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1、机械设计课程设计说明书设计题目 两级斜齿圆柱齿轮减速器的传动系统设计 专 业：过程装备与控制工程0902 姓 名：沈悦尧学 号：2指导教师：周国斌浙江工业大学机械工程学院2011年 12月 1日设计内容计算及说明结果一、计算总传动比及分配各级的传动比l 分配传动比1. 两级齿轮传动比公式对于两级展开式圆柱齿轮减速器，一般按齿轮浸油要求，即各级大齿轮直径相近的条件分配传动比，常取(式中分别为减速器高速轴和低速轴的传动比)2.估算传动装置总传动比 二、运动参数及动力参数计算l 各轴的转速、功率和转矩1.传动装置效率选取 弹性柱销联轴器效率：刚性联轴器效率： 圆柱齿轮效率： 轴承效率：滚筒效率：2.
2、计算各轴转速由3.计算各轴输入功率 4.计算各轴输入转矩 将上述结果列于表中轴号转速nr/min功率P转矩T110001.08910.4023571.03527.683920.984102.59三、传动零件的设计计算l 高速轴齿轮的设计与校核1.选材，精度等级及齿数 1）运输机为一般工作机器，速度不高，故精度等级选7级精度。2）由课本表10-1可得：选小齿轮：40Cr，调质处理，；选大齿轮：45钢，调质处理，3）选择小齿轮的齿数，大齿轮齿数，取4）选取螺旋角。初选螺旋角=142、按齿面接触强度设计（1）确定公式内的各计算数值1） 试选载荷系数2） 转矩3） 由图10-30，选取区域系数=2.4
3、33由图10-26得，则4） 查有文献1表10-7选取齿宽系数5） 由文献1表10-7可得材料的弹性影响系数6） 由文献1图10-21d小齿轮的接触疲劳强度极限；大 齿轮的接触疲劳强度极限。7） 计算应力循环次数。 8） 由图10-19，根据N，取接触疲劳寿命系数。 9） 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12）得 （2） 计算1）试计算小齿轮分度圆直径，由计算公式得 2）计算圆周速度。 3） 计算齿宽b及模数 4) 计算纵向重合度 5） 计算载荷系数K使用系数根据7级精度,由1图10-8可得动载系数由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时
4、，查图10-13得由表10-3查得故载荷系数:6） 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式 （10-10a）得7）计算模数3.按齿根弯曲强度计算 由式（10-17） 确定公式内各计算数值1）计算载荷系数K2）根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数3）计算当量齿数 4）查询齿形系数。由表10-5查得 ；5）查取应力校正系数。由表10-5查得 ；6）由图10-20c查得弯曲疲劳强度极限：小齿轮 大齿轮由图10-18得弯曲疲劳寿命系数: 7）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数8）计算大小齿轮的 ，并加以比较 故，大齿轮的数值大。（2） 设计计算 对比计算结果，由于齿面接触疲劳强度计
5、算的法面模数大于由齿根弯疲劳强度计算的法面模数，按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取，此时能满足齿根弯疲劳强度。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 ，算出满足条件的齿数 取，则。 与分配的传动比一致4、几何尺寸计算（1） 计算中心距 将中心距调整为（2） 按圆整后的中心距修正螺旋角 因值改变不多，故参数，等不必修正。（3） 计算大，小齿轮的分度圆直径（4） 计算齿轮宽度 圆整后取（5）结构设计大齿轮齿顶圆直径和小齿轮齿顶圆直径皆为，故选用实心结构的齿轮（图10-36及图10-38）。其它相关尺寸按图推荐的结构尺寸设计。l 低速轴齿轮的设计与校核 设计与校核
6、过程与高速轴齿轮类似。1、选材，精度等级及齿数 （1） 材料1）选小齿轮：40Cr，调质处理， 选大齿轮：45钢，调质处理，2） 精度等级选7级精度,齿根喷丸强化3） 选择小齿轮的齿数，大齿轮齿数，取初选螺旋角=142、按齿面接触强度设计（1）确定公式内的各计算数值1） 试选载荷系数=1.62） 转矩 3） 选取区域系数=2.433 ，查图10-26得，4） 选取齿宽系数材料的弹性影响系数5） 小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。6） 计算应力循环次数。 7） 由图10-19 取接触疲劳寿命系数8） 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1，有文献1式（10-12
7、）得 ； （2） 计算试计算小齿轮分度圆直径，带入中较小的值 2) 计算圆周速度。 3） 计算齿宽b及模数 mm 4) 计算纵向重合度 5） 计算载荷系数K使用系数=1,根据,7级精度,由1图10-8可得动载系数由表10-4得 由图10-13得由表10-3查得故载荷系数:6） 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（10-10a） 得7）计算模数m3.按齿根弯曲强度计算 由（10-17） 确定公式内各计算数值1）计算载荷系数K2）根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数3）计算当量齿数 4）查询齿形系数。由表10-5查得 ；5）查取应力校正系数。由表10-5查得 ；6）由图10-2
8、0c查得弯曲疲劳强度极限：小齿轮 大齿轮由图10-18得弯曲疲劳寿命系数: 7）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数8）计算大小齿轮的 ，并加以比较 故，大齿轮的数值大。（2） 设计计算对比计算结果，由于齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯疲劳强度计算的法面模数，按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取，此时能满足齿根弯疲劳强度。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 ，算出满足条件的齿数 取 则,取 与分配的传动比基本一致4、几何尺寸计算（1） 计算中心距计算中心距 将中心距调整为（2） 按圆整后的中心距修正螺旋角 因值改变不多，故参数，等不必修正。（3
