斜齿圆柱齿轮单级减速器设计说明书

1、斜齿圆柱齿轮单级减速器设计说明书一、机械课程设计说明书设计题目：斜齿圆柱齿轮单级减速器设计带式运输机的传动装置，双班制工作，单向运转，有轻微振动。 设计内容：（1）减速器装配图一张；（2）从动齿轮、从动轴零件图各一张；（3）设计说明书一份。已知运输带输送拉力F=2kN带速V=1.2m/s，传动滚筒直径D=500mm预定 使用寿命10年。图1带式输送机的传动装置简图1. 带传动；2.电动机；3.减速器；4.联轴器；5.卷筒；6传送带、传动方案的分析经过分析，确定了传送带的转向，并确定了斜齿圆柱齿轮 的旋向，如图一所示。60 1000245.84r/min50045.84r / min60 100

2、0 V入D三、电动机选择1. 电动机类型选择根据电源及工作机工作条件，选用卧式封闭型丫（IP444）系列三相交流异步电动机。2. 电动机功率的选择1）工作机所需功率 由本书F7式（2-2）Pw FV2kN 1.2m/s 2.4kWPw2.4kW2 ）电动机的输出功率Fd由表2-4查得:V带传动10.95滚动轴承3对（减速箱2+卷筒1对）20.99圆柱齿轮30.97弹性联轴器40.99总效率：31 2340.950.9930.97 0.99 0.880.88则PdPw2.4kW2.73kW巳2.73kW0.88查表20-1，选用额定功率3kW的电动机。3kWnm 710r / min nw 45

3、.84r / mini 15.4911 312 5.16no = 710 r/minni = 236.67 r/min nn = 45.84 r/mi nF02.73kWR 2.59kWR 2.49kWT0 36.72N mTi 104.51N m3. 电动机转速的选择查表2-1得V带传动比范围ii' =2-4，单级圆柱齿轮传动比范围i 2' =3-6，则电动机转速可选范围为：ndnw i1 i2 275.04 1106.16r / min考虑传动比不宜过大，电动机质量不宜过大，选用同步转速为750r/min的电动机。4. 电动机型号的确定由表20-1确定电动机型号为Y132M

4、-8额定功率：Rd 3kW满载转速：n m=710 r/mi n 电动机质量：79 kg四、计算传动装置的运动和动力参数1、总传动比：i2、分配各级传动比：因i= i 1 * i 2，根据有关资料，V带传动取i=2-4合理，这里取i 1 =3， i 2=15.49/3 = 5.16。3、运动参数及动力参数计算1）、各轴转速（r/min）0 轴 n 0=厲=710 r/minI 轴 n i= n0/ i 1 = 236.67 r/minU轴 n n = ni 2= nw = 45.84 r/min2）、计算各轴的输入功率（kW电动机的输出功率R=2.73kWI轴 R F0 1=2.73kW 0.

5、95=2.59kWn轴 RnR 2 3=2.59kW 0.99 0.97=2.49kW3）、计算各轴转矩（N mm0轴T。9550 F0 n。36.72N mI轴TiR9550 1 n：104.51N mn轴Tn9550 只%518.75N m表1运动和动力参数表参数0轴I轴U轴转速 n/r ? min-1710236.6745.84功率P/kW2.732.592.49转矩T/N? m36.72104.51518.75将运动和动力参数计算结果整理后列于下表:Tn 518.75N m五、传动零件的设计计算1、设计V带传动1) 确定计算功率工作情况系数kA查文献2表13-8知：kA =1.2。巳

6、3.28kWFC kAP01.2 2.73kW3.28kW2) 选择带型号根据 Pc =3.28kW, n°= 710r/min，查文献2图 13-15，初步 选用普通A型带。3) 选取带轮基准直径d0,d|d0160mmdI 475mm查文献2表13-9选取小带轮基准直径d0=160mm则大带 轮基准直径 dIn°(1)d°=3*(1-0.02)=470.4mm。式中，为带的滑动率，通常取(1%-2%),查表后取dI 475mm。大带轮转速n2 (1)如0 234.37 r/mind14) 验算带速vd°nw160 710 , l cl ,vm/s 5

7、.95m /s60 100 60 1000在525m/s范围内，V带充分发挥。5) V带基准长度Ld和中心距a初选中心距 a=1.5(d o+d)=952.5mm由文献2中式(13-2)带长L。L。2a02(d0 d|)(di d°)24a°2 952.5 £(160 475)(475 160)24 952.52928.50mmLd=3150mmL021，由式(13-1 )得虫 57.3163.02120，合适6)由文献2中表13-2定相近的基准长度Ld=3150mm再由式 （13-16 ）计算实际中心距(952.53150 2928.5)mm 1063.25mm

