一级圆柱齿轮设计

1、一级圆柱齿轮减速器设计例：如图1-1所示带式运输机传动方案，运输带工作拉力F=1600N，运输带速度V=1.5m/s，滚筒直径D=220mm，荐用电动机同步转速n=1500r/min。 工作条件：载荷平稳，连续单向运转，两班制工（运输带与滚筒及支撑间的摩擦阻力已在F中考虑。） 使用期限：寿命10年，大修期3年。 动力来源：三相交流电（220/380V）。 生产条件：中型机械制造厂，可加工7、8级齿轮、涡轮。 生产批量：小批量生产。设计内容：1 减速器装配图一张（0#图纸）； 2 零件工作图（23张）； 3 设计计算说明书一份。 1-1 以下为在这种方案下设计的一级圆柱齿轮减速器的计算说明书减速

2、器装配图（如图1-5所示）及零件图（从动轴的零件图如图1-6所示；齿轮的零件图如图1-7所示）。设计计算说明书设计及计算内容计算及说明结果一、 减速器的结构与性能介绍1、 结构形式2、 电动机的选择3.传动比的分配4.动力运动参数计算二齿轮的设计计算及结果说明1.校核齿轮的弯曲应力2.齿轮的几何尺寸计算三轴的设计计算及校核1.轴的选材及其许用应力2.按扭矩估算最小直径3.轴的结构设计4.危险截面的强度校核四滚动轴承的选择五，键的选择及校核六，连轴器的选择七，减速器附件的选择及简要说明列表说明八，减速器润滑方式，密封形式，润滑油牌号及用量的简要说明1润滑方式2.润滑油牌及用量3.密封形式九箱体主

3、要结果尺寸的计算十设计小结本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构（1） 工作机的功率PWPW=FV/1000=16001.51000=2.4(KW)（2）总效率总总=带齿轮联轴器滚筒3轴承=0.960.980.990.960.992=0.876(3)所需电动机功率PdPd=Pw/总=2.40.876=2.740(KW)查机械零件设计手册得Ped=3KW选Y100L2-4 n满=1420r/min工作机的转速n=601000v/(D)=6010001.5(3.14230)=124.620r/min)i总=n满/n=1420124.620=11.395取i带=3，则i齿=11.3953=33.798

4、（1）转速nn0=n满=1420r/minn=n0/i带=n满/n带=14203=473.333(r/min)n=n/i齿=473.333.798=124.627(r/min)n=n=124.627(r/min)(2)功率PP0=Pd=2.740kWP=P0带=2.7400.96=2.630（kw）P=P齿轮轴承=2.6300.980.99=2.552(kw)P=P联轴器轴承=2.5520.990.99=2.501(kw)(3)转矩TT0=9550P0/n0=95502.7401420=18.427(N.m)T=T0带i带=18.4720.963=50.071（N.m）T=T齿轮轴承i齿=50

5、.0710.980.993.789=176.487（N.m）T=T联轴器轴承i齿带=176.4870.990.991=172.975（N.m）将上述数据列表如下轴号功率P/KWn/(r/min-1)T/(N.m)i02.740142018.42730.962.630473.33350.0713.7980.972.552124.627176.48710.982.501124.627172.975小齿轮选用45号钢，调质处理，HB=236大齿轮选用45号钢，正火处理，HB=190由机械零件设计手册查得，Hlim1=580Mpa,Hlim2=530Mpa,SHlim=1FLIM1=215Mpa,FL

6、IM2=200Mpa,SFlim=1【H1】=580MPa,【H2】=530MPa【F1】=244MPa,【F2】=204MPa(1) 小齿轮的转矩T1T1=9550P/n1=50.071(N.m)(2)选载荷系数K由原动机为电动机，工作机为带式传输机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查机械原理与机械零件教材表得，K=1.1(3)计算尺数比uU=Z2/Z1=n1/n2=473.333124.627=3.798(4)选择齿宽系数d根据齿轮为软齿面和齿轮在两轴承间为对称布置。查机械原理与机械零件教材表得，d=1（5）计算小齿轮分度圆直径d1d1=776 KT1(u+1)/d【H2】2u=48.1

