兰州现代城市学院—二级斜齿圆柱齿轮减速器

1、个人收集整理仅供参考学习设计任务书1. 传动装置总图123nIII4工作机 4 3z 1z 2z 3 3z 4 2 2 2I 1IIIII电动机nI7n65II1: 齿轮1（高速轴） 2: 齿轮2（中速轴从动轮）3、7: 联轴器 4 ：工作机 5 ：齿轮（低速轴）6：齿轮 3（中速轴主动轮 ) 8: 电动机2.设计要求：1）选择电动机类型和规格；2）设计减速器和开式齿轮传动；3）选择联轴类型和型号；4）绘制减速器装配图和零件图；5）编写设计说明书.3.已知条件1）输送机主轴功率 P4 Kw ，输送机主轴转速 n 110 r/min ；2）0.96，齿轮搅油效率0.98；输送机效率 ff3）工作

2、情况单向转速，连续工作，工作平稳；4）机械公用输送散装物料，如砂、灰、谷物、煤粉等；5）运动要求输送机主轴转速误差不超过0.07；6）使用寿命5 年，每年 300 天，每天8 小时；7）检修周期半年小修；两年大修；8）生产批量中批生产；9）生产厂型中小型械制造厂 .项目内容及计算说明：一、电动机地选择：1）输送机主轴效率功率：Pw7.366Kw计算结果：Pw7.366Kwnw1500r/min1/33个人收集整理仅供参考学习2）输送机主轴转速： n w 110 r/min3）传动装置总效率： 选 取弹性柱销联轴器效率：联 0.9925刚性联轴器效率：联0.99圆柱齿轮效率：锥0.97轴承效率：

3、承0.99滚筒效率：f0.96弹联0.993筒 0.96承 0.98刚联0.99总效率：a0.824 2a弹联1 刚联筒承齿0.993 0.9740.960.9720.99=0.8534）电动机输出功率：Pd7.31 Kw取 P 为 11 KwPd7.31Kw选择电动机型号为 :Y132M-4 型 三相 异步电动机,同步转速 n0 1500 r/min ，异步转速 n 1440 r/min.二、分配传动比：1. 估算传动装置地总传动比：n1500i总 25i总6025nw2. 根据公式：2/33个人收集整理仅供参考学习i1 i2ini总试分配传动比：第一级齿轮传动： i15.81第二级齿轮传动

4、： i24.3则：i1 i24.3 5.325三、传动装置地运动和动力参数计算：1.计算各轴转速：n1n1500 r/minn11500n2258.2 r/mini5.81n260 r/minn3i2n360r/minn460i开12.计算各轴输入功率：1d联7.3666 0.9925 7.31KwPPPP柱1承j7.31 0.9925 0.977.02Kw21P3P2齿 2承7.02 0.976.74KwP43齿2承4f6.74 0.99 0.97P6.472. 计算各轴输入转矩：T19550P195507.3666Nmn146.915003/33i15.81i24.3合适！n11500r/

5、minn2258.2 r/minn360 r/minn460 r/minP7.31 Kw1P27.02KwP36.74KwP46.47KwT146.9NmT2259.72 Nm个人收集整理仅供参考学习T29550P2259.72 Nmn2NmT31072.46T39550P31072.46 Nmn3P4T41029.88NmT495501029.88 Nmn4将上述结果列于表中：轴转 速 n功 率 P转 矩 T号12341500 r/min7.31Kw46.55 Nm258.72 r/min7.02Kw259.72Nm60r/min6.74Kw1072.46Nm60r/min6.47Kw102

6、9.88Nm四、传动零件地设计计算：（一）斜齿圆柱齿轮地基本参数及强度计算：1.选择齿轮地材料：HRC55小齿轮选用 40Cr 表面淬火HRC47HBS大齿轮选用 45 表面淬火许用接触应力H 由式H =H limZ NSH min确定齿轮精度等级，按P组公差 8 级vm(0.013 0.022)n13估 计齿n1宽中点分度圆上地圆周速度 vm3.686 m/s.查表取：小轮大端分度圆 d1 由式：d =0.44/33个人收集整理仅供参考学习d132KT1 u1( Z EZ H Z)2 计算：duH 齿宽系数d按齿轮相对轴承为非对称布置：小轮齿数 Z1在推荐值20 40 中选：大轮齿数 Z2

