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土5%使用期限10年。试选择电动机。图2-11 .选择电动机系列按工作要求及工作条件选用三相异步

2、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传动总效率一一一一一一一一一一2刀=0.9630.9730.99=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=i30r/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

3、/(r/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=n0/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=95503Pr/nw=95507.5/970=59.27N2mI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=Po2刀01=Po2刀带=7.530.96=5.78kwni=n0/i0i=97

4、0/2=485r/minTi=95503Pi/ni=955035.78/485=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贝U刀12=0.99父0.97=0.96P2=P12刀12=5.7830.96=5.55kwn2=n1/i12=485/3.73=130.03r/minT2=95503P2/n2=955035.55/130.03=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

5、动3.730.97低速轴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=ka3P=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J、互选择小带轮直径%确定dd1=125mm验算带速V二ddin0V=601000=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)nidd2=n2ddy.；)=23125(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a。(书P22

6、0)取初定中心距0.7(dd1+dd2)<a°w2(dd1+dd2)a°=400mm确定带的计算基准长度Ld按式2一(dd2-ddJ2ILd0=2a0+2(dd1+dd2)+4a0=2400314(125250)(250一125)2=132440088.83mm取标准Ld=1400mm确定实际中心距Ld-Ld0a=a0+2=400+14001388-83=405.59mm2(5)验算包角由(dd2-ddJ%180-a357.3=180-250-125357.3=162.34>120°405.59符合要求(6)确定带根数z根据电机的转速n=970和小带轮

7、直径125mm查得P0=1.67kw,iP0=0.30(i=2),Ka=0.95,KL=0.90PCZ=(R+AR)KKL=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：F0=500z(Ka-1)+q2=5002("_1)0.176.352=192.37N6.3550.95式中q查得q=0.17Kg/m。sin二FR=2F0Z2=1900.90N(8)带轮结构设计dd1<300mm用实心式e=19-0.4mfmin=11.5mm取f=12mm轮宽L1=(1.5-2)P0=6384mm取L1=90mm轮缘宽B=(z

8、-1)e+2f=(5-1)319+2312=100mm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N励=60凹Lh=604851(1036516)=1.273109N1N2=i=3.42108取载荷系数SHmin=1.1由图11-1(书166页)查得QHlim1=500Mpa,jlim2=460MPa计算许用接触应力Hlim1rh1=Sh

9、min=454.55MpaHlim2h2=SHmin=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=1.143105Nm485取得K=1.4,得%=1,a-(u1)3(305)2KT1=133.66mm'二haU取中心距a=140mm取小轮齿数乙=20则大齿轮数Z2=75所以i实=75/20=3.75计算得到四=(3.75-3.72)/3.72=0.8%仃在正负5炕间，故合理。模数mn=2acos=2.87mm取m=3mm乙Z2a=m(Z1_Z2)=142.5mm2齿宽b=1ad1=60mm分度圆直径

10、：d1=m乙=60mmd2=mZ2=225mm圆周速度v=3.1460485/601000=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=1.024义25/100=0.256m/s得kv=1.02齿宽b=aa=0.35155=54.25mm由图113（a）（指导书177页）按b/di=54.25/50.987=1.064考虑到轴的刚度较大和齿轮相对轴承为非对称布置，得kp=1.18由表114（指导书178页）得Q=1.2载荷系数K=KAKVK：K=1.251.021.181.2=1.805

11、33由表114（指导书178页）Zw=Z"cosP=25/cos11.29=26.511 一3-一3一Zv2-Z2/Cos-127/cos11.29-134.7得:1二0.796,12二0.8222 .=；：2=0.7960.822=1.618bsin:54.25sin11.29彳”:=1.69二mn3.142由图11-6（指导书180页）得Z0.754_ZZZZ.2KTi（u1）1889075409821.805108183（5.081）hZhZeZlZ,22.45188.90.7540.98。bd12u54.2550.98725.08-611MPa"二h=632.8MP

12、a4校核齿根弯曲疲劳强度按Zvi=26.51,Zv2=134.油图118（书173页）查得丫尸的=2.9,YFa2=2.23由图11-11（指导书184页）查得丫=1.58,，2=1.82由表11-1（书166页）查的Yfe1=450MPa,Yfe2=300MPa,Sf=1.25由图11-16（b）（指导书187页）查得c.m1=290MPa,；、iim2=220MPa由图1118指导书188M）查得Yx1=Yx2=1.0，取Yst=2.0,SFmin=1.4由图11-17（指导书188页）查得Yn1=Yn2=1.0450-F11=1.25=360MPa300匕2=1.25=240MPa2.9

13、1.582KT121.8270000二F1=bmmZ1YFa1Ysa1=1046.56.521ri=48.27MPa<F1=360Mpa,安全YFa2Ysa22.231.8248.27ii二F2=；、1YFaiYsa1=2.91.58=42.76MPa二F2i=240Mpa安全5.齿轮主要参数及几何尺寸计算zi=21z2=114mn=6.5mmu=5.428d1=136.5mmd2=741mma=438.75mmhaha*hfc*ha=ha*m=165.=6.5mmhf=(ha*c*)m=1.256.5=8.125mmda1=d12ha=149.5mmda2=d22ha=754mmdf1