8、Ld a°2 验算包角180勺 a7）确定V带根数z 由式（13-15 ）得巳z (P0P°)K Klno = 710 r/min ，do 160mm，查表 13-3 得 F0=1.69kW 查表 13-5 , Po=O.O9kW,查表 13-7 包角系数 K =0.96，查表13-2带长度系数Kl=1.13，查表3.28由公式得z1.70（1.69 0.09） 0.96 1.13故选2根V带。8）求作用在带轮轴上的压力Fq查表13-1得q=0.1kg/m,故可由式（13-17）得单根V带的 初拉力Fo 500豁21) qv3.285002 5.95224.62N轴上载荷：

9、2 5(a 1) 0 如 N2 2 224.62 sin163?888.61N21 Fq 2zFgSin 29）带轮的结构及其尺寸由文献1表9-1大带轮的结构形式为椭圆轮辐式（巳，轮槽槽型A型 根据轮槽数2，带轮基准直径475mm查得轮毂长度l=60mm，在 系列选得孔径32mm查得轮缘宽度35mm Fq作用点距离轴肩 17.5mm2、齿轮传动的设计计算1）选择齿轮材料及精度等级根据工作要求，考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮：45钢，表面淬火，齿面硬度40-50HRC,a 1063.25 mm1163.02120P°=1.69kWV带数：2根F0=224.62NFq

10、 888.61 N轮毂长度60mm孔径32mmFq作用点距离轴肩17.5mmHiim1 1130MPa， FE 690MPa ;大齿轮：45 钢，表面淬火,齿面硬度 40-50HRC Hlim1 1130MPa , FE 690MPa。（文献2表 11-1 ）查文献2表 11-5，得 SH =1, 3=1.25。查文献2表 11-5，得 ZH =2.5 , ZE =189.8。故:H1 H21130MPaShFE1 690 F1 F2FE1MPa 552MPaSF1.25由于硬度小于350HBS属软齿面，所以按接触强度设计， 再验算弯曲强度。2）按齿面接触强度计算设齿轮按8级精度制造。查文献1

11、表12.10，12.13，取载 荷系数K=1.2 （表11-3），齿宽系数d=0.8 （表11-6）。T 104.51N m初选螺旋角B =15°乙=25Z2=129齿数 Z1=25，贝U Z2=25 * i 2 = 25 * 5.16=129129实际传动比i2 5.1625齿形系数Zv125cos31527.74，zV2129cos315143.14查图 11-8 得 YFa1=2.65，YFa2=2.22。查图 11-9 得 Ysa=1.61，Ysa2=1.83。YFa1YSa1F12.65 1.616807.73 10 32YSa2F27.36 10实际传动比i25.16应对

12、小齿轮进行弯曲强度计算法向模数:mn3 2KT YFaiYsal '' dZ； Flcos23 2 1.2 1045100.8 2527.73 10 3 cos2151.54 mm由表4-1取m=2mmmn 2mm中心距amn(Z1 Z2)2cos2 (25129)159.43mm2cos15取 a 160mm确定螺旋角arccos口.(乙 Z2)2a2 (25 129)arccos 2 16015 44'26"齿轮分度圆直径mnz,2 25d1 宀51.948mmcos cosd2mnZ2cos2 129cos268.052 mm15 44'26&q

13、uot;齿宽bdd10.8 51.948mm41.56mm取 d 42mm， d 50mm3）验算齿面接触强度2KT u 1 bd12 u189.8 2.5. cos2 1.2 104510 6.16v 42 51.9485.16756.65MPaH2 安全。hZeZhZ4）齿轮圆周速度dmv60 100051.948 236.6760 10000.64m /s对照表11-2，选9级精度即可51.948mmd2268.052mmb1 50mmb2 42mmh 756.65MPa圆周速度v 0.64m/ s9级精度5)大齿轮尺寸设计根据文献1P66表9-2 ,da di 2h；mn 272.05

14、2mm,df d12.5mn 263.052mm, b2 42mm ,da 272.052mmdf 263.052mm采用腹板式齿轮，批量较小，故用自由锻（图在文献1P66 ）取孔径d=62mmd1=1.6d=99.2mm,圆整为 100l=1.21.5d=74.493mm > b,取 l=76mm0(2.5 4)mn 10 ,取 0 暂取 10mm孔径62mm轮毂长度76mmD1 df 2 0243.052mm，圆整为 244mm故 0 263.052_mm 9.526mm，在 810mr范围内合适2d00.25(D1 d1) 36mm,Db=0.5 (D1+d1) =0.5*(244