7、Z2iZ15.8121 122齿数比 u uZ2/Z15.81传动比误差u / u u / u 在4%范围内，小轮转矩 T1载荷系数 K KK AKVKK使用系数 K A查表得：动载荷系数 K V查得：齿向载荷分布系数 K齿间载荷分布系数 K由推荐值1.0 1.2载荷系数 K 地初值 K tK tKAKVKK11.21.1弹性系数 Z E查表得：节点影响系数 Z H查表得：许用接触应力 H H H lim Z N / SH min接触疲劳极限H lim接触寿命系数 Z N应力循环次数 N 由式：N160 n1 jL h609701 (53508)N 2N1 / u8.148108 /1.4则：

8、查表得 ZN 1 ， ZN2 （不允许有点蚀）硬化系数 ZW查表得：接触安全系数 SH查表得：则：H 1 7001 / 1 H25001.05 / 1故：d1 地值为：321.45249233.07189.822.50.87)21.41d1t0.8(577.51.4Z121Z2122合适！T1207.29605 NmK A1K V1.2K 1.1 K =1.1K t1.71Z E189.8 N mm2Z H2.52H lim 1700 N/mm2H lim 2550 N/mmN18.148108N 25.82108Z N 11Z N 21.05ZW1SH min1H1 2700 N/mmH 2

9、 2577 .5 N/mmd185.55 mm5/33个人收集整理仅供参考学习齿轮模数 mmd1 / Z11.23圆整：小轮分度圆直径 d1 为：d1m Z132163大轮分度圆直径d 2d2 m Z2 3122366标准中心矩：am( Z1Z2 )2202齿宽 bdd188大轮齿宽 b2b小轮齿宽 b1b2 (5 10)3.齿根弯曲疲劳强度校核计算：由式 F2KT1 YF a YSa YF bd1m齿形系数 YF a查表得：小轮 YF a1大轮 YF a 2应力修正系数 YS a查表得 :小轮 YS a1大轮 YS a2重合度系数 Y由式许用弯曲应力 F F F limYN Yx弯曲疲劳极限

10、应力SFF lim查表得：弯曲寿命系数 YN查表得：尺寸系数 Yx查表得：安全系数 SF查表得：则： F1F lim1YN1Yx1 / SF373.3 F2F lim2 YN 2Yx2 / SF426.67所以：m3dt63 mmd2366 mma 220b 90 mmb290 mmb195 mmYF a12.72YF a 22.15YS a11.52YS a 21.812F lim1280 N/mm2F lim2320 N/mmYN1YN2 16/33个人收集整理仅供参考学习F1F1F 2F24.齿轮地其他基本几何参数与结构图模数 m齿数 Z1，Z2压力角*齿顶高系数ha传动比 i分度圆直径

11、d齿顶高 hahaha*m齿根高 hf hf( ha*c* )m齿全高 h hha hf齿顶圆直径 dada1d12hada 2d 22ha齿根圆直径d fd f 1d12h fd f 2d 22hf基圆直径 db dbd cos齿距p pm齿厚、槽宽 s ,e se p / 2顶隙 c cc* m中心距a齿宽bY x1SF1.5F 1 2373.3 N/mmF 2 2426.67 N/mm齿根弯曲强度足够m3Z121， Z2122200ha*1c*0.25i5.81d163 mmd2366 mmha3 mm（二） 直齿圆柱齿轮地基本参数及强度计算：1.选择齿轮地材料：hf3.75mmh6.7

12、5mm查表：小齿轮选用 40Cr 调质小齿轮选69 mm用45 调质da17/33个人收集整理仅供参考学习2.按齿面接触疲劳强度设计计算：确定齿轮精度等级，按vt(0.013 0.022) n23 P，n1估取圆周速度 vt4 m/s.查表取：小轮大端分度圆直径d1 由式：d12KT1u1(Z EZ HZ)2计算：3uH d齿宽系数d按齿轮相对轴承非对称布置，取：小轮齿数 Z1在推荐值20 40 中选：大轮齿数 Z2Z2iZ14.32399齿数比 u uZ2/Z160/ 254.3传动比误差u / uu / u 误差在4%范围内：小轮转矩 T1载荷系数 K KKA KVKK使用系数 K A查表

