单级(一级)斜齿圆柱齿轮减速器课程设计说明书(1)

1、单级斜齿圆柱齿轮减速器课程设计说明书目录1. 电动机的选择计算22. 传动装置的运动和动力参数计算33. 传动零件的设计计算 44. 齿轮的设计计算75. 轴的设计计算106. 减速器高速轴的校核 137. 减速器高速轴滚动轴承的选择及其寿命计算158. 高速键联接的选择和验算169. 减速箱箱体的设计1710. 润滑与密封19精品一、电动机的选择计算如图2-1所示的带式运输机的传动系统中传送带卷筒转速130r/min，减速器输出轴功率5.5KW。该传动设备两班制连续工作，单向回转，有轻微 振动，卷筒转速允许误差为士 5%,使用期限10年。试选择电动机。31图2-11.选择电动机系列按工作要求

2、及工作条件选用三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，电压为380V,Y 系列。2选择电动机功率传动装置的总效率：V带传动的效率用=0.96闭式齿轮的传动效率叫轮=0.97一对滚动轴承的效率所承=0.99传动总效率y=0.96X 0.97X 0.9卯0.9127;所需电动机功率Pr= Pw=上5- =6.6026KW0.9127可选用Y系列三相异步电动机Y160M-6型，额定功率P0=7.5kw,满足P0> P1。3选取电动机的转速卷筒转速nW =130r/min根据滚筒所需的功率和转速，可选择功率为7.5KW,同步车速为1000r/min型号的电动机。电动机数据及传动比电机型号额定功率/KW

3、同步转速/(r/min )满载转速/(r/min)总传动比Y160M-67.510009707.6二、传动装置的运动及动力参数计算1、分配传动比电动机的满载转数n0=970r/min总传动比=njnw = 970/130=7.46取i带=2,则减速器的传动比i齿轮二i总/i带=7.46/2=3.732、各轴功率、转速和转矩的计算0轴：即电机轴Pr=7.5kwnw=970r/minTr =9550X Pr/ nw=9550 7.5/970=59.27N mI轴：即减速器高速轴采用带联接传动比i带=2 ,带传动效率不带=0.96,P产 P0。产 P0 阴=7.5X0.96=5.78kwn1= n0

4、/i 01=970/2=485r/minT1=9550X P1/n 1=9550X 5.78/485=113.8lN mII轴：即减速器的低速轴，一对滚动轴承的传动比效率为不轴承=0.99闭式齿轮传动的效率为叩齿轮=0.97贝U加=0.99 0.97=0.96P2=Pi -廿5.78X 0.96=5.55kwn2=n/ i2=485/3.73=130.03r/minT2=9550X Pz/n 2 =9550X 5.55/130.03=407.63m各轴运动及动力参数轴功率P/kw转速 n/(r/min)转矩T/Nm传动型式比效率T电动机7.597059.27V带传动20.96高速轴5.7848

5、5113.81闭式齿轮传动3.730.97低速轴5.55130.03407.62三、传动零件的设计计算1、V带传动的设计算(1)确定设11功率Pc,载荷有轻度冲击，2班制，KA=1.2Pc= KA xp=7.22kw(2)选取V带的型号 根据Pc和,因工作点处于B型区，故选B型带。(3)确定带轮基准直径工、dd2选择小带轮直径ddi确定 dd1=125mm验算带速VddiV= 60 1000 =6.35m/s在5m/s25m/s之间，故合乎要求。确定从动轮基准直径dd2(书P211)dd2= n2 dd1(1- )=2x 125 (1-0.02)=245mm取从动轮基准直径为dd2=250mm

6、(4)确定中心距a和带的基准长度Ld初定中心a0 (书P220)取初定中心距 0.7(cd1+dd2)< Oo< 2(dd1+dd2)a0=400mm确定带的计算基准长度Ld按式2(dd2 dd/Ld0=2a0+ 2 ( dd1 + dd2)+4a0= 2 400 " (125 250) (250 125)224 400=1388.83mm取标准Ld =1400 mm确定实际中心距Ld Ld0a= a0 +2=400+ 1400 1388.83 =405.59 mm2(5月佥算包角i(dd2 dd1)i=180 - a X 57.3 =180 -250 125 x 57.

