min25故 根 据 教 材 表 7.3 对 小 带 轮 直 径 圆 整 可 取 =125mm。d于 是 d20187.0i故 根 据 教 材 表 7.3 对 大 带 轮 直 径 圆 整 可 取 =280mm。d=1.1AK=6.05KWdPB 带=125mmd=280mmd机 械 设 计 课 程 设 计84、 验 算带
17、的 速 度5、 确 定 中心 距 和aV 带 基 准长 度 dL6、 计 算小 轮 包 角7、 确 定V 带 根 数z其 传 动 比 误 差 ， 故 可 用 。02.61%5i4、 验 算 带 的 速 度 由 可 知 ， 传 递 一 定 功 率 时 ， 带 速 愈 高 ， 圆 周 力 愈FP=10小 ， 所 需 带 的 根 数 愈 少 ， 设 计 时 应 使 。max对 于 C 型 带 =25m/s， 根 据 带 的 公 式 可 求 得 ：axd1 maxn960.28/s2.5d =2.535=87.5mm， dd1200mm,故 选 择 腹 板 式 结 构 ， 如 图 2 所ad示 （ 具
18、 体 由 教 材 图 8.23a 所 示 ） 。齿 顶 圆 直 径 =217.84+2 3=223.84mmadh齿 根 圆 直 径 =217.84-2 3. 676=210.49mm2ff其 相 关 尺 寸 如 下 ：3.0ah.f158.ad14.f选 齿 轮 轴腹 板 式 结 构23.84ad210.9f机 械 设 计 课 程 设 计21图 2 腹 板 式 齿 轮 结 构 图=1.6d=1.6 45=72mmD= -10 =217.84-10 3=187.84mm2an=0.5( + )=129.92mm=0.25( - )=28.96mmd=(2.54) =3 4=12mmnC=(0.
19、20.3)b=5.2mm8.6mm,取 C=7mm。=72mm1D=187.84mm=0129.92mm=12mm0C=7mm3.4.2 低 速 级 齿 轮 结 构 设 计项 目 计 算 及 说 明 结 果1、 小 齿 轮结 构 设 计1、 小 齿 轮 结 构 设 计端 面 模 数 =4/cos =4.09mmtm/n12.5端 面 压 力 角 =tatanrr.nt 2.4端 面 齿 顶 高 系 数 =1 cos =0.976*satnh5端 面 顶 隙 系 数 =0.25 cos =0.244cot.齿 顶 高 =0.976 4.09=4.00mm*atm齿 根 高 =（ 0.976+0.
20、244） 4.09=4.99mm()ftth3.0ah.67f机 械 设 计 课 程 设 计222、 大 带 结构 设 计全 齿 高 =4.00 +4.99=8.99mmafh齿 顶 圆 直 径 =77.83+2 4=85.83mm1adh齿 根 圆 直 径 =77.83-2 4.99=67.85mmff由 第 4 章 轴 的 计 算 可 知 小 齿 轮 处 直 径 取 =44mm， 则 小 齿d轮 处 的 键 选 择 为 12 8 36。则 小 齿 轮 的 齿 根 圆 到 键 槽 地 面 的 径 向 距 离1.752.102f ndethm所 以 轴 为 齿 轮 轴 ， 如 图 4 所 示
21、。2、 大 齿 轮 结 构 设 计由 于 =262.17mm200mm,故 选 择 腹 板 式 结 构 ， 如 图 2 所ad示 。齿 顶 圆 直 径 =262.17+2 4=270.17mm2aadh齿 根 圆 直 径 =262.17-2 4.99=252.19mmff其 相 关 尺 寸 与 上 述 高 速 级 大 齿 轮 设 计 相 同 ， 求 得 ：=112mm =280mmD=170mm =29mmd=16mm C=10mm。158.6mad14.f选 齿 轮 轴腹 板 式 结 构23.84ad210.9f=72mmD=280mm=170mm=16mmC=10mm机 械 设 计 课 程
22、 设 计23第 4 章 轴 的 设 计 计 算4.1. 轴 的 材 料 选 择项 目 计 算 及 说 明 结 果轴 的 材 料 根 据 工 作 条 件 ， 初 选 轴 的 材 料 为 45 号 钢 ， 、 轴 为40Cr， 均 调 质 处 理 。4.2. 轴 的 结 构 设 计项 目 计 算 及 说 明 结 果1、 轴 的结 构 设 计1、 轴 的 结 构 设 计 （ 齿 轮 轴 ）(1)、 初 算 轴 径331min4.21083.7m9PdC（ 由 教 材 表 10.2 查 得 C=108）考 虑 到 有 一 个 键 直 径 需 加 大 5%， 取 整 为 。125d(2)、 各 轴 段
23、直 径 的 确 定图 3 输入轴简图如上图所示，从左到右一次为第 1、2、3、4、5、6、7 段。：最小直径，安装带轮的外伸段取 25mm。1d：轴承端盖处直径为 30mm。2：所以轴径取 35mm。13：过渡台阶段为 42mm 。4d 125md=25mm1d=30mm=35mm1d=42mm机 械 设 计 课 程 设 计242、 轴 的结 构 设 计：齿轮轴段，按所安装的齿轮取值。15dd :过渡台阶处，取 42mm。6：滚动轴承处，同样取轴径为 35mm。17(3)、各轴段长度确定：由安装的带轮确定，带轮轮毂宽度常取1l (1.52)ld:故取 50mm。：由箱体结构，轴承端盖，装配关系
