单级斜齿圆柱齿轮减速器课程设计

1、第 页共40页、设计题目及方案题目：设计用于皮带运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器已知：输送带工作拉力F=4500N,输送带速度V=1.8m/s，卷筒直径D=400mm。方案图：工作条件：1、两班工作（每班按8h计算），连续单向运转，载荷变化不大，空载启动，输送带速度容许误差土5%，运输机工作效率n=0.96ow2、室内，灰尘较大，环境温度30，C左右。3、折旧期10年,5年一次大修，（每年按300天计算）。4、普通中小制造厂，小批量。第 页共40页第 #页共40页选择电动机的型号第 #页共40页第 #页共40页设计步骤如下序号设计项目计算内容计算结果确定电动按照工作要求和条件选用Y型系列一般用途

2、的全机类型封闭自扇冷笼型三相异步电动机工作机所需功率P（kw）按下式计算:Wp=FV1000qw代人设计数据得：450(,1.877P=kw=8.44kw10000.96PW=844kw确定电动机功率电动机的输出功率按下式计算PP=w0=0.885式中，为电动机至滚筒主动传动装置的总效率，p二9.54kw其值按下式计算=bggcP=11kwm第 #页共40页第 #页共40页查机械设计手册P6,表2-2）可得：带传动效率b=0.95,对齿轮传动（8级精度、油润滑）效率g=0.97,对滚动轴承效率r=0.985,联轴器（弹性)效率c=0.99，因此二0.95,0.97,0.9852,0.99二0.

3、8858.44kw=9.54kw0.885第 #页共40页第 #页共40页选取电动机的额定功率,使Pm=（113Po，并查第 页共40页第 #页共40页第 #页共40页电动机技术数据表（手册P148，表16-1）P（11.3）x9.549.5412.4m取电动机功率为P11kwm第 #页共40页第 #页共40页滚动轴的转速为第 #页共40页60vnw，D60 x103x1.8400cr/min=85.94r/min第 #页共40页第 #页共40页按推荐的各种传动机构传动比范围，取V带传动i24比b，单级圆柱齿轮传动比nw85.94r/minnm1460/mini35g，则总传动比范围为电动机可

4、选择的转速范围相应为3n=in(62C)x85.94r/minw5161718/mini=(2x3)-(4x5)=620电动机同步转速符合这一范围的有1000则、1500r/min两种。为了降低电动机的重量和价格，由电动机技术数据表选取同步转速为1500r/min的Y系列电动机Y160M-4，其中满载转速为n1460r/minm，此外，电动机的安装和夕卜型尺寸可从技术数据表(手册P149，表16-2)得确定电动机类型：第 #页共40页第 页共40页电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)Y160M-4111460堵转转矩额定转矩2.0最大转矩额定转矩2.0第 页共40页计算传动装置总体

5、传动比并分配各级传动比计算结果序设计项计算内容号目第 #页共40页第 #页共40页传动装1置总传动比5.4416.99i=16.99w由式ibig，为使V带传动的外第 #页共40页第 页共40页分配各级传动比=4ibi=4.251gib4廓尺寸不致过大，取传动比则齿轮传动比为第 #页共40页第 #页共40页16.9944.25第 页共40页第 页共40页四、计算减速器的运动参数和动力参数序设计项计算内容计算结果号目P9.54kwoO轴1(电nonm1460r/min动机）P9.54T:二9550o955(,N-mono146062.40N-mP9.54kwonnom1460/minT624CN

6、-moPP二9.54x0.95kw二9.06kw1obI轴n1460,.mn1ibr/min36争/min4P9.06T95501ni955(,N-m2370N-m365P二9.06kwn136了/minT2370N-m3II轴P”p9.06,0.9850.97kw=8.66kwIIIrgPh8.66kwiiniig365r/min4.2585.88r/minp866Tii9550n：95585.88963N-mn85.88Y/minTn963N-mPPTT8.66x0.985x0.99kw二8.44kwwIIrc4w轴(卷筒轴)nn.85.88r/minwiiP8.44kwwn85.88Y/

7、minw第 页共40页955,8.4485.88Nm=93854NmT=938.54NmW第 #页共40页第 #页共40页为了方便于下一阶段的设计计算，将以上结果列表如下:参数电机(0)轴轴I轴号II轴滚筒(w)轴功率P/kw9.549.068.668.44转速n/r-min_1146036585.8885.88转矩T/N-m62.40237.0963938.54传动比i44.251效率0.950.9650.98第 页共40页五、V带传动设计传动的设计计算方法，可得如下设计：根据前面设计获得的数据Pono201，参照V带传动设计设计步骤设计结果序设计计算内容号项目计算1功率Pc查表（课本P11

