斜齒輪減速箱講解

1、 兩級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器軸系設(shè)計(jì)說明書原始參數(shù)： 電機(jī)功率P/kW輸入軸轉(zhuǎn)速n1/rpm輸出軸轉(zhuǎn)速n2/rpm電機(jī)型號(hào) 5.5 720 288 Y160M2-8詳細(xì)設(shè)計(jì)如下：計(jì)算及說明結(jié)果一、總體傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) (一)計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和各級(jí)傳動(dòng)比 （1）總傳動(dòng)比 （2）分配各級(jí)傳動(dòng)比：高速級(jí)傳動(dòng)比，低速級(jí)傳動(dòng)比 通常取=（1.11.5）則 （二）計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)1.各軸轉(zhuǎn)速：減速器高速軸為軸，中間軸為軸，低速軸為軸。 2各軸的輸入功率3 各軸的轉(zhuǎn)矩將計(jì)算結(jié)果匯總列表備用I軸II軸III軸n(r/min)720230.0395.05P(KW)5.455.134.83T(Nm)72.292

2、12.98485.29二、齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算（1） 高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)1、選擇精度等級(jí)，材料和齒輪齒數(shù) 1）材料：由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-1選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì)處理)硬度為270-290HBS. 大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì)處理)硬度為230-250HBS,硬度差為40HBS.2）精度等級(jí)選7級(jí)精度3）選擇小齒輪齒數(shù)為=23，則大齒輪的齒數(shù)=取=724）選取螺旋角=142、按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 1）確定式中各值(1) 試取載荷系數(shù)為Kt=1.7(2) 由機(jī)械設(shè)計(jì) 高等教育出版社第八版（下同）圖10-30取區(qū)域系數(shù)=2.433(3) 由表10-7取齒寬系數(shù)=1(4) 由表10-6查得材料彈性影響系數(shù)=189

3、.8.(5) 由圖10-26查得， (6) 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600MPa.大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限=550MPa.(7) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)接觸疲勞許用應(yīng)力:取失效概率為1%.安全系數(shù)為 S=1由 式 則(8) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩2） 計(jì)算(1)小齒輪分度圓直徑. mm(2)計(jì)算圓周速度 (3)寬度b及模數(shù) (4)計(jì)算縱向重合度 (5)計(jì)算載荷系數(shù)K 由表10-2得使用系數(shù).25 根據(jù)v=2.02m/s,七級(jí)精度等級(jí)由圖10-8查的動(dòng)載系數(shù) ，由表10-4查的，由圖10-13查的，表10-3查得=1.2(6)按實(shí)際載荷系數(shù)下的校正分度

4、圓直徑 (7) 計(jì)算模數(shù) 3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式（10-17）（1）確定參數(shù) 1)計(jì)算載荷系數(shù) 2)根據(jù)縱向重合度, 由圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) 3)計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 4)由表10-5查得齒形系數(shù)為 5) 應(yīng)力矯正系數(shù): 6）由圖10-20C查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度 查得大齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度 7）由圖10-18查彎曲疲勞壽命系數(shù)小、大齒輪的壽命取 8）計(jì)算彎曲疲勞許用盈應(yīng)力，取s=1.4，由式10-12得 9）計(jì)算(2)設(shè)計(jì)計(jì)算 綜合考慮取m=2 mm已可滿足彎曲強(qiáng)度，但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度,需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù) 取為294幾何尺寸的計(jì)算 （1）計(jì)算幾何中心距

5、圓整后取中心距124mm（2）按圓整后的中心距修正螺旋角因?yàn)橹蹈淖儾欢?。故參?shù) （3）計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑（4）計(jì)算齒輪寬度 (二)低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算1、選擇精度等級(jí)，材料和齒輪齒數(shù) 1）材料：由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-1選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì)處理)硬度為270-290HBS. 大齒輪材料為45號(hào)鋼硬度為230-250HBS,硬度差為40HBS.2）精度等級(jí)選7級(jí)精度3）選擇小齒輪齒數(shù)為，則大齒輪的齒數(shù) 取614）選取螺旋角2、按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 (1)確定式中各值1)試取載荷系數(shù)為Kt=1.72)由機(jī)械設(shè)計(jì)（下同）圖10-30取區(qū)域系數(shù)3)由表10-7取齒寬系數(shù)=14)由表10-6查得材