15、+100)=172mmC=0.3b=12.6mm 圆整为 13mmr=5,n=0.5m=1,键选用：键 18x56 GB1096-79法向模数2齿数Z2129齿形角a20°螺旋角15° 44' 26”螺旋方向右旋精度等级9HK( GB10095-88齿轮中心距及 其极限偏差a± f a160± 0.050配对齿轮 齿数25分度圆直径268.052齿顶圆直径da272.052齿根圆直径df263.052轮缘厚度09.526归纳如下表所示：8键汨1096-795吨6看轮缘内径D244轮毂外径d1100腹板孔中心线 直径D172腹板孔直径do36轮齿倒

16、角n1腹板圆角r5腹板厚度c13六、轴的设计计算1.轴系部件尺寸设计为方便轴的设计，先设计轴承盖、联轴器的尺寸，再据此设 计轴的尺寸。1）轴承盖（根据文献1P77表9-9）I轴：I轴轴承盖螺钉直径d3=8mm螺钉数：4外径：120mm长度46.6mmI 轴选用30208圆锥滚子轴承，外径D=80mm 螺钉直径d3=8mm螺钉数：4, do=d3+1=9mm,Do=D+2.5d3=100mm,D2= Do+2.5d3=120mm, e=1.2d3=9.6mm, ei> e,取 e1=16mm, m取 37mmD4=D-12mm=68mm,C5=Dr3d 3=76mm,D?=D-4mm=76

17、mm.两轴承盖尺寸相同，但有一轴承盖为透盖，由文献1P158 表 16-9 :d 0=38mmD仁 51mm,d仁 39mm ，b1=4mm ，b2=5.5mm。II轴：II 轴选用7212角接触球轴承，外径 D=110mm 螺钉直径d3=10mm螺钉数：6,do=d3+1=11mm,U轴轴承盖螺钉直径d3=10mm螺钉数：6D0=D+2.5d3=135mm,D2= Do+2.5d3=160mm, e=1.2d3=12mm,e,取 e1=18mm,外径：160mm 长度47mm设计计算及说明 m取35mm可令箱体轴承孔凸台端面平齐。D4=D-12mm=96mm,D5=D0-3d 3=105mm

18、,D6=D-4mm=108mm.两轴承盖尺寸相同，但有一轴承盖为透盖，由文献1P158 表 16-9 :d o=55mmD仁 72mm,d仁 56mm ，b1=5mm ，b2=7.1mm。12mm2.轴的尺寸设计选用脂润滑，轴承端面与箱体内壁距离为I轴：（齿轮轴）材料：45号钢，轮齿部分表面淬火。由文献2P245 表 14-2 取 C=110,估算最小直径d1102.59 236.6724.41mm，由文献1P148表15-6，初选一对30208圆锥滚子轴承,d=40mm D=80m，B=18mm T=19.75mm挡油盘到轮齿端面：23mm d' =46mm由比齿根圆略小取 得。齿宽

19、：50mm齿端面到另一挡油盘：23m m（根据对称性设计）与轴承配合段：18mm与轴承盖配合段长度：d” =38mm根据文献1P158表16-9 选得），长度67mm（超出轴承盖20mm左右）带轮轮毂长度为60mm考虑用轴端挡圈，要比轮毂长度短 1mm总长度 l=18+14+23+50+23+14+18+67+59=286mmII轴：（齿轮轴） 材料：45号钢。由文献2P245 表 14-2 取 C=110,估算最小直径d CP 110 :f24941.66mm,怙 45.84由文献1P148表15-6，初选一对7212AC角接触球轴承, d=60mm D=110mmB=22mm挡油盘：J定位

20、轴肩左端长度：22 （轴承）+14 （挡油盘）=36mm 定位轴肩：直径72mm长10m（根据轴承内圈查表后设计） 与齿轮孔配合部分长度：76 （轮毂）-2=74mm d=62mm 与挡油盘、轴承配合段长度：22+24+2=48mmd' =60mm与轴承盖配合段长度：d” =55mm根据文献1P158表16-9 选得），长度67mm（超出轴承盖20mm与联轴器配合段长度l=112mm （根据文献1P160表17-1）总长度 l=22+14+10+74+48+67+112=347mm如下图所示：3.轴的强度校核设计计算及说明I 轴：t 104.51N m, d151.948mm圆周力：&

