设计单级圆锥齿轮减速器和一级带传动说明书2

1、一、传动方案拟定.2二、电动机的选择.2三、计算总传动比及分配各级的传动比.4四、运动参数及动力参数计算.5五、传动零件的设计计算.6六、轴的设计计算.12七、滚动轴承的选择及校核计算.19八、键联接的选择及计算.22九、减速器的润滑. 24十、箱体尺寸.24计算过程及计算说明一、传动方案拟定第三组：设计单级圆锥齿轮减速器和一级带传动（1） 工作条件：传动不可逆，载荷平稳。 启动载荷为名义载荷的1.25倍，传动比误差为+/-0.75%（2） 原始数据：输出轴功率Pw=3kw 输出轴转速n=100r/min 二、电动机选择1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）传动

2、装置的总功率：总=带×2轴承×齿轮×2×6=(2)电机所需的工作功率：P工作= Pw/总=3/=KW3、确定电动机转速：已知：n=100r/min 按推荐的传动比合理范围，取圆锥齿轮传动一级减速器传动比范围Ia=23。取V带传动比I1=24，则总传动比理时范围为Ia=412。故电动机转速的可选范围为nd=Ia×n筒=（412）×100=4001200r/min符合这一范围的同步转速有750和1000 r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动

3、、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=960r/min 。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132M1-6。中心高H外形尺寸L×(AC/2+AD)HD底角安装尺寸 A×B地脚螺栓孔直径 K轴 伸 尺 寸D×E装键部位寸 F×G112400×305×265190×1401228×608×24三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i总=n电动/n=960/100=2、分配各级传动比（1） 据指导书，取齿轮i齿轮=3（单级减速器

4、i=23合理）（2） i总=i齿轮×I带i带=i总/i齿轮=/3=四、运动参数及动力参数计算1、 计算各轴转速（r/min）nI=nI/i带=960/=300(r/min)nII=nII/i齿轮=300/3=100(r/min)II轴即为工作机构的转速nII=n2、 计算各轴的功率（KW）PI= P工作×带=×0.96=44KWPII= PI×轴承×齿轮=×× =3.06KW3、 计算各轴扭矩（N·m）TI=9550×PI/nI=9550×/300=N·mTII=9550×P

5、II/nII=9550×/100 =N·mm五、传动零件的设计计算1、 皮带轮传动的设计计算（1） 选择普通V带截型由课本P150表得：kA=1.1PC=KAP=1.1×4=KW由课本P149图得：选用A型V带（2） 确定带轮基准直径，并验算带速由课本图得，推荐的小带轮基准直径为80100mm 则取dd1=100mm>dmin=75 dd2=i·dd1=×100=320mm由课本P134表，取dd2=315mm实际从动轮转速n2=n1dd1/dd2=960×100/315 =r/min转速误差为：n2-n1/n2=-300/30

6、0 =<+0.5%(允许值)带速V：V=dd1n1/60×1000=×100×960/60×1000 =m/s在525m/s范围内，带速合适。（3） 确定带长和中心矩根据课本P151式（）得0. 7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)0. 7(100+315)a02×(100+315)由课本P151式（）得：所以有：mma0830mm按结构设计初定a0=500L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a0 =2×500+1.57(100+315)+(315-100)2/4×500 =16m

7、m根据课本P135表（）取Ld=1600mm根据课本P151式（）得：aa0+Ld-L0/2=500+(1600-1674.66)/2 =500- =4mm(4)验算小带轮包角1=1800-dd2-dd1/a×0 =1800-(315-100/462.67)×0=0>1200（适用）（5）确定带的根数根据课本P144表（）P0=KW根据课本P151式（）P0=KW根据课本P148表（）K=0.96根据课本P136表（）KL=9由课本P151式（）得Z=PC/P=PC/(P0+P0)KKL =/(+0.12)××9 =(6)计算轴上压力由课本P140