9、） 计算大，小齿轮的分度圆直径 （4） 计算齿轮宽度 圆整后取（5）结构设计大齿轮齿顶圆直径和小齿轮齿顶圆直径皆为，故选用实心结构的齿轮（图10-36及图10-38）。其它相关尺寸按图推荐的结构尺寸设计。 四、传动轴和轴承的设计计算l 中间轴和轴承的设计(1) 求输出轴上的功率P，转速，转矩 （2）初步确定轴的最小直径由式15-2初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理,根据表15-3取（3）初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30203。其尺寸为 故 考
10、虑到安装，试取齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，则轴环处的直径。（4）初步确定轴各段长度。高速轴大齿轮，取低速轴小齿轮，取考虑到箱体距离齿轮必须保持，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取，根据各段自行咬合的齿轮取：轴环宽度，取。根据中间轴，可以算出箱体内壁的总宽度l 低速轴和轴上轴承的设计（1）求输出轴上的功率，转速，转矩 （2）.初步确定轴的最小直径按式15-2初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢，调质处理,根据表15-3取 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径,为了使所选的轴与联轴器吻合,故需同时选取联轴器的型号联轴器的计算转矩，由表14-1,所给题目中的用途为“
11、桥式起重机的起重机构”。故选取按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册，选用HL2型弹性柱销联轴器，其公称转矩为。根据，取半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度 (3)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径与长度。1） 为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求,-轴段右端需要制出一轴肩,故取-的直径;半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端上, 故-的长度应比 略短一些,现取2） 初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴
12、承30207。其尺寸为 故，右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册查得30207轴承的定位轴肩高度。因此取。3）取安装齿轮处的轴端-的直径；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的跨度为，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴端应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，则轴环处的直径。轴环宽度，取。4）考虑到端盖的外端面与半联轴器右端面间有一定的距离，取，估摸着取轴承端盖宽度与轴上出现的总长度为，故取5）取齿轮距箱体内壁的距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取，已知滚动轴承宽度，大齿轮轮毂长度，则 至此，已初步确定了低速轴的各段
13、和长度。l 高速轴和轴承的设计. 求输入轴上的功率P，转速，转矩 （2）.初步确定轴的最小直径按式15-2初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢，调质处理,根据表15-3取 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径,为了使所选的轴与联轴器吻合,故需同时选取联轴器的型号联轴器的计算转矩，由表14-1,所给题目中的用途为“桥式起重机的起重机构”。故选取按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册，选用HL1型弹性柱销联轴器，其公称转矩为。根据，取半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度 (3)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径与长度。3） 为了满足半联轴器的要求的轴向定
14、位要求,-轴段右端需要制出一轴肩,故取-的直径;半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端上, 故-的长度应比 略短一些,现取4） 初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30204。其尺寸为 故，右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册查得30204轴承的定位轴肩高度。因此取。3）取安装齿轮处的轴端-的直径；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的跨度为，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴端应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的右端采用轴
15、肩定位，轴肩高度，故取，则轴环处的直径。轴环宽度，取。4）考虑到端盖的外端面与半联轴器右端面间有一定的距离，取，估摸着取轴承端盖宽度与轴上出现的总长度为，故取5）取齿轮距箱体内壁的距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取，已知滚动轴承宽度，小齿轮轮毂长度，则 至此，已初步确定了高速轴的各段和长度。三根轴的数据整理如下表高速轴中间轴低速轴轴长直径轴长直径轴长直径12251250.75176025235016362050313443.252082347.2535453730422041385643551.751764567742667427815.252018.2
16、535 五、键联接的选择l 低速轴轴上键的设计选择键联接的类型和尺寸选择单圆头平键.根据 ，查表6-1，根据轴的直径和长度，取：键宽， ，键宽，校和键联接的强度 查表6-2，取工作长度 键与轮毂键槽的接触高度 由式（6-1）得： 所以键安全.l 中间轴上键的设计选择键联接的类型和尺寸选择单圆头平键.根据 ，查表6-1，根据轴的直径和长度，取：键宽，键宽，校和键联接的强度 查表6-2，取工作长度 键与轮毂键槽的接触高度 由式（6-1）得： 所以键安全. l 高速轴上键的设计选择键联接的类型和尺寸选择单圆头平键.根据 ，查表6-1，根据轴的直径和长度，取：键宽，键宽，校和键联接的强度 查表6-2，取工作长度 键与轮毂键槽的接触高度 由式（6-1）得： 所以键安全.