一级斜齿圆柱齿轮减速器

1、计算及说明一、 传动方案拟定题目：设计带式输送机传动装置中的一级斜齿圆柱齿轮减速器（1）工作条件：皮带式输送机单向运转，有轻微振动，经常满载、空载启动、二班制工作，运输带允许速度误差为5%，使用寿命十年，每年工作 300天。（2） 原始数据：输送带拉力F=3.2kN;带速V=1.15m/s；滚筒直径 D=400mm。整体传动示意图电动机的选择1、电动机类型的选择：丫系列三相异步电动机（工作要求：连续工 作机器），卧式封闭结构。2、选择电动机的容量Pw=3.68k W工作机的有效功率FW为FW=FV=3.2X1.15=3.68kW 从电动机到工作机传送带间的总效率为n。由机械设计课程设计指导书可

2、知:I : V带传动效率0.961 _ :滚动轴承效率0.98（球轴承）:齿轮传动效率 0.97 （8级精度一般齿轮传动）3|:联轴器传动效率0.99（齿轮联轴器）4n =0.83I卷筒传动效率 0.96由电动机到工作机的总效率n =_I =0.83.-=54.94r/min因此可知电动机的工作功率为： ；叫43呦 式中：二一一工作机实际所需电动机的输出功率，kW；Pw工作机所需输入功率。kW；n电动机至工作机之间传动装置的总功率。3、确定电动机转速工作机卷筒轴的转速r/min=54.94r/minttD按推荐的传动比合理范围，V带传动在（24）之间，一级圆柱齿轮传动在 （36）之间，所以总传

3、动比的合理范围 =624，故电动机的转速可选范围为 ：,：=鹉沁=3301319 r/min，符合这一范围的同步转速有 750 r/min和 1000 r/min。根据容量和转速，有机械设计手册查出有两种适用的电动机型号, 其技术参数及传动比的对比情况见下表：表1传动比方案方 案电动 机型 号额定 功率（kW同步转 速r/mi n满载 转速 r/mi n重量(kg)总传 动比V带传 动减 速 器1Y132M2-65.510009608417.473.25.462Y160M2-85.575072011913.112.55.24综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动 比，可知

4、方案1较合适(在满足传动比范围的条件下，有利于提高齿 轮转速，便于箱体润滑设计)。因此选定电动机型号为丫132M2-6i=17.47额定功率为Ped =5.5kW ，满载转速n=1000r/min。计算总传动比及分配各级的传动比1、传动装置的总传动比为i=也=_ =17.472、分配各级传动比因i=F慣，初取嗪=3.2，则齿轮减速器的传动比为:=5.463、计算传动装置的运动参数和动力参数(1) 各轴转速【轴=l=300 r/minU轴.=54.95 r/min卷筒轴：- r/min(2) 各轴功率4.25kWII 轴|_ . J . I L卷筒轴厂 -C(3) 各轴转矩轴 1.-L 厂.八：

5、L n2PZ轴=心.=：. 、：二PQ卷筒轴:- - I表2运动和动力参数参数轴名电动机轴I轴U轴卷筒轴转速 n/L min-196030054.9454.94功率P/kW4.434.254.043.92转矩T/N m44.07135.29702.13681.27传动比i3.25.461效率n0.960.950.97四、V带设计设计参数应该满足带速:二一、小带轮包角-rah一般带根数坏耳吟等方面的要求。1、求计算功率Pc查表 13-8 得底，：L-.-2、选V带型号可用普通V带或窄V带，现选以普通V带由 , n=960 r/min查机械设计基础表13-15可知选A型，：丄厂一亠二：二二.:二3

6、、求大小带轮基准直径_ 由表13-9可知不小于75mm现取Hj.= 125mm. - : : -丨-.由表13-9可知取二、二一一一4、验证带速irdn在5-25m/s的范围内，合适5、求V带基准长度一.和中心距a初选中心距：_1 +-.-取.一比才U-，符合0匚由机械设计基础第205页13-2式可得带长.-.3 -“ 二-+丄：= -_厂有表13-2对A型带选：二；強沁心实际中心距：臣仍嗨昔臥吉 =(goo 4_ g26mm.6、验算小带轮包角“I:-_ -，合适星B.7、求V带根数Pc2 今 n=960r/min,二 _二:.查表 13-3_ z ,由式13-9得传动比色（1-15查表 1

