機械設計斜齒輪

1、一、傳動方案的分析和擬定- 2 -二、電動機的選擇- 3 -、電動機的類型和結構形式的選擇- 3 -、電動機容量的選擇- 3 -、確定電動機的轉速：- 4 -三、傳動裝置的運動和動力參數的計算- 5 -、傳動裝置所要求的總傳動比為：- 5 -、傳動裝置的運動和動力參數- 5 -四、傳動件的設計- 8 -、高速級大小齒輪傳動設計(斜齒輪)- 8 -、低速級大小齒輪傳動設計（直齒輪）- 12 -五、軸的設計- 16 -高速軸的設計：- 16 -、中間軸的設計：- 17 -、低速軸的設計：- 18 -六、軸及軸承的校核- 21 -、從動輪受力計算。- 21 -、高速軸的校核- 21 -七、鍵的選擇與

2、校核- 24 -、高速軸鍵：- 24 -、中間軸鍵：- 24 -、低速軸鍵：- 24 -八、聯軸器的選擇- 26 -、高速軸（輸入軸）- 26 -、低速軸（輸出軸）- 26 -九、減速器的各部位附屬零件的設計- 27 -十、減速器的潤滑與密封- 29 -十一、設計心得- 30 -十二、參考文獻- 31 -一、傳動方案的分析和擬定帶式輸送機由電動機驅動。電動機1通過聯軸器2將動力傳入兩級圓柱齒輪減速器3，再通過聯軸器4，將動力傳至輸送機滾筒5，帶動輸送帶6工作。圖1-1 帶式輸送機傳動系統簡圖1電動機；2聯軸器；3兩級圓柱齒輪減速器；4聯軸器；5滾筒；6輸送帶二、電動機的選擇2.1、電動機的類型

3、和結構形式的選擇經綜合分析，選用Y系列三相交流異步電動機，此系列電動機具有高效節(jié)能、噪聲小、振動小、運行安全可靠的特點。 Y系列電動機，額定電壓為380V，額定頻率為50HZ.。本設計中電動機采用封閉式結構。2.2、電動機容量的選擇電動機所需工作效率為：而工作機所需功率由工作機的帶圓周力F和帶速確定，即：=所以查課程設計表3-3，設：聯軸器效率：9卷筒的傳動效率：一對軸承的傳動效率：閉式圓柱齒輪的傳動效率：7由電動機到運輸帶的傳動總效率為則：=所以：=由表12-1可知，滿足2.3、確定電動機的轉速：卷筒軸工作轉速為：查表可知，兩級圓柱齒輪減速器一般傳動比范圍為860，故電動機轉速的可選范圍為：

4、=（860）×=符合這一范圍的同步轉速有1500、1000r/min、750r/min三種。由表8-53查得電動機數據及計算出的總傳動比列于表1中。表1 電動機數據及總傳動比方案電動機型號額定功電動機轉速總傳動比同步轉速滿載轉速1Y160M1-87507152Y132M2-610009603Y112M-415001440綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量和帶傳動、減速器的傳動比，可見第三方案比較適合。因此選定電動機型號為Y132S-4。查表12-2，對于Y132S-4電動機，額定功率為4.0Kw，滿載轉速nm=1440r/min，電動機中心高H=112mm，軸伸出部分用于裝聯軸器，

5、軸段的直徑和長度分別為D=28mm，E=60mm。三、傳動裝置的運動和動力參數的計算3.1、傳動裝置所要求的總傳動比為：由傳動方案可知，傳動裝置的總傳動比等于各級傳動比的乘積，所以：，由傳動系統方案，見傳動系統簡圖，。由計算可得兩級圓柱齒輪減速器的總傳動比26.75，為了便于兩級圓柱齒輪減速器采用浸油潤滑，當兩級齒輪的配對材料相同，齒面硬度HBS350，齒寬系數相等時，考慮齒面接觸強度接近相等的條件，取高速及傳動比為所以低速級傳動比為=3.2、傳動裝置的運動和動力參數將傳動裝置各軸由高速到低速依次定為0軸（電動機軸）、1軸（減速器高速軸）、2軸（減速器中間軸）、3軸（減速器低速軸）、4軸（開式

