两级斜齿圆柱减速器

1、题目V带两级斜齿圆柱减速器机械设计课程设计任务书一、设计题目运送原料地带式运输机用地圆柱齿轮减速器设计内容：根据给定地工况参数，选择适当地电动机、选取联轴器、设计 V带传动、设计两级齿轮减速器（所有地轴、齿轮、轴承、减速箱体、箱盖以及其他 附件）和与输送带连接地联轴器 传动简图二、原始数据运输带拉力 运输带速度 滚筒直径滚筒及运输带效率F= 3200（ N）V= 0.85 （ m/s）D= 560 （mm）=0.94.工作时，载荷有轻微冲击为成批生产，允许总速比误差_4%，要求齿轮使用寿命为 时，试设计齿轮减速器（两级）三、设计工作量及要求每个同学独立利用计算机绘制（使用 大齿轮和箱盖零件图各

2、一张（二号或三号图纸） 轴承选用与校核，V带、齿轮、轴、齿轮箱设计 课程设计一书1 .本设计（论文）任务书于2008年1进行答辩.事内工作，水分和颗粒为正常状态，产品生产批量10年,二班工作制，轴承使用寿命不小于 14400小autoCAD绘制）完成总装图一张（一号图纸），高速轴、低速、设计计算说明书一份设计内容包括电机和联轴器选用（包括 V带、轴、齿轮地校核）具体内容参见机械设计月7日发出，应于2007年1月18日前完成然后专业教研室、研究所负责人指导教师_审核签发年,课程设计（论文）评语:课程设计（论文）总评成绩:课程设计（论文）答辩负责人签字:年 月 日目录一、传动方案拟定.5二、电动机

3、地选择.5三、计算总传动比及分配各级地传动比 .6四、 运动参数及动力参数计算 .6五、传动零件地设计计算 .7六、轴地设计计算 13七、滚动轴承地选择及校核计算 17八、键联接地选择及计算 佃九、 联轴器地选择和计算 .佃十、减速器地润滑 .20十一、减速器铸造箱体地设计 20十二、参考文献 21计算过程及计算说明一、传动方案拟定F=3200NV=0.9m/s D=570mm n 滚筒=30.16r/min n 总=0.81P 工作=3.6KW 电动机型号Y112M-4i 总=47.25i齿轮1=5i 齿轮2=3.15i带=3Pd=3.42KW带拉力：F=3200N带速度：0.9m/s滚筒直

4、径：D=570mm运输带地效率：=0.94工作时有轻微冲击；要求齿轮使用寿命为10年,二班工作制；轴承使用寿命不小于14400小时.二、电动机选择（1）选择电动机类型：选用Y系列三相异步电动机（2）选择电动机功率运输机主轴上所需要地功率：Pw= 旦 3200 0.9二2.88KW1000 1000传动装置地总效率:1, 2, 3, 4, 5分别是：V带传动，齿轮传动（闭式，精度等级为8），滚动轴 承（角接触球轴承 3对），联轴器（弹性柱销联轴器），运输带地效率查课程设计表2-3,取: n 1=0.95 , n 2=0.97, n 3= 0.99 , n 4= 0.97 , n 5=0.94所以

5、： n =0.95x 0.972x 0.993x 0.97X 0.94=0.81电动机所需功率：Pd= Pw = 2.88二3.6kW式中，取载荷系数K = 1.3n 0.81查课程设计表 16-1取电动机地额定功率 Ped=4kW（3）选择电动机地转速取V带传动比范围（表2-2） i1 = 24;单级齿轮减速器传动比 i2 = 36v 60 10000.9 60 1000滚筒地转速：n=30.16r /min兀D3.14 汇560P1=3.25KW P2=3.09KW P3=3.013KW nm =1440r/min m=480r/mi n n2=96r/mi n n3=30.48 r/mi

6、 n Td=23.88N mm T1=68.04N mm T2=323.31N mm T3=978.43N mm Pc= 4.68KW dd1=100mm dd2=300mm V=7.54m/s 取 a0=500 Ld=1800mm a=546mm Z=4根F0=133N Fq =1046N 铸铁 HT150 或 HT200 第一级齿轮： i 齿=3.15Z1=23 Z2=115 第二级齿轮： i 齿=3.15 乙=23Z2= 72Him =570MPa第一级齿轮： mn=2mm a=140mmB=9.69d1=47mm d2=233mm b1=65mm b2=56mmFiim =185Mpa

