二級斜齒輪減速器課程設計（電機功率4kW，轉速960）
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計 算 及 說 明 結 果
第一章 電動機的選擇及功率的計算
1.1電動機的選擇
1.1.1選擇電動機的類型
按工作要求選用JO2系列三相異步電動機，臥式封閉結構。電源的電壓為380V。
1.1.2選擇電動機功率
根據已知條件，工作機所需要的有效功率為：
其中 F: 運輸帶工作拉力
V: 運輸帶工作速度
電動機所需要的功率為:
式中為傳動系統的總功率:
由[1]表2-5確定各部分效率為:
軸承傳動效率，圓柱齒輪傳動效率(設齒輪精度為8級) ,工作機傳動效率,聯軸器效率,代入上式得：
電動機所需要的功率為:
因載荷平穩,電動機額定功率略大于即可.選電動機功率為4kw，JO2系列電動機.
1.1.3確定電動機轉速
卷筒軸工作轉速：
選取電動機型號為，其主要參數見表1：
同步轉速（） 額定功率（） 滿載轉速（）
1000 4．0 960 1．8 1．8
第二章 傳動比的分配及參數的計算
2.1總傳動比
2.2分配傳動裝置各級傳動比
圓柱齒輪減速器高速級的傳動比:
因為
所以 高速級傳動比：
低速級傳動比:
2.3傳動裝置的運動和動力參數計算
傳動系統各軸的轉速,功率和轉矩計算如下:
2.3.1 Ⅰ軸（高速軸／電動機軸）
2.3.2 Ⅱ軸(中間軸)
2.3.3 Ⅲ軸(低速軸)
將上述計算結果列表2-1中,以供查詢
表2-1 傳動系統的運動和動力參數
參數 Ⅰ軸(高速軸) Ⅱ軸（中間軸） Ⅲ軸（低速軸）
轉速 n
r/min 960 256 102.4
功率 P
(kw) 3.53 3.36 3.19
轉矩 T
(N.m) 35.12 125.34 297.5
傳動比i 3.75 2.5
第三章 齒輪傳動的計算
3.1斜齒輪傳動
3.1.1選精度等級,材料及齒數.
運輸機一般工作機器速度不高,故選用8級精度
(1).選擇材料及熱處理方法
選中碳鋼: 45鋼
熱處理方法:小齒輪調制處理(280HBS)、
大齒輪調制處理(240HBS)
硬度差HBS=280-240=40HBS
(2).選小齒輪齒數
大齒輪齒數
(3).選取螺旋角
初選螺旋角=
3.1.2按齒面接觸強度設計
根據[4]按式(10-21)試算
即
(1).確定公式內的各計算值.
試選
由[4]圖10-30 選取區域系數 =2.45
由[4]圖10-26查得
則有
查[4]表10-7選取齒寬系數
查[4]表10-6查得材料的彈性影響系數
由[4]圖10-21 按齒面硬度查得
小齒輪的接觸疲勞強度極限
大齒輪的接觸疲勞強度極限
由[5]式10-13 計算應力循環次數
由[4]圖10-19 查得
接觸疲勞系數 ,
對接觸疲勞強度計算,點蝕破壞后不會立即導致不能繼續工作的后果,故可取 .
按(10-12)計算接觸疲勞許用應力:
許用接觸應力:
(2)．計算
①試計算小齒輪分度圓直徑
=40.81mm
②計算圓周速度
③計算齒寬b及模數
④計算縱向重合度
⑤計算載荷系數k.
由[4]表10-2查得使用系數
又根據 v=2.07,8級精度，由[4]圖10-8查得系數=1.2
由表10-4查得
由圖10-13查得
由[4]表10-3查得
故載荷系數
⑥按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑.
由[5]式(10-10a)得
⑦計算模數
3.1.3按齒根彎曲強度設計
由[4]式(10-17)
(1).確定計算參數
①計算載荷系數
根據縱向重合度 從[4]圖10-28查得螺旋角影響系數
②計算當量齒數
③查取齒型系數和應力校正系數
由[4]表10-5查得 , , ,
④計算大小齒輪的并加以比較.
1).由圖10-20c查得
小齒輪的彎曲疲勞強度極限.
大齒輪的彎曲疲勞強度極限.
2).由[4]圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數
，
3).計算彎曲疲勞許用應力,取彎曲疲勞安全系數 由[4]式10-12得:
故
比較得大齒輪值大.