13、得：动载荷系数 K V 值查得：齿向载荷分布系数 K查表：齿向载荷分布系数 K由0 及式1.88113.2() cosZ1Z 21.88 3.2( 11 )1.69867取：2560载荷系数 K 地初值 K tK t1 1.21.11.1弹性系数 Z E查表得：节点影响系数 Z H（0, x1 x20)查表得：重合度系数 Z（0 ）查表得：许用接触应力 H HH lim Z NZW /SH接触疲劳极限应力H limda 2372 mmd f 155.5 mmd f 2362.25mmdb1217.8 mmdb2343.92 mmse4.7125 mmc0.75 mma220 mmb190 mm

14、b295 mmHBS220HBS1HBS260HBS2组公差 8 级8/33个人收集整理仅供参考学习应力循环次数d0.8Z123N160 njL h60692.85714 1 (53508)N 2N1 / u5.82108 / 2.4Z299则：查表得接触寿命系数Z N 1 Z N 2 （不允许有点蚀）:u2.4硬化系数 ZW查表得：合适！接触强度安全系数 SH按一般可靠度查 SH min1.0 1.1取：T164866.13 NmmH 1 7001 1/1K A1H 2 5501.051/1K V1.2故： d1 地值为：K1.1K1.1齿轮模数 mmd1t / Z1 122.1199 /

15、254.8848 mm圆整：小轮分度圆直径地值为：d1m Z1 323 69大轮分度圆直径d 2d2m Z2499396K t1.452m(Z1Z 2 )3( 2560)Z189.8N / mm 2中心距 a aE2.522Z H齿宽 bdd1t min0.8 55.47844.3824mmZ0.87大轮齿宽 b2b小轮齿宽 b1b2(5 10)2H lim1550N/mm3.齿根弯曲疲劳强度校核计算：7002由式H lim2N/mmF2KT1YF a YSa Y F N15.82 108bd1mN 22.425108齿形系数 YF a查表得：Z N 11， ZN 2 1.05小轮 YF a1

16、ZW19/33个人收集整理仅供参考学习大轮 YF a 2应力修正系数 YS a查表得 :小轮 YS a1大轮 YS a2许用弯曲应力 F F F limYN YxSF弯曲疲劳极限应力F lim查表得：弯曲寿命系数 YN查表得：尺寸系数 Yx查表得：安全系数 SF查表得：则： F 1 F lim 1YN 1Yx1 / SF540 11/1.4 F2F lim 2YN 2Yx2 / SF42011/1.4所以：F 1F1 F 2F1 4.齿轮地其他基本几何参数与结构图1）基本几何尺寸计算：模数 m齿数 Z1，Z2压力角齿顶高系数ha*顶隙系数c*传动比 i分度圆直径dha* m齿顶高 ha ha齿

17、根高 hf hf( ha*c*)m齿全高 h hha hf齿顶圆直径 da da1d12haSH1H1913N/mm 2H 22666.67N/mmm4d192 mmd 2180mma 127.5 mmb 100 mm b2 100 mm b1 105 mmYF a12.69YF a 22.1810/33个人收集整理仅供参考学习da 2d 22ha齿根圆直径d f d f 1d12hfd f 2d 22hf基圆直径db dbd cos齿距p pm齿厚、槽宽s ,e sep / 2基圆齿距pb pbp cos法向齿距pn pnpb顶隙 c cc* m中心距a齿宽b五、轴地结构设计及强度计算：（一

18、）输入轴地结构设计和强度计算：1.计算作用在齿轮上地力：转矩： T1 9.55106 P1n1圆周力：249233.1Ft2T1 / d150径向力：FrFt tan2.初步估算轴地直径：选取 45 号钢作为轴地材料，调质处理根据公式 dA 3 P1 n1 计算轴地最小直径，并加大3%以考虑键槽地影响 .查表取 A=112则： dmin20 mm5402F lim 1N/mm4202F lim 2N/mmYN1YN2 1Y x1SF1.42齿根弯曲强度足够m4Z 123Z 299200h a*1c*0.25i4.3d192 mmd2396 mmha4mmhf5mm11/33个人收集整理仅供参考

