单级圆柱齿轮减速器设计说明书

1、设计项目计算公式及说明主要结果1.设计任务（1）设计带式传送机的传动系统，采用单级圆柱齿轮减速器和开式圆柱齿轮传动。（2）原始数据输送带的有效拉力 F=4000N输送带的工作转速 V=1.0m/s（允许误差5%）输送带滚筒的直径 d=380mm减速器的设计寿命为5年（3）工作条件两班工作制，空载起动，载荷平稳，常温下连续单向运转，工作环境多尘；三相交流电源，电压为380V/220V。2.传动方案的拟定带式输送机传动系统方案如下所示：带式输送机由电动机驱动。电动机1通过联轴器2将动力传入减速器3，再经联轴器4及开式齿轮5将动力传至输送机滚筒6，带动输送带7工作。传动系统中采用单级圆柱齿轮减速器，

2、其结构简单，齿轮相对于轴位置对称，为了传动的平稳及效率采用斜齿圆柱齿轮传动，开式则用圆柱直齿传动。传动系统方案图见附图（一）3.电动机的选择按设计要求及工作条件选用Y系列三相异步电机，卧式封闭结构，电源为380V。（1）.电机容量选择根据已知条件有计算得知工作机所需的有效功率为P=4.0KW如图所示为电动机传动原理图各个零件的编号如附图（一）： 设输送机滚筒轴至输送带之间的效率；联轴器效率，=0.99；闭式圆柱齿轮传动效率，=0.97；开式圆柱齿轮传动效率，=0.95；一对滚动轴承的效率，=0.99；输送机滚筒效率，=0.96.估算传动系统的总效率为： =*其中：=0.99 =*=0.97*0

3、.99=0.9603 =*=0.99*0.99=0.9801 =*=0.95*0.99=0.9405 =*=0.99*0.96=0.9504由此可得传动的总效率 =*=0.99*0.9603*0.9801*0.9405*0.9504=0.8329工作机所需要的电动机的功率 =4.8kw由Y系列三相异步电机列表可以确定满足条件的电动机额定功率应取为5.5kw。2）电动机转速的选择 根据已知条件有计算得知输送机滚筒的工作转速为： =50.28 r/min 由表初选同步转速为1500 r/min，1000 r/min的电动机，对应于额定功率为5.5kw的电动机型号分别为Y132S-4和Y132M2-

4、6，把 两个电动机的有关技术参数及相应算得得总传动比列于表中： 方案比较表方案号电动机型号额定功率（kw）同步转速（r/min）满载转速（r/min）总传动比IY132M2-65.5100096019.09IIY160M2-85.575072014.32考虑到本次设计安装的方便，选用方案II。 Y160M2-8 型三相异步电动机的额定功率=5.5kw，满载时转速为720r/min，由表查得电动机中心高H=160mm，轴伸出部分用于装联轴器轴段的直径和长度分别为D=42mm，E=110mm。=0.8329=4.8kw=50.28 r/min电动机型号为Y160M2-8=5.5kw=720r/mi

5、n4.传动比的分配带式输送机传动系统的总传动比为： i=14.32由传动系统方案知道： =1，=1按表查取闭式圆柱齿轮传动的传动比取为3.5即为： =3.5由计算可以知道开式圆柱齿轮减速器的总传动比为 =4.09， =4.09传动系统各级传动比分别为： =1，=3.5，=1，=4.09=1=3.5=1=4.095.传动系统的运动和动力参数计算6.减速器传动零件的设计计算（1）齿轮的设计计算（2）.轴的初步设计计算7.滚动轴承的选择8.键连接和联轴器的选择9.减速器润滑方式，润滑剂及密封装置的选择10.设计小节传动系统各轴的转速和转矩计算分别如下： 0轴即电动机主轴 =720r/min =5.5

6、kw =9550=95501轴即为减速器高速轴= r/min =720r/min=*=5.50.99=5.445kw=72.9512轴即为减速器低速轴 = r/min=205.71 r/min =5.4450.9603=5.229kw =72.233 轴 即为开式圆柱齿轮传动高速轴： = r/min=205.71 r/min =5.2290.9801kw=5.12kw =242.7414轴即为输送机滚筒轴： = r/min=50.28 r/min =5.1250.9405=4.82kw =238.030.9405轴号电动机单级圆柱齿轮减速器开式圆柱齿轮传动工作机0轴1轴2轴3轴4轴转速（r/m