(2).設計計算
對比計算結果,由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數大于齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數,而=2.5mm,已經可以滿足彎曲強
度，但為了同時滿足接觸疲勞強度,需按接觸疲勞強度算得的分度圓圓直徑來計算應有的齒數.于是由
取 則
3.1.4幾何尺寸計算
(1).計算中心距
將中心距圓整為120mm.
(2).按圓整后的中心距修正螺旋角
因值改變不多,故參數、、等不必修正.
(3).計算大小齒輪的分度圓直徑
(4).計算齒輪寬度
圓整后得
3.2斜齒輪傳動
3.2.1選精度等級,材料及齒數.
運輸機一般工作機器速度不高,故選用8級精度
(1).選擇材料及熱處理方法
選中碳鋼:45鋼
熱處理方法:小齒輪調制處理(280HBS)
大齒輪調制處理(240HBS)
硬度差HBS=280-240=40HBS
(2).選小齒輪齒數
大齒輪齒數
(3).選取螺旋角
初選螺旋角=
3.2.2按齒面接觸強度設計
按[4]式(10-21)試算,即
(1).確定公式內的各計算值.
試選
由[4]圖10-30 選取區域系數
由[4]圖10-26查得
則有
查[4]表10-7選取齒寬系數
查[4]表10-6查得材料的彈性影響系數
由[4]圖 10-21d 按齒面硬度查得
小齒輪的接觸疲勞強度極限
大齒輪的接觸疲勞強度極限
由[5]式 10-13計算應力循環次數
由[4]圖 10-19 查得接觸疲勞系數
,
對接觸疲勞強度計算,點蝕破壞后不會立即導致不能繼續工作的后果,故可取 .
按(10-12)計算接觸疲勞許用應力:
許用接觸應力:
(2)．計算
①試計算小齒輪分度圓直徑.
②計算圓周速度.
③計算齒寬b及模數
④計算縱向重合度
⑤計算載荷系數k.
由[4]表10-2查得使用系數
根據 v=0.82,8級精度由[4]圖10-8查得系數=1.12由表10-4查得
由表10-13查得
由[4]表10-3查得
故載荷系數
⑥按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑.
由[5]式(10-10a)得
⑦計算模數
3.2.3按齒根彎曲強度設計
由[4]式(10-17)
(1).確定計算參數
①計算載荷系數
根據縱向重合度從圖[4]10-28查得螺旋角影響系數
②計算當量齒數
③查取齒型系數和應力校正系數
由[4]表10-5查得 , , ,
④計算大小齒輪的并加以比較.
1).由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限.大齒輪的彎曲疲勞強度極限.
2).[4]由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數
3).計算彎曲疲勞許用應力,取彎曲疲勞安全系數 由[4]式10-12得:
故
比較得大齒輪的數值大.
(2).設計計算
對比計算結果,由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數大于齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數,而=3.0mm,已可滿足彎曲強度.但為了同時滿足接觸疲勞強度,需按接觸疲勞強度算得的分度圓圓直徑來計算應有的齒數.于是由
取 則有
3.2.4幾何尺寸計算
(1).計算中心距
將中心距圓整為140mm.
(2).按圓整后的中心距修正螺旋角.
因值改變不多,故參數、、等不必修正.
(3).計算大小齒輪的分度圓直徑
(4).計算齒輪寬度
圓整后得
第四章 軸的設計及校核
選取軸的材料為45鋼,調制處理.
4.1Ⅰ軸的結構設計
4.1.1初步確定軸的最小直徑
按[4]式15-2初步估算軸的最小直徑.
根據表15-3 取，于是得:
輸出軸的最小直徑顯然是安裝連軸器的,為使所選的軸的直徑與聯軸器的孔徑相適應,需同時選取聯軸器型號.
聯軸器的轉矩,查表14-1,取=1.3
則有
按照計算轉矩應小于聯軸器公稱轉矩的條件,查標準選用HL2型彈性套柱銷聯軸器,其最大轉矩為250000 。聯軸器的孔徑.故取,聯軸器長度L=50mm.聯軸器與軸配合的轂孔長度.
4.1.2擬定軸上零件的裝配方案.
Ⅰ軸上裝配有彈性套柱銷聯軸器,滾動軸承、封油圈、圓柱斜齒輪、鍵、軸承端蓋.