6、圓柱齒輪傳動高速軸）；，依次為電機與軸1，軸1與軸2，軸2與軸3，軸3與軸4之間的傳動效率。1.各軸的轉速：r/min= r/min= r/minr/min2. 各軸的輸入功率（kw）3各軸輸入扭矩的計算電動機軸的輸出轉矩為：=1-3軸的輸出功率、輸出轉矩分別為各軸的輸入功率、輸入轉矩乘軸承傳動效率。將各軸的運動和動力參數列于表2。表2 各軸的運動和動力參數軸號功率轉矩T/(N.m)轉速傳動比效率電動機軸144010.991軸144060.96032軸2400.96033軸10.98014軸四、傳動件的設計、高速級大小齒輪傳動設計(斜齒輪)1、選擇材料和熱處理方法，并確定材料的許用接觸應力，查

7、表12-1有：小齒輪45鋼調質處理齒面硬度取HBS=230大齒輪45鋼正火處理齒面硬度取HBS=190 兩齒輪齒面硬度差為40HBS，符合軟齒面?zhèn)鲃拥脑O計要求，查表12-6有，兩試驗齒輪材料接觸疲勞極限應力分別為由表12-7，按照一般重要性考慮，取接觸疲勞強度的最小安全系數兩材料的許用接觸應力分別為2.根據設計準則，按齒面接觸疲勞強度設計公式，初步確定小齒輪的分度圓直徑 小齒輪的轉矩為T1=24690N·mm 斜齒輪減速器屬閉式軟齒面?zhèn)鲃樱覍ΨQ布置，故由于采用閉式軟齒面?zhèn)鲃?，更具推薦值1015度之間，初選，由圖大齒輪齒數：=162 ，由圖12-12查取端面重合度因為所以小齒輪的分度

8、圓直徑 取a=194mm 1、兩齒輪的分度圓直徑2、兩齒輪（正常齒制）的齒頂圓直徑分別為 3、全齒高 4、齒寬 取大齒輪寬度b2=b=23mm，小齒輪寬度b1=b2+（510）mm，取b1=30mm 6、驗算兩齒輪的齒根彎曲疲勞強度 查表12-6得=190+0.2（HBS1-135）=209MPa=190+0.2（HBS2-135）=201MPa 由表12-7查得彎曲強度的最小安全系數 兩齒輪材料的許用彎曲應力分別為 兩齒輪的當量齒數分別為 查表12-5，由線性插值法得兩齒輪的齒形系數分別為由線性插值法得兩齒輪的應力校正系數分別為斜齒輪的軸面重合度查表12-13可得因為取所以所以兩斜齒輪的齒根

9、彎曲疲勞強度足夠。 7、結構設計 小齒輪1由于直徑比較小，采用齒輪軸結構；大齒輪2采用實心結構。高速級齒輪傳動的尺寸如表3所示。表3 高速級齒輪傳動的尺寸名稱計算公式結果模數2壓力角齒數27162傳動比6分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑中心距194齒寬3023螺旋角、低速級大小齒輪傳動設計（直齒輪）1、選擇材料和熱處理方法，并確定材料的許用接觸應力，查表12-1有：小齒輪45鋼調質處理齒面硬度取HBS=230大齒輪45鋼正火處理齒面硬度取HBS=190 兩齒輪齒面硬度差為40HBS，符合軟齒面?zhèn)鲃拥脑O計要求。查表12-6有，兩試驗齒輪材料接觸疲勞極限應力分別為由表12-7，按照一般重要性考慮，取

10、接觸疲勞強度的最小安全系數兩材料的許用接觸應力分別為3.根據設計準則，按齒面接觸疲勞強度進行設計小齒輪的轉矩查表12-4，取彈性系數 取齒寬系數所以有 齒數：小齒輪的推薦值Z1=2040，取Z1=27， 則 取Z2=134mm 模數 由表5-1，取m=5 中心距 齒寬 取整，取b2=122mmb1=b2+（510）mm 取b2=130mm 查表12-5，查表12-6得=190+0.2（HBS1-135）=209MPa=190+0.2（HBS2-135）=201MPa由表12-7查得彎曲強度的最小安全系數兩齒輪材料的許用彎曲應力分別為兩齒輪的齒根彎曲疲勞應力分別為所以兩斜齒輪的齒根彎曲疲勞強度足