7、3 =162.34 >120D 405.59符合要求(6)确定带根数z根据电机的转速n=970和小带轮直径125mm,查得 P0=1.67kw ,P0=0.30 (i=2), Ka =0.95, Kl=0.90PCZ= (P03 Ka KL =722=4.29根(1.67 0.03) 0.95 0.90取Z=5根(7)、计算作用于轴上的载荷FR单根V带的初拉力：PC”F0=500 z(Ka-1)+q 2 =5002-(竺 1) 0.17 6.352=192.37N 6.35 50.95式中q查得q=0.17Kg/m。sin FR=2F0Z2 =1900.90N(8)带轮结构设计dd1&l

8、t;300mm用实心式e=19 0.4m f min =11.5mm 取 f=12mm轮宽 L尸(1.52) P0=6384mm,取 Li=90mm。轮缘宽 B=(z-1)e+2f= (5-1) x 19+2X 12=100mm总宽 Li+B=190mmdd2>300mm 用孔板式轮缘与小轮相同，轮毂与轴同时设计。四、齿轮的设计计算：1选择齿轮材料精度等级齿轮减速器为一般机械，小齿轮材料选用45钢，调质处理，小齿轮45钢调质，硬度210220HB,取220HBS;大齿轮45钢正火，硬度170210HB,取200HBa计算循环次数NN1=60n1j Lh =60 485 1 (10 365

9、 16)=1.27X 109NiN2= i =3.42 108取载荷系数SHmin=1.1由图 11-1 (书 166页)查得 Hlm1 =500Mpa , Hlm2=460MPa计算许用接触应力H lim 1H 1= SHmin =454.55MpaH lim 2h 2= SHmin =418.18Mpa取H=420MPa2.按齿面接触强度确定中心距小轮轮距且T1=9.55 106 Ni =9.55 106 578 =1.14X 105N m485取得 K=1.4,得 a=1 ,a (u if ?°57=133.66mm haU取中心距a=140mm取小轮齿数乙=20则大齿轮数Z2

10、=75所以 i实=75/20=3.75计算得到 i= (3.75-3.72 /3.72=0.8%i在正负5%之间，故合理。模数 mn = 2acos =2.87mm取 m=3mmZi Z2a= m(ZZ2) =142.5mm2齿宽 b= a d1=60mm分度圆直径：d=m Z二60mmd2=m Z2=225mm圆周速度 v=3.14 60 485/60 1000=1.52m/s应选用9级精度。3.验算齿面接触疲劳强度按电机驱动载荷轻度冲击由表11-3得kA=1.25由图 11-2 （b）按 9级精度和 vZ1/100=1.024 25/100=0.256m/s 得 kv=1.02齿宽 b a

11、 a 0.35 155 54.25mm由图11 3a）（指导书 177页）按 b/d1 54.25/50.987 1.064考虑到轴的刚度较大和 齿轮相对轴承为非对称 布置，得k 1.18由表11 4（指导书178页）得k 1.2载荷系数 K KAKVK K 1.25 1.02 1.18 1.2 1.80533由表 11 4（指导书 178页）ZwZ/cos25/cos 11.2926.5133Zv2 Z2/cos127/cos11.29134.7得 10.7962 0.82212 0.796 0.822 1.618b sin 54.25 sin11.291.69mn3.14 2由图11 6（

12、指导书180页）得Z 0.754一2KTi（u 1）2 1.805 108183 （5.08 1）H ZHZEZ Z : 22.45 188.9 0.754 0.98；2'）bd12u.54.25 50.9872 5.08611MPa H 632.8MPa4校核齿根弯曲疲劳强度按Zv1 26.51,Zv2 134.7由图11 8（书 173页）查得 YFa12.9,YFa2 2.23由图 11 11（指导书 184页）查得 Ysa1 1.58,Ysa2 1.82由表 11 1（书 166页）查的 Yfe1 450MPa, Yfe2 300MPa, Sf 1.25由图11 16（3（指导

13、书 187页）查得Flim1290MPa, Flim2 220MPa由图 11 18指导书 188页）查得 YX1 YX2 1.0，取YsT 2.0,SFmin 1.4 由图11 17（指导书188页）查得YN1 YN2 1.0450F1 = 1.25=360MPa3002KT12 1.8 2700002.9 1.58F2 = 1.25 =240MPaF1= bm mZ1 YFa1Ysa1= 104 6.5 6.5 21=48.27MPa< F1 =360 Mpa,安全YFa2Ysa2F1 YFalYsal48.272.23 1.822.9 1.58 =42.76MPa <F2 =

