同轴式二斜齿圆柱齿轮减速器方案说明书

1、目录一、 设计任务书 1二、 传动方案的拟定及说明 1三、电动机的选择 3四、计算传动装置总传动比和分配各级传动比 3五、 计算传动装置的运动和动力参数 4六、 传动件的设计计算 51. V带传动设计计算52. 斜齿轮传动设计计算 7七、轴的设计计算 121. 高速轴的设计122. 中速轴的设计153. 低速轴的设计19精确校核轴的疲劳强度 22八、滚动轴承的选择及计算 261. 高速轴的轴承262. 中速轴的轴承 273. 低速轴的轴承29九、键联接的选择及校核计算 30十、联轴器的选择 30卜一、减速器附件的选择和箱体的设计30十二、润滑与密封 30十三、设计小结31十四、参考资料32结果

2、设计计算及说明一、 设计任务书1 .设计方案据所给题目：设计一带式输送机的传动装置两级同轴式圆柱斜齿轮减速器）方案图如下：作，连续单向运转，用于输送散粒物料，如谷物，型砂，煤等，工作载荷较平稳，使 用寿命为十年，每年 300个工作日。一般机械厂中等批量生产。3已知参数：运输带从动轴扭矩 T/N.m 925运输带工作速度 v/（m/s>0.75滚筒直径D/mm3404.设计任务：<1）机械装置总体设计：进行传动系统设计；确定电动机的功率与转速，分配各级传 送的传动比；进行运动及动力参数计算设计计算及说明结果<2）机械传动装置设计及计算：完成带传动，齿轮设计传动设计计算，确定其主

3、要参 数。<3 ）进行减速器的结构设计：完成各轴系零部件的结构设计；完成轴的强度校核计算，轴承的寿命及键等校核计算；减速器箱体及附件等的设计与选用。<4）绘制减速器装配图<5 ）绘制零件图：对主要零件如轴，齿轮，箱体的个进行结构设计，并绘制零件工作 图<6）编制设计计算说明书5设计要求<1）减速器装配图一张<2 ）零件工作图两张<3 ）设计说明书一张二、传动方案的拟定及说明如任务书上布置简图所示，传动方案采用V带加同轴式二级圆柱齿轮减速箱，采用V带可起到过载保护作用，同轴式可使减速器横向尺寸较小。二、电动机的选择1. 电动机类型选择按工作要求和工作条件

4、，选用一般用途的Y<IP44 ）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。2. 电动机容量（1）卷筒轴的输出功率（2）电动机的输出功率匚a传动装置的总效率丨式中，为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由机械设计课程设计 <以下未作说明皆为此书中查得）表 2-4查得：V带 传动 "丨；滚动轴承 一 ；圆柱齿轮传动 | 丨；弹性联 轴器 Q ;输送带毂轮的传动效率I ，贝U(3) 电动机额定功率 由第二十章表20-1选取电动机额定功率3. 电动机的转速由表2-1查得V带传动常用传动比范围 圆柱齿轮减速器传动比范围.亠-I.亠J，由表2-2查得两级同轴式，则电动机转速可选

5、范围为凶riL=Jg因为滚筒转速：2.分配各级传动比取V带传动的传动比LEJ ，则两级圆柱齿轮减速器的传动比为可见同步转速为 1500r/min和3000r/min的电动机均符合。这里初选同步转速分别为1500r/min和3000r/min的两种电动机进行比较，如下表：方 案电动机型 号额定功 率<kW电动机转速<r/mi n )电动机 质量<kg)传动装置的传动比同步满载总传动比V带传动两级减速器1Y132M-47.5150014408130.422.512.172Y132S2-21130002900：6461.26320.42由表中数据可知两个方案均可行，但方案1传动比小

6、，减速器尺寸小，且比价低。因此，可采用方案 1,选定电动机型号为 Y132M-4。四、计算传动装置总传动比和分配各级传动比1.传动装置总传动比所得_1符合一般圆柱齿轮传动和两级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。五、计算传动装置的运动和动力参数1.各轴转速电动机轴为o轴，减速器高速轴为I轴，中速轴为n轴，低速轴为川轴，各轴 转速为2.各轴输入功率按所需电动机输出功率计算各轴输入功率，即3. 各州转矩电动机轴高速轴I中速轴n低速轴川转速<r/mi n )1440576155.6842.1功率kW4.94.74.524.33转矩< LsJ )32.577.9277.3982.2六、传动件的

