单级斜齿圆柱齿轮减速器课程设计

1、机械设计课程设计计算说明书设计题目：带式运输机传动装置专业0班设计者：指导老师：2009年 12月27日专业课设计课程设计说明书一、传动方案拟定二、电动机的选择三、计算总传动比及分配各级的传动比四、运动参数及动力参数计算五、传动零件的设计计算六、轴的设计计算七、滚动轴承的选择及校核计算八、键联接的选择及计算九、润滑方式的确定十、参考资料计算过程及计算说明一、传动方案拟定1. 设计题目名称单级斜齿圆柱齿轮减速器2. 运动简图3. 工作条件 运输机双班制工作，单向运转，有轻微振动，小批量生产，使用年限6年。4, 原始数据1. 输送带牵引力F=1100N2. 输送带线速度V=1.5 m/s3. 鼓轮

2、直径 D=250 mm二、电动机选择1、选择电动机的类型：按工作要求和工况条件，选用三相鼠笼式异步电动机，封闭式结构，电压为 380V, Y型。2、计算电机的容量Pd :电机至工作机之间的传动装置的总效率：a式中：1带传动效率：0.95 ;2 滚子轴承传动效率：0.993圆柱齿轮的传动效率：0.97 ;4 -弹性联轴器的传动效率：0.995 卷筒的传动效率：0.96已知运输带的速度v=0.95m/s :Fv1100 1.5 2.03kw所以：Pd 10001000 0.85 0.96a从表22-1中可选额定功率为3kw的电动机3、确定电机转速:卷筒的转速为：n10°°60

3、10°°5 "4.65r/minnD3.14x250按表14-8推荐的传动比合理范围，取 V带传动比i广24单级圆柱齿轮减速器传动比j2 =46，则从电动机到卷轴筒的总传动比合理范围为：i =8 24。故电动机转速可选的范围为：符合这一范围的转速有：1°°°r/min、15°°r/min，；综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比，可见第1种方案比较合适，因此选用电动机型号为Y100L2-4,其主要参数如下：总传动比：I总n卷筒142°114.65= 12.39型号功率(Kvy转速：

4、(r/mi n ):堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y100L2-43142°2.22.2额疋功 率 kW满载转速KHDADEFGHLAB3142°1224516°286°8241°°38°2°5三、计算总传动比及分配各级的传动比:分配传动比：取一级斜齿圆柱齿轮的传动比：i 5，12.39则一 V带的传动比：5 =248四、运动参数及动力参数计算：将传动装置各轴由高速到低速依次定为 1轴、2轴、3轴、4轴，701122334依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率2轴n2丨1572585=

5、114.5r/min1、各轴转速:1轴：1们阳加72.58皿n卷筒轴：n3 二 n2 二 114.5r/min2、各轴输入功率，输出功率：输入功率：1轴：P 厂 P d 01 = p d = 2.030 .95 = 1.93 kw2轴：P 2 = P 异 口 12 = P 广耳 2 小 3 = 1 .93 汇 0.99 汇 0.97 = 1 .91 KW卷筒轴：p3 二 p 234 二 p 324 = 1.910.990.99 二 1 .87 KW输出功率:1 轴：p厂 p 2 = 1.93 °.99=1.91KW2 轴：p2 = p22 = 1.9仆 0.99 = 1.89KW卷筒

6、轴： p3 二 p32 =870.99 = 1.85 KW3各轴输入转矩，输出转矩：电动机的输出转矩：Td =9550 R =9550 Z03 =13.65N* m1n。14201 轴输入转矩： =9550 B=9550 丄9332.19N* m1 1n1572.582 轴输入转矩：T2 =9550 P1= 9550=159.31N* m12 n2114.5卷筒轴输入转矩：T4 =9550 巳=9550 -1187 -155.97N*m1 4n3114.5输出转矩分别为输入转矩乘以轴承效率0.99。运动和动力参数计算结果如F表:轴名功率p( Kvy转矩t(N*m转速(r/min)传动比效率输入

7、输出输入输出电动机轴2.0313.65142050.951轴1.931.9132.1931.87572.582.480.962轴1.911.89159.31157.72114.51.000.98卷筒轴1.871.85155.97154.41114.5五、传动零件的设计计算:1. 设计V带（1）确定V带型号kA=1.2Pc=KP=1.2 x 3=3.6KW根据 Pc=3.6KWi°=1420r/min,选择 A型 V带，取 d广 90mm。大轮的基准直径：d i0 d1 （ 2.48 90 0.98 = 2 1%。取 d2 二 224mm。:为带传动的弹性滑动:=0.010.02。（2