21、amp;2Tidi4023.64N径向力：FdFt| tanCOS4023.64tan20 Ncos1521.54N轴向力：FaIFtI tan4023.64N tan 1134.07NFtI 4023.64NFd 1521.54NFaI 1134.07N轴承30208,查文献1P149表15-7并根据轴各段长度算得受力位置尺寸甌一 出.氏 一必乃1）垂直面支承反力F NV1FrI 63.75 FaI 2663.75 2529.51NFNV2FrIF NV1(1521.54 529.51)N992.03N2）水平面支承反力F NH 1FNH 2FtI24023.64N22011.82NFnv1

22、 529.51NFNV2 992.03N3） Fq在支点产生反力fq 100.75 88861 10°.75n63.75 263.75 2702.18NF2Q F F1Q 888.61N702.18N1590.79NFNH1 2011.82NFnh2 2011.82 N设计计算及说明4）垂直弯矩M avFNV263.75mm63.24N mM avFNV163.75mm33.76N m5）水平弯矩M aHFNH 163.75mm2011.82N63.75mm 128.25N m6） Fq产生的弯矩M2FFq 100.75mm 888.61N 100.75mm 89.53N mMaF

23、1m2F 44.76N m考虑最坏情况Ma MaF 一 M；v MaH 44.76. 63.242 128.252 187.76N m8）该轴的转矩104.51N m9）求危险截面的当量弯矩根据文献2P246，该机器单项运转，对不变的转矩，取0.3Fiq 702.18NF2Q 1590.79NMav 63.24N mMaH 128.25N mMaF 44.76N mMa 187.76N mTi 104.51N mMe;M2 ( T)2187.762 (0.3 104.51)2 190.35N m10)计算危险截面处的直径Me 190.35N m轴的材料选用45号钢，调质处理，由表14-1查得B

24、 650MPa，由表 14-3 查得1b 60MPa3：19。.35 100031.66mm.0.1 60d 31.66mmd i 32mm，所以安全。min轴：Tn 518.75N m， d2 268.052mm圆周力：H ¥篇8冷870.52"径向力：FrnFtn tan n3870.52 tan20 “N1463.64 NcoscosFtn 3870.52NFrn 1463.64NFan 1090.91N1)垂直面支承反力轴向力： Fau Ftn tan3870.52N tan1090.91N轴承7012AC查文献1P148表15-6并根据轴各段长度算得受力位置尺寸F

25、 NV1Frn 52.3 Fan 134.0352.3 2Fnv2 Frn Fnvi (1463.64+666.03)N2129.67N2)水平面支承反力Fnh1 Fnh2 身 387N 1935.28n3)F在支点产生反力FifF 210.752.3 2245.97NF2F F F1F 245.97N368.08N368.08N4)垂直弯矩Mav FnV2 52.3mm 111.38N mFnv1666.03NFnV2 2129.67NFnh1 1935.28NFnh 21935.28 NF1F 245.97NF2F 368.08NMav 111.38N mM 'av Fnv1 52

26、.3mm34.83N m5) 水平弯矩M aHFnh1 52.3mm 1935.28N 52.3mm 101.22N mMaH 101.22N m6) F产生的弯矩M2FFq 210.7mm 122.11N 210.7mm 25.73N m1MaF M2f 12.86N m2各弯矩图如下：在a处为危险截面 考虑最坏情况MaF 12.86N mMa MaF.：M；v M；h 12.86.111.382 1 01.222 1 63.36N m8）该轴的转矩£518.75N m转矩图：（比例为上面弯矩的1/4 ）Ma 163.36N mTi 518.75N m9）求危险截面的当量弯矩根据文

27、献2P246，该机器单项运转，对不变的转矩，取0.3Me M 2 （ T）2 163.362 （0.3 518.75）2 225.91N m10）计算危险截面处的直径轴的材料选用45号钢，调质处理，由 表14-1查得Me 225.91N m3 225.91 1000，0.1 6033.52mmd i48mm，所以安全。min七、滚动轴承的选择及寿命校核计算I轴:IUM FA ' Fs2 Fr 7L 胆d 33.52mmB 650MPa，由表 14-3 查得1b 60MPa设计计算及说明转速 n236.67r/min ,14 02'10"选用圆锥滚子轴承30208查表

28、16-11 得：e=1.5tan a =0.375考虑最坏情况：Fr1 F1Q .FNH1 702.18 .529.512 2011.822 2782.52NFr2F2QfNV2 fNh2 1590.79 .992.032 2011.822 3833.90NFa Fai 1134.07N查表16-12得轴承内部轴向力:F r12 0.4cotFr2 0.4cot2782.52N2 0.4cot3833.90N2 0.4cot869.53N1198.08N因为 F® Fa 2003.60N F$2，所以2为压紧端，1为放松端。计算当量动载荷：Fa1 Fs1 869.53NFr1 278