14、240Mpa,安全5.齿轮主要参数及几何尺寸计算z1 =21z2 =114m n =6.5mmu=5.428d1=136.5mmd2=741mma =438.75mm ha ha* hf c*ha ha* m 1 65. 6.5mmhf (ha* c*)m 1.25 6.5 8.125mmda1 d1 2ha 149.5mmda2 d2 2ha 754mmdf1 d1 2hf 120.25mmdf2 d2 2hf 724.75mm齿宽 b2 b 54.25,b1 b2 (510) 59.24 64.24mm,取60mm五、轴的设计计算1 .减速器高速轴的设计计算高速轴传递的功率Pi=5.78K

15、W,转速 n1=485r/min ,分度圆直径d1=60mm,齿宽b=60,转矩= 113.81Nm,轴的材料为45号钢,调质处 理。C=120, d1 AC3柏=27.41mm 因键梢要扩大 3%5%d1=27.41X ( 1.03-1.05)=28.2328.78mm 取 d1=28.5mm;带轮轮毂宽度(1.52.0) d1=42.75-57mm,取 50mm;L1略小于毂孑L L1 =48mm轴肩高 h= (0.070.1) d1=1.995-2.85mm轴颈 d2= di+2h=32.4934.2mm,取 d2 =35mm用球轴承6008内径 d=40mm,夕卜径 D=68mm,宽度

16、 B=15mm, da=46mm, Da =62mm贝U d3=40mm。挡油环 B=2mm, A=14mm贝U L3=B+ + Bi=31mmd7 = d3 =40mm, L7= L3 =31mmS 论025X a1+3=7.16mm,取 S=8mm上箱壁厚1弋0.98庄7.2mm,取1=8mma1=166.25mme 300mm轴承旁螺栓直径 M12, C=20mm, C2=16mm箱体凸缘连接螺栓直径 M10,地脚螺栓主直径 M16,轴承盖连接螺栓直径M8取 M8X25,端盖厚 e=1.2x d糊=1.2X8=9.6mm,取 e=10mm。轴承座宽度为 L=计 C1 + C2+ (58)

17、 =4952mm,取 L=50mm。调整垫片的厚度/ t=2mm ; K=28mm贝U L2=L+e+K+ At-A-B=61mmd4 = d6=50mm,1=10mm, L4 = L6= 1-B1=8mmL5 = b=65mm; Bx=2 1 + b1=85mm; a=B/2=7.5mml1=50/2+ Lz+a=93.5mm, l3 = l2= L3+ L4+ Ls/2-a=64mm键选8X 7X28L= L1+ L2+ L3+ L4+ L5+ L6=221mm2 .低速轴的设计计算P2=5.55KW, n2=130.03r/min , T2 =407.62N m, d2=225mm, b

18、2=60mm。轴的材料为45号钢，调质处理。取 C=110dnC3, P =38.44mm增大 3%5%, d=38.44 (1.031.05 =39.5940.36mm取 d=40mmKa=1.5, T= KaT2=611.43N m,轴段略小于毂孔的长度 L=82mm轴肩 h= (0.070.1) d1=2.84mmd2 = d1+2h=45.648mm,取 d2=45mm选取深沟球轴承 6010 d=50mm D=80mm B=16mm da =56mmDa =74mm贝U d3= d6=50mmd4 =55mm b2=60mm L4 =58mm, K=13mmL2 = L+e+K+ A

19、t- A-B=45mmh= (0.070.1) d4=3.855.5mm取 h=5mm,贝Ud5=65mm3= 1+bb2=12.5mm 24=2.5mm; L5= 3- 4=10mml6=B+ + 4=32.5mmL6 =32mm L3 = b2- L4 + 3+ A+B=44.5mmL3 =44mmL= Li+ L2+ L3+ L4+ L5+ Le=271mm(4)设计轴的结构六、减速器高速轴的校核1对轴进行分析，作当量弯矩图。(1).计算作用于齿轮轴上的作用力T转矩6 P19.55 106 270994 N mmn1圆周力2TFt二 d2 270994 3596 N137径向力Fr 二二

20、 Ft3596N轴向力Fa _ Ft tan 3596 tan0(2).求支座反力.a铅直面内的支座反力RaY（LiL2）据 Mb 0,得RAYFLL1 L2FtL203596 651731N70 65据 Y 0,得 RbYFtRaY 3596 1731 1865Nb.水平面内的支座反力据MB °,得RaZ(Li L2) Fad FrL2 02FrL2 Fad 3596 65 0 137Raz 2 - 1731NL1 L270 65据 Z 0, 彳#RBZ Fr raz 3596-1731 = 1865N(3).作弯矩图a铅直面内弯矩MY图M CYRAYL11731 70 12117

