单级(一级)斜齿圆柱齿轮减速器课程设计说明书

1、单级斜齿圆柱齿轮减速器课程设计说明书1. 电动机的选择计算22. 传动装置的运动和动力参数计算.33. 传动零件的设计计算.44. 齿轮的设计计算.75. 轴的设计计算106. 减速器高速轴的校核137. 减速器高速轴滚动轴承的选择及其寿命计算158. 高速键联接的选择和验算169. 减速箱箱体的设计1710. 润滑与密封19、电动机的选择计算如图2-1所示的带式运输机的传动系统中传送带卷筒转速130r/min,减速器输出轴功率5.5KW该传动设备两班制连续工作，单向回转，有轻微振动，卷筒转速允许误差为士5%使用期限10年。试选择电动机。麻U图2-11 .选择电动机系列按工作要求及工作条件选用

2、三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，电压为380V,Y系列。2 .选择电动机功率传动装置的总效率：V带传动的效率不带=0.96闭式齿轮的传动效率不齿轮=0.97一对滚动轴承的效率刀轴承=0.99传动总效率_2_刀=0.96X0.97X0.99=0.9127;所需电动机功率Pr=Pw=-55-=6.6026KW0.9127可选用Y系列三相异步电动机Y160M-6型，额定功率R=7.5kw,满足R>R3.选取电动机的转速卷筒转速nW=130r/min根据滚筒所需的功率和转速，可选择功率为7.5KW同步车速为1000r/min型号的电动机。电动机数据及传动比电机型号额定功率/KW同步转速/(r/

3、min)满载转速/(r/min)总传劭比Y160M-67.510009707.6二、传动装置的运动及动力参数计算1、分配传动比电动机的满载转数n0=970r/min总传动比i总=no/nw=970/130=7.46取i带=2,则减速器的传动比i齿轮=i总/i带=7.46/2=3.732、各轴功率、转速和转矩的计算0轴：即电机轴Pr=7.5kwnw=970r/minTr=9550XPr/nw=95507.5/970=59.27NmI轴：即减速器高速轴采用带联接传动比i带=2,带传动效率不带=0.96,P1=P0刀01=P0刀带=7.5乂0.96=5.78kwn产n0/i0i=970/2=485r

4、/minTi=9550XR/ni=9550X5.78/485=113.81NmII轴：即减速器的低速轴，一对滚动轴承的传动比效率为不轴承=0.99闭式齿轮传动的效率为刀齿轮=0.97则2=0.990.97=0.96P2=P1刀12=5.78X0.96=5.55kwn2=n1/i12=485/3.73=130.03r/minT2=9550XP2/n2=9550X5.55/130.03=407.62Nm各轴运动及动力参数轴功率P/kw转速n/(r/min)转矩T/Nm传动型式比效率刀电动机7.597059.27V带传动20.96高速轴5.78485113.81闭式齿轮传动3.730.97低速轴5.

5、55130.03407.62三、传动零件的设计计算1、V带传动的设计算(1)确定设计功率Pc,载荷有轻度冲击，2班制，KA=1.2Pc=KAxp=7.22kw选取V带的型号根据Pc和n0,因工作点处于B型区，故选B型带(3)确定带轮基准直径dd1、dd2选择小带轮直径ddi确定dd1=125mm验算带速VddEoV=60I000=6.35m/s在5m/s25m/s之间，故合乎要求。确定从动轮基准直径dd2(书P211)上dd2=n2dd1(1-)=2x125(1-0.02)=245mm取从动轮基准直径为dd2=250mm确定中心距a和带的基准长度Ld初定中心a0(书P220)取初定中心距0.7

6、(dd1+dd2)<a°w2(d什由)a°=400mm确定带的计算基准长度Ld按式2(dd2dd1)Ld0=2a0+2(dd1+dd2)+4a0=2400314(125250)(250125)2=132440088.83mm取标准Ld=1400mm确定实际中心距LdLd0a=a0+2=400+14001388.83=405.59mm2(5)验算包角1(dd2或。>120°1q180-aX57.3=180-250125X57.3°=162.34405.59符合要求(6)确定带根数z根据电机的转速n=970和小带轮直径125mm查得P0=1.67