29、2.52NFr2 3833.90NFa 1134.07 NFs1 869.53NFs2 1198.08NFa2Fs1 Fa 2003.60NFa1869.53Fr12782.520.312 eFa1 869.53NFa2 2003.60Na2r22003.603833.900.522 e查表 16-11 可得 X1=1, 丫1=0,茨=0.4 , Y=0.4cot a =1.6 ,当量动载荷：R FM 2782.52NX2&1Y?Fa2(0.4 3833.90 1.6 2003.60)N4739.32NP 4739.32NLh 213292h10 365 16h58400h，所以满足要

30、求II轴：设计计算及说明所以 P P24739.32N 。根据文献2P323附表3查得当量动载荷Cr=63.0kN结构要求轻微振动，查表16-9得fp=1.2，ft=11010, 10ftCr 31063乜Lh213292h60nfpP60 236.671.2 4.74题目要求使用十年，即：Fr1 2292.65NFr2 3245.72 NFA 1090.91NFs1 1559.00NFs2 2207.09NFs1Fs2 'Fr1FAFr2选用角接触球轴承7212AC转速 n 45.84r/min查表 16-11 得：e=0.68考虑最坏情况：Fr1F1F. fNv1fNh1245.9

31、7666.0321935.2822292.65NFr2F2F-.fNv2fNh2368.082129.6721935.2823245.72NFA FaII 1090.91N查表16-12得轴承内部轴向力：Fs10.68Fr1 0.68 2292.65N 1559.00NFs2 0.68Fr2 0.68 3245.72N2207.09N因为 FsFa2649.91 NFs2 ,所以2为压紧端，1为放松端。计算当量动载荷：Fa1FS1Fa2Fsi Fa 2649.91NFa1Fa1 1559.00NFa2 2649.91NF r1Fa2Fr22649.913245.720.82查表 16-11 可

32、得 Xi=1, Yi=o,茨=0.41 , Y2=0.87 ,当量动载荷：R FM 2292.65NF2 X2R1 Y2Fa2 (0.41 3245.72 0.87 2649.91)N3636.17N因为P2P ,所以P P23636.仃NP 3636.17N根据文献2P322附表2查得当量动载荷Cr=58.2kN结构要求轻微振动，查表16-9得fp=1.2，ft=1Lh61060nftCrfpP10361058.260 45.84 1.2 3.64860052hLh 860052 h题目要求使用十年，即:10 365 16h58400h，所以满足要求八、键连接的选择及校核计算根据文献2P15

33、8 式（ 10-26）,表 10-104Tdhlp 100MPa校核T为转矩，d为轴径，h为键高度，l为键工作长度。1)大齿轮传动：键 18x56T=518.75 Nm,d=62mm,h=11mm,l=56mm4 51875 Pa0.062 0.011 0.05654.33MPap2）带轮键 10x50T=104.51Nmd=32mm , h=8mm, l=50mm54.33MPa4 104.510.032 0.008 0.05Pa32.66MPap3）联轴器32.66MPa键 14x100T=518.75Nmd=48mm , h=9mm, l=100mm4 518.750.048 0.009

34、 0.1Pa48.03MPap48.03MPa所以键全部满足要求。九、联轴器的选择本减速器属于低速重载减速器，齿轮传动大。根据文献 1P161表17-2选用弹性柱销联轴器，该联轴器用于载荷较平 稳，对缓冲要求不高的中低速轴系传动。根据文献2式（17-1）得：TcKa Th由表17-1得： 工作情况系数Ka = 1.5选用型号为HL4联轴器48X112GB5014-85主要参数为：公称转矩Tn= 1250N- m轴孔长度L=112 mmTn= 1250N m孔径 d1 =48 mmTCKA Th1.5 518.75 778.13N m Tn转速 n 45.84r / min n满足要求十、减速器箱体及附件参考依据：文献1P17表3-11.箱体主要结构尺寸表（单位：mm名称符号尺寸箱座壁厚8箱盖壁厚18箱座凸缘厚度b1.5*=12箱盖凸缘厚度bi1.5* 1=12箱座底凸缘厚度b22.5*=20地脚螺钉直径df0.036*a+12=17.78圆整为20地脚螺钉数目n4轴承旁联结螺栓直径di-J0.75* f =0.75*20=15圆整16盖与座联结螺栓直径d2-J（） fd2 =0.6*20=12联接螺栓d2的 间距l184轴承盖螺钉直 径da& 10视孔盖螺钉直 径d4（