8、） 验算带速：Vdj_ 二 3.14 90 1420 = 6.69m/s :： 25m/s带速合60 0000 60000适。（3）确定V带基准长度Ld和中心距a0:根据：0.7（dd2）w2（dd2）可得a。应在219.8 628mm之间，初选中心距 a0=600mm取 Ld =1800mm。计算实际中心距:a a°0=6001800 1700 =650mm。2（4）验算小带轮包角:,=180 -d2 d1 573=80 - 224 一90 57.3、168.20120 合适。a650（5）求V带根数乙今 p1 1420r/min，d1 =90mm,得:传动比:由=168.20 查

9、表得 K0.98，查表得： Kl.°1，由此可得:取Z=3根。(6) 求作用在带轮轴上的压力 Fq :查表得 q=0.10kg/m ，故得单根 V带的初拉力：毗（空 _1）+qj =5°° “ 空 _1）+0.心 6 69.43.49N 厂0 zv KV 3 6.690.98669作用在轴上压力:FQ=2zF°sin 于=2 3 143.49 sin眯 M56.38N。(7) 确定带轮的结构尺寸，给制带轮工作图小带轮基准直径di=90mn采用实心式结构。大带轮基准直径 d2=224mm采用腹板式结构，基准图见零件工作图。2、齿轮设计(1) 选选齿轮的材料

10、、精度和确定许用应力:因传递功率不大，转速不高，小齿轮用40Cr调质，齿面硬度217286HBS，Hlim1 =650750MPa，a FE1 = 560620MPa大齿轮用 45钢调质，齿面硬度197286HRC，口 H lim2 =550 620MPa，a FE2 = 410 480MPa。取Sf = 1.25,SH =1.0 ;取 Zh =2.5，Ze =189.8 ； FE1 600-一二旦480MPaF1Sf1.25F2 =CT(JSf一 1.25:二 H lim 1700Sh_ 1匚 H lim 2600Sh_ 1FE2450= 600MPa700MPaH2 =CTH1 = 360

11、MPa(2) 按轮齿弯曲强度设计计算齿轮精度用8级，取载荷系数K=1.2 ,，齿宽系数门d"8 ,小齿轮上的转矩：6 P1 934T/9.55 1095500003.22N*mmn1572.58大齿轮上的转矩：6 P21 914T9.55 10 一 =955000015.93N*mmn?114.5初选螺旋角利£齿数：取 Z22，贝S Z2=5 22 =110齿形系数：22 110乙=鼻15皿叱芯品=S查图 11-8 得 Y Fa1 = 2.73, Y f/2.22。由图 11-9 得Y Sa1 = 58, 丫sa2 二 1812.73 1.58480"0089営=

12、专1= 0.0112 ,故应该对大齿轮进行弯曲强度计算。小齿轮法向模数：由表 4-1 取 mn=1.25mm。中心距： 取 a=90mm确定螺旋角：1 二 arccos 二 arccos125 22 110 二 23 33' 2a2x90齿轮分度圆直径d1 = mnZl二1.25 22 30mmd1 cosBcos23 33'齿宽 b= d d厂 0.8 30 = 24mm取 b2 二 25mm,= 30mm(3) 验算齿面接触强度：(5)齿轮的圆周速度故选8级制造精度是合宜的。(5)设计小结：名称代号单位小齿轮大齿轮中心距amm90传动比i2.48模数mmm1.25螺旋角(0

13、)齿数z22110分度圆直径mm30150.11材料及40Cr45钢齿面硬度217286HBS197286HRC六、轴的设计计算输入轴设计：1、按扭矩初算轴径选用45号钢调质处理，硬度 217286HBS查课本第245页表14-2取 k = 35Mpac=iiQ d 3C”P =110住丄9L =16.49mm，考虑有键槽，将直径n 572.58增大 5% 则 d=16.49 x (1+5%)mm=17.32选 d=18mm2、齿轮轴的结构设计(1) 轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面 由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合

14、固定，两轴承 分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定(2) 确定轴各段直径和长度工段：d18mm长度取 L40mmt h =2cc=1.5mmII 段：dd1 218 2 2 1.5=24mm初选用7205AC型角接触球轴承，查指导书表可知其内径为25mm宽度为15mm考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑和箱体外 壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为 55mm安装齿轮段长度应比轮毂 宽度小2mm故II段长：III 段直径：d3=25mm小齿轮直径 da =d 2h m=30 2 1 1.5 = 33mm小齿轮宽度