7、(T F1=65.3Mpa左旋,45号钢,调质，查表16-1得电动机地合理同步转速： 1500r/mi n其主要性能：额定功率：4KW,满载转速1440r/min,额定转矩22.电动机额定功率同步转满载转速堵载转矩最大转矩型号(kW)(r/mi n)n m(r/mi n)额定转矩额定转矩Y112M-44150014402.22.2电动机得型号和主要数据如下（同步转速符合）三、计算总传动比及分配各级地传动比传动装置得总传动比n mi=n1440= 47.7530.16取V带传动比：i带=3 ；第一级圆柱齿轮减速器传动比：h=5第二级圆柱齿轮减速器传动比：i2 =3.15四、运动参数及动力参数计算

8、（1）计算各轴得输入功率电动机轴：Pd=3.44kW轴1（减速器高速轴） 轴H （减速器中间轴） 轴n （减速器低速轴）P1= n 1 Pd=0.95X 3.6=3.42kWP2= n 2n 3P1=0.99X 0.99 x 0.96=3.25kWP3= n 2 n 3P2=0.96x 0.99 x 3.25=3.09kW（2）计算各轴得转速电动机轴nm=1440r/min轴In1= nm/i 带=1440/3=480r/min轴n门2= n 1/i1 = 480/5=96r/min门3= n2/i2 -96/3.15=30.48r/min(3)计算各轴得转矩电动机轴 Td=9550 Pd/

9、nm=9550 x 3.6/1440 =23.88N m 轴 IT|=9550Pi/ni=9550x 3.42/480=68.04N m轴 nT2=9550P2/n2=9550 x 3.25/96=323.31N m轴 川T3=9550P3/n3=9550 x 3.09/30.16=978.43N m五、传动零件地设计计算1.普通V带传动地设计计算确定计算功率PC则:Pc= Ka Pd = 1.3x 3.6 = 4.68KW,式中，工作情况系数取 KA = 1.3 根据计算功率 PC与小带轮地转速n<!，查机械设计基础 图10-10,选择A型V带.HBS2=230 (小齿轮) 右旋,45

10、号钢调质， HBS2=230(大齿轮)第二级齿轮： mn=3.9mma=200mm：=18.19d1=97mm d2=303mm b1=85mm b2=80mm (T Flim=190Mpa (T F1=57.2Mpa 右旋,45号钢，调质， HBS2=230 (小齿轮) 左旋,45号钢调质， HBS2=230(大齿轮)dmin=21.16mm d=40mmL1=228mmFt =2895N Fr=1069N Fa=494N Rah =839 Rbh =2056 Rav=1842 Rbv=-273 Mch=135696 N mm Mav =-99370 N mm Mcv1 =29582 N m

11、m Mcv2=20154 N mm Ma=-99370N mm Mc1=138883 N mm Mc2=137320 N mm T1=68040 N mm McaD=40824 N mm McaA=107429 N mm Mcac1=144759 N mm Mcac1=143260 N mm T caA=16.8a< T -1】b T caD=30.4< T -1 b d=40mm 确定带轮地基准直径 dd1, dd2取小带轮直径ddi= 100mm ,大带轮地直径 dd2 = i带ddi= 3X100=300mm根据国标：GB/T 13575.1-1992取大带轮地直径 dd2=

12、 300mm 验证带速 V n dd1nm = 3.14 100 "44°=7.54m/s 在60100060 X0005m / s 25m /s之间.故带地速度合适. 确定V带地基准直径和传动中心距a0初选传动中心距范围为：0.7(dd1+ dd2)< a°w 2(dd计dd2),取a0 = 500mmV带地基准长度：21c. n (d+ d + (dd2 +d1)L0=2a0+ (dd1 + dd2)24a°n“cc 丄ccc、丄(100+300)2=2 X 500+ (100 +300) + =1708mm24 汇 500查机械设计基础表 1

13、0-2,选取带地基准直径长度Ld=1800mm宀 aLd L。1800 1708头际中心距：a a°+=500+=546mm2 2 验算主动轮地最小包角a 1=180° dd2 _dd1 述 57.30 =180。 300 _100 乂57.30=159°> 120 0a546故主动轮上地包角合适. 计算V带地根数zPCz由 m=1440r/min,dd1_100mm,查机械设计基础表 10-5，得P0=1.32,由i=3, 查表10-6,得 Pb=0.17,查表 10-7,得 Ka =0.95,查表 10-2, 得 Kl=1.01z=3.3,所以取z=4根

