单级斜齿圆柱齿轮减速器课程设计

机械设计课程设计计算说明书设计题目：带式运输机传动装置专业课设计课程设计说明书一、 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 四、 运动参数及动力参数计算 五、 传动零件的设计计算 六、 轴的设计计算 七、 滚动轴承的选择及校核计算 九、润滑方式的确定十、参考资料 计算过程及计算说明一、传动方案拟定设计题目名称单级斜齿圆柱齿轮减速器。运动简图工作条件连续单向运转，载荷平稳，空载起动，运输机双班制工作，单向运转，有轻微振动，小批量生产，使用年限10年，运输带速度允许误差为±5%。原始数据输送带牵引力F=740N输送带线速度V=1.3m/s鼓轮直径 D=240mm二、电动机选择1、选择电动机的类型：按工作要求和工况条件，选用三相鼠笼式异步电动机，封闭式结构，电

压为380V,Y型。2、计算电机的容量pd:电机至工作机之间的传动装置的总效率:门,=门门3门门门0.9门,=门门3门门门V带传动效率：0.98；门2一滚子轴承传动效率：0.98七一圆柱齿轮的传动效率：0.98；七一圆柱齿轮的传动效率：0.98；七一弹性联轴器的传动效率：0.99七一卷筒的传动效率：0.96已知运输带的速度v=0.95m/s：Fv kww1000门所以:FV740x所以:FV740x1.31.143KW1000门门1000x0.876x0.96从表22-1中可选额定功率为1.5kw的电动机。3、确定电机转速：卷筒的转速为：n=60X1000V/(nD)=60X1000X1.3：(3.14X240)=103.503r/min按表14-8推荐的传动比合理范围，取V带传动比,=2〜4单级圆柱齿轮减速器传动比,=4〜6，则从电动机到卷轴筒的总传动比合理范围为：，•=8〜24。故电动机转速可选的范围为：nd=iXn=(8~24)X103.65=830~2488符合这一范围的转速有：1000r/min、1500r/min,;综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比,可见第1种方案比较合适，因此选用电动机型号为Y100L-6,其主要参数如下：型号功率(KW)转速(r/min)堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y90S-21.59402.02.2额定功率kW满载转速KHDADEFGHLAB1.594010190140245082490380176三、计算总传动比及分配各级的传动比：总传动比：ia=n满/n=940/103.503=13.719分配传动比：取一级斜齿圆柱齿轮的传动比：i]5，则一V带的传动比：i0=ia/i1=13.719•52.74四、运动参数及动力参数计算:

将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴，门门门门01 12 23 34——依次为电机与轴1,轴1与轴2,轴2与轴3,轴3与轴4之间的传动效率。1、各轴转速：1轴：n1=n0/i齿轮=1420/2.74=518.25r/min2轴n2=n1/i1=518.25/5=103.503r/min卷筒轴：n3=n「103.503r/min2、各轴输入功率，输出功率：输入功率:1车由：p=pxn.=P1车由：p=pxn2轴：P=PX?=PX?X?=1.12X0.98>0.98 =.075 KW2 轴：P=PX? = 轴：P=PX? =1.12X0.98=1.09KW 轴：P'=px? =1.075X0.98=.053KW卷向轴：P=px? =1.043x0.98=1.022KW卷筒轴：P=PX? =PX?X?=1.075X0.98X0.99=1.043KW3输出功率：电动机的输出转矩：T=9550xU3输出功率：电动机的输出转矩：T=9550xU=9550x^14^=7.69N*mn 142003各轴输入转矩，输出转矩：1.121轴输入转矩：T=9550x&=9550x^^^5=20.64N*m1.1212轴输入转矩：T=9550x2=9550x』0』=99.19N*m2 n 103.5032卷筒轴输入转矩：T=9550xJ=9550x1.043=96.24N*m4 n 103.5033输出转矩分别为输入转矩乘以轴承效率0.99。运动和动力参数计算结果如下表：轴名功率P(KW)转矩T(N*m)转速(r/min)传动比效率输入输出输入输出电动机轴1.147.69142050.961轴1.121.0920.6420.22518.252.740.962轴1.0751.05399.1497.16103.5031.000.96卷筒轴1.0431.02296.2494.31103.503五、传动零件的设计计算:设计V带(1)确定V带型号kj1.2Pc=KAP=1.2X1.5=1.8KW根据P=1.5KWn=1420r/min,选择A型V带，取d「90mm。大轮的基准直径：d1=i0Xd1X(1-8)=2.74X90X0.98=241.66取。d=250mm2

£为带传动的弹性滑动8=0.01~0.02。(2)验算带速"=^M=3」4X90妇420=6.69m/,<25m/s带速合60x1000 60000适。确定V带基准长度七和中心距a:根据：0.7x(d+d)<a<2x(d+d)可得a应在238-680mm之间，初选中心距。二6。。哑带长：（d—d）2兀L=2a+—（d+d）+——24a~!—0=2X600+—（250+90）+ =1744mm2 4x600取Ld=1800mm。计算实际中心距：a.a+L^=600+^800^=628mm0 2 2250—90X57.3°=250—90X57.3°=165.40°>120°合适。628a=180。—2ix57.3°=180a（5） 求V带根数Z：Z= P （p+Ap）KaK今n=今n=1420r/min,d=90mm,得：p=1.07kw传动比：