7、设计计算1. V带传动设计计算（1）确定计算功率因为是带式输送机，每天工作两班，查机械设计v带设计部分未作说明皆查此书）表8-7得，工作情况系数亠 - （2）选择V带的带型由|丁、 由图8-11选用A型（3）确定带轮的基准直径耳并验算带速 初选小带轮的基准直径。由表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径 验算带速V。按式（8-13验算带的速度,故带速合适。 计算大带轮的基准直径。根据式 （8-15a,计算大带轮基准直径 R根据表8-8，取 （4）确定V带的中心距a和基准长度匚 根据式（8-20， 初定中心距 由式（8-22计算带所需的基准长度由表8-2选带的基准长度 ） 按式（8-23计算实际中

8、心距a。1 中心距变化范围为 518.4599.4mm。（5）验算小带轮上的包角（6）确定带的根数 计算单根V带的额定功率由I 和I ，查表8-4a得 j :'根据I ，i=2.5和B型带，查表8-4b得 "II 计算V带的根数z。取4。（7）计算单根V带的初拉力的最小值1'由表8-3得A型带的单位长度质量 q=0.1kg/m，所以I XI应使带的实际初拉力（8）计算压轴力n斜齿圆柱齿轮6级精度S42. 斜齿轮传动设计计算因为低速级转矩大，故按低速级齿轮设计：小齿轮转矩|小齿轮转速IJ，传动比 丨TI（1）选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 选用斜齿圆柱齿轮 硬齿面）

9、 运输机为一般工作机器，速度不高，故选6级精度GB10095-88） 由机械设计 斜齿轮设计部分未作说明皆查此书）表 10-1选择小齿轮材料为20Cr渗碳后淬火），表面硬度为700HRC大齿轮材料为20Cr渗碳后淬火），表面硬度为700HRC二者硬度相同。 选小齿轮齿数| :大齿轮齿数1 初选取螺旋角（2）按齿面接触强度设计按式（10-21 ）试算，即确定公式内各计算数值a）试选载荷系数 :b）由图10-30选取区域系数c） 由图10-26查得d）小齿轮传递的传矩一e）由表10-7选取齿宽系数 :f）由表10-6查得材料弹性影响系数1g）由图10-21e 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限

10、I;大齿轮的接触疲劳强度极限【h）由式10-13计算应力循环次数：i）由图10-19查得接触疲劳寿命系数I j）计算接触疲劳许用应力：取失效概率为1%安全系数S=1，由式（10-12得k） 许用接触应力计算a）试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得b）计算圆周速度计算纵向重合度nc）齿宽b及模数mntd)e)计算载荷系数K由表10-2查得使用系数上J 根据 I K I ，6级精度，由图10-8查 得动载系数I;由表10-4查得門的值与直齿轮的相同，故f)表10-3查得 U ;图10-13查得 |故载荷系数:按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式(10-10a> 得g)计算模数也(3)

11、按齿根弯曲强度设计由式(10-17>确定计算参数a)计算载荷系数b) 根据纵向重合度一=一，从图10-28查得螺旋角影响系数c) 计算当量齿数d) 查取齿形系数由表10-5查得.=一 IJe) 查取应力校正系数由表10-5查得丨f) 计算弯曲疲劳许用应力;大齿轮的弯由图10-20d查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限I =11曲疲劳强度极限二_由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数II.取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，由式(10-12得g) 计算大、小齿轮的，并加以比较3小齿轮的数值大设计计算对比计算的结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数小于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取标准模数fk，此模数

12、可满足弯曲疲劳强度同时满足齿面接触疲劳强度。故齿数选择合适，不需重新计算。即，贝U(4) 几何尺寸计算计算中心距将中心距圆整为150按圆整后的中心距修正螺旋角因T值改变不多，故参数 一=等不必修正 计算大、小齿轮的分度圆直径 计算齿轮宽度圆整后取因为是同轴式二级齿轮减速器，因此两对齿轮取成完全一样，这样保证了中心距 完全相等的要求，且根据低速级传动计算得出的齿轮接触疲劳强度以及弯曲疲劳 强度一定能满足高速级齿轮传动的要求。为了使中间轴上大小齿轮的轴向力能够相互抵消一部分，故高速级小齿轮采用左 旋，大齿轮米用右旋，低速级小齿轮右旋大齿轮左旋。咼速级低速级小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮传动比3.7模数（