7、(mm)（6）确定齿轮模数ma=d1(1+u)/2 =48.1(1+3.798) 2=115.4(mm)m=(0.0070.02)a=(0.0070.02) 111.4取m=2（7）确定齿轮的齿数Z1和Z2Z1=d1/m=48.12=24.05 取Z1=26Z2=uZ1=3.826=98.8 取Z2=99(8) 实际齿数比uu=Z2/Z1=9826=3.808齿数比相对误差u =(u-u)/u=(3.798-3.808) 3.798=-0.26u YF2/【F2】计算小齿轮齿根的弯曲应力为F1=2000KT1YF1/(B2Z1m2)=2000150.0172.63/(522226)=48.70

8、1 (Mpa) 【F1】齿轮的弯曲强度足够齿顶圆直径dada1=d1+2ha1=(Z1+2ha)m=(26+21) 2=56(mm)da2= d2+2ha2=(Z2+2ha)m=(99+21) 2=202(mm)齿全高h(c=0.25)h=(2ha+c)m=(21+0.25) 2=4.5(mm)齿厚SS=P/2=m/2=3.1422=3.14(mm)齿根高hf=(ha+c)m=2.5(mm)齿顶高ha=ham=2(mm)齿根圆直径dfdf1=d1-2hf=52-22.5=47(mm)df2=d2-2hf=198-22.5=193(mm)小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮

9、的有关尺寸计算如下：轴孔直径d=50(mm)轮毂直径D1=1.6d=1.650=80(mm)轮毂长度L=B2=52(mm)轮缘厚度0=（34）m=68(mm)取0=8mm轮缘内径D2=da-2h-20=202-24.5-28=177(mm)取D2=180mm腹板厚度c=0.3B2=0.352=15.6(mm) 取c=16(mm)腹板中心孔直径D0=0.5(D2+D1)=0.5(180+80)=130(mm)腹板孔直径d0=0.25(D2-D1)=0.25(180-80)=25(mm) 取d0=25(mm)齿轮倒角n=0.5m=0.52=1(mm)齿轮工作图如图1-2所示由机械零件设计手册中的图

10、表查得选用45号钢，调质处理，HB217225,b=650 Mpa, s=360 Mpa, -1=280 Mpa主动轴d1c 3p1/n1=115 32.630473.333=20.36(mm)若考虑键d1=20.361.05=21.37(mm)选取标准直径d1=22(mm)从动轴d2c 3p2/n2=115 32.552142.627=30.13(mm)考虑键槽d2=30.131.05=31.64(mm)选取标准直径d2=32(mm)根据轴上零件的定位，装拆方便，同时考虑到强度的原则，主动轴和从动轴均设计为阶梯轴，如图1-71所示(1)从动轴的强度校核圆周力Ft=2000T2/ d2=200

11、0184.503198=1863.667（N）径向力fr=Fttan=1863.667tan20=680.170（N）由于为直齿轮，径向力Fa=0L=125mmRHA=RHB=Ft/2=1863.6672=931.833（N）MHC=RHAL/2=931.833125(21000)=58.240(N.m)RVA=RVB=Fr/2=680.1702=340.085(N.m)MVC=RVAL/2=340.480125(21000)=21.255(N.m)扭矩T=184.503(N.m)校核Mc=MHC2+ MVC2=58.242+21.2252=61.99(N.m)Me=Mc2+(T)2=61.9

12、92+(0.6184.50)=126.87(N.m)由查表得，【-1】b=55Mpad10 3Me(0.1【-1】b)= 10 3126.87(0.155)=28.47(mm)考虑键槽d=28.471.05=29.89(mm)d=29.89mm45mm则强度足够（2）主动轴的强度校核L=120mmRVA=RVB=Fr/2=680.1702=340.085(N.m)MVC=RVAL/2=340.480120(21000)=20.41(N.m)RHA=RHB=Ft/2=1863.6672=931.833（N）MHC=RHAL/2=931.833120(21000)=55.91(N.m)扭矩T=50