8、表查得q=0.1kg/m，单根V带的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/K-1）+qV2=500×/5×××2N =1N则作用在轴承的压力FQ，由课本P152式（）=2×5×sin/2=N选用5根A1600 GB/T 115441997V带中心距a=462.67 带轮直径dd1=100mmdd2=315mm 轴上压力FQN2、齿轮传动的设计计算 （1）选择齿轮材料及精度等级 考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用45钢调质，齿面硬度为220250HBS。大齿轮选用45钢，正火，齿面硬度170210HBS；根据课本P

9、233表选7级精度。齿面精糙度Ram (2)按齿面接触疲劳强度设计 由d1KT1/Ru4.98 ZER）(H) 2 1/3由式（6-15）确定有关参数如下：传动比i齿=3 取小齿轮齿数Z1=28。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=3×28=84实际传动比I0=84/28=3传动比误差：i-i0/I=3-3/3=0%<% 可用齿数比：u=i0=3由课本P233表取r= (3)转矩T1T1=9.55×106×P/n1×106×/300 =×105N·mm (4)载荷系数k由课本P211表取k=1.1 (5)许用接触应力HH= H

10、limZNT/SH由课本P208图查得：HlimZ1=560Mpa HlimZ2=530Mpa由课本P133式6-52计算应力循环次数NLNL1=60njLn=60×300×1×(10×52×40)=×108NL2=NL1/i=×108/3=×108.由课本P210图查得接触疲劳的寿命系数：ZNT1=1.1 ZNT2=1.13通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数SH=1.0H1=Hlim1ZNT1/SH=560×1.1=616MpaH2=Hlim2ZNT2/SH=530×1.13

11、=Mpa故得： 由d1KT1/Ru4.98 ZER）(H) 2 1/3d1=模数：m=d1/Z1=/28=2.76mm根据课本表取标准模数：(6)校核齿根弯曲疲劳强度根据课本P214（）式F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSaF确定有关参数和系数分度圆直径：d1=mZ1×28mm=70mmd2=mZ2×84mm=210mm锥距R= (d12+ d22) 1/2齿宽：b=取b=74mm (7)齿形系数YFa和应力修正系数YSa根据齿数Z1=28,Z2=84由表相得YFa1=2.58 YSa1=1.61YFa2= YSa2= (8)许用弯曲应力F根据课本P208（）式：F=

12、Flim YNT/SF由课本图查得：Flim1=210Mpa Flim2 =190Mpa由图查得：YNT1=YNT2=1按一般可靠度选取安全系数SF= 计算两轮的许用弯曲应力F1=Flim1YNT1/SF=210×1/Mpa=162MpaF2=Flim2 YNT2/SF =190×1/Mpa=146Mpa将求得的各参数代入式F1=4kT1YFYS/RR)2 Z2 m3(u2+1) 1/ 2=4×1.1××105××/×) 2282×2.53×(27+1) 1/ 2 Mpa=Mpa< F1F

13、2=4kT1YFYS/RR)2 Z2 m3(u2+1) 1/ 2=4×××105××/×0.3) 2×842×3×(27+1) 1/ 2Mpa=Mpa< F2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够(9)计算齿轮的圆周速度VV=d1n1/60×××300/60×1000=m/s(10)几何计算分度圆直径：d1=mZ1=70mmd2=mZ2×84mm=210mm分度圆锥角1=2=锥距R=1/2(d12+d22) 1/ 2=105.58 mm齿顶圆直径: da1= d

14、1+2hacosda2= d2+2hacos=mm齿根圆直径df1= d1-2 hf cosmmdf2= d2-2 hf cos=齿根角=arctanhf齿顶角=arctanh a齿顶圆锥角a1齿顶圆锥角a2=当量齿数Z v1=z1/ cosZ v2=z2/ cos受力分析 d m1R)d 1 d m2R)d2=F t1=2T1 / d m1×104F t2=2T1 / d m2=×104F r1×104 F r2=×104F a1×104 F a2=0. 4×104六、轴的设计计算输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45#调质，硬