11、夠。6、齒輪其他計算 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根園直徑中心距齒寬b1=130mm，b2=122mm 7、選擇齒輪精度等級 齒輪圓周速度 查表12-2，選擇齒輪精度為10級 8、結構設計 小齒輪1由于直徑比較小，采用齒輪軸結構；大齒輪2采用腹板式結構。結構尺寸按經驗公式和后續(xù)設計的中間配合段直徑計算，見表4。低速級齒 輪傳動的尺寸如表5所示。表4低速級齒輪傳動的尺寸名稱計算公式結果模數5壓力角齒數27134傳動比分度圓直徑135670齒頂圓直徑141676齒根圓直徑中心距a齒寬130122五、軸的設計高速軸的設計：1.選取軸的材料和熱處理方法，并確定軸材料的許用應力：普通用途，中小功率，選用4

12、5號鋼正火處理，查表16-1取，查表16-5得。由表16-2查取A=110，根據公式考慮軸端有一鍵槽，將上述軸徑增大5%，即15.15*1.05=15.90mm，由圖可知，該軸外端安裝聯軸器，為了補償軸的偏差，選用彈性柱銷聯軸器。查表16-4，選用彈性柱銷聯軸器，其型號為HL1，內孔直徑為16mm，與上述增大5%后的軸徑比較，最后選取的最小直徑為16mm。3、軸的結構設計 1、確定軸上零件的布置方案和固定方式。參考一般減速器結構，將齒輪布置在軸的中部，對稱于兩端的軸承；齒輪用軸環(huán)和軸套作軸向固定，用平鍵和過盈配合（H7/r6）做周向固定。右端軸承用軸間和過渡配合（H7/k6）固定內套圈；左端軸

13、承用軸套和過渡配合（H7/k6）固定內套圈。軸的定位則由兩端的軸承端蓋單面軸向固定軸承的外套圈來實現。輸出端的聯軸器用軸間和擋板作軸向固定，用平鍵做周向固定。 2、斜齒輪在工作中會產生軸向力，故兩端采用角接觸球軸承，軸承采用脂潤滑，齒輪采用油俗潤滑3、各軸段直徑的確定：圖二：高速軸示意圖根據以上計算，外伸端直徑d1=16mm（一般應符合所選聯軸器軸孔標準，此處選用HL1彈性柱銷聯軸器）；按工藝和強度要求把軸制成階梯型，取通過軸承蓋軸端直徑為d2=d1+2h=d1+2*0.07*d1=18.24.由于該段處安裝氈圈，故取標準直徑為d2=19mm；考慮軸承的內孔標準，取d3=d7=25mm（兩軸承

14、同型號）；直徑為d4的軸段為軸頭，取d4=26.5mm【d4應符合軸徑標準系列（參見表16-3）】；軸環(huán)直徑d5=d4+2h=30.21mm，根據軸承安裝直徑，查手冊得d6=28mm。4、軸的各段長度的確定因為裝小帶輪的電動機軸徑，又因為高速軸第一段軸徑裝配大帶輪，查手冊，取,因為大帶輪靠軸肩定位，所以取,=35mm，段裝配軸承，取mm，選用7205AC軸承，段是定位軸承，取，（取轉轂寬度為B2=23mm，L4比B2短13mm）裝配軸承所以=28mm，=，表5 高速軸各軸段尺寸大小d/mmL/mm116202193532536421562872516、中間軸的設計：1、材料：選用45號鋼調質處

15、理，查表16-1取，=1102軸的結構設計1. 確定軸上零件的布置方案和固定方式。參考一般減速器結構，將齒輪布置軸的中部，對稱于兩端的軸承；齒輪用軸環(huán)和軸套作軸向固定，用平鍵和過盈配合（H7/r6）做周向固定。右端軸承用軸間和過渡配合（H7/k6）固定內套圈；左端軸承用軸套和過渡配合（H7/k6）固定內套圈。軸的定位則由兩端的軸承端蓋單面軸向固定軸承的外套圈來實現。輸出端的聯軸器用軸間和擋板作軸向固定，用平鍵做周向固定。2. 斜齒輪在工作中會產生軸向力，故兩端采用角接觸球軸承，軸承采用脂滑，齒輪采用油俗潤滑3. 各軸段直徑的確定由，p=,則,段要裝配軸承，查課本取，選用7206AC軸承，裝配低