7、in）720720205.71205.7150.28功率（kw）5.55.4455.225.124.82转矩（N.M）72.9572.22228.64238.04915.84两轴连接件联轴器齿轮联轴器齿轮传动比13.514.09传动效率0.990.96030.98010.9405注：对电动机轴所填数字为输出功率和输出转矩，对其他各轴所填的数字为输入功率和输入转矩。 对于所设计的圆柱齿轮减速器中齿轮采用斜齿圆柱齿轮传动，按软齿面闭式齿轮传动设计计算路线，对斜齿圆柱齿轮进行设计计算。 单级圆柱齿轮减速器的内部只有一对常啮合斜齿轮，设高速级齿轮即小齿轮为1 ，低速齿轮为即大齿轮为齿轮2，该减速器的设

8、计使用寿命为5年，两班工作制，由前面计算知道N.m i=3.5（1）.选择材料及热处理 小齿轮选择45号钢，调质 HBS1=240270， 大齿轮选择45号钢，正火HBS2=200230（2）确定许用接触应力和 =齿轮的寿命系数 接触极限 最小安全系数由图像知道=560Mpa =500Mpa 接触应力变化次数为：=60=607201（823005）=1.04=60=由接触应力变化总次数可以知道 =0.93 =0.99当失效概率低于1/100时，取接触强度最小安全系数=1将以上数值带入许用应力计算公式得： =520.8Mpa=495.0Mpa>(3).按齿面接触强度条件计算中心距a由a (

9、u+1)1)K 为载荷系数，由表查得K=1.2;2）齿宽系数查表得：=1.0 =0.44 取 为=0.443)弹性系数由表查得 =189.8 Mpa4）节点区域系数 取 = 则=2.4755)重合度系数 = 初选端面重合度=1.65（>1)由式（13-17）因此=0.786）螺旋角系数 =0.9927)计算中心距a a (u+1) =（3.5+1）因此取标准中心距a=125mm。（4）确定主要参数和计算主要尺寸 1）模数 =1.82 因此模数取为2 2）齿数和 = =27.353.5=95.75调整后取=28 =95实际传动比 =3.39传动比误差 =*100%=-3.36%。在误差范围

10、5%内3）螺旋角Cos=0.984=在820 的范围之内，取小齿轮为右旋，大齿轮为左旋4）分度圆直径 和=56.911mm=193.089mm5）齿宽和=1250.45=56.25mm取齿宽为=56mm则=+（510）=56+（510）=6167mm取齿宽=62mm（5）确定许用弯曲应力和= Mpa1）弯曲疲劳极限应力=220Mpa =180Mpa2）弯曲疲劳寿命系数 盈利循环次数为=60=607201（823005）=1.04=60=由此查阅相关图表知道=0.90 =0.953）齿轮应力修正系数 由标准规定知道=24)最小安全系数 失效率低于1/100时 =1.255）许用弯曲应力由=353

11、.28 Mpa=334.0Mpa（6)检验轮齿抗弯强度 1）当量齿数 =29.87 =101.73 由此取两个齿轮的齿数分别为22和97 2）齿形系数和应力修正系数 =2.72 =1.57 =2.20 =1.783）重合度系数=0.25+=0.25+=0.7104)螺旋角系数 由相关图查取数字得知 =0.885）校核弯曲强度 = =80.05Mpa= =81.56Mpa因<，< 故轮齿弯曲强度满足要求7） 主要设计计算结果中心距 =125mm法面模数 =2mm螺旋角 = （设小齿轮为右旋，大齿轮为左旋）齿数 =20 =89 分度圆直径 = 41.101mm = 182.898mm

12、齿顶圆直径 =45.101 mm =186.898mm齿根圆直径 =36.101mm =177.898mm齿宽 =50mm =45mm齿轮精度等级 8级材料及热处理 小齿轮 45 钢， 调质HBS1=230250 大齿轮 45钢 ， 正火HBS2=190210 （1）绘制轴的布置简图和初定跨距 轴的布置简图如附图（二）所示所示： =125mm =62mm为了保证齿轮端面与箱体内壁不发生干涉，计入尺寸k=10mm为了保证滚动轴承能顺利放入轴承座，计入尺寸c=5mm初选轴承宽度分别为=20mm ，=22mm。两轴的支承跨距分别为和 =2c+2k+=2（10+5）+20+62=112mm =2c+2