15、度217255HBS根据课本P313（）式，并查表1，取c=115d115 (3/100)1/3mm=mm考虑有键槽，将直径增大5%，则d=×(1+5%)mm选d1=37mm2、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：d1=37mm 长度取L1=50mmII段:d2=d1+2h=25+2×2×1.5=31mmd2=31mm初选用7206c型角接触球轴承，其内

16、径为30mm,宽度为16mm. 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，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：L2=（2+20+16+55）=93mmIII段直径d3=35mmL3=L1-L=50-2=48mm段直径d4=45mm由手册得：c=1.5 h=2c=2×1.5=3mmd4=d3+2h=35+2×3=41mm长度与右面的套筒相同，即L4=20mm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：（30+3

17、×2）=36mm因此将段设计成阶梯形，左段直径为36mm段直径d5=30mm. 长度L5=19mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=100mm (3)按弯矩复合强度计算求圆周力：FtFt=2T1/d=81939/50=N求径向力FrFr=Ft·tan=×tan200=N因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=50mm (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：FAY=FBY=Fr/2=NFAZ=FBZ=Ft/2=N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MC1=FAyL/2=×50=N·m (3)

18、绘制水平面弯矩图（如图c）截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=×N·m (4)绘制合弯矩图（如图d）MC=(MC12+MC22)1/2=(2+2)1/2=43.6N·m (5)绘制扭矩图（如图e）×（P1/n1）×106=N·m (6)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=1，截面C处的当量弯矩：Mec=MC2+(T)21/22+(1×)21/2=95N·m (7)校核危险截面C的强度由式（6-3）33=95×353=MPa< -1b=60MPa该轴强度足够。输出轴的

19、设计计算1、按扭矩初算轴径选用45#调质钢，硬度（217255HBS）根据课本P313页表（10-6）取c=115dc(P2/n2)1/3)1/3=mm取d=35mm2、轴的结构设计 （1）轴的零件定位，固定和装配 单级减速器中，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。 （2）确定轴的各段直径和长度 初选7207c型角接球轴承，其内径为35mm，宽度为17mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与

20、箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长41mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。Ft=2T3/d2=2×296050/300=1974N求径向力FrFr=Ft·tan=1974×0.36379=N两轴承对称LA=LB=49mm(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=/2=NFAZ=FBZ=Ft/2=1974/2=987N (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MC1=FAYL/2=×49=N·m (3)截面C在水平面弯矩为MC2=FAZL/2=987×.·m

21、(4)计算合成弯矩MC=（MC12+MC22）1/2 =（2+2）1/2 =N·m×（P2/n2）×106=29 (5)计算当量弯矩：=1Mec=MC2+(T)21/2=2+(1×29)21/2 =39N·m (6)校核危险截面C的强度由式（10-3）e=Mec/（0.1d）=39×353)=Mpa<-1b=60Mpa此轴强度足够七、滚动轴承的选择及校核计算根据根据条件，轴承预计寿命10×365×8=29200小时1、计算输入轴承 （1）已知n=500r/min两轴承径向反力：FR1=FR2=N初先两轴承为角

22、接触球轴承7206AC型根据课本P344（）得轴承内部轴向力FS8FR 则FS1=FS28FR1=N (2) FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端FA1=FS1=N FA2=FS2=N (3)求系数x、yFA1/FR1=N/N=0.68FA2/FR2=N/8根据课本P349表（FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1 y1=0 y2=0 (4)计算当量载荷P1、P2根据课本P350表（1）取f P根据课本P349（）式得P1=fP(x1FR1+y1FA1×(1×819.39+0)=1229NP2=fp(x2FR1