14、.(1.32 +0.17)汉0.95 汇1.01 计算V带地合适初拉力F0Lii=228mm dmin=65mm d=70mm Liii =240mm 轴承预计寿命14400h C=22378N<Cr预期寿命足够 选择角接触球轴承： 7306AC(高速轴) 7308AC(中间轴) 7312AC(低速轴)A型平键8X 63(T b=26.76MpaA型平键8江40(T b=40.5Mpa Tca=1047.3N - m 弹性柱销联轴器 型号HL5T =2000N.mn =2500r/mi nL=142mm v=1.708m/s<12m/s 齿轮采用浸油润滑：L AN68全损耗系统用

15、油v<2m/s轴承采用脂润滑： 钙基润滑酯L XAAMHA2HT200500PC (2.52F0 =1 +qv 查机械设计基础表 10-1,取zv Z 丿q=0.11kg/m得 Fo=500 4.68( 2.5 -1)0.11 7.542=133N4x7.540.95计算作用在轴上地载荷a1159Fq=2z F0sin =2X 4X 133x sin =1046N2 2带轮地结构设计 ：（单位）mmj-一带轮尺寸小带轮大带轮槽型AA基准宽度bd1111基准线上槽深hamin2.752.75基准线下槽深hfmin8.78.7槽间距e15±0.315±0.3槽边距fmin

16、99轮缘厚Jin99外径dad a1 = dd1 +2 ha =100.5da2= dd2+2 ha =290.5内径ds3030带轮宽度比E3 =2f +5e=93E3 = 2f +5e=93带轮结构实心式轮辐式2、齿轮传动地设计计算（1）择齿轮类型，材料，精度,及参数 选用斜齿圆柱齿轮传动（外啮合） 选择齿轮材料；大小齿轮材料都取为45号钢，调质，HBS = 230 （考虑到齿轮使用寿命较长（GB699-1988）;选取齿轮为8级地精度（GB10095 - 1998）第一级齿轮：初选螺旋角 ：=12 ;选小齿轮地齿数Z1=23 ;大齿轮 地齿数 Z2=5X 23=115第一级齿轮：初选螺旋

17、角 B =12。；选小齿轮地齿数Z!=23 ;大齿轮地齿数 Z2=23X 3.15=72.45(2)按齿面接触疲劳强度设计 第一级齿轮： 中心距 a(5 +1)(305)2小68040 = 140mmY 5700.4x5式中：kH = ®limSh查机械设计基础图 7-26式中：lim =570MPa ;查表7-5 : Sh =1查表7-4 : K =1.3 ；齿宽系数取：屮a =0.4 计算模数mn= 2ac°sP =1.98Z1 +Z2查表7-1取模数标准值 mn =2计算中心距a= =141mm ,圆整中心距，取a=140mm2 cos P 修正螺旋角：B =arcc

18、os()=9.69°2a 计算两齿轮分度圆直径mnz1 小齿轮d1 -R -47mmcosPmnz2大齿轮 d 2 - 233mmcos P 计算齿宽 b屮a江a0.4X140 56mm取小齿轮齿宽 b1=65mm (齿轮轴)；大齿轮齿宽 b2=56mm (大齿轮)(3)校核弯曲疲劳强度金1.6KTYfcosB r i校核crF 1 Fv krF 其中bn Z,店尸=口門血=190=146.1MPaSf1.3查机械设计基础表7-4: K =1.3 ; Zv 1- 24.358查图7-23：cos9.69®Yf=2.8 ;查图 7-24 <rFlim 190MPa;查表

19、 7-5: SF 1.31.6汽1.3=<68.04 汇 1000 0 小厂r、卄口65x2 x23第二级齿轮：f 305 2 1.3 疋 323310中心距 a K （3.15+1）眷（）=190mm 5070.4 汉 3.15式中：&H = ®limSh查机械设计基础图 7-26式中：lim =570MPa ;查表7-5 : Sh =1查表7-4 :反=1.3 ；齿宽系数取：屮a =0.4计算模数mn= 2acos0 =3.9乙+Z2查表7-1取模数标准值mn =4计算中心距 a = 194mm,圆整中心距，取a=200mm2 cos P 修正螺旋角：B - arc