13、mm>2螺旋角E中心距（mm>120齿数27912791齿宽（mm>55505550分度圆63.8236.1763.8236.17直径直径、齿根圆（mm>59.8232.1759.8232.17齿顶圆67.8240.1767.8240.17旋向左旋右旋右旋左旋七、轴的设计计算1. 高速轴的设计I 转速)高速轴功率 面)转矩T凹)5764.777.9(1) 高速轴上的功率、转速和转矩(2) 作用在轴上的力已知高速级齿轮的分度圆直径为=63.8方，根据机械设计轴的设计计算部分未作说明皆查此书)式(10-14，贝UI (3) 初步确定轴的最小直径 先按式(15-2初步估算轴的

14、最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取 :，于是得(4) 轴的结构设计1)拟订轴上零件的装配方案 如图)In mwv w2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度3) 轴上零件的轴向定位V带轮与轴的周向定位选用平键 8mm x 7mm x 45mm , V带轮与轴的配合为 H7r6 ;滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公 差为m6。4)确定轴上圆角和倒角尺寸参考表15-2，取轴端倒角 亠，各圆角半径见图轴段编号长度mm)直径<mm)配合说明I - n5023与V带轮键联接配合n -川5028定位轴肩川-IV1630与滚动轴承30306

15、配合，套筒定位IV - V1236轴肩V - W1036轴肩w - vn1630与滚动轴承30306配合总长度204mm(5) 求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取 a值。对于30306型圆锥滚子轴承，由手册中查得a=16mm。因此，轴的支撑跨距为L仁 72mm。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可 以看出截面 C是轴的危险截面。先计算出截面C处的Mh、Mv及M的值列于下表。载荷水平面H垂直面V1 1 安全S支反力F1 I 1,-X 11 1 ,C截面 弯矩M 111总弯矩=_扭矩(6)按弯扭合成应力校核轴的强度根

16、据式(15-5及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取亠 ，轴的计算应力已选定轴的材料为45Cr,调质处理。由表15-1查得.-Q 。因此厂，故安全。2. 中速轴的设计3. 中速轴上的功率、转速和转矩转速V)中速轴功率 回)转矩T< n )155.684.52277.34. 作用在轴上的力已知高速级齿轮的分度圆直径为丨，根据式(10-14，则已知低速级齿轮的分度圆直径为.Q，根据式(10-14，贝U5. 初步确定轴的最小直径先按式(15-2初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取 :，于是得6. 轴的结构设计根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度V

17、 W1 )拟订轴上零件的装配方案 如图)轴上零件的轴向定位2)3)大齿轮与轴的周向定位都选用平键12mm x 8mm x 36mm，为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选齿轮轮毂与轴的配合为H7n6 ;滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。4)确定轴上圆角和倒角尺寸参考表15-2，取轴端倒角 【二！，各圆角半径见图轴段编号长度mm)直径mm)配合说明I - n33.535与滚动轴承30307配合，套筒定位n -川4340与大齿轮键联接配合川-IV1046定位轴环IV - V60.542与小齿轮键联接配合V - W1735与滚动轴承30307配合总长度226

18、mm(5) 求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取a值。对于30307型圆锥滚子轴承，由手册中查得a=17mm。因此，轴的支撑跨距为先Li=192mm。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可 以看出截面 C是轴的危险截面。先计算出截面 C处的Mh、Mv及M的值列于下(6) 按弯扭合成应力校核轴的强度安全a根据式(15-5及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取亠 ，轴的计算应力已选定轴的材料为45Cr,调质处理。由表15-1查得 二。因此，故安全。3.低速轴的设计(1) 低速轴上的功率、转速和转矩转速V上！)低速

19、轴功率V回)转矩t< n )42.14.33982.2(2) 作用在轴上的力已知低速级齿轮的分度圆直径为J亠 ，根据式(10-14，贝UEH：(3) 初步确定轴的最小直径先按式(15-2初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45钢，调质处理。根据表15-3，取 :，于是得轴的结构设计1) 拟订轴上零件的装配方案如图)I n mivvvn2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度3）轴上零件的轴向定位半联轴器与轴的联接，选用平键为16mm x 10mm x 100mm ,半联轴器与轴的配合为H7k6。齿轮与轴的联接，选用平键为18mm x 11mm x 36mm，为了保证齿轮与轴配合有良

20、好的对中性，故选齿轮轮毂与轴的配合为H7n6。4）确定轴上圆角和倒角尺寸参考表15-2，取轴端倒角亠 ，各圆角半径见图轴段编号长度mm）直径<mm)配合说明I - n2260与滚动轴承30312配合n -川1072轴环川-IV4365与大齿轮以键联接配合，套筒定位IV - V38.560与滚动轴承30312配合V - W3458与端盖配合，做联轴器的轴向定位w - vn11053与联轴器键联接配合总长度257.5mm（5）求轴上的载荷安全首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取 a值。对于30312型圆锥滚子轴承，由手册中查得a=22mm。因此，轴的支撑跨距