13、.017(N.m)校核Mc=MHC2+ MVC2=55.912+20.412= 59.52(N.m) Me=M c2+(T)2=59.522+(0.650.071) =66.67(N.m)由查表得，【-1】b=55Mpad10 3Me(0.1【-1】b)=10 366.67(0.155 =23.0考虑键槽d=23.01.05=24.15(mm)d=24.15mm30mm则强度足够考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用单列向心球轴承主动轴承根据颈值查机械零件设计手册选择62062个（GB/T276-1993）从动轴承62092个（GB/T276-1993）寿命计划：两轴承承受纯径向载荷P=Fr=6

14、80.170N X=1 Y=0主动轴轴承寿命：深沟球轴承6206，基本额定动负荷Cr=15.2KN ft=1 =3L10h=106(Crft/p)(60n)= 106(15200680.170)3(60473.333)=39063(h)预期寿命为：10年，两班制轴承寿命合格L=1030016=48000hL10h从动轴轴承寿命：深沟球轴承6209，基本额定动负荷Cr=25.6KN ft=1 =3L10h=106(Crftp)(60n)=106(25600680.170)3(60124.627) =7311129(h)L=1030016=48000hL10h预期寿命为：10年，两班制轴承寿命合格

15、1）动轴外伸端d=22mm考虑到键在轴的中部安装故选键628GB1096-1990,b=6mm,L=28mm,h=6mm.选择45钢，其许用挤压应力【】p=100Mpap=Ft/(hl)=4000T/(hld)=400050.071(62222)=68.97 Mpa【】p则强度足够，合格2) 从动轴外伸端d=32mm到键在轴的中部安装故选键1040GB1096-1990，b=10mm,L=40mm,h=8mm.选择45钢，其许用挤压应力【】p=100Mpap=Ft/(hl)=4000T/(hld)=4000184.503(83032)=96.10Mpa【】p3）与齿轮连接处d=50mm, 考虑

16、到键在轴的中部安装,故同一方位母线上，选键10*45 GB1096-1990，b=45mm,L=45mm,h=8mm.选择45钢，其许用挤压应力【】p=100Mpap=Ft/(hl)=4000T/(hld)=4000184.503(83550)=52.72 Mpa【】p则强度足够，合格由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑装拆方便及经济问题，选用弹性套柱销联轴器K=1.3Tc=9500KP/n=95001.32.552124.672=254.223(N.m)选用LX2型（GB 124581990）弹性套柱销联轴器，公称尺寸转矩Tn=560(N.m), TcTn.采用Y型轴孔，A型键，轴

17、孔直径d=3240mm,选d=32mm，轴孔长度L=82mmLx2型弹性套柱销联轴器有关参数型号公称转矩T/(N.m)许用转数n/(r.min-1)轴孔直径d/mm轴孔长度L/mm外径D/mm材料轴孔类型键槽类型LX256063003282120HT200Y型D型名称功用数量材料规格螺栓安装端盖12Q235M6*16GB5728-1986螺栓安装端盖24Q235M8*25GB5728-1986销定位235A6*40GB 117-1986垫圈调整安装365Mn10GB 93-1987螺母安装3A3M10GB6170-1986油标尺测量油面高度1组合件通气器透气1A3（1） 齿轮V=1.2（m/s

18、）12（m/s）,应用喷油润滑，但考虑成本及需要用侵油润滑（2） 轴承采用润滑脂润滑(1) 齿轮润滑选用150号机械油（GB 443-1989）,最低最高油面距（大齿轮）1020mm，需油量为1.5L左右（2）ZL-3型润滑脂（GB 7324-1987）.用油量为轴承间隙的1/31/2为宜（1） 箱盖凸缘接合面的密封选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法（2） 观察孔和油孔等处接合面的密封在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸，垫片进行密封（3） 轴承孔的密封闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部轴的外伸端与透盖的间隙，由于V3（m/s），故选用半粗羊毛毡加以密封（4） 轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部箱座壁厚=10mm箱座凸缘厚度b=1.5, =15mm箱盖厚度1=8mm箱盖凸缘厚度b1=12mm箱底底凸缘