2501—d(1:/)—90(1-0.02)—2'8250AP=0.17kw由a「EO。查表得K=0.98，查表得：K=1.01，由此可得:1.8~c(p+Ap)KK(1.07+0.17)X0.98X1.01~c=1.465取Z=2=1.465求作用在带轮轴上的压力尸Q:查表得q=0.10kg/m，故得单根V带的初拉力：F= c(-2^-1)+qV2=X"x(~2^-1)+0.10x6.692=108.8N0zvK 2X6.69 0.98作用在轴上压力：F=2zFsinL=2X2x108.8xsin'"耳=431.67N。e 0 2 2确定带轮的结构尺寸，给制带轮工作图小带轮基准直径d「90mm采用实心式结构。大带轮基准直径d2=250mm，采用腹板式结构，基准图见零件工作图。2、齿轮设计（1）选选齿轮的材料、精度和确定许用应力：因传递功率不大，转速不高，小齿轮用40Cr调质，齿面硬度217〜286HBS，a=650〜750MPa，a.=560〜620MPa大齿轮用45钢调质，齿面硬度197~286HRC，a=550~620MPa，a=410〜480MPa。FE2HFE2取S=1.25,sH[b=1.0；取Z=2.5,Z=189.8；=b]二—S600 =480MPa1.25450 =360MPa1.25700——=700MPa1600——=600MPa1(2)按轮齿弯曲强度设计计算齿轮精度用8级，取载荷系数K=1.2,，齿宽系数①=0.8，小齿轮上的转矩:T=9.55x106匕=9550000x1.14=2.1x104N*mm1 n 518.25大齿轮上的转矩:T=9.55x106P=9550000x1.075=9.92x104N*mm

n

2103.503初选螺旋角3=150则Z=5x22=110齿形系数：Z22=24.12,Z110=122.06cos315。v2COS315。11-8=2.73,y2.22由图11-9FaFa2Fa11.58,r=1.81。sasa2Sa12.73x1.58 YY——— =0.0089〈 一户2.22x1.81 =0.0112，480360故应该对大齿轮进行弯曲强度计算。小齿轮法向模数:2kTYY2x1.2x2.1x1040.8x222x0.0089xCOS215o=1.03mmF1-1由表4-1取m=1.25mm。中心距:~n1~2COS■21.25x(22+110) =85.4mm2xCOS15o取a=90mm。确定螺旋角:arccosn 1 —=arccos1.25x(22+110) =23o33'2x90齿轮分度圆直径cosP齿轮分度圆直径cosP1.25x22 “ =30mmcos23o33'1.25x110150.11mmcos1.25x110150.11mmcoscos23o33'齿宽顼xd=0.8x30=24mmb=25mm,b=30mm验算齿面接触强度:ZZZP2KZZZP2KTu±1 : =189.8x2.5xvcos23。33'2x1.2x9.92x1043.4824.02x150.1122.48=356.92MPa<600MPa安全。（5）齿轮的圆周速度兀d]n0 3.14x30x1420 223 /60x1000 60000 .故选8级制造精度是合宜的。（5）设计小结：名称代号单位小齿轮大齿轮中心距amm90传动比i2.48模数mmm1.25螺旋角P(0)23。33'齿数z22110分度圆直径d1mm30150.11材料及齿血硬度40Cr217~286HBS45钢197~286HRC六、轴的设计计算输入轴设计：1、按扭矩初算轴径选用45号钢调质处理，硬度217~286HBS。查课本第245页表14-2取［』=35MpaC=110。d>c『P=110x冬=14.32mm，考虑有键槽，将直径n \518.25增大5%,则d=14.32X(1+5%)mm=15.036mm.••选d=16mm2、齿轮轴的结构设计轴上零件的定位，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确定轴各段直径和长度工段：d=18mm 长度取L广40mmc=1.5mm

「•II段：d=d+2h=18+2X2X1.5=24mm初选用7205AC型角接触球轴承，查指导书表可知其内径为25mm,宽度为15mm.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，并考虑和箱体外壁应有一定矩离而定，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：L=2+20+15+55=92mmIII段直径：d=25mm小齿轮直径d=d+2h*m=30+2x1x1.5=33mm小齿轮宽度加退刀槽乙=30+10=40mm3取过渡段直径d=30mm,L=20mm取轴承直径d=25mm，L=16mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=205mm（3）按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已知d=30mm求转矩：已知T1=20.64N*m求圆周力：Ft2x2xT2x20640d30=1376N求径向力FrF=Fxtana=1376xtan200=794.43N⑤作用在轴1带轮上的外力：f=F=43167NQ因为该轴两轴承对称，所以：L=L=85mm