19、学习3.轴地结构设计：（1）确定轴地结构方案：该轴（输入轴）地轴承分别从两端装入，由挡油盘定位.轴段主要用于安装联轴器， 其直径应于联轴器地孔径相配合，因此要先选择联轴器. 联轴器地计算转矩为TcaK A T1 ，根据工作情况选取K A1.5 ，则：Tca69.825 Nm.根据工作要求选用弹性柱销联轴器，型号为 HL3,许用转矩T 630Nm.与输入轴联接地半联轴器孔径d120 mm，因此选取轴 段 地 直 径为 d120 mm. 半 联轴 器轮 毂总 长度L 52 mm ，（ J 型轴 孔），与轴配合地轮毂孔长 度为L138 mm.（2）确定各轴段地直径和长度：轴段 :为配合轴颈，按半联轴

20、器孔径，选取轴段直径为 d1 20 mm.为保证定位要求， 轴段地长度应比半联轴器配合段轮毂孔长度（ mm）略短 2 3 mm；半联轴器右端用套筒轴向定位， 其长度为扳手地有效活动距离和输入轴轴承盖长度之和 .此处取为 45mm.所以，轴段总长为 L171.h 9 mmda1100 mda 2404mmd f 182 mmd f 2386 mmdb186.4 mmdb2371.8 mmp12.56mmse4.7125 mmpb8.8566 mmpn8.8566mmc0.75 mma 250 mm b1 100 mm b2 105 mm轴段 :为支撑轴颈，用来安装轴承.预选轴承型号为6208 深

21、沟球轴承 .宽度 B14 mm.所以轴段直径应为轴承12/3355 mm.个人收集整理仅供参考学习内圈直径 d224 mm；为保证轴承地轴向定位用挡油盘定位，长度为 24 mm，轴段长度应比轴承宽度短 1 2 mm，确定其长度为 L 45 mm.轴段：此轴段为连接轴身， 为了保证定位轴肩有一定地高度和轴承有足够地支撑跨距其直径和长度确定为：d334 mm， L74 mm轴段：为齿轮轴地齿轮部分，其分度圆地直径为d=63mm,因此其尺寸 L=75mm.轴段：也是支撑轴颈，其直径应为保证轴承地轴向定位用挡油盘定位，长度为度为 L4.绘制轴地弯矩图和扭矩图：（1）求反力H 水平面d540 mm，为3

22、2 mm， 即长Ft 178.5984.4662 78.5NRH 178.5143.5348.111143.578.5Ft 1143.5984.4662143.5NRH 278.5143.5636.3554143.578.5V 垂直面Fr 1 78.5358.3164 78.5NRV 178.5143.5126.702143.578.52Fr 1 143.5358.316478.5RV 278.5143.578.5143.5231.614 N（2）求齿宽中点出地弯矩H 水平面13/33个人收集整理仅供参考学习M H143.5 RH 1143.5348.11149953.9285 NmmV 垂直

23、面M V143.5 RV 1143.5 126.70218181.737 NmmT146.55Nmm合成弯矩 MMM扭矩 T2222HM V49953 .928518181.737Ft1984.4662 NTT10.649233.129539.86 Nmm当量弯矩 M caM caM 2T 2504236.3852123082.7042弯矩图和扭矩图：dmin20 mmTca69.825 Nmd120 mmL52 mmd120 mm14/33Rh1个人收集整理仅供参考学习FFr1t1Rv1Rv2Rh284143.578.5Rh1Ft1水平面Rh249953.92851FrRv1垂直面Rv218

24、181.73753159.8583合成L172 mmd224 mm29539.86扭矩L45 mm60815.9014当量弯矩29539.86d334mmL74 mm5.校核轴地强度：查表得b 640 N/mm 2 ,材料地许用应力即 1 b60N/mm 2 ,轴地计算应力为：d463 mmM ca L75 mmcaW（二）中间轴地结构设计：d 540 mm1.计算作用在齿轮上地力：L55 mm15/33个人收集整理仅供参考学习转矩： T2259.72Nm大齿轮上受到地力与小齿轮上地力护卫相反力，则：轴向力：Ft 1Ft 2984.4662 N径向力：Fr 2Fr1358.3164N2.初步估