21、0N mmb.水平面内弯矩 MZ图在C点左边MCZRazL11773 70 121170N mm在C点右边 MCZRbZ L21865 65 121225N mmC.作合成弯矩图在C点左边MC<MCYMCZd(1211702(1211702171334N mm在C点右边MC M CYMCZ,(121170)2(121225)2172061N mm(4)作转矩图T=270994N mm(5) .作当量弯矩图该轴单向工作转矩按脉动循环考虑取=0.6当量弯矩MV= -M 2 ( T)2在 C 在左边 MVC X；M C ( T)2'''(171334)2 (0.6 27

22、0994)2231537N mm在C点右边MVC MC2IT)2. (172061)2(0.60)2172061N mm在D点M VD T 0.6 270994 162596N mm(6) .按当量弯矩计算轴的直径由MV图看出C点的当量弯矩MV最大。D点轴的断面尺寸较小。所以该轴的危险断面是C点和D点。由45钢(调制处理)查表13-1 (指导书218页)得b=650MPa;在查表13-2查表得 b 1=60MPa按式(13-4)计算C点轴的直径dC3 Mvc.0.1 b 133.78mm考虑键梢影响，有一个键梢，轴径加大 5%de 33.78 (1 0.05) 35.47mm该值小于原设计该点

23、处轴的直径，安全。D点轴的直径dD3 MVD,0.1 b 130.04mm考虑键梢影响，有一个键梢，轴径加大 5%dD 30.04 (1 0.05) 31.54mm该值小于原设计该点处轴的直径，安全。七、减速器高速轴滚动轴承的选择及其寿命计算已知:6210轴承(50X 90X 20)。基本额定动载荷 C=27KN ,基本额定静载荷 C0=19.8KN,e=0.21,Y=2.3.由前面计算得知：该对轴承的水平支反力分别为：RAZ1731，RBZ 1865垂直支反力分别为：Ray 1731N, Rby 1865N合成支反力:Ra= RAy RAz 17132 17132 2422NRb = JRY

24、RBT v'18652 18652 2637NSaRa2Y24222 2.3527NSBRb2Y26372 2.3573NSBFA 573 0 573NSA 527NAa 573N, Ab 527NAaRa57324220.24 e 0.21fm=1.5158930h所以取 XA=0.9, ya=0.9轴承承受轻度载荷冲击，支反力 A处有弯矩。所以取fd=1.2, PA= fd fm(XARA YAAA)=1.2 1.5 (0.9 2422 0.9 527) 4777.3NAb5270.20 e 0.21Rb2637所以取Xb = 1,Yb=0Pb= fd fm Rb 1.2 1.5

25、2637 4746.6N10106 ftC106 (1 27000)工Pa>Pb计算轴承A的寿命PA=60n宿 60 388 4777.3预期寿命满足要求八、高速轴键联接的选择和验算大带轮装在高速轴轴端，需用键进行周向定位和传递转矩。由前面设计计算得知：V带带轮材料为钢，轴的材料为45钢，V带与轴的配合直径为35mm, V带轮毂长为70mm,传递转矩T=114.11Nm1选择键的材料、类型和尺寸。a键的材料选用45钢，b.选择最常用的A型普通平键，因为它具有结构简单，对中性好，装拆方便等优点。c键的截面尺寸由键所在轴段的直径d=35mm由标准中选定，键的长度由轮毂长确定，查表得 bx h

26、=8*7,L=65mm.2键联接的强度计算普通平键的主要失效形式是键，轴和轮毂三个零件中较弱零件的压溃。由于带轮材料是钢，许用挤压应力由表9-7 （指导书135页）查得p =100MPa。键的计算长度 l=L-b=65-8=57mm4T p= dhl4 114.11 10335 7 5732.68MPap=100Mpa 安全九、减速器箱体的结构设计 参照参考文献机械设计课程设计（修订版） 鄂中凯，王金等主编 东北工学院出版社1992年第19页表1.5-1可计算得，箱体的结构尺寸如表8.1箱体的结构尺寸减速器箱体采用HT200铸造，必须进行去应力处理设计内容计算公式计算结果箱座壁厚度8(0.25 3) 160a 1 8= (56)取