21、为厂根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面 B是轴的危险截面。先计算出截面B处的Mh、Mv及M的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力F _ r111 = B截面 弯矩M1 11 T总弯矩K=-=1扭矩亠丄1（6）按弯扭合成应力校核轴的强度根据式（15-5及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取亠 ，轴的计算应力已选定轴的材料为45Cr，调质处理。由表15-1查得.Q 。因此I ，故安全。（7）精确校核轴的疲劳强度1）判断危险截面截面只受扭矩作用，虽然键槽，轴肩及过渡配合引起的应力集中将削弱轴 的疲劳强度，但因为轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确

22、定的，所以截面VW 四无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面川和W处过盈配合引起应力集中最 严重；从受载情况来看，截面B上的应力最大。截面川的应力集中影响和截面W的相近，但截面川不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必做强度校核。截面B上虽然应力最大，但应力集中不大过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而这里轴的直径也大，故截面B不必校核。截面in显然更不必校核。由机械设计第三章附录可知，键槽的应力集中系数比过盈配合的小，因而该轴 只需校核截面W左右两侧。2）截面W左侧 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面W左侧的弯矩为截面W上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45Cr

23、,调质处理。由表 15-1查得截面上因为轴肩而形成的理论应力集中系数按附表3-2经插值后可查得II又由附图3-1可得轴的材料的敏性系数为故有效应力集中系数为由附图3-2得尺寸系数 .LT由附图3-3得扭转尺寸系数 |I轴按磨削加工，附图 3-4得表面质量系数为IT轴未经表面强化处理，即 3 q=1,则得综合系数值为又由§ 3-1和§ 3-2查得碳钢的特性系数回安全于是，计算安全系数值，按式（15-6（15-8则得3）截面W右侧抗弯截面系数抗扭截面系数 截面W右侧的弯矩为截面W上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力 轴的材料为45Cr,调质处理。由表 15-1查得截面上

24、因为轴肩而形成的理论应力集中系数按附表3-2经插值后可查得又由附图3-1可得轴的材料的敏性系数为故有效应力集中系数为3安全由附图3-2得尺寸系数丨由附图3-3得扭转尺寸系数II轴按磨削加工，附图 3-4得表面质量系数为IT轴未经表面强化处理，即 3 q=1,则得综合系数值为又由§ 3-1和§ 3-2查得碳钢的特性系数取 EI.于是，计算安全系数口值，按式（15-6（15-8则得故可知其安全。八、滚动轴承的选择及计算 轴承预期寿命(6)高速轴的轴承选用30306型圆锥滚子轴承，查课程设计表15-7,得 (1) 求两轴承所受到的径向载荷 目和固 由高速轴的校核过程中可知：ri(

25、2) 求两轴承的计算轴向力 和I 由机械设计表13-7得 a因为所以(3) 求轴承当量动载荷耳和ILJI由机械设计表13-6，取载荷系数ELJEKI满足寿命要求(4) 验算轴承寿命因为耳，所以按轴承1的受力大小验算故所选轴承满足寿命要求。(7)中速轴的轴承选用30307型圆锥滚子轴承，查课程设计表15-7，得求两轴承所受到的径向载荷由中速轴的校核过程中可知：f ，二和习求两轴承的计算轴向力 和1H1因为所以满足寿命要求由机械设计表 13-7得 3 求轴承当量动载荷_和21丨X I由机械设计表13-6，取载荷系数E(4)验算轴承寿命因为亠，所以按轴承1的受力大小验算故所选轴承满足寿命要求。(8)

26、低速轴的轴承选用30312型圆锥滚子轴承，查课程设计表15-7,得_(4)求两轴承所受到的径向载荷和回由低速轴的校核过程中可知：，fI , 1(5) 求两轴承的计算轴向力回和I由机械设计表 13-7得 3因为所以(3)求轴承当量动载荷I和I由机械设计表13-6，取载荷系数二)(4)验算轴承寿命因为疋| ，所以按轴承2的受力大小验算丨一满足寿命要求故所选轴承满足寿命要求。九、键联接的选择及校核计算由机械设计式(6-1 )得键、轴和轮毂的材料都是钢，由机械设计表6-2，取|(1) V带轮处的键取普通平键 8X 45 GB1096-79键的工作长度I键与轮毂键槽的接触高度-亠亠I该键满足强度要 求该键满足强度要 求该键满足强度要 求该键满足强