25、算轴地直径：选取 45 号钢作为轴地材料，调质处理根据公式 d A 3 P1计算轴地最小直径，并加大n13%以考虑键槽地影响 .查表取 A=115则： dmin 34.69 mm3.轴地结构设计：确定轴地结构方案：该轴（中间轴）左端齿轮轴，大圆柱齿轮从右端装入，然后分别自两端装入挡油板和轴承 .结构如图：RH 1348.111NRH 2636.3554 NRV 1126.702 NRV 2231.614 NM H49953.93 NmmM V18181.737 NmmM53159.8583 Nmm29539 .86 NmmTM ca519041.1 Nmm16/33个人收集整理仅供参考学习（

26、2）确定各轴段地直径和长度：轴段：为支撑轴颈， 预选轴承型号为 207 深沟球轴 满足要求！承.其内圈直径 d 35 mm，宽度 B 17 mm. 挡油板宽度为32mm，所以，确定轴段直径为d140 mm ，长度为L 54 mm.轴段：为齿轮轴部分， 长度为 L105 mm.轴段地17/33个人收集整理仅供参考学习直径为 d292 mm.轴段：为联接轴身 .用于保证轴承地支撑跨距和轴上零件地轴向定位 .所以，确定轴段直径为 d378.5 mm， Ft 2984.4662N长度为 L 18 mm.Fr 2358.3164N轴段：用于安装大圆柱齿轮，已知轮毂孔直径为d 140 mm，长度为 L 6

27、9 mm.同样为了保证定位精度，取轴段长度为 L 99 mm.轴段：为支撑轴颈，结构尺寸与轴段完全相同.4.绘制轴地弯矩图和扭矩图：（1）求反力H 水平面Ft 377.579Ft 279RH 36677.5793155.145 NFt 26677.5Ft 3 66RH 26677.579843.11 NV 垂直面Fr 377.579Fr 279RV 36677.5791148.393 NFr 26677.5Fr 366RV 26677.579306.865 N（2）求齿宽中点出地弯矩H 水平面M H166 RH3208239 NmmM H 279 RH266605.69 Nmm18/33个人收

28、集整理仅供参考学习V 垂直面M V 166 RV375793.938NmmM V 279 RV224242.335Nmm合成弯矩 MM 1M H21M V21M 2M H22M V22dmin34.69mm扭矩 TTT20.664866.1338919.678 Nmm当量弯矩 M caMMca1M 12T 2ca 2M 22T 2弯矩图和扭矩图19/33个人收集整理仅供参考学习Ft3RV3Rh366Ft3水平面Rh3208239.57Fr3垂直面RV375793.938221604.24合成Fr3Rh2Rv2Fr2Ft277.579Rh2Ft266605.69Rv2Fr224242.33570

29、880.242338919.678扭矩224995.96当量弯矩80862.54d140mmL54mm5.校核轴地强度：查表得b 640 N/mm 2 ,材料地许用应力即 1 b 60N/mm 2 ,轴地计算应力为：L105 mmd292 mm20/33个人收集整理仅供参考学习ca（三）输出轴地结构设计：1.计算作用在齿轮上地力：转矩： T39.55 106 P1n1圆周力：Ft 4Ft 34982.76 N径向力：Fr 4Fr 31813.575 N2 .初步估算轴地直径：选取 45 号钢作为轴地材料，调质处理根据公式 dA 3 P1 n1 计算轴地最小直径，并加大3%以考虑键槽地影响 .查表取 A=112则： dmin55 mm2.轴地结构设计：（1）确定轴地结构方案：该轴（输出轴）左端先后装入大圆柱齿轮、挡油板、轴承、轴承套，右端先装入挡油板、轴承 .联轴器将在传动系统装配时安装，减速器装配过程中不应装配.结构如图：轴段：用于安装联轴器，与联轴器配合地长度为82mm,直径为 d38 mm，轴套长度为 45mm.因此，确定轴段直径为 d138mm，长度为 L128 mmd378.5 mmL18 mmd 4140mmL99 mmRH 33155.145 NRH 2843.11 NRV 31148.393 NRV 2306.86