6、料彈性影響系數(shù)=189.8.5)由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600MPa.大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限=550MPa.6）由圖10-26查得， 7)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)接觸疲勞許用應(yīng)力:取失效概率為1%.安全系數(shù)為 S=1由 式 則=560.25Mpa(2）計(jì)算1)小齒輪分度圓直徑. 2)計(jì)算圓周速度3)寬度b及模數(shù)4)計(jì)算縱向重合度5)計(jì)算載荷系數(shù)K由表10-2得使用系數(shù)，根據(jù)v=0.91m/s,七級(jí)精度等級(jí)由圖10-8查的動(dòng)載系數(shù)，由表10-4查的，由圖10-13查的，表10-3查得6)按實(shí)際載荷系數(shù)下的校正分度圓直徑7)計(jì)算模數(shù)3.按齒根彎曲強(qiáng)

7、度設(shè)計(jì)由式（10-17）（1）確定參數(shù)1)計(jì)算載荷系數(shù) 2)根據(jù)縱向重合度, 由圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) 3)計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 4)由表10-5查得齒形系數(shù)為 5)應(yīng)力矯正系數(shù): 6）由圖10-20C查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度 查得大齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度 7）由圖10-18查彎曲疲勞壽命系數(shù)小大齒輪的壽命 取 8）計(jì)算彎曲疲勞許用盈應(yīng)力，取s=1.4，由式10-12得9）計(jì)算(2)設(shè)計(jì)計(jì)算 綜合考慮取m=2.5 mm已可滿足彎曲強(qiáng)度，但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度,需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù) 經(jīng)估算取32中間軸大齒輪與低速軸發(fā)生干涉。故取=35，為保證磨合均勻，故取=83驗(yàn)算總傳動(dòng)

8、比： 傳動(dòng)比誤差：，所以傳動(dòng)比合理。4幾何尺寸的計(jì)算 （1）計(jì)算幾何中心距圓整后取中心距a152mm（2）按圓整后的中心距修正螺旋角因?yàn)橹蹈淖儾欢?。故參?shù)（3）計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑 （4）計(jì)算齒輪寬度三軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 （1） 高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、已知該軸的功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩 =5.45KW， =720 r/min , =7.229Nmm 2.、求作用在齒輪上的力 已知該軸上小齒輪的分度圓直徑為 3、初步確定軸的最小直徑按機(jī)械設(shè)計(jì)中式（152）初步計(jì)算軸的最小直徑，選取軸的材料為40cr調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取，于是得顯然，軸的最小直徑是安裝連軸器處的直徑。按安裝兩個(gè)鍵槽處增大直徑7，

9、得同時(shí)選擇聯(lián)軸器，聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為，查表14-1考慮轉(zhuǎn)矩的變化，取，則：=按計(jì)算的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)，選用LZ3型彈性柱銷式聯(lián)軸器（LZ3聯(lián)軸器）。其從動(dòng)端公稱轉(zhuǎn)矩為630N.m,直徑25mm,則取，半聯(lián)軸器的長度為44mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1取40mm。4、軸的結(jié)構(gòu) （1）擬訂軸上各零件的裝配方案 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇如圖的方案，因?yàn)檩S經(jīng)與小齒輪的分度圓直徑相差不大，故軸與齒輪采用一體的加工方案。 （2）初步選擇軸承 因軸承同時(shí)受經(jīng)向和軸向力，故選用角接觸球軸承，參照工作要求，根據(jù)，由軸承目錄中初步選擇中窄（3）系列，型號(hào)為7306C，尺寸，軸上其他尺寸見下

10、圖。 （3）鍵的選擇 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表6-1查得鍵的相應(yīng)尺寸B=8,h=7代號(hào)為 鍵。（二）中間軸的設(shè)計(jì) 1已知該軸的功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩 ， , =2.1298Nmm ，2. 求作用在齒輪上的力 已知該軸上大齒輪的分度圓直徑為 該軸上小齒輪的分度圓直徑為 3.初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為40cr調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取，于是得 中間軸的最小直徑是與軸承配合處的直徑，根據(jù)軸承內(nèi)徑系列，選擇軸承代號(hào)為7307C取d=35mm，尺寸外形為 35mm80mm21mm. 4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 安裝大齒輪處的鍵型號(hào)為 安裝小齒輪處的鍵型號(hào)為 鍵軸上其余尺寸見下圖：（三）低速軸的設(shè)計(jì)1已知該軸的功率，轉(zhuǎn)速，

