两级圆柱斜齿轮减速器设计书.docx

两级圆柱斜齿轮减速器设计书一、 设计任务书（一）题目名称：设计两级圆柱齿轮减速器（二）说明：此减速器用于热处理车间零件清洗传送带的减速。此设备两班制工作，工作期限十年，用户使用。（三）技术参数：鼓轮直径（mm）传送带运行速度（m/s）传送带从动轮所需扭矩（N.m）3800.81050（四）本任务规定的设计计算包括下列各项：1、传动装置总体设计计算；2、各传动零件的设计计算；3、一根主要轴的设计计算；4、一对主要轴承的设计就算；5、各标准零件的选择。（五）要求1、主要部件的总装配图一张（A1）2、典型零件工作图2张（ A3）3、20页左右的说明书一份二、设计方案分析1、组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2、特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3、确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级能吸收震动且起过载保护作用。传送简图如下：三、 电动机的选择1、鼓轮的转速：nw = 601000v d= 6010000.83.14380= 40.2r/min2、鼓轮工作所需要的功率:pw=T.nw9550=105040.29550=4.42kw3、传动装置的总效率：总=承5.v.齿2.联 = 0.9850.950.9720.99=0.8（v为V带的效率, 承轴承的效率，齿为每对齿轮啮合传动的效率，联为联轴器的传动效率）4、电动机所需的功率：pd= pw总= =4.420.8 =5.5kw5、电动机的选择根据动力源和工作条件，电动机的类型选用Y系列三相异步电动机。电动机的转速选择常用的两种同步转速：1500r/min 和1000r/min，以便比较。根据电动机所需功率和同步转速，查设计手册表8-53确定电动机的型号为Y132S-4和Y132M2-6。传动系统的总传动比： i1=nm/nw=1440/40.2=35.8 i2=nm/nw=960/40.2=23.88根据电动机型号查表8-54确定电动机的各参数，将计算数据和查表数据填入表1，便于比较。表1 电动机的数据及总传动比方案电动机型号额的功率/KW 同步转速/(r/min)满载转速/(r/min)总传动比外伸轴径/mm外伸轴长度/mm中心高/mm1Y132S-45.51500144035.842801322Y132M2-65.5100096023.883880132根据表1可知，方案1转速高，电动机价格低，总传动比虽然大些，但完全可以通过带传动和两级齿轮传动实现，所以选用方案1。四、 运动和动力参数的计算1、传动比分配i总=1440/40.2=35.82带的传动比取为i1=3，则减速器总传动比为ij=35.82/3=11.94 则双级斜齿圆柱齿轮减速器高速级的传动比i2为i2=1.3ij=3.94低速级的传动比i3i3=ij/i2=3.032、各轴的转速计算nI=1440/3r/min=480r/minnII=480/3.94r/min=121.83r/minnIII=nw=40.2r/min3、各轴输入功率计算pI=pd. v=5.5x0.95kw=5.225kwpII=pI. 齿. 承=5.225x0.97x0.98kw=4.97kwpIII=pII. 齿. 承=4.97x0.97x0.98kw=4.72kw4、各轴输入扭矩计算T1=9550pI/nI=104N.mT2=9550pII/nII=390 N.mT3=9550pIII/nIII=1121 N.m将上述结果列入表2，以供查用表2轴号转速n/(r/min)功率p/kw扭矩T/(N.m)I4805.225104II121.834.97390III40.34.721121五、 V带传动的设计计算1、求计算功率查课本表13-8得KA=1.2 ，故Pc=KA. pd=1.2x5.5kw=6.6kw2、选V带型号 可用普通V带或窄V带，现选普通V带根据Pc=6.6kw，nd=1440r/min，由课本图13-15查出此坐标点位于A型处，所以V带选A型普通V带。