4.1.3根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度.
（1）為了滿足彈性聯軸器的軸向定位要求，取第一段右端需制出一軸肩。故取二段的直徑，左端用軸承端蓋定位，，聯軸器與軸配合的輪轂孔長度，為了保證軸承端蓋只壓在聯軸器上，而不壓在軸的端面上，故二段的長度應比略短一些，現取。
（2）初步選擇滾動軸承
因軸承同時受徑向和軸向力的作用，故選單列圓錐滾子軸承，參照工作要求根據，由軸承產品目錄中初步選取0基本游隙組，標準精度級的單列圓錐滾子軸承7205型，其尺寸為
故取第三段直徑，而，故。因圓柱斜齒輪，因此選，選，，。確定軸上圓角和倒角尺寸： 倒角 ，圓角。
4.2Ⅱ軸的結構設計及校核
已知：Ⅱ軸的功率，
4.2.1求作用在齒輪上的力
已知：斜齒大齒輪分度圓直徑
斜齒小齒輪分度圓直徑
大斜齒輪上的作用力有：
小斜齒輪上的作用力有：
4.2.2初步確定軸的最小直徑
選取軸的材料為45鋼，調質處理。
初步估算軸的最小直徑
查表（15—3） 取=120
4.2.3軸的結構設計及校核
（1）擬定軸上零件裝配方案
（2）根據軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度
①為了滿足軸向定位的要求，左端軸承用軸承端蓋和擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑。
②初步選擇滾動軸承
因軸承同時受徑向和軸向力的作用，故選單列圓錐滾子軸承，參照工作要求根據，由軸承產品目錄中初步選取0基本游隙組，標準精度級的單列圓錐滾子軸承7207型，其尺寸為：
故取，而，
③取安裝齒輪處的軸段第二四段的直徑，齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位。已知斜齒輪的輪轂寬度，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，小斜齒輪右端和大斜齒輪左端均采用軸肩定位，軸肩高度，取。則軸環處的直徑，取軸環的長度
④Ⅱ軸的總長度
（3）、軸上零件的周向定位
齒輪、聯軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯接，按查手冊，查得平鍵截面（GB/T 1095～1979）。同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為，同樣，聯軸器與軸的配合為，滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的。
（4）、確定軸上圓角和倒角尺寸
參考[4]II表（15—2），取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑為2mm.
（5）、求軸上的載荷
1）首先根據軸的結構圖作出軸的計算簡圖，在確定軸承的支點位置時，應從手冊中查取a值，對于7207型圓錐滾子軸承查得，因此，作為簡支梁的軸的支承跨距：
2）作水平彎矩圖
①求支反力
，
② 求彎矩
③畫彎矩圖（b）
3）作垂直平面的彎矩圖
①求支反力
，
②求彎矩
③畫彎矩圖（c）
4）①合成彎矩
②畫彎矩圖（d）
5）作扭矩圖（e）
6）按彎扭組合成的應力校核軸的強度
對稱循環變應力時
根據[4]式（15—4）
按[4]表（15—1）查得
由表（15—1）查得
4.3Ⅲ軸的結構設計
4.3.1初步確定軸的最小直徑
查[4]表（15—3） =110
4.3.2擬定軸上零件裝配方案
軸上裝配有:斜齒輪,單列圓錐滾子軸承,套筒,聯軸器,軸承端蓋,螺栓.