11、轉(zhuǎn)矩 =4.83KW， =95.05 r/min , =485290Nmm ，2. 求作用在齒輪上的力 已知該軸上齒輪的分度圓直徑為 3、初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取，于是得。 安裝兩個(gè)鍵槽增大直徑7，得,取，此軸的最小直徑是與聯(lián)軸器配合處的直徑，選取聯(lián)軸器的型號(hào)為LZ3，選擇軸承代號(hào)為7310C，外形尺寸為 4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 安裝大齒輪的鍵型號(hào)為 安裝聯(lián)軸器處的鍵為 軸上其他尺寸見下圖：四.軸、軸承、鍵的校核 （一）各軸上的載荷 1.高速軸的校核 1），高速軸的彎扭組合強(qiáng)度的校核分析高速軸所受的力及彎扭矩受力如圖: 水平面內(nèi)受力分析：豎直面內(nèi)受力分析

12、：矢量合成：扭矩：圖中彎矩最大處截面既為危險(xiǎn)截面也即齒寬中點(diǎn)處。2）彎扭合成校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)軸的彎扭合成條件，取 d 取齒輪的齒底圓直徑為56mm. 軸的計(jì)算應(yīng)力為軸的材料為40cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。3） 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 I II III IV V VIa )確定危險(xiǎn)截面由圖可知截面彎矩較大，僅次于，且截面受扭，截面不受扭，故確定截面為危險(xiǎn)截面。b )IV截面左側(cè) 軸的材料為40Cr調(diào)質(zhì)由機(jī)械設(shè)計(jì)（下同）表15-1查得： 有軸肩形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2并用插值法可得： 又由附圖3-1查得： 由附圖3-2，3-3得： 軸按磨削加工，由附圖3-4查得：

13、軸未經(jīng)表面處理，即： 因此該截面的強(qiáng)度是足夠的。b )IV右側(cè)面 軸的材料為40Cr調(diào)質(zhì)由機(jī)械設(shè)計(jì)（下同）表15-1查得： 有軸肩形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2查得： 又由附圖3-1查得： 由附圖3-2，3-3得： 軸按磨削加工，由附圖3-4查得： 軸未經(jīng)表面處理，即： 因此該截面的強(qiáng)度是足夠的。2.中間軸的校核1），中間軸的彎扭組合強(qiáng)度的校核分析高速軸所受的力及彎扭矩受力如圖: 水平面內(nèi)受力：豎直面內(nèi)受力：矢量合成：扭矩：危險(xiǎn)截面既為彎矩最大的截面。2）.彎扭合成校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)軸的彎扭合成條件，取,軸的計(jì)算應(yīng)力為：軸的材料為40cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。3）精確

14、校核軸的疲勞強(qiáng)度 I II III IV a)確定危險(xiǎn)截面 由彎矩圖和軸結(jié)構(gòu)圖可知，I、II截面彎矩較大。且II截面受扭，I截面不受扭，故確定II為危險(xiǎn)截面。b)截面左側(cè)軸的材料為40Cr調(diào)質(zhì)由機(jī)械設(shè)計(jì)（下同）表15-1查得： 初選H7/k6配合，由附表3-8得： 軸按磨削加工，由附圖3-4查得： 軸未經(jīng)表面處理，即： 因此該截面的強(qiáng)度是足夠的。c）截面右側(cè)軸的材料為40Cr調(diào)質(zhì)由機(jī)械設(shè)計(jì)（下同）表15-1查得：有軸肩形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2查得：又由附圖3-1查得：由附圖3-2，3-3得：軸按磨削加工，由附圖3-4查得：軸未經(jīng)表面處理，即：因此該截面的強(qiáng)度是足夠的。2.低速軸的校核

15、1）低速軸的彎扭組合強(qiáng)度的校核分析受力如圖: 豎直面內(nèi)受力：矢量合成：扭矩：危險(xiǎn)截面即為彎矩最大截面2）彎扭合成校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)軸的彎扭合成條件，取,軸的計(jì)算應(yīng)力為軸的材料為40cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。3） 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 I II III IV Va)確定危險(xiǎn)截面由彎矩圖可知，II截面彎矩較大，且II截面受扭，I截面不受扭，故確定II截面為危險(xiǎn)截面b)II截面左側(cè) 軸的材料為40Cr調(diào)質(zhì)由機(jī)械設(shè)計(jì)（下同）表15-1查得： 初選H7/k6配合，由附表3-8得： 軸按磨削加工，由附圖3-4查得： 軸未經(jīng)表面處理，即： 因此該截面的強(qiáng)度是足夠的。c) II截面右側(cè)軸

