一级减速箱设计 zpq - 副本教案资料

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。一级减速箱设计 zpq - 副本-目录第一章设计任务书1第二章电机的选择2第三章计算传动装置的运动和动力参数4第四章传动装置的运动和动力设计4第五章圆柱斜齿轮传动的设计6第六章轴的设计计算12第七章轴承的设计与校核19第八章键的选择和连接