7、kw,P0=0.30(i=2),Ka=0.95,Kl=0.90PcZ=(P0KaKL=72=4.29根(1.670.03)0.950.90取Z=5根(7)、计算作用于轴上的载荷FR单根V带的初拉力：22Fo=500z(Ka-1)+q2=5002_(竺1)0.176.352=192.37N6.3550.95式中q查得q=0.17Kg/m。sinFR=2F0Z2=1900.90N(8)带轮结构设计dd1<300mm用实心式e=190.4mfmin=11.5mm取f=12mm轮宽L1=(1.52)P0=6384mm取L1=90mm轮缘宽B=(z-1)e+2f=(5-1)X19+2X12=100

8、mm总宽L1+B=190mmdd2>300mm用孔板式轮缘与小轮相同，轮毂与轴同时设计。四、齿轮的设计计算：1.选择齿轮材料精度等级齿轮减速器为一般机械，小齿轮材料选用45钢，调质处理，小齿轮45钢调质，硬度210220HB取220HBs大齿轮45钢正火，硬度170210HB取200HBS计算循环次数NN二60mjLh=604851(1036516)=1.27X109N1N2=i=3.42108取载荷系数SHmin=1.1由图11-1(书166页)查得Hlim1=500Mpa,Hlim2=460MPa计算许用接触应力Hlim1h1=&诬=454.55MpaHlim2H2=SHmi

9、n=418.18Mpa取H=420MPa2 .按齿面接触强度确定中心距小轮轮距T1PlT1=9.55106N1=9.55106578=1.14X105Nm485取得K=1.4,得a=1,a(u1)3(305)2KT1=133.66mm:haU取中心距a=140mm取小轮齿数乙=20则大齿轮数Z2=75所以=75/20=3.75计算得到i=(3.75-3.72)/3.72=0.8%i在正负5炕间，故合理。模数mn =2 a cos乙Z2=2.87mm取 m=3mma=mZZ2)=142.5mm2齿宽b=ad1=60mm分度圆直径：d1=mZ1=60mmd2=mZ2=225mm圆周速度v=3.14

10、60485/601000=1.52m/s应选用9级精度。3 .验算齿面接触疲劳强度按电机驱动载荷轻度冲击由表11-3得kA=1.25由图11-2(b)按9级精度和vZ1/100=1.02425/100=0.256m/s得kv=1.02第7页共19页齿宽baa0.3515554.25mm由图113(a)(指导书177页)按b/d154.25/50.9871.064考虑到轴的刚度较大和齿轮相对轴承为非对称布置，得k1.18由表114（指导书178页）得k1.2载荷系数KKaKvKK1.251.021.181.21.80533由表114（指导书178页）ZwZcos25/cos11.2926.513

11、3Zv2Z2/cos127/cos11.29134.7得10.796,20.822120.7960.8221.618bsin54.25sin11.29,51.69mn3.142由图116（指导书180页）得Z0.7542KTi（u1）HZhZeZZ,二'22.45188.9:bd1u611MPah632.8MPa0.7540.981.805108183（5.081）254.2550.9875.084校核齿根弯曲疲劳强度按Zv126.51,Zv2134.7由图118（书173页）查得YFa12.9,YFa22.23由图1111（指导书184页）查得Y5al1.58,Ysa21.82由表1

12、11（书166页）查的Yfe1450MPa,Yfe2300MPa,Sf1.25由图1116（b）（指导书187页）查得Flim1290MPa,Flim2220MPa由图1118指导书188页）查得YX1YX21.0，取Yst2.0,SFmin1.4由图1117（指导书188页）查得Yn1Yn21.0450F1=1.25=360MPa300F2=1.25=240MPa2KT121.8270000F1=bmmZ1YFa1Ysa1=1046.56.5212.91.58=48.27MPa<F1=360Mpa,安全第11页共19页YFa2Ysa2r2.231.82484848.27F2=F1YFa