8、8,5-7）取工况系数Ka=2P=KP=1.2x9.54=11.45kwcAoKa=1.2Pc=11.45kw选择P=11c.45kW和n=1460r/mino查图型号（课本P119,5-15）选取确定带轮根据B型查表（课本P119,dd1=140mm5-8）取dd1=140mm基准.ni=o带传动的传动比ni1460=4365，所以大带轮基准直径dd2dd2=560mm直径dd2=idd1=4x140=560mm，按表（5-8）第 #页共40页第 #页共40页d2圆整为560mm第 #页共40页第 页共40页验算4带速V兀d“n3.14x14（X1460V在525m/sv=d1o=1070m

9、/s60 x100060 x1000范围，符合要求第 页共40页第 页共40页初定中心由0.7(dd1dd2)ao-2(dd1dd2),得.490a1400oa，700mmoao根据条件取a，700mmo2ao+2(ddi+dd2)+初算(560-14()2=2x700+x(140+560+6带长24x700Ld0=2562mm(dd2-ddi)24aoLd，250mm确定带的基准长度Ld=2500mmaao+(Ld-Ldo)确定实际中心距a=700+Jx(250(-256劲，66亦amin=a0-015Lda=669nm，669-0.015x250(,632nma=a+0.03Ldmax，6

10、69+0.03x2500=744mm第 页共40页,180-57-31a180-573x(560-140669144120故144120符合要求根据确定根数Z单根的张紧力FOd和nd1P2.82kw(用内查法)查表(课本P117,5-3)根据i4禾口n01460/min查表AP0.46kw根据1144查表(5-5)得K0.91根据Ld250mm查表(5-6)得1得:(5-4)得P12.83kwP0.46kwK91Kl1.03LKl1.03LPC(P+AP)KK112L10.2(2.10+0.3)x0.934x1.073.17取Z4P25F=50(Xc(-1)+qv2o64.0mm因结构设计的轴

11、径为80mm，故满足条件。广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸3第 页共40页八、II轴设计计算设计项目计算内容计算结果选择轴的料,确定轴的材料选择45钢，正火处理。查表（课本P206,10-1）,得Qb600MPa?s30（MPaob600MPaQ300MPas许应输出端与联轴器相配合的轴段轴径最小。查表（P221,10-4）,C在118107之间，取C=110,则由式（10-13）估算得:d51.2mm轴的最小直径11c38,66321mm85.88d.53mmmn计算齿轮受力轴端有一个键槽,mdncos卩直径增大3%,由表（P221，10-5）取d.53mmmn分度圆直径为d210

12、6mm2,5X81210.6mmcos15.942转矩为T9.55*106,8,669.63,105Nmm85.88963kNmmTcKT96*1.514445圆周力为T963cNmmFt13717NF519NrF919Va广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 页共40页广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 #页共40页广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 #页共40页2T2x1444.5x103“,cF13717.9Ntd210.6径向力为Ftana1371.9xtan203Ftn519Nrcos,cos15.942轴向力为FaFttan,I37x血14942249(

13、BN（1）轴上零件的装配和定位方案的确定，绘制轴系结构草图如：d63mmd272mmdg75mmd”二80mm,d89mm轴的结构设计广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 #页共40页广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 页共40页L=105mmL2=55mmL347mmL”94mmL5=8mmL161mm（2）确定轴的各段直径从左到右，第一段与联轴器配合，选择弹性套柱销联轴器的规则（手册P129，表13-5）取LT10，联轴器J型轴孔的孔径为63mm，孔长B1107mm，所以确定d63mm;d空=63+2him=63+2x4.5=72mm（him查表课本P224，10-7）；

14、d3要符合轴承内径标准系列，选用角接触球轴承，查（手册P119,12-6）代号7215C，故d375mm，d480mm，d.80,2h.80,2x4.5=89mm5min。（6）确定轴的各段长度与传动零件（如齿轮、联轴器等）相配合的轴段长度应比传动零件轮毂宽度略小2mm左右，L1=107-2=105mm，第二段轴长考虑轴承盖螺钉至联轴器距离人1为1015mm，取L2=55mm，其余各段轴长与箱体的设计有关，可由齿轮开始向两端逐步确定。齿轮端面与箱壁的距离人2取1015mm，此轴取15mm，轴承端面与箱体内壁的距离与轴承的润滑有关，此轴取5mm，轴承宽25mm，L32+A2+A3+25二47,L