3、求大小带轮直径d2、d1由课本表13-9， d1应取不小于75mm,现取90mm，则d2=nd/nI. d1(1-)=1440/480X90X(1-0.02)=264.6mm由课本表13-9，取d2=265mm4、验算带速VV=.d1.nd60x1000=3.14901440601000m/s=6.78m/s带速在5-25m/s范围内，合适5、求V带基准长度ld和中心距a初步选中心距a0=1.5（d1+d2）=1.5x(90+265)mm=532.5mm取a0=540mm，符合0.7（d1+d2）1200,合适。7、求V带的根数Z Z=PcP0+ P0KaKl.令nd=1440r/min，d1=90mm，查课本表13-3，得 P0=1.07kw由i=d2/d1(1-)=3查课本表13-5，得P0=0.17由a1=163.70，查表13-7得Ka=0.95，查表13-2得Kl=1.01由此可得Z=PcP0+ P0KaKl.=4.8 ，取Z=5根8、求作用在带轮轴上的压力Fa查课本表13-1得，q=0.1 ,得单根V带的初拉力F0=500PcZ.V2.5Ka-1+q.v2=137N作用在轴上的压力FQ=2ZF0.sina1/2 =1356N六、齿轮传动的设计计算（一）高速级齿轮传动的设计计算1、选择齿轮材料、热处理、计算接触应力HP、许用弯曲应力FP，考虑此减速器长期工作，载荷有中等冲击及减速器的功率和工作环境，故大小齿轮都用硬齿面渐开线斜齿轮。（1）齿轮材料、热处理及确定许用应力小齿轮用45号钢表面淬火，齿面硬度为4050HRC，Hlim1=1500Mpa , FE1=690Mpa ,大齿轮用20Cr渗碳淬火，齿面硬度为5662HRC, Hlim2=1500Mpa, FE2=850Mpa (查课本表11-1)取SF=1.25，SH=1（查课本表11-5得）取ZH=2.5，ZE=188.8(查课本表11-4得)则，F1=F2=0.7FE1 SF = 387 Mpa H1= H2=Hlim1SH = 1150 Mpa2、初步设计齿轮传动的主要尺寸（1）按齿轮弯曲强度计算齿轮按8级精度制造。取载荷系数K=1.3 （查课本表11-3得）齿轮系数d=0.5 (课本表11-6)小齿轮的转矩T1=9.55106pInI = 1.04105N.mm初选螺旋角 =150 （一般取8200）齿数 取 Z1=19 , 则 Z2=i2.Z1=75 , 取Z2=75 则实际传动比i=Z2Z1=3.95齿形系数Zv1=19cos315=21.08 , Zv2=75cos315= 83.21查课本表11-8 得YFa1=2.88 , YFa2=2.25由课本表11-9 得YSa1=1.57 , YSa2=1.783、小齿轮弯曲强度计算法向模数 mn32kT1d.Z1.YFa1YSa1.F1. cos2 = 2.37mm由课本表4-1 取mn=2.5mm中心距a=mn(Z1+Z2)_2cos=121.65mm取a=120mm确定螺旋角=arcmn(Z1+Z2)_2a=16.460小齿轮分度圆直径d1=mn. Z1/cos=48.5mm小齿轮齿顶圆直径da1=d1+2.5mn=53.5mm齿根圆直径df1=d1-2x1.25mn=42.3mm齿宽b=d. d1=38.81mm取b1=45mm b2=40mm大齿轮分度圆直径d2=mn. Z2/cos=191.5mm大齿轮齿顶圆直径da2=d2+2.5mn=196.5mm4、验算齿面接触强度、小齿轮齿面弯曲强度H=ZE.ZH.ZB2kT1b.d1.u+1u=890.8MpaH1 = 1150 Mpa ,安全F=2kTYFa11YSa1bd1mn = 560Mpa43mm 合格（三）输出轴的结构设计1、初步估算轴的直径根据d=c3p/n ，轴的材料为45号钢，通常取C=107118 ，这里取112，则d=c3p3n3 =54.5mm考虑到键槽的影响，d增大5%，则d=1.05x54.5=58mm2、轴的结构设计（1）确定轴的结构方案该轴左端先后装入大圆柱齿轮、档油板、轴承、轴承套，右端先后装入档油板、轴承。