15、加退刀槽L3 =30 10 =40 mm取过渡段直径d4 =30mm,L4 =20mm取轴承直径d5=25mm L5=16mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距 L=205mm（3）按弯矩复合强度计算 求分度圆直径：已知di = 30mm 求转矩：已知Ti=32.19N*m 求圆周力：Ft 求径向力Fr 作用在轴1带轮上的外力：F = Fq =856.38N因为该轴两轴承对称，所以：La = Lb = 85mm（1）绘制轴受力简图（如图a）（2）绘制垂直面弯矩图（如图b）轴承支反力：由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为（3）绘制水平面弯矩图（如图c）截面C在水平面上弯矩为：（4

16、）绘制合弯矩图（如图d）（5）绘制扭矩图（如图e）转矩：T=32.19N*m绘制当量弯矩图（如图f）转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取 a =1,截面C处的当量弯矩：（7）校核危险截面C的强度因为材料选择45号钢调质处理，二b =650MPa ,得许用弯曲应力 丘 4b】=60MPa 贝y.因为5段的直径都大于d,所以该轴是安全的。输出轴的设计计算：1、按扭矩初算轴径选用45号钢调质处理，硬度 217255HBS 2取=35MpaC=115b得：d XcJP =115x J丄91 = 29.38mm ,故取 d=30mm n114.52、轴的结构设计（1）轴的零件定位，固定和装配单级减速器中，

17、可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮 左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两 轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈 阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。 联轴器的选择计算联轴器所需的转矩：TcKaT查课本291表17-1取Ka".5，Tc二KaT "5 155.97 =233.96N* m查手册选用型号为 HL2的弹性柱销联轴（2）确定轴的各段直径和长度工段：取联轴器直径d30mm，查表长度取L82mmt h =2cc=1.5mm二11 段:dd1 230 2 2 1.5 =36

18、mm考虑到联轴器和箱体外壁应有一定的距离，L55初选7208AC型角接球轴承，其内径为40mm宽度为18mm考虑齿轮端面 和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为 23mm则该段长43mm安装齿轮段长度为轮毂宽度为 2mm故II段长:皿直径：d3=40mmW段直径：过渡段由于对称性及其配合关系，即 l4 =16mm但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3。该段直径应取：(44+3X 2) =50mm取轴环直径d5=50mm长度L5=5mm齿轮直径d6 =44轴承直径d7 =d3 =40由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=230mm

19、(3) 按弯扭复合强度计算 求分度圆直径：已知d2=150.11mm 求转矩：已知T2"59.31N*m 求圆周力Ft : 求径向力Fr t两轴承对称二 La 二 Lb =85mm(1) 求支反力 Fax、FBy、Faz、F bz(2) 由两边对称，书籍截C的弯矩也对称截面C在垂直面弯矩为(3) 截面C在水平面弯矩为(4) 计算合成弯矩(5) 计算当量弯矩：取a =0.6(6) 校核危险截面C的强度因为材料选择 45号钢调质处理，得6=650MPa，得许用弯曲应力Eb】=60MPa 则.因为5段的直径都大于d,所以该轴是安全的。七、滚动轴承的选择及校核计算根据根据条件，轴承预计寿命1

20、6X 365X 8=46720小时1、计算输入轴承(1)已知 ni=572.58r/min轴承径向反力： F厂780.78N初先轴承为角接触球轴承7205AC型轴承内部轴向力F s 二 0.68 F r，贝y F s1 = F S2 = 0.68F 广 0.68 780.78 二 530.93N(2) T Fs1 Fa 二 Fs2 , Fa=o故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端，求系数x、y,T EA!二艮2 =0.68 EeF r1 F r2二根据课本表16-11计算当量载荷P1、P2:(5)计算所需的径向基本额定动载荷值T p厂P2故取P=780.78N,角接触球轴承£ =3

21、i -.cp 6°n16 Lht106gM 60羅58 4672010613=10055.86 N根据手册得7205AC型的Cr =15800N>21584.15Nc厂9880N ,故角接触球轴承7205AC型合适。2、计算输出轴承(1)已知 n2=114.5r/min,轴承径向反力：Fr =Faz i061.29N试选7207AC型角接触球轴承得 Fs=o.68Fr,则计算轴向载荷FA1、FA2:Fs1 Fa 二 Fs2，Fa=o任意用一端为压紧端，1为压紧端，2为放松端 两轴承轴向载荷：F A厂F A广F s广721.68N求系数x、yT A1=0.68 _eF r1 F r2二根据课本表计算当量载荷p1、p2 :(5)计算所需的径向基本额定动载荷值T p厂p2故取P=1061.29N,角接触球轴承£ =3 取 f厂1，fp1.空 60nCr亠.29 亜1145 46720 3106=799300N0r 二根据手册得 7208AC型的 cr =35200N>265