7、3-5 知：_一_ 一 一二.-由- Id：查表13-7得:;心八，查表13-2得：L由此得一 . _-.-:二，取4根8求作用在带轮轴上压力.查表 13-1 得 q=0.1Kg/m ； 的单根V带的初拉力：轴上的压力：叶汁 五、齿轮的设计（1）择齿轮类型，材料，精度，及参数 选用闭式斜齿圆柱齿轮传动（外啮合） 选择齿轮材料；小齿轮材料都取为 45号钢，调质,HBS=197-286 ; Him1 =600MPa; fe1 =450MPa；大齿轮材料取为：45号钢，正火处理 HBS=156-217; Hlim2=380MPa; fe2 =300MPa;（表 11-1）;由表 11-5： Sh =

8、1； Sf =1.25;Zh =2.5; Zf =188.9;(表 11-4)h i = h limi / Sh =600MPa; h 2= h iim2 / Sh =300MPaF1= FE1 / SF =360MPa; F2= FE2/ SF =240MPa按齿轮接触强度设计计算：选取齿轮为8级的精度制造，取载荷系数Ka=1.3,（表13-3）；齿宽系数d=1.2；（表11-6）初选螺旋角=15 ；小齿轮齿数乙=20;大齿轮齿数Z2=20 5.46=110；d12KT 1 u 1( ze zhU( h中心距螺旋角:Z)22 135.29 1.35.5_1 ( 2.5_188.9_cos15

9、_0.98)5.51.230079.33 mmmn = d = 79.3os=3.83 取 mn=4； z120mn( z1 z2) a = n12270 mm；2cos15mn(Z1 Z2)4. 130 一。=arccos=arccos=15.64 ;2a2 270mnZ1分度圆直径：d1=宀=83.076 mm； d2 =i齿 d1 =456.918 mm； cos齿宽 b= d*=1.2 79.33=99.6 mm；取b =105mm；b2 =100mm；验算齿面弯曲强度：齿形系数 YFa1 =2.82； YSa1 =1.57； YFa2=2.2； YSa2 =1.84；(表 11-8;

10、 11-9)F12KT1YFa1YSa1 =2 1.3 132.58 2.82 1.572 2bmnz1100 420=48MPa；F2如卜2- =48 2284 =37$6MPa；YFa1 Ysa12.82 1.57F1 F 1 ；齿轮的圆周速度：F2 F2； 故安全;dg =_83 3=1.3m/s60 1000 60000齿轮传动的几何尺寸，制表如下：（详细见零件图）名称代号结果小齿轮大齿轮法面模数mn4螺旋角15.64中心距a270 mm传动比i齿5.5法面压力角n20齿顶咼ha4齿根高h f5全齿高h9顶隙c1.125齿数z20110分度圆直径d83.076456.918齿顶圆直径:

11、d a91.076464.918齿根圆直径df73.076446.918齿轮宽b105100六、减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计名称符号结果公式机座壁厚8mm0.025a+18机盖壁厚18mm0.02a+18机座凸缘壁厚度b12mm1.5根据各段 装配的零 件及定位 需要得出 轴径和长 度S =110,Rl=50L工=59 ,R2=58Lg =59 ,Ra=60L250-500 时；n=6轴承旁连接螺栓直径d116 mm0.75 df机盖与机座连接螺栓直径d212 mm(0.5-0.6) df轴承端盖螺钉直径da10 mm(0.4-0.5) df窥视孔螺钉直径d48 mm(0.3-0.4) d

12、f定位销直径d10 mm(0.7-0.8) d2df di d2至外机壁距离Ci见卜表df d2至凸缘边缘距离C2见卜表轴承旁凸台半径R1C2外机壁纸轴承作端面距离I140 mmC1 + C2 + (8-12)大齿轮顶圆与内机壁距离112 mm1.2齿轮端面与内机壁距离210 mm机盖机座肋厚m1, m7/7 mmm10.85 1m 0.85轴承端盖外径D2140/165 mm轴承端盖凸缘厚度t12 mm(1-1.2) d3表 c1 ,c2 值(mm)螺栓直径M8M10M12M16M20M24M30G min13161822263440C2 min11141620242834七：轴的设计1.高

13、速轴的设计。(1)选择轴的材料：选取45号钢，调质，HBS=197-286(2)初步估算轴的最小直径据教材公式，d c Pi253.70 r/min;取 dmin =30mm ;查表 14-2 得 c=110; p 3.952kw; md 3片d c r=28mm ; 28(1+5%) =26.6 ni2. 轴的结构设计:考虑带轮的机构要求和轴的刚度，取装带轮处轴径dmin 30mm ;齿轮轮毂直径：d毂=（52.5-70） mm 取d毂=55mm；（1.5 2）根据密圭寸件的尺寸，选取装轴承处的轴径为 d承=45mm；查机械设计手册第三版 P949;选取轴承：型号孔 径外 径宽B动载KN静载