15、41.2x80294mm,轴环宽度L5=8mm，与轴承配合的轴段长L6+L712+2537mm，两支点间的距离LL,L.,L_,L.47,94,8,12=161mm3456（7）轴的结构细节设计（3）绘制轴的受力简图广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 页共40页5强度（4）计算支承反力计算水平面支承力：Y,10广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 #页共40页广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 #页共40页解得161F”80.5F+H2r210-6F02广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 #页共40页33.3;F”51597NH1广西工业职业技术学院实验、

16、实训及设计等用纸第 #页共40页广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 #页共40页垂直面支承力:13717.96859NF33.3NHIIF中5159.7NHIFFVIvII685N广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 #页共40页广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 页共40页Hb41535.5N-mm,Hb+（3）绘制水平面弯矩图、垂直面弯矩图及合成弯矩图（图26807N-mm（c）、（e）、（f）。,vb552149N-mm广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 页共40页广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 #页共40页Hb+551256mm(4)

17、水平面弯矩、垂直面弯矩及合成水平面弯矩1315049Nmm广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 页共40页水平面弯矩为：M=805F=805，515.7=41535.9NmmTOC o 1-5 h zHb一H1M=8Q5F=805，33.3=26807Nmm垂 HYPERLINK l bookmark259Hb+H2垂直面弯矩为M二8Q5F二80.5，685匕55124.5Nmmvbv1合成弯矩为:(M说)2(MHb)2二551249.52+415355.92=69093.9NmmMb+=(Mvb)2(MHb+)2二551249.52+2680.72=55125Nmm绘制扭矩图广西工业

18、职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 页共40页广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 #页共40页广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 #页共40页绘制当量弯矩图危险截面的当量弯矩为：，e二（Mb）2+（T）2二690933.92+（0.61444500）2=1315049N-mm校核危险截面的直径查表（P220，10-3）得LL55MPa1b广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 #页共40页广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 #页共40页131504辺0.1x55二621mm广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 #页共40页广西工业职业技术学院实验、

19、实训及设计等用纸第 #页共40页增大3%为d64mm因结构设计的轴径为80mm故满足条件。广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 页共40页广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 #页共40页九、I轴轴承选择计算Fa274N;Fr363N;n=36亍/min轴颈的直径h10 x300 x1648000设计项目计算内容计算结果查表(P241,11-7),取Kp1，1。载荷系数X、Y要根据FCor查取，Cor是轴承的径向基本额定P497N载荷P载荷，轴承型号为7211C。由查表11-8，暂取广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 #页共40页广西工业职业技术学院实验、实训及设计等

20、用纸第 页共40页F/C0.058，贝Ve=0.43由aor2741Fa1Fr36320.755，e。查表11-8，得X=0.44,Y=1.30由式(11-4),得PK(XF+YF)Pra1.1x(0.44x3632b1.30 x274=497N计算由式(11-3)，得C=5053N所需的径C60nLhP360X36X48000 x497(5053耳106106向额定动载荷查有关机械设计手册P119,根据轴颈直径75mm，选取选7211C型型号7211C轴承，其C5280N,5053N,rCor40500N,7211C轴承的Fa/Cor0068,与初定值相近所以选择7211C型轴承合适十、II

21、轴轴承选择计算Fa391N;Fr519N;n=85.88r/min轴血75mm；h=10 x300 x16=480003序设计计算内容号项目求当查表(P241,11-7),取Kp=1-1。载荷系数X、Y量动要根据Fa/Cor查取，Cor是轴承的径向基本额定颈的直径计算结果P497N载荷P载荷，轴承型号为7211C。由查表11-8，暂取Fa/Cor0.058，则e0.43由391951930.755,e。查表11-8，得计算X=0.44,Y=1.30由式(11-4)，得PK(XF+YF)Pra1.1x(0.44x3919b1.30 x3919=811N由式(11-3)，得C5095N所需的径CZ

22、p360 x8588x48000 x811归5095凶106106向额定动载荷选7215C型确定查有关机械设计手册P119,根据轴颈直径75mm，选取轴承7215C轴承，其C79200,5366N,r3型号C40500N,7215c轴承的orFa/Cor0.05955，与初定值相近所以选择7211C型轴承合适卜一、I轴键联接强度计算(1)主动轴所传递的转矩T=237Nm齿轮的材料为铸钢，载荷有轻微冲击。序设计项号目计算内容计算结果齿轮传动要求齿轮与轴对中性好，以避免啮合不良,故联接选用普通平键A型键。L=90mmb=8mm键的类型与尺寸选择根据轴的直径”4二60mmh=11mm,及轮毂宽度取L