14、=d1-2hf=120.25mmdf2=d2-2hf724.75mm齿宽b2=b=54.25,b1=b2十(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=5.78KVV转速n1=485r/min，分度圆直径d1=60mm齿宽b=60,转矩=113.81N2m,轴的材料为45号钢，调质处理。C=12Qd1AC3椁=27.41mm因键梢要扩大3%5%d1=27.413(1.031.05)=28.2328.78mm取d1=28.5mm带轮轮毂宽度(1.52.0)d1=42.7557mm取50mmLi略小于毂孔Li=48mm轴肩高h=(

15、0.070.1)d1=1.9952.85mm轴颈d2=d1+2h=32.4934.2mm取d?=35mm用球轴承6008内径d=40mm外径D=68mm宽度B=15mmda=46mmDa=62mm挡油环B=2mmA=14mm贝Ul3=B+A+B1=31mmd7=d3=40mmL7=L3=31mmS=0.0253a+3=7.16mm取8=8mm上箱壁厚房=0.988=7.2mm取61=8mma1=166.25mn<300mm轴承旁螺栓直径M12,g=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M8J25,端盖厚e=1.23d糊m=1.238=

16、9.6mm取e=10mm轴承座宽度为L=S+G+C2+(58)=4952mm取L=50mm调整垫片的厚度t=2mmK=28mm则L2=L+e+K+Xt-A-B=61mmd4=d6=50mm=10mmL4=L6=1-B1=8mmL5=b1=65mmBx=21+b1=85mma=B/2=7.5mml1=50/2+L2+a=93.5mm卜4也+L4+Ls/2-a=64mm键选837328L=l+L2+L3+L4+L5+L6=221mm2 .低速轴的设计计算F2=5.55KVVr2=130.03r/min,T2=407.62N2md2=225mmb2=60mm轴的材料为45号钢，调质处理。取C=110

17、增大3%5%d=38.44(1.031.05)=39.5940.36mm取d1=40mmKa=1.5,T=KaT2=611.43N2m轴段略小于毂孔的长度L1=82mm轴肩h=(0.070.1)a=2.84mmd2=a+2h=45.648mm取d?=45mm选取深沟球轴承6010d=50mmD=80mmB=16mdp=56mmDa=74mm贝Ud3=d6=50mmd4=55mmb2=60mmL4=58mmK=13mmL2=L+e+K+At-A-B=45mmh=(0.070.1)d4=3.855.5mm取h=5mm则d5=65mm%=：1+b_ib2=12.5mm4=2.5mmL5=3-4=10

18、mmL6=B+A+4=32.5mmq=32mmL3也-L4+A3+A+B=44.5mmL3=44mmL=l+L2+L3+L4+L5+L6=271mm(4)设计轴的结构六、减速器高速轴的校核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-6Pl=9.551061=270994Nmmni2T圆周力Ft=不2270994137=3596N径向力Fr=Ft=3596N轴向力Fa=Fttan'=3596tan0=0(2) .求支座反力.a.铅直面内的支座反力-Ray(L1L2)FtL2=0据£MB=0,得Ray=FtL2LiL23596657065=1731N

19、据ZY=0,得Rby=Ft-Ray=3596-1731=1865Nb.水平面内的支座反力据ZMb=。，得-Raz(L1L2)-Fa2FrL2=0d137FL-Fa359665-02=2-=1731NL1L27065据工Z=0,彳=Fr-RAz=3596-1731=1865N(3).作弯矩图a.铅直面内弯矩MY图在C电Mcy=RayL=173170=121170Nmmb.水平面内弯矩MZ图在C点左边Mcz-RazL1=177370-121170Nmm在C点右边Mcz=RbzL2=186565=121225NmmC.作合成弯矩图在C点左边MC=<MCy+MCzCCYCZ,(12117()2(

20、12117。2W71334Nmm在C点右边MC=TM1y+MCZ=/(121170)2+(121225)2=172061Nmm(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b=0.6当量弯矩Mvh,m2(T)2在C在左边Mvc=%'mC+(£T)2=(171334)2+(0.6M270994)2=231537Nmm在C点右边Mvc=Mc2(二T)2=.(172061)2(0.60)2=172061Nmm在D点Mvd=1=0.6270994=162596Nmm(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

21、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，=650MPa在查表13-2查表得14L=60MPa按式(13-4)计算C点轴的直径dCJMvc=33.78mm0.1二b二考虑键梢影响，有一个键梢，轴径加大5%dC=33.78(10.05)=35.47mm该值小于原设计该点处轴的直径，安全。D点轴的直径fdD>3-WD-=30.04mm',0.1-b4考虑键梢影响，有一个键梢，轴径加大5%dD=30.04(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

22、(50390320)。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：Raz=E31,Rbz=1865垂直支反力分别为：Ray=1731N,Rby=1865N合成支反力：Ra=.RAYRAI=)1713217132=2422NRb_Jr+R；z=J18652+18652=2637NSaRA=2422=527N2Y22.3SbRb2637B=573N2Y22.3SbFa=5730=573NSa=527NAa=573N,AB=527NAaR5732422=0.24e=0.21fm=1.5158930h所以取Xa=0.9

23、,K=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,PA=fdfm(XaRaYAAA)=1.21.5(0.924220.9527)=4777.3NAB527=0.20；e=0.21Rb2637所以取Xb=1,Yb=0Pb=fdfmRb=1.21.52637=4746.6N106jftc：_106(1,27000)10.Pa>Pb计算轴承A的寿命PA=60nlPJ60X3884777.3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

24、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b3h=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_34T4114.11103；'p=dhl35757“pl=100MPa键的计算长度l=L-b=65-8=57mm=32.68MPa二_叼=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86=(0.253)160a+1至8=(5