16、速級小齒輪，且取=30mm，=21mm，段主要是定位高速級大齒輪，取=47.5mm，=10mm，裝配高速級大齒輪，取=31.5mm，=128mm段要裝配軸承，取=26.5mm，=20mm表6 中間軸各軸段尺寸大小d/mmL/mm12817230213104128520、低速軸的設計：1、材料：選用45號鋼調質處理，查表16-1取，=110 2、軸的結構設計 1、確定軸上零件的布置方案和固定方式。參考一般減速器結構，將齒輪布置在軸的中部，對稱于兩端的軸承；齒輪用軸環(huán)和軸套作軸向固定，用平鍵和過盈配合（H7/r6）做周向固定。右端軸承用軸間和過渡配合（H7/k6）固定內套圈；左端軸承用軸套和過渡配

17、合（H7/k6）固定內套圈。軸的定位則由兩端的軸承端蓋單面軸向固定軸承的外套圈來實現。輸出端的聯軸器用軸間和擋板作軸向固定，用平鍵做周向固定。 2、斜齒輪在工作中會產生軸向力，故兩端采用角接觸球軸承，軸承采用脂潤滑，齒輪采用油俗潤滑 3、確定各軸段直徑由表16-2查取A=110，根據公式考慮軸端有一鍵槽，將上述軸徑增大5%，即45.48*1.05=47.754mm，由圖知該軸外端安裝聯軸器，為了補償軸的偏差，選用彈性柱銷聯軸器。查表16-4，選用彈性柱銷聯軸器，其型號為HL4，內孔直徑為50mm，與上述 增大5%后的軸徑比較，最后選取的最小直徑為50mm。 根據以上計算，外伸端直徑d1=50m

18、m（一般應符合所選聯軸器軸孔標準，此處選用HL1彈性柱銷聯軸器）；按工藝和強度要求把軸制成階梯型，取通過軸承蓋軸端直徑為d2=d1+2h=d1+2*0.07*d1=57mm.由于該段處安裝氈圈，故取標準直徑為d2=60mm；考慮軸承的內孔標準，取d3=d7=63mm（兩軸承同型號）；直徑為d4的軸段為軸頭，取d4=67mm【d4應符合軸徑標準系列（參見表16-3）】；軸環(huán)直徑d5=d4+2h=76.38mm，根據軸承安裝直徑，查手冊得d6=68mm。2、軸的各段長度的確定因為裝小帶輪的電動機軸徑，84 因為大帶輪靠軸肩定位，所以取,=65mm，段裝配軸承，取mm，選用7213AC軸承，段是定位

19、軸承，取，（取轉轂寬度為B2=23mm，L4比B2短13mm）裝配軸承所以=68mm，=， 表7 低速軸各軸段尺寸大小d/mmL/mm1508425765363444672157666876324六、軸及軸承的校核6.1、從動輪受力計算。分度圓直徑轉矩圓周力徑向力軸向力6.2、高速軸的校核1.繪制軸的受力簡圖（見圖三） 軸的受力圖、彎矩圖和扭矩圖2.將齒輪所受力分解為水平面H和鉛垂平面V內的力（見上圖）水平面的支座反力：鉛垂平面V內的支座反力：4.繪制彎矩圖。水平面的H的彎矩圖（見圖三）鉛垂平面V的彎矩圖見上圖合成彎矩圖單向轉動，故切應力為脈動循環(huán)，取,b截面當量彎矩7.校核軸的強度。根據總合

20、成彎矩圖、扭矩圖和軸的結構草圖的判斷，a、b截面為危險截面。下面分別進行校核。1.校核a截面?？紤]鍵槽后，由于da=13.96*1.05=14.66mm<d1=16mm，故a截面安全。2.校核b截面?？紤]鍵槽后，由于db=18.59*1.05=19.52mm<d4=26.5mm，故b截面安全因為危險截面a、b均安全，所以軸的強度是足夠的，無需修改原結構設計的方案。七、鍵的選擇與校核、高速軸鍵：根據，參考教材127頁表14-10,由于在范圍內，故軸段上采用鍵采用A型普通鍵;靜聯接。鍵校核;為=20mm綜合考慮取=16mm。查課本234頁表13-11，;<，故所選鍵為：強度合格。