13、iYsai=2.91.58=42.76MP<3<F2=240Mpa安全5.齿轮主要参数及几何尺寸计算4=21z2=114mn=6.5mmu=5.428d1=136.5mmd2=741mma=438.75mmhaha*hfc*haha*m165.6.5mmhf(ha*c*)m1.256.58.125mmda1d12ha149.5mmda2d22ha754mmdf1d12hf120.25mmdf2d22hf724.75mm齿宽b2b54.25,bb?(510)59.2464.24mm,取60mm五、轴的设计计算1.减速器高速轴的设计计算高速轴传递的功率P1=5.78KW转速n1=485

14、r/min，分度圆直径d1=60mm齿宽b=60,转矩=113.81Nm,轴的材料为45号钢，调质处理。C=12Qd1AC3Jp=27.41mm因键梢要扩大3%5%d1=27.41X(1.031.05)=28.2328.78mm取d1=28.5mm带轮轮毂宽度(1.52.0)d1=42.7557mm取50mmL1略小于毂孑LL1=48mm轴肩高h=(0.070.1)d1=1.9952.85mm轴颈d2=d1+2h=32.4934.2mm取d2=35mm用球轴承6008内径d=40mm外径D=68mm宽度B=15mmda=46mmDa=62mm挡油环B=2mm=14mm则l3=B+-A+Bi=3

15、1mmd7=d3=40mmL7=L3=31mm80.025xai+3=7.16mm取8=8mm上箱壁厚产0.98S=7.2mm取1=8mma1=166.25mn<300mm轴承旁螺栓直径M12,C1=20mmC2=16mm箱体凸缘连接螺栓直径M10地脚螺栓主直径M16轴承盖连接螺栓直径M8取M8X25,端盖厚e=1.2Xd糊=1.2x8=9.6mm取e=10mm轴承座宽度为L=8+C1+C2+(58)=4952mm取L=50mm调整垫片的厚度/t=2mmK=28mm则L2=L+e+K+At-A-B=61mmd4=d6=50mm1=10mml4=l6=1-B1=8mmL5=bi=65mmB

16、x=21+bi=85mma=B/2=7.5mm11=50/2+L2+a=93.5mmk=i2=L3+L4+Ls/2-a=64mm键选8X7X28L=L1+l2+l3+l4+l5+l6=221mm2.低速轴的设计计算P2=5.55KWn2=130.03r/min,T2=407.62Nm,d2=225mmb2=60mm轴的材料为45号钢，调质处理。取C=110d>C3JP=38.44mmn增大3%5%d=38.44(1.031.05)=39.5940.36mm取di=40mmKa=1.5,T=KaT2=611.43Nm轴段略小于毂孔的长度Li=82mm轴肩h=(0.07-0.1)=2.84m

17、md2=d1+2h=45.6-48mm取d?=45mm选取深沟球轴承6010d=50mmD=80mmB=16mm=56mmDa=74mm则d3=d6=50mmd4=55mmb2=60mmL4=58mmK=13mmL2=L+e+K+At-A-B=45mmh=(0.07-0.1)d4=3.855.5mm取h=5mm贝Ud5=65mm3=1+bb2=12.5mm4=2.5mml5=3-4=10mmL6=B+A+4=32.5mmL6=32mmL3=b2-L4+3+A+B=44.5mml3=44mmL=L1+L2+l3+l4+l5+l6=271mm(4)设计轴的结构第21页共19页Eid六、减速器高速轴

18、的校核1 .对轴进行分析，作当量弯矩图。(1).计算作用于齿轮轴上的作用力T转矩9.55106Pi270994Nmmn1圆周力2TFt=d22709943596N137径向力Fr=Ft3596N轴向力Fa_Fttan3596tan0(2) .求支座反力.a.铅直面内的支座反力FL 03596 651731N70 65Ray(LiL2)RFL据 MB0，得RAY20,得RBYFtRAY359617311865Nb.水平面内的支座反力据MB°,得RaZ(LiL2)FadFrL202FrL2Fad3596650137Raz22-1731NL1L27065据Z0,彳#RBZFrraz3596