14、KN油r/mi n脂r/mi n7209AC45mm85 mm19 mm36.827.290006700两轴承支点间的距离：L1 B 2 12 2 B式中：B1 小齿轮齿宽，1 箱体内壁与小齿轮端面的间隙,2箱体内壁与轴承端面的距离，B轴承宽度，得到：L1=168mm带轮对称线到轴承支点的距离：BB3L2J b k ;22式中：l2轴承盖的凸缘厚度，（I2G Q 5 t 2 B=27 ）13螺栓头端面至带轮端面的距离，15mmk轴承盖 M10螺栓头的高度，查得k=6;B3带轮宽度；B3 2f 3e 2 9 3 1563 （查表 13-10 得 f,e 的值）；求得：L2 =88mm2.按弯扭合

15、成应力校核轴的强度。（1）计算作用在轴上的力小齿轮受力分析圆周力：Ft1 2T1 =2 135.29 103/83-3257 Nd1径向力：FMFt1 tan nCOS=3257ta n20 cos15.64 =1231 N轴向力：Fa1 Ft1 ta n3257 tan 15.64 =911.8 N（2）计算支反力水平面：F1HF2HFt1/2 3257 / 2 1628.5 NL1dFr1 Fa1 垂直面：F2V22 =840.9 NL1F1V Fr1 F2V 1231-840.9=390N（3）求F在支点产生的反力：匚F L21338 88MF2F697.7 NL1168F1FFq F2

16、V 1338 697 2035 N（4）求垂直面的弯矩：L1M 2V F2V70.6 N m2M 1V F1V 1 =32.76 N m2S =Lj =Lg =L* =S =(5) 求水平弯矩:M i hM 2 h Fi h 136.794 N m2求合成弯矩：I 22Ma . M 2V M 2H =252 N mMa M 2MiV =136.43 N m(6) 求轴传递的扭矩：d“T Ft 135.29 N m2(7) 求危险截面的弯矩当量：a-a截面最危险，其当量弯矩为Me Ma ( T)2265 N m(8) 计算危险截面处轴的直径:M=35 mm0.1安全;3. 低速轴的设计。 选择轴

17、的材料：选取45号钢，调质，197-286 初步估算轴的最小直径据教材公式,2轴的结构设计:查表 14-2 得 c=110; Ph 3.96 kw; n”54.95 r/min45.8 1.05=48.06 mm 取 dm in =50 mm；考虑带轮的机构要求和轴的刚度，取装联轴器处轴径:d min =50 mm ；齿轮轮毂直径:, 齿宽d 毂=(m)=(52.5-70)mm 取 d 毂=65mm；根据密封件的尺寸，选取装轴承处的轴径为 d承=60mm； 查机械设计手册第三版 P949;选取轴承：型号孔径外径宽B动载KN静载KN油r/mi n脂r/mi n7212AC60mm110mm22m

18、m38.528.590006700两轴承支点间的距离:Li Bi 2 i 2 2 B ；式中：Bi 小齿轮齿宽，1 箱体内壁与小齿轮端面的间隙，2 箱体内壁与轴承端面的距离，B轴承宽度，得到：Li =166 mm带轮对称线到轴承支点的距离：BB3L12 I3 k ；22式中：12轴承盖的凸缘厚度，(12 q q 5 t 2B=27)I3螺栓头端面至带轮端面的距离， 15mmk轴承盖 M10螺栓头的高度， 查得k=6；B3联轴器宽度；B3 2f 3e 2 9 3 1563 (查表 13-10 得 f,e 的值)；求得：L2 =112 mm3按弯扭合成应力校核轴的强度。（1）计算作用在轴上的力小齿

19、轮受力分析圆周力：Ft2 2t2=2 702.13 103/456.918=3073N d2径向力：Fr2 Ft2tan ncos=3073ta n20 cos15.64 =1161N轴向力：Fa2Ft2ta n3073 ta n15.64 =860.3N（3）计算支反力水平面：F1HF2HFt2 /2 3073/2 1516.5 NFLl Fd垂直面：F2v 22 = 590.1NL1F1VFr2 F2V1516.5+590.1=1750.6 N（4 ）求垂直面的弯矩：L1 M 2VF2V 49.48N m2L1 M 1V F1V =147 N m 2（3）求水平弯矩：M 1 h M 2hF

20、1 h129 N m2（7）求轴传递的扭矩：-JTFt2 702 N m2（8）求合弯矩：M Jm： M-h =191.2 N m1、求危险截面的弯矩当量：Me Jm 2 （ T）2 465 N m(10)计算危险截面处轴的直径:3.3.；O.1；W=43mm安全;八:轴承校核计算1、高速轴承的校核寿命为48000小时，校核初选的7209AC轴承 两轴承径向力：+= V3902 -I- 1628.53 = 1674.5=V340.92 -k 1628.51 = 1832.8查机械设计基础表16-11可知：e=0.68,. =1138.4一： -一 一一二=1246.3由于一+-：_，所以2为压