（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：=397.22NF794.43

r=397.22NF1376F=F= r= =668N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=16.88N*mFyL_=16.88N*m2 2（3）绘制水平面弯矩图（如图c）Mei（3）绘制水平面弯矩图（如图c）Mei一.司「川「一.司「川「I「此（匚）〕TTe<e)（匚）〕TTe<e)TMecMec⑴_^mTrrn⑴_^mTrrn截面C在水平面上弯矩为:FlFl668X0.085C2 2 2=28.39N*m（4）绘制合弯矩图（如图d）农)2农)2=(16.882+28.392)2=33.03N*m（5）绘制扭矩图（如图e）转矩:T转矩:T=20.64N*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a=1,截面C处的当量弯矩:M2+M2+(aT)233.032+(0.6x20.64)22=35.27N*mM=ec（7）校核危险截面C的强度因为材料选择45号钢调质处理，-B=65。MPa，得许用弯曲应力[。.]=60MPa，则：:M :35270d>, ec—=3； =18.05mmV0.1g] ¥0.1x60因为5段的直径都大于d，所以该轴是安全的。输出轴的设计计算:1、按扭矩初算轴径故取d=30mmo选用45号钢调质处理，硬度217~255HBS。2取[』=35Mpa故取d=30mmod>C虻——=115x3 . =25.44mm，n \103.5032、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。联轴器的选择计算联轴器所需的转矩：T=Kt查课本291表17-1取k=1.5，T=KT=1.5X96.24=144.36N*m查手册选用型号为LX1的弹性柱销联轴器。（2）确定轴的各段直径和长度工段：取联轴器直径』=20mm，查表长度取L=52mm..・h=2c c=1.5mm「・11段：d=d+2h=20+2x2x1.5=26mm考虑到联轴器和箱体外壁应有一定的距离，l2=46初选7208AC型角接球轴承，其内径为40mm，宽度为18mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为23mm，则该段长43mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。故II段长：III直径：d=40mmL=20mmIV段直径：d=d+4=44mm过渡段由于对称性及其配合关系，艮眈=16mm4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：（44+3X2）=50mm

取轴环直径』=50mm.长度l=5mm齿轮直径d=44轴承直径d=d3=40由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=230mm按弯扭复合强度计算①求分度圆直径：已知』=150.11mm②求转矩：已知T2=96.24N*m③求圆周力Ft：2x96240-2 =1282.26N-2150.11④求径向力FrF=Fxtana=1282.26xtan200=466.704N・.•两轴承对称••L=L=85mm求支反力F 、FAXrBy2AZBZ2ByAZ466.704 =233.352FAXrBy2AZBZ2ByAZ466.704 =233.352F1282.26 =641.13N2BZ⑵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FL233.352x0.085=9.917N*m■AX截面C在水平面弯矩为FlFl641.13X0.0852 2=27.24N*m计算合成弯矩=28.99N*m(M%+MC2)2=(9.9172=28.99N*m计算当量弯矩：取a=0.6M2+(aT)22=28.992+(0.6X99.19)22=66.20N*mC校核危险截面C的强度因为材料选择45号钢调质处理，得-B=650MPa,得许用弯曲应力[c『=60MPa，则：:M :6620d2|ec=3 =10.33mm"0.1g]V0.1x60"L—1b」因为5段的直径都大于d,所以该轴是安全的。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16X365X8=46720小时1、计算输入轴承(1)已知〃=518.25r/min轴承径向反力：f=466.704N初先轴承为角接触球轴承7200AC型轴承内部轴向力F=0.68F，则F=F=0.68F=0.68X466.704=317.358N

⑵•・•F+F=F，F=0故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端，F=F=466.704NF=F=466.704Nsi(3)求系数x、y,..FFA1=「A2=0.68Ve.・・根据课本表16-11X=X=iY=Y=o1 2计算当量载荷尸、p:1 2P=XF+YF丁1X466.704=466.704NP=XF+YF=lx466.704=466.704N计算所需的径向基本额定动载荷值・.・P=P故取P=466.704N,角接触球轴承8=3根据课本表16-8、16-9,取f=1,fn.5(60n\亦勺1.1X466.704(60X518.25106x46720根据手册得7205AC型的C=5814.316N>5580N;C=2820n承7200AC型合适。V3=5814.316N),故角接触球轴2、计算输出轴承(1)已知n=103.503r/min,轴承径向反力：F=F=641.13N试选7207AC型角接触球轴承

得F=0.68F，则F1=F=0.68F=0.68X641.13=435.97N计算轴向载荷f、FA1 A2•・•F+F=F，F=o..•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：F=F=F=233.352N求系数x、y..FF•fA1=fA2=0・68<er1 r2・•・根据课本表X=X=I・厂fP••c=—p-(60n1.1X641.13・厂fP••c=—p-(60n1.1X641.13(60X103.503x4672010456根据手册得7208AC型的C=35200N>26584.42N；c=24500n轴承7208AC型合适。3=466