21、、中間軸鍵：已知參考教材127頁表14-10，由于都在范圍內，所以取；查課本234頁表13-11得取鍵長為16.取鍵長為100，根據擠壓強度條件， 鍵的校核為：<，<所以所選鍵為:強度合格。、低速軸鍵：因為=50mm，查課本234頁表13-11選鍵為查課本106頁表6-2得初選鍵長為70mm,40mm，鍵的校核為：<< 所以所選鍵為:與強度合格。八、聯軸器的選擇、高速軸（輸入軸）根據工作要求，載荷平穩(wěn)，保證減速器的正常工作，輸入軸選用彈性套柱銷聯軸器?？紤]到轉矩變化小，取，則=按照計算轉矩小于聯軸器公稱轉矩的條件，查標準，選用HL1型彈性套柱銷聯軸器，其公稱轉矩為160

22、，孔徑d=16mm,L=42mm,L1=30mm,許用轉速為7100r/min，故適用。、低速軸（輸出軸）根據工作要求，為了緩和沖擊，保證減速器的正常工作，輸出軸選用彈性套柱銷聯軸器?？紤]到轉矩變化小，取，則=。按照計算轉矩小于聯軸器公稱轉矩的條件，查標準，選用HL4型彈性套柱銷聯軸器，其公稱轉矩為1250，孔徑d=50mm，L=112mm，L1=84 mm,許用轉速為4000r/min，故適用。九、減速器的各部位附屬零件及箱體的設計9.1 窺視孔蓋與窺視孔 在減速器上部可以看到傳動零件嚙合處要開窺視孔, 大小只要夠手伸進操作可以便檢查齒面接觸斑點和齒側間隙,了解嚙合情況.潤滑油也由此注入機體

23、內.圖9.1 視孔蓋9.2 放油螺塞 放油孔的位置設在油池最低處，并安排在不與其它部件靠近的一側，以便于放油，放油孔用螺塞堵住并加封油圈以加強密封。圖9.2 放油螺塞 圖9.3 油標9.3 油標 油標用來檢查油面高度，以保證有正常的油量.因此要安裝于便于觀察油面及油面穩(wěn)定之處即低速級傳動件附近；用帶有螺紋部分的油尺，油尺上的油面刻度線應按傳動件浸入深度確定。9.4 通氣器減速器運轉時，由于摩擦發(fā)熱,機體內溫度升高，氣壓增大，導致潤滑油從縫隙向外滲漏,所以在機蓋頂部或窺視孔上裝通氣器，使機體內熱空氣自由逸處，保證機體內外壓力均衡，提高機體有縫隙處的密封性，通氣器用帶空螺釘制成.圖9.4 通氣塞9

24、.5 啟蓋螺釘 為了便于啟蓋，在機蓋側邊的邊緣上裝一至二個啟蓋螺釘。在啟蓋時，可先擰動此螺釘頂起機蓋；螺釘上的長度要大于凸緣厚度，釘桿端部要做成圓柱形伙半圓形，以免頂壞螺紋；螺釘直徑與凸緣連接螺栓相同。 在軸承端蓋上也可以安裝取蓋螺釘,便于拆卸端蓋.對于需作軸向調整的套環(huán),裝上二個螺釘,便于調整.圖9.5 吊環(huán)螺釘 圖9.6 吊鉤9.6 定位銷 為了保證剖分式機體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機體聯接凸緣的長度方向兩端各安置一個圓錐定位銷。兩銷相距盡量遠些，以提高定位精度。如機體是對稱的,銷孔位置不應對稱布置.9.7 環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤為了拆卸及搬運，應在機蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊鉤、吊環(huán)，并在機座上鑄出吊鉤。9.8 調整墊片 用于調整軸承間隙,有的起到調整傳動零件軸向位置的作用。減速器鑄造箱體的結構設計名稱符號尺寸結構（mm）圓柱齒輪減速器箱座壁厚8箱蓋壁厚8箱座、箱蓋、箱底座凸緣的厚度，1