13、k+=2（10+5）+22+62=114mm（2）高速轴即1轴的设计 1）选择轴的材料及热处理轴上小齿轮的齿顶圆直径为=45.101 mm，比较小，所以采用齿轮轴结构。选用45号钢，进行调质处理 2）轴的直径的确定 由于高速轴承受的转矩比较小，因此高速轴的直径不一定很大，有转轴最小计算公式知道C其中P该轴传递的功率， n轴的转速， C与材料有关的系数，由查表知道C=106则C=106*=20.8mm 由此知道在该轴的最小处只要直径能达到20.8mm就可以满足设计要求。但是在前面选择的电动机要用联轴器与该轴进行连接，而所选择的联轴器要求该轴的最小直径为42.00mm，由此取该轴的最小处为42.0

14、0mm，即安装联轴器的地方轴的直径为42.00mm。由此可以画出减速器高速轴的结构形式：）（3）减速器低速轴的设计1)选择材料以及热处理 选用45号钢并进行调质处理。2）轴的受力简图如图（a）所示 =112mm=56mm（A） 计算齿轮的啮合力 =2514.28N =2514.28=930.00N =2514.28=455.11N（B） 求水平面内的支反力，作出水平面内的弯矩图 在水平面内受力简图如图（b）所示： =-=1257.14N =0 =1257.14 轴在水平面内的弯矩图如图（c）所示（C） 求该轴在垂直面内的支反力，作垂直面内的弯矩图轴在垂直面内的受力简图如图（d）所示=-79.5

15、8N=930-79.58=850.42=0 =79.5857=4536.06Nmm =850.42 轴在垂直面内的弯矩图如图（e）（D） 求支反力，作轴的合成弯矩图，转矩图 =1259.66N =1517.77N =0=71800.77Nmm=86512.69Nmm轴的合成弯矩图如图（f），合成转矩图如图（g）3）轴的初步设计计算 其中计算危险截面时用最大弯矩计算最小截面，轴的材料为45号钢 调制处理，则=58.7Mpa，取折算系数=0.6因此=30.67mm 由于在此轴段上开有键槽，所以轴直径增大4%，计算截面直径为31.90mm实际上取该轴段即C处直径45mm，故轴的强度足够。高低速轴的结

16、构设计图分别如附图（四），（五）。 （1）高速轴即1轴上的滚动轴承的选择，按承载较大的滚动轴承选择其型号。 因支承跨距不大，故采用两端固定式轴承组合方式。轴承选用深沟球轴承。 高速轴所受到的径向力和轴向力分别为和 =2538.00N=2538.00=938.78N=2538.00=499.40N（2）轴的受力分析 （A） 如图（1a）为轴的受力简图，图中=112mm=56mm （B）求水平面内的支反力，作水平弯矩图 轴在水平面内受力简图如图（1b）所示=1269.00N=0 =1269.0056=71064.00Nmm 轴在水平面内的弯矩图如图（1d）所示（C）求垂直面内的支反力，作垂直面内的

17、弯矩图轴在垂直面内的受力简图如图（1c）所示= =586.11N=-=938.78-586.11=352.67N=0=586.11=32822.16Nmm =352.67=19749.52Nmm 轴在垂直面内的弯矩图如图（1e）（E） 求支反力，作轴的合成弯矩图，转矩图 =1397.81N=1317.09N轴向力=459.40N，用于支承轴的滚动轴承拟选用一对角接触球轴承，幷采用固定安装 =0 =787277.62Nmm=73757.28Nmm T=72220Nmm 轴的合成弯矩图和转矩图分别如图（1f），（1g）。 由此知道轴承所受的径向力和轴向力分别为=938.78N和=459.40N 轴

18、承工作转速为n=720r/min 初选滚动轴承为7208，基本额定动载荷=36800N，基本额定静载荷=25800N =0.018 e=0.22+=0.21 =0.49>e X=0.56 Y=2.0+=2.09 冲击负荷系数=1.0 温度系数=1.0 =（X+Y）=（0.56938.78+2.09459.40）1.0=1485.86N 轴承寿命计算为 =351662h>24000h 即轴承选用合适（2）低速轴即2轴上滚动轴承的选择 按承载较大的滚动轴承选择其型号，因支承跨距不大，故采用两端固定的方式安装。轴承选用角接触球轴承。由前计算结果知：轴承工作转速为n=218.38r/min

19、。轴承2 所受的径向力=930.00N，=455.11N1）求轴承的当量动载荷 ，由轴承的工作条件知道=1.2， 温度系数=1.0 轴承2 ：= *=1.21251.63=1501.96N轴承1 ： =（X+Y） 试选轴承型号：由轴承颈d=40mm，初选轴承为6208型，该轴承的基本额定动载荷=29500N，基本额定静载荷=18000N=0.025 由表查得对应的界限值e=0.21比较=0.49<e 查表得：X=1 Y=0 所以=（X+Y）=1.2*1*930.0=1116N 2）计算轴承的寿命因为>，所以按照轴承 1 计算=85825h>24000h 所以轴承寿命满足要求。

20、（1）由前计算结果知道：高速轴为齿轮抽。高速轴的工作转矩为：T=72.22N.m， 工作转速为n=720r/min工作情况系数K取1.2计算转矩 =1.2*72.22=86.67Nm选择联轴器为TL型弹性套柱销联轴器，连轴器型号为TL6JB32*60 GB432384。许用转矩为T=250Nm，许用转速n=3800r/min 因<T，n<n，故该联轴器满足要求。 键选择为A型普通平键 =32.00mm =60.00mm =60-（510）=5055mm 按键的附表初选键为10*50GB1096-79: b=10mm h=8mm L=50mm l=40mm 键的许用挤压应力和许用剪切

21、应力分别为=110Mpa =90Mpa分别验算键的挤压强度和剪切强度分别为： =25.79Mpa<=110Mpa =10.32Mpa<=90Mpa 键的挤压轻度和剪切强度都满足要求。（2）低速轴即2 轴上的键和联轴器选择 由前面的计算知道：低速轴上的工作转矩T=228.64Nmm 工作转速 n=242.74r/min 安装齿轮处的键选择为A型普通平键=45.00mm =54.00mm =54-（510）=3439mm 按键的附表初选键为14*40GB1096-79: b=14mm h=9mm L=45mm l=36mm 键的许用挤压应力和许用剪切应力分别为=110Mpa =90Mp

22、a 分别验算键的挤压强度和剪切强度分别为： =92.38Mpa<=110Mpa =29.69Mpa<=90Mpa 键的挤压轻度和剪切强度都满足要求。 低速轴上的联轴器的选择： 工作情况系数，取K=1.0计算转矩 =1.0242.74=242.74Nm选择联轴器为HL型弹性柱销联轴器，连轴器型号TL6。许用转矩为T=250Nm，许用转速n=3800r/min 因<T，n<n，故该联轴器满足要求。低速轴上安装联轴器处的键的选择为A型普通平键=35.00mm =60.00mm =60-（510）=5055mm 按键的附表初选键为10*50GB1096-79: b=10mm h

23、=8mm L=50mm l=40mm 键的许用挤压应力和许用剪切应力分别为=110Mpa =90Mpa分别验算键的挤压强度和剪切强度分别为： =86.69Mpa<=110Mpa =34.68Mpa<=90Mpa 键的挤压轻度和剪切强度都满足要求 齿轮圆周线速度 V=2.14m/s>2m/s所以该减速器采用油润滑，但高速齿轮轴需加挡油盘，以保护齿轮不受高速轴转动造成的油压冲击。 上下盖永水玻璃密封，轴处通盖用J型无骨架橡胶轴封封闭。通过这次课程设计再次明白仔细认真，严谨踏实对于我们这个专业以及以后从事这个行业的重要性，同时又一次锻炼和培养了我的这些精神。通过这次课程设计，首先是明白和体会到了机械设计的流程思路和方法，对国家标准和设计手册的使用有了更深的了解，同时，它使我对以前所学的明白的或没明白的只是有了较深的理解和认识，把我这几年所学的这个专业的许多知识点都发掘出来了，可谓受益匪浅，收获颇多。 =720r/min=5.5kw=720r/min=5.445Kw=205.71r/min=5.229kw=205.71r/min=5.12kw=50.28r/min=4.820kw小齿轮45钢调质大齿轮45钢正火=520