结构如图：轴段1-2为支撑轴颈，预选型号为30212的圆锥滚子轴承。其内圆直径d=65mm，宽度B=23mm，为保证轴承的轴向定位用档油板定位，档油板宽度为28mm，所以确定轴段1-2的直径d1-2=65mm长度为L1-2=50mm;轴段2-3用于安装大圆柱斜齿轮，其分度圆直径d4=218mm，齿宽b=40mm,所以确定轴段2-3的直径d2-3=70mm，长度L2-3=40mm;轴段3-4为连接轴身，综合考虑轴承的支撑跨距和轴身力学性能，确定其直径d3-4=80mm， 长度L3-4=50mm;轴段4-5，用于安装轴承，型号同样选择号为30212的圆锥滚子轴承，其内圆直径d=65mm，宽度B=23mm，为保证轴承的轴向定位用档油板定位，档油板宽度为24mm，所以确定轴段4-5的直径d4-5=65mm长度为L4-5=50mm;轴段5-6主要用于安装；联轴器，其直径应与联轴器的孔径相配合，根据工作要求选用弹性柱销联轴器，型号为L4 (课程设计书表8-36)，公称转矩为2500N.m。与输入轴连接的半联轴器孔径d=60mm，因此选取轴5-6的直径为60mm，与轴配合的轮毂孔长为L1=107mm，轴套长度L=45mm,因此，确定轴5-6的直径d5-6=60mm长度为L5-6=155mm;八、滚动轴承的寿命校核计算（一）输入轴承30206的寿命校核计算1、当量动载荷的计算公式为P=XFr+YFa查表GB/T297-1994 得 X=0.4 Y=1.6 ，则P=(0.41594.7+1.6890)N=2061.88N2、查表GB/T297-1994 得基本额定动载荷C=43200N3、基本额定寿命Lh=10660xn(ftcfpp)查课本表16-7、16-8 取ft=0.8 fp=1.6 ，滚子轴承取=10/3所以Lh=10660x480(.0.8432001.62061.88)103.h =87347h满足设备中的要求，寿命足够。（二）中间轴承30208的寿命校核计算1、当量动载荷的计算公式为P=XFr+YFa查表GB/T297-1994 得 X=0.4 Y=1.6 ，则P=(0.41640+1.61200N=2576N2、查表GB/T297-1994 得基本额定动载荷C=63000N3、基本额定寿命Lh=10660xn(ftcfpp)查课本表16-7、16-8 取ft=0.8 fp=1.4 ，滚子轴承取=10/3所以Lh=10660x121.83(.0.8630001.42576)103.h =89939h满足设备中的要求，寿命足够。（三）输出轴承30212的寿命校核计算1、当量动载荷的计算公式为P=XFr+YFa查表GB/T297-1994 得 X=0.4 Y=1.5 ，则P=(0.44730+1.53500）N=7142N2、查表GB/T297-1994 得基本额定动载荷C=102000N3、基本额定寿命Lh=10660xn(ftcfpp)查课本表16-7、16-8 取ft=0.8 fp=1.4 ，滚子轴承取=10/3所以Lh=10660x40.2(.0.81020001.471432)103.h =455200h满足设备中的要求，寿命足够。九、键连接的选择与校核（一）输入轴d1-2=28mm L1-2=42mm查表GB/T1096-2003 ，选8730 的普通平键（二）中间轴d4-5=45mm L4-5=40mm 查表GB/T1096-2003 ，选14930 的普通平键（三）输出轴轴段1-2d1-2=60mm 查表GB/T1096-2003 ，选181150 的普通平键轴段3-4 d3-4=70mm L3-4=32 查表GB/T1096-2003 ，选201225 的普通平键十、箱体及附件的结构设计和计算（一）确定减速器铸造箱体的结构尺寸低速轴中心距a=145mm 箱座壁厚=0.03120+3=7.358 ,应取=8mm箱盖壁厚1=0.85=6.88 应取1=8mm箱座凸缘的厚度b=1.5=12mm箱盖凸缘的厚度b1=1.51=12mm箱底座缘的厚度b2=2.5=20mm地脚螺钉的直径及数目df=16mm n=6 (a1+a2240350)轴承旁连接螺栓直径d1=0.75df=12mm箱座、箱盖连接