20、cos18.19 °2a 计算两齿轮分度圆直径mnz1小齿轮 d1 -97mmcosPmnz2大齿轮 d2 -R -303mmcos P 计算齿宽 b 屮a沃a 0.4沃200 80mm取小齿轮齿宽 b1=85mm （齿轮轴）；大齿轮齿宽 b2=80mm （大齿轮）（3）校核弯曲疲劳强度-1.6KTYfcosB r i校核gf =1 ；v krF其中bEn Z1，.F lim 190= 7.3=146-1MPa查机械设计基础表7-4 :久=1.3 ;Zv121.7 查图 7-23:cos9.69Yf=2. 8;查图 7-24 二 Flim -190MPa;查表 7-5： SF -1.

21、3= 57.2MPa ： L- f 1,故1.6 1.3 323.311000 2.8 cos18.19°85 4223满足.第一级齿轮：齿轮传动地几何尺寸，制表如下：（详细见零件图）名称代号计算公式结果小齿轮大齿轮中心距a/2cos P140mm传动比i5法面模数mn设计和校核得出2端面模数讥2.07法面压力角«nL20C螺旋角P一般为8 20°9.69s全齿高hh =1% +hf4.5mm齿数Z23115分度圆直径d查表7-647mm233mm齿顶圆直径da略一51mm237mm齿根圆直径df查表7-642mm228mm齿轮宽b查表7-665mm56mm螺旋角

22、方向查表7-6左旋右旋第二级齿轮：名称代号计算公式结果小齿轮大齿轮中心距aa"，200mm传动比ii=%3.15法面模数mn设计和校核得出4端面模数讥4.14法面压力角«n_一20：螺旋角P一般为8 20°18.2°全齿高hh =1% +hf9齿数Z2372分度圆直径d查表7-697mm303mm齿顶圆直径da略101mm307mm齿根圆直径df查表7-692mm298mm齿轮宽b查表7-697mm80mm螺旋角方向查表7-6右旋左旋六、轴地设计计算1. 高速轴地设计 选择轴地材料：选取 45号钢调质，HBS = 230 初步估算轴地最小直径根据教材公式

23、,取Ao =110,轴 I (高速轴)：d> 110(3.42/480)1/3=21.16mm 轴地结构设计轴I :装带轮处轴径dmin = 30,根据密封件地尺寸，选取装轴承处地轴径为d=40mm两轴承支点间地距离：L 八1 B - 2- -2 ' Q+L式中：B-i小齿轮齿宽，B1=80mm缶箱体内壁与小齿轮端面地间隙，也1=12mm也2箱体内壁与轴承端面地距离 ，也2 10mmL齿轮轴地齿轮到箱体内壁地距离，L=108mmB轴承宽度,选取7306AC型角接触球轴承，查表13-3,得到B=20mm得到：L1=12+68+19+20+108=228mm带轮对称线到轴承支点地距离

24、：L2 = B/2 + h +12 +氏/ 2式中：h套筒长，11=32 mm12套筒到 V带地距离，|2=20mmB3带轮宽度，B3 =63mm得到：L2 =B/2+I2 +B3/2=23/2+32+20+63/2=95mm2.按弯扭合成应力校核轴地强度. 计算作用在轴上地力小齿轮受力分析厂 b亠2T168040圆周力：Ft1 =2895Nd147亠lFt1 ta nj2895 "a n200“径向力：Fn =q- =0 = 1069NcosPcos9.69轴向力：Fa1=Ft1tan 3 =494N带拉力：Fq =1046 N 计算支反力水平方向：Rah =£Fti =

25、839N , RBH = 2056N228垂直方向：M B = 045.5Rav 汇 228 Fn 汇 66 Fa1 汉Q 汇323 02Rav =1842X F =0Rbv =-273N 轴地计算简图，弯矩图<Q>QRah100F-tcRbh65.5161.52 27MavT1 水平面弯矩： Mch 二Rbh 66 =135696N mmMAv =Fq 95=-99370N mm垂直面弯矩：McVi =Fq (95 162) Rav 162 =29582N mmM CV2 - - Rbv 66 =21054N mmM A = M AV = -99370N? mm合成弯矩： MC1