21、紧端 故*：.：】I%沿凡=2050.2计算轴承的当量动载荷：由一:- - ；查表16-11可知:所以二-二 .1_亠：，:r F.rZ050.Z社亠亠由一-；查表16-11可知:_ -. _ - ;所以I1:-计算所需的径向基本额定动载荷汩F：因为一 故以轴承2的径向当量动载荷-为计算依据。因受中等冲击查表16-9得 -二工作温度正常，查表16-8 得 一。所以: - 亍 】- 4；36.2kN_，所以2为压紧端故咕：-=：叫=2444N计算轴承的当量动载荷：由一-；查表16-11可知:所以二-.丄_ -=:.由一-二-.-；查表16-11可知:所以F 二.一 -一 :.-:-计算所需的径向

22、基本额定动载荷故以轴承2的径向当量动载荷u为计算依据。因受中等冲击查表16-9得 -工作温度正常，查表16-8得 _。58.2kNGttai 、L5x2aoim t -22.7kN因此合适九、键的设计由于齿轮和轴材料均为钢，故取(T P=120Mpa1、输入轴与大带轮轮毂联接采用平键联接轴径 d=30mm,L=60mm, T=135.29N m查机械设计基础课本 P156得，选用圆头普通A型平键，得:b=8mm ，h=7mm ，键长范围 L=18 90mm。键长取L=50 mm 。键的工作长度l=L b=42mm 。强度校核：由P158式10-26 得(T p=4T/dhl=61Mpac P=

23、120Mpa所选键为：普通A型8X7平键2、输入轴与齿轮联接采用平键联接轴径 d=55mm,L=105mm，T=135.29N m查课本P156得，选用圆头普通A型平键，得：b=16mm , h=10mm ，键长范围 L=45 180mm。键长取L=90mm 。键的工作长度l=L b=74mm 。强度校核：由P158式10-26 得c p=4T/dhl=109 Mpa c P=120Mpa所选键为：普通A型16X10平键3、输出轴与齿轮2联接用平键联接轴径 d=65mm,L =100mm查课本P156得，选用圆头普通A型平键，得：b=20mm , h=12mm ，键长范围 L=56 220mm

24、。键长取L=90 mm 。键的工作长度l=L b=70mm 。强度校核：由P158式10-26 得c p=4T/dhl=32 Mpa c P=120Mpa所选键为：普通A型20X12平键4、输出轴与联轴器联接用平键联接轴径 d=50mm,L=110mm查课本P156得,选用圆头普通 A型平键，得:b=14mm ,h=9mm 键长范围L=36160mm。键长取L=90mm 。键的工作长度l=L b=76mm 。强度校核：由P158式10-26 得c p=4T/dhl=15.8 Mpa c P=120Mpa所选键为：普通A型14X9平键十、联轴器的选择根据低速轴最小端轴颈选择LZ4型弹性柱销齿式联

25、轴器型号公称转矩Tn/N m许用转速nr/min轴孔直径d1,d2,dz轴孔长度L、L1DBS质量KgLZ1112500012-2427-5276422.51.7LZ2250500016-3230-8290502.53.0LZ3630450025-4244-1121187037.3LZ41800420040-60843联轴器的校核-:/: d -11： 42J0r/mm合适十一、润滑与密封1、润滑方式齿轮的润滑d=83 300 =1加怡60 1000 60000由于速度低于2m/s，轴承采用脂润滑ZI-1GB7324-1994 ，闭式 齿轮采用工业闭式齿轮油 L-CK

26、C150GB5903-1995,浸油深度以从动轮一个齿高为宜。2、密封方式（1）箱座与箱盖凸缘的密封选用接合面涂密封胶703（2）观察孔、注油孔等处密封选用石棉橡胶纸（3）轴承盖密封高速轴：透盖 B 35 54 GB/T 13871-1992盲盖 O 87.5X2.65-A-N-GB/T34521-2005低速轴：透盖 B42 62 GB/T 13871-1992盲盖 O128-3.55-A-N-GB/T34521-2005(4)其他处密封轴承靠近机体内壁处用挡油板密封，防止润滑油进入轴承内部。十二、附件设计A视孔盖和窥视孔：在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够 的空间

27、，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔 与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封， 盖板用铸铁制成，用M8紧固。B油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧， 以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块， 由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不 能太低，以防油进入油尺座孔而溢出。D通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在 机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡。E位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘 的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度。十三、设计小结这次关于带式运输机上的单级展开式圆柱齿轮减