19、-1731=1865N(3) .作弯矩图a.铅直面内弯矩MY图在C点MCYRAYL1173170121170Nmmb.水平面内弯矩MZ图在C点左边MczRazL1177370121170Nmm在C点右边MczRbzL2186565121225NmmC.作合成弯矩图在C点左边MCmCyMCz/(12117。2(1211702171334Nmm在C点右边MCMCYMCZ.(121170)2(121225)2172061Nmm(4) .作转矩图T=270994Nmm(5) .作当量弯矩图该轴单向工作转矩按脉动循环考虑取=0.6.(171334)2 (0.6 270994)2231537N mm当量弯

20、矩Mv=M2(T)2在C点左边Mvc1mC(T)2在C点右边MvcMe2(T)2.(172061)2(0.60)2172061Nmm在D点MVDT0.6270994162596Nmm(6) .按当量弯矩计算轴的直径由Mv图看出C点的当量弯矩Mv最大。D点轴的断面尺寸较小。所以该轴的危险断面是C点和D点。由45钢(调制处理)查表13-1(指导书218页)得b=650MPa在查表13-2查表得b1=60MPa按式(13-4)计算C点轴的直径de3J-MVC33.78mm0.1b1考虑键梢影响，有一个键梢，轴径加大5%de33.78(10.05)35.47mm该值小于原设计该点处轴的直径，安全。D点

21、轴的直径dD3,MVD30.04mm,0.1b1考虑键梢影响，有一个键梢，轴径加大5%dD30.04(10.05)31.54mm该值小于原设计该点处轴的直径，安全。七、减速器高速轴滚动轴承的选择及其寿命计算已知:6210轴承(50X90X20)。基本额定动载荷C=27KN基本额定静载荷G=19.8KN,e=0.21,Y=2.3.由前面计算得知：该对轴承的水平支反力分别为：RAZ1731，RBZ1865垂直支反力分别为：RAY1731N，RBY1865N合成支反力:RA_rAyrAz.17132171322422NRb=TRYR2TV18652186522637NSaRa2Y24222 2.35

22、27NSbRb2Y26372 2.3573NSBFA 573 0 573NSa 527NAA 573N, AB 527NM -573- 0.24 e 0.21RA2422所以取 XA=0.9, ya=0.9轴承承受轻度载荷冲击，支反力 A处有弯矩。所以取fd=1.2,fm = 1.5PA=fd fm( XARA YAAA)=1.21.5 (0.9 24220.9 527) 4777.3NABrT527 0.20 e 0.212637所以取Xb = 1,Yb=0PB= fd fm RB 1.2 1.5 2637 4746.6N106 ftcPA>PB计算轴承A的寿命PA=60n P106/

23、1 27000、()360 388 4777.3158930h预期寿命满足要求八、高速轴键联接的选择和验算大带轮装在高速轴轴端，需用键进行周向定位和传递转矩。由前面设计计算得知：V带带轮材料为钢，轴的材料为45钢，V带与轴的配合直径为35mmV带轮毂长为70mm传递转矩T=114.11Nm1 .选择键的材料、类型和尺寸。a.键的材料选用45钢，b.选择最常用的A型普通平键，因为它具有结构简单，对中性好，装拆方便等优点。c.键的截面尺寸由键所在轴段的直径d=35mm由标准中选定，键的长度由轮毂长确定，查表得bxh=8*7,L=65mm.2 .键联接的强度计算普通平键的主要失效形式是键，轴和轮毂三个零件中较弱零件的压溃。由于带轮材料是钢，许用挤压应力由表9-7（指导书135页）查得p=100MPa键的计算长度l=L-b=65-8=57mm4T p = dhl4 114.11 10335 7 5732.68MPap=100Mpa 安全九、减速器箱体的结构设计参照参考文献机械设计课程设计（修订版）鄂中凯，王金等主编东北工学院出版社1992年第19页表1.5-1可计算得，箱体的结构尺寸如表8.1箱体的结构尺寸减速器箱体采用HT200铸造，必须进行去应力处理设计内容计算公式计算结果箱座壁厚度8(0.253)160a18=(5-6)mm取8=8m