4.3.3根據軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度
（1）為了滿足要求,軸的最小直徑顯然是安裝聯軸器，為了使所選的軸的直徑與聯軸器的孔徑相適應，故需要同時選取聯軸器的型號。聯軸器的計算轉矩 查表（14—1），考慮轉矩變化很小，故取 則
按照計算轉矩應小于聯軸器公稱轉矩條件，查標準（GB/T4323—1984）選用HL3型彈性套柱銷聯軸器。其最大轉矩為,聯軸器的孔徑，故選，聯軸器長度L=70mm，聯軸器與軸配合的轂孔長度，為使軸端擋圈只壓在聯軸器上而不壓在軸的端面上，故第二段長度應比略短一些，現選。第二段安裝軸承,右端采用軸肩定位,左端采用端蓋定位,選。根據，由軸承產品目錄中選用0基本游隙組，標準精度等級的單列圓錐滾子軸承7209型，其尺寸為，故取。
（2）取安裝齒輪的軸段Ⅱ段的直徑，齒輪的左端采用軸肩定位，，齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位已知斜齒齒輪的輪轂，，為了保證Ⅱ軸與Ⅲ軸兩斜齒輪的正確嚙合，則：
則有
聯軸器的左端采用軸肩定位，軸肩高度，取，則
4.3.4軸向零件的周向定位
齒輪聯軸器的周向定位均采用平鍵聯接，根據，鍵，，為了 保證齒輪與軸有良好的對中性，選擇齒輪輪轂與軸配合為過渡配合，選鍵，。
第五章 傳動零件及軸承的潤滑、密封的選擇
5.1齒輪潤滑的選擇
齒輪的圓周速度，可選用浸油潤滑，浸油潤滑是將傳動件一部分浸入油中，傳動件回轉時，粘在其上的潤滑油被帶到嚙合區進行潤滑。同時，油池中的油被甩到箱壁上可以散熱，箱體內應有足夠的潤滑油以保證潤滑及散熱需要。
潤滑油選全損耗系統用油（GB443—1989）代號：L—AN22，在
40℃時，運動粘度為。凝點（傾點）不低于-5℃，閃點（開口）不低于150℃。主要用途用于小型機床齒輪箱，傳動裝置軸承，中小型電機風動工具等。
5.2滾動軸承的潤滑
對齒輪減速器，當浸油齒輪的圓周速度時，滾動軸承宜采用脂潤滑。當齒輪的圓周速度時，滾動軸承多采用油潤滑。滾動軸承選鈣鈉基潤滑脂（ZBE36001—1988）ZGN—2。滴點不低于135℃.主要用途用于工作溫度在80℃～100℃，有水分或較潮濕環境中工作的機械潤滑。多用于鐵路、機車、列車等滾動軸承（溫度較高者）潤滑，不適合低溫工作。
5.3減速器的密封
減速器需要密封的部位一般有伸出處、軸承室內側、箱體接合面和軸承蓋、檢查孔和排油孔接合面等處。
5.3.1軸伸出處的密封
為了防止潤滑油漏出和外界雜質、灰塵等侵入軸承室的密封效果。氈圈式密封簡單、價廉，但對軸頸接觸面的摩擦較嚴重。主要用于脂潤滑及密封處軸頸圓周速度較低（一般不超過）的油潤滑。
5.3.2箱體結合面的密封
為了保證箱座、箱蓋聯接處的密封聯接，凸緣應有足夠的寬度，結合面要經過精刨或刮研。聯接螺栓間距不應過大以保證壓緊力。為了保證軸承孔的精度，剖分面間不得加墊片，只允許右剖面間涂以密封膠。為提高密封性，左箱座凸緣上銑出回油溝,使滲入凸緣聯接縫隙面上的油重新流回箱體內。
鑄造箱體材料一般多用鑄鐵HT150或HT200，鑄造箱體較易獲得合理和復雜的結構形狀，剛度好易進行切削加工。
5.4減速器箱體結構尺寸
機座壁厚 取
機蓋壁厚 取
機座凸緣厚度
機蓋凸緣厚度
機底凸緣厚度
地腳螺栓直徑 取
地腳螺栓數目
軸承旁連接螺栓直徑
取
蓋與座連接螺栓直徑
取
聯接螺栓的間距
軸承端蓋螺釘直徑
取
窺視孔蓋螺栓直徑
取
定位銷直徑
至外機壁距離
至凸緣邊緣距離
軸承外徑：
軸承旁連接螺栓距離：
軸承旁凸臺半徑
箱外壁至軸承座端面距離：
機蓋,機座筋厚：
大齒輪頂圓與箱內壁間距離：
參考文獻
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[2]銀金光.機械設計課程設計.中國林業出版社
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[4]徐錦康.機械設計零件手冊.高等教育出版社
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[7]朱家誠.機械設計課程設計.合肥工業大學出版社
[8]黃義俊.機械設計基礎課程設計.浙江大學出版社
[9]陳秀寧、施高義.機械設計課程設計.浙江大學出版社
[10]林昌華、張海兵.機械設計課程設計.重慶大學出版社
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=
=2.45
=1.2
=2.5mm
117mm
=
=1.12
=3.0mm
聯軸器的孔徑
選單列圓錐
滾子軸承
選單列圓錐滾子軸承
符合要求
選單列圓錐
滾子軸承
...
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