26、 = . Mch2 - McV12 -138883N? mmM C2 二.Mch2 McV22 = 139 3 20 N? mm 作转矩图=68040N当扭转剪力为脉动循环应变力时，取系数0.6 ,则：M caD = _M D2 (TJ2 壬02 (0.6 68040)2 =40824N mmM caA = . M a2 (T1)2 = . (-99370)2 (0.6 68040)2 J07429N mm McaC1 ffMC12 (：TJ2 =；1388832 (0.6 68040)2 -144759N mm M cac2 fMc22 =閱432602 =143260N mm 按弯扭合成应

27、力校核轴地强度轴地材料是45号钢，调质处理,其拉伸强度极限 二b=650MPa,对称循环 变应力时地许用应力 卜b = 60MPa .caC1M caC1 _ M caC1W - 0.1dA3由弯矩图可以知道,C剖面地计算弯矩最大，该处地计算应力为:3 =16.8MPa ： blb =60MPa0.1 40(安全)D剖面地轴径最小，该处地计算应力为:caDcaDcaD0.1dD34U8243 =30.4MPa ：上 二=60MPa0.1 303(安全) 轴地结构图见零件图所示3中间轴地设计 选择轴地材料：选取 45号钢，调质,HBS = 230 初步估算轴地最小直径.1/3_根据教材公式，取

28、A =110,则 d> 110(3.25/96)= 35.58mm 轴地结构设计根据密封件地尺寸，选取装轴承处地轴径为 d=40mm两轴承支点间地距离：Ln = LiBii - Bi轴承宽度选取7308AC型角接触球轴承，查表13-3,得到 B=23mm得到：Lii =228+23-19=228mm4低速轴地设计 选择轴地材料：选取 45号钢，调质,HBS = 230 初步估算轴地最小直径.1/3 _根据教材公式,取 A =110,则 d> 110(3.09/30.48)= 51.29mm 轴地结构设计dmin =65mm,根据密封件地尺寸，选取装轴承处地轴径为 d=70mm两轴承

29、支点间地距离：Ln = Li +B in Bi轴承宽度选取7312AC型角接触球轴承，查表13-3,得到 B=35mm得到：Liii =228+35-23=240mm七、滚动轴承地选择及校核计算 高速轴选取地轴承：型号为 7308C角接触球轴承Cr=32.3kN, F a =750NA/ C ro=O.O58查课程设计表 13-3和查机械基础表 18-11,e=0.68 计算载荷径向载荷轴承 A: RA =J(RAH )2 +(RAV)2 = J(839)2 +(1796)2 =1982N；22轴承 B : Rb =( Rbh ) + ( Rbv ) = 2080 N轴向载何：A A = Sb

30、 + Fa = 0.5Rb+Fa=1040+494=1534N轴向载何：A B = SB =1534N;计算当量动载荷查表 13-3 得到： 也=0.5 A e,查表 18-11 得：X=0.44,Rb 2080Y=0.870.77 A ee=0.43X-0.44,Y-1.30Ra1982径向当量动载何PB =XR b+Y Ab =0.44 X 1982+1.3 X 1534=2866NPa=XRa+Y Aa=0.44X 2080+1.4 X 10406=2371N因PaPb ,故选轴承A地径向当量动载荷 P为计算依据.工作温度正 常，查机械基础表18-8得仃=1 ;按中等冲击载荷，查表18-

31、9得fF=1.0, 按设计要求，轴承得寿命为：Lh > 14400h则：1 1cfFF2/60r 3 1.5x2866/60x480 一，cc3 cc“c“C = F 2（Lh）3 =（6汉14400）3 =32059NfT 研1106由查课程设计表 13-3,7306AC角球轴承得额定动载荷Cr=32059N>22378N,所以选取得轴承合适.八、键联接地选择及校核计算1. 高速轴与V带轮用键联接 选用圆头普通平键（A型）按轴径 d=30mm,及带轮宽 B=63mm,查表 10-1 选择 A8 乂 40（ GB/T 1096-1979）强度校核 键得材料选为45号钢,V带轮材料为铸铁，查表得键联接得许用应力t =50 60MPa,键得工作长度 Lc=L-b=40-8=32mm , k=h/2=7/2=3.5mm,挤压应力2T 10002 汉 68.04 "0