23、=80mmL=（1.52）d4=1.5,60=90mmb=18mmh=11mm12-1得键宽键高，计算得L=90-（51C）=8085mm键长，取L=80mm,标记为:*11，80GB/T1096-2003键广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 页共40页L1lOOMPa强度计算由表12-2差得p，键的工作长度l，8018,62mm贝则la，4T，4X237103，23.2MPdhl60 x11x62ap故此平键联接满足强度要求。广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 页共40页(2)主动轴所传递的转矩T=237Nm齿轮的材料为铸钢，载荷有轻微冲击。序设计项计算结计算内容号目果齿

24、轮传动要求齿轮与轴对中性好，以避免啮合不良，L=61.5咖故联接选用普通平键A型键。b=12mmdh=8mm4=41mm根据轴的直径，及轮毂宽度取L=52mm1键的类型与尺L=(1.52)d4=1.5,41=61.5mm寸选择查表b=12mmh=8mm12-1得键宽键高，计算得键L=61.5-(510=51.5565mm长，取L=52mm,标记为:键12,52GB/T1096-2003广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 页共40页由表12-2差得，lOOMPa，键的工作长度强度计算l，52-12,40mm贝则，723MPaP/4T4x237103pdhl41x840故此平键联接满足强

25、度要求。广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 页共40页十二、II轴键联接强度计算(1)主动轴所传递的转矩T=963m齿轮的材料为铸钢，载荷有轻微冲击。序设计项计算结计算内容号目果齿轮传动要求齿轮与轴对中性好，以避免啮合不良，L=96mm故联接选用普通平键A型键。b=22mmdh=14mm4=80mm键的类根据轴的直径,及轮毂宽度取L=90mm1型与尺寸选择L=(1.52)d=1.5,80=96mm4查表12-1b=22mmh=14mm得键宽键高，计算得键长L=96-（51C）=8691mm，取L=90mm,标记为:键22,90GB/T1096-2003广西工业职业技术学院实验、实训及

26、设计等用纸第 页共40页L1lOOMPa由表12-2差得p,键的工作长度强度计l，90-22,68mm贝则，506MPaP/4T4x963103pdhl80 x14x68故此平键联接满足强度要求。(2)主动轴所传递的转矩，963V-m齿轮的材料为铸钢，载荷有轻微冲击。设计项计算内容计算结齿轮传动要求齿轮与轴对中性好，以避免啮合不b，12mm故联接选用普通平At型键。键的类型与尺寸选择d4,72mm根据轴的直径，及轮毂宽度h，8mm取L，52mmL，（1.52）d.，1.5x72，86.4mm4查表b，20mm12-1得键宽键高h，12mm，计算得L，864（510，76481.4mm键长取L8

27、0mm,标记为12,80GB/T1096-2003100MPal80-20=60mm强度计由表12-2差得p，键的工作长度贝则/4T：4,963103=74.3MP1pdhl一72,12,60a故此平键联接满足强度要求。广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 页共40页十三、主要零件的配合及精度表齿轮传动主要尺寸及其它参数表参数名称符号Z1Z齿数Z1980模数m2.52.5中心距a130130分度圆直径d60.86210.60齿顶圆直径da54.4215.6齿根圆直径df41.25196.25齿宽b2934精度等级8级齿圈径向跳动公差Fr4563公法线长度变动公差Fw周节极限偏差fpt1

28、718基节极限偏差fpb2225中心距极限偏差fa31.536跨齿数K310公法线长度及偏差W7.660429.1937十四、润滑设计计算内容计算结果序设计号项目轴承的润滑作用是减少摩擦和损失，同时有利于散热、防蚀和抗振延长轴承使用寿命。滚动轴承的润滑机主要是润滑油和润滑脂，一般可按轴承内径与转身的乘积dn值选取。滚轴的滑已选的7211C轴承的内径为75mm，已知转速n，85.88/mm，75x85.88，644mmy/min查课润滑脂方式广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 #页共40页本P251表11-12得：润滑脂已选的7215C轴承的内径为55mm，已知转速n，85.88/mmd.，55x85.88，472.4mm-y/min1n1课本P251表11-12得：润滑脂。齿轮的润滑设计（课本P162）闭式齿轮传动的浸油润滑和喷油两种。齿传的滑2已知齿轮的圆周速度v，6加/s1加/s通常采用浸油润润滑和喷油润滑方式。浸油润滑方式浸入油中的深度约一个齿高，但少于10mm，不能过深，过深会变大运动阻力并使油温升高。广西工业职业技术学院实验、实训及设计等用纸第 页共40页I商*XA*十五、设计小节这次