24、等确定，取 63mm。12l：由轴承及挡油环确定，取 29mm。3：过渡轴段由装配关系，箱体结构等确定，取 61mm。14l：齿轮轴处，有小齿轮宽度确定，为 34mm。5：过渡轴段取为 8mm。16l：由轴承及挡油环确定，取 29mm。72、 轴 的 结 构 设 计 （ 齿 轮 轴 ）(1)、 初 算 轴 径332min4.02156.1m978PdC（ 由 教 材 表 10.2 查 得 C=105） 考 虑 到 有 一 个 键 直 径 需加 大 5%， 则 取 整 为 。4d(2)、 各 轴 段 直 径 的 确 定图 4 中 间 轴 简 图如上图所示，从左到右一次为第 1、2、3、4、5 段
25、。d =42mm16=35mm7=50mm1l=63mm2=29mm1l=61mm4=34mm5l=8mm16=29mm7l240md机 械 设 计 课 程 设 计253、 轴 的结 构 设 计： 由 轴 承 、 挡 油 环 、 套 筒 决 定 ， 最 小 轴 径 处 取 40mm。 21d：齿轮轴段，按所安装的齿轮取值。： 轴 肩 处 取 为 54mm。23： 高 速 级 大 齿 轮 轴 段 取 45mm。4d： 由 轴 承 、 挡 油 环 、 套 筒 决 定 ， 最 小 轴 径 处 取 40mm。25(3)、各轴段长度确定：由轴承，挡油盘及套筒确定取 38mm。21l：齿轮轴处，有小齿轮宽
26、度确定，为 34mm。：轴段过渡处取 11mm。23l：由高速级大齿轮毂孔宽度确定，比其小 2，取为424mm。：由轴承，挡油盘、套筒及结构确定，取 44mm。25l3、 轴 的 结 构 设 计(1)、 初 算 轴 径33.829749.56mPdCn（ 由 教 材 表 10.2 查 得 C=97）考 虑 到 有 二 个 键 直 径 需 加 大 10%， 取 整 为 。35md(2)、 各 轴 段 直 径 的 确 定图 5 输 出 轴 简 图如上图所示，从左到右一次为第 1、2、3、4、5、6、7 段。=40mm21d=54mm3=45mm2d=40mm=38mm21l=34mm=11mm2l
27、=24mm=44mm5l35d=55mm31d机 械 设 计 课 程 设 计26： 最 小 轴 径 处 连 接 联 轴 器 决 定 ， 取 为 55mm。31d： 轴 承 端 盖 处 轴 段 取 60mm。2： 安 装 轴 承 处 取 轴 径 为 65mm。3： 过 渡 台 阶 段 取 76mm。4d： 齿 轮 轴 肩 处 取 82mm。35： 低 速 级 大 齿 轮 处 取 70mm。6： 轴 承 端 盖 处 轴 段 取 60mm。37d(3)、各轴段长度确定：由联轴器确定，取 110mm。31l：由箱体结构，轴承端盖，装配关系等确定，取 60mm。2：由轴承、挡油环确定，取 35mm。3l
28、：过渡台阶段取 44mm。4：齿轮轴肩处取为 8mm。35l：比低速级大齿轮轮毂宽度小 2，取为 38mm。6： 由 轴 承 ， 挡 油 环 、 套 筒 及 装 配 关 系 确 定 取 48mm。37l=60mm32d=65mm=76mm34=82mm5d=70mm36=60mm=110mm3l=60mm2=35mml=44mm=8mm35l=38mm6=48mm7l4.3. 轴 的 校 核项 目 计 算 及 说 明 结 果已 知 数 据1、 轴 的 受力 分 析已 知 数 据 ： 以 低 速 轴 为 例 进 行 校 核 ， T=1273.56Nm。1、 轴 的 受 力 分 析(1)、 计 算
29、 支 撑 反 力齿 轮 圆 周 力 ： 321756091.3.tTFNd齿 轮 轴 向 力 ： tantan2.4.9715.3tFN24.9a机 械 设 计 课 程 设 计27齿 轮 径 向 力 ：9715.3tantan20361.coscos4Fr N根 据 作 图 求 得 跨 距 为 ：142.6,73.18,32.1LmLLm图 6 轴 的 受 力 分 析在 水 平 面 上 ： 312/321214.96.7/278374.8raHFLdRN216.4.5.NHr由 式 可 知 的 方 向 与 假 设 方 向 相 反 。2HR在 垂 直 平 面 上 ：12/915.3/48.NVt
30、F3621.Fr142.6Lm73.82.1L1374.8HRN2153.6H124857.NVR机 械 设 计 课 程 设 计282、 计 算 弯矩3、 校 核 轴的 强 度轴 承 1 的 总 支 承 反 力2221374.857.61.04NHVR轴 承 2 的 总 支 承 反 力222(.6)(.)8.HV2、 计 算 弯 矩在 水 平 面 上剖 面 左 侧 a12374.8.127645.HMRLNm剖 面 右 侧235.6.930.8a 在 垂 直 平 面 上12487175.NaVRLm合 成 弯 矩剖 面 左 侧227645.1730.89.16NaHaVMm剖 面 右 侧224930.816750.81674.aaHV3、 校 核 轴 的 强 度剖 面 的 左 侧 ， 因 弯 矩 大 ， 有 转 矩 ， 还 有 键 槽 引 起 的 应a力 集 中 ， 故 剖 面 的 左 侧 为 危 险 面 。 由 附 表 10.1 得 :抗 弯 剖 面 模 量 2323()0.17.50.). 14.7btdWm抗 扭 剖 面 模 量1652.04NR8.276.5aHMNm4.93a167.5aV32.98NaMm167.42a3014.7Wm