16、的材料為40Cr調(diào)質(zhì)由機(jī)械設(shè)計(jì)（下同）表15-1查得：有軸肩形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2查得：又由附圖3-1查得：由附圖3-2，3-3得：軸按磨削加工，由附圖3-4查得：軸未經(jīng)表面處理，即： 因此該截面的強(qiáng)度是足夠的。（二）、滾動(dòng)軸承所有軸承預(yù)期壽命為三年。1. 高速軸的軸承軸承1：7306C軸承2：7306C機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上查不到7306C的軸承，但從網(wǎng)絡(luò)途徑了解到KOYO7306C軸承的基本額定靜載荷，基本額定動(dòng)載荷 1.求兩軸承的計(jì)算軸向力和對(duì)于7306C型的軸承，按表13-7.軸承的派生軸向力，e為表中的判斷系數(shù),其值由的大小來確定,現(xiàn)在e未知,故先取e=0.4,因此可估算：所以2

17、軸承被壓緊，1軸承被放松 用線性插值法可得 ，誤差不大，故確定 所以2軸承被壓緊，1軸承被放松3求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和查表13-5并對(duì)未出現(xiàn)的值進(jìn)行插值計(jì)算得：軸承1：軸承2：因?yàn)橛休p微沖擊，按表13-6 4.驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)? 所以壽命合格。2. 中間軸的軸承軸承1：7307C軸承2：7307C機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上查不到7307C的軸承，但從網(wǎng)絡(luò)途徑了解到KOYO7307C軸承的基本額定靜載荷，基本額定動(dòng)載荷 1.求兩軸承的計(jì)算軸向力和對(duì)于7307C型的軸承，按表13-7.軸承的派生軸向力，e為表中的判斷系數(shù),其值由的大小來確定,現(xiàn)在e未知,故先取e=0.4,因此可估算： 用線性插值法可得 ，誤差不大

18、，故確定 所以2軸承被壓緊，1軸承被放松3求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和查表13-5并對(duì)未出現(xiàn)的值進(jìn)行插值計(jì)算得：軸承1：軸承2：因?yàn)橛休p微沖擊，按表13-6 4.驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)? 所以壽命合格。3. 低速軸的軸承軸承1：7310C軸承2：7310C機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上查不到7310C的軸承，但從網(wǎng)絡(luò)途徑了解到KOYO7310C軸承的基本額定靜載荷，基本額定動(dòng)載荷 1.求兩軸承的計(jì)算軸向力和對(duì)于7310C型的軸承，按表13-7.軸承的派生軸向力，e為表中的判斷系數(shù),其值由的大小來確定,現(xiàn)在e未知,故先取e=0.4,因此可估算： 用線性插值法可得 ，誤差不大，故確定 所以1軸承被壓緊，2軸承被放松3求軸承當(dāng)量動(dòng)

19、載荷和查表13-5并對(duì)未出現(xiàn)的值進(jìn)行插值計(jì)算得：軸承1：軸承2：因?yàn)橛休p微沖擊，按表13-6 4.驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)? 至此所有軸承校核已經(jīng)結(jié)束，且所有軸承都合格。根據(jù)表13-10,本減速箱軸承內(nèi)密封均采用封油環(huán)方式密封。(三).鍵的設(shè)計(jì)和計(jì)算1.高速軸上同聯(lián)軸器相連的鍵的設(shè)計(jì)a)選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸選擇單圓頭普通平鍵.材料為45鋼根據(jù) d=25mm查表6-2?。?鍵寬 b=8mm h=7mm L=36mm b)校和鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 查表6-2得 =110MP工作長度 l=L-b=40-4=36mm由式（6-1）得： 所以鍵比較安全.鍵的代號(hào)為2.中間軸上定為高速級(jí)大齒輪鍵的設(shè)計(jì)大齒輪處：a） 選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸一般8級(jí)以上精度的尺寸的齒輪有定心精度要求，應(yīng)用平鍵.根據(jù) d=39mm查表?。?鍵寬 b=12mm h=8mm L=50mmb)校和鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 查表6-2得 =110MP工作長度 l=L-b=50-12mm=38mmc)鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 K=0.5h=0.58=4mm由式（6-1）得： MPa 所以鍵比較安全.鍵代號(hào)為小齒輪處a)選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸一般8級(jí)