23、+y2FA2×(1×+0)=1229N (5)轴承寿命计算P1=P2 故取P=1229N角接触球轴承=3根据手册得7206AC型的Cr=22000N由课本P351（）式得LH=16670/n(ftCr/P)=16670/500×(1×22000/1229)3=191240h>29200h预期寿命足够2、计算输出轴承 (1)已知n=125r/min Fa=0 FR=FAZ=987N试选7207AC型角接触球轴承根据课本P344得FS=0.68FR,则FS1=FS28FR8×987=N (2)计算轴向载荷FA1、FA2FS1+Fa=FS2 F

24、a=0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：FA1=FA2=FS1=N (3)求系数x、yFA1/FR1=/9878FA2/FR2=/987=0.68根据课本P349表FA1/FR1<e x1=1 y1=0FA2/FR2<e x2=1 y2=0 (4)计算当量动载荷P1、P2根据表（11-9）取fP根据式（11-6）得P1=fP(x1FR1+y1FA1×(1×987)=NP2=fP(x2FR2+y2FA2×(1×987)=N (5)计算轴承寿命LHP1=P2 故P=3根据手册P71 7207AC型轴承Cr=29000N根据

25、课本P351 表（）得：ft=1根据课本P351 （）式得Lh=16670/n(ftCr/P)=16670/125×(1×29000/1480)3 =h>29200h此轴承合格八、键联接的选择及校核计算轴径d1=25mm,L1=50mm查手册得，选用C型平键，得：键A 8×7 GB1096-2003 l=L1-b=50-8=42mmT2=N·m h=7mm根据课本P122式得p=4T2/dhl=4×84400/25×7×42 =46Mpa<R(110Mpa)2、输入轴与齿轮联接采用平键联接轴径d3=35mm L3

26、=48mm T=29N·m查手册P51 选A型平键键10×8 GB1096-2003l=L3-b=48-10=38mm h=8mmp=4T/dhl=4×29000/35×8×38 =11Mpa<p(110Mpa)九、 减速器的润滑的润滑因齿轮的圆周速度<12 m/s，所以才用浸油润滑的润滑方式。高速齿轮浸入油里高，但不小于10mm，低速级齿轮浸入油高度约为1个齿高（不小于10mm），1/6齿轮。2滚动轴承的润滑因润滑油中的传动零件（齿轮）的圆周速度V2m/s所以采用飞溅润滑，十、箱体尺寸:箱体壁厚箱盖壁厚箱座凸缘厚度b=15mm箱盖

27、凸缘厚度b1=15mm箱座底凸缘厚度b2=25mm地脚螺栓直径df=M16地脚螺栓数目n=4轴承旁联接螺栓直径d1=M12联接螺栓d2的间距l=150mm轴承端盖螺钉直径d3=M8定位销直径d=6mmdf 、d1 、d2至外箱壁的距离C1=18mm、18 mm、13 mmdf、d2至凸缘边缘的距离C2=16mm、11 mm轴承旁凸台半径R1=11mm凸台高度根据低速轴承座外半径确定外箱壁至轴承座端面距离L1=40mm大齿轮顶圆与内箱壁距离1=10mm齿轮端面与内箱壁距离2=10mm箱盖，箱座肋厚m1=m=7mm轴承端盖外径D2 ：凸缘式端盖：D+（5）d3以上尺寸参考机械设计基础课程设计P16

28、3。参考文献：1. 第2版. 北京：高等教育出版社，20042.结果Pw=3kwn=100r/min总=P工作=9KW电动机型号Y132M1-6i总=据手册得i齿轮=3i带=nI =300r/minnII=100r/minPI=KWPII=3.06KWTI=10N·mTII=N·mdd2=320mm取标准值dd2=315mmn2=r/minV=m/smma0810mm取a0=500Ld=1600mma=4mmZ=5根F0=1NFQ =1Ni齿=3Z1=28Z2=84u=3T1=×105N·mmHlimZ1=560MpaHlimZ2=530MpaNL1=×108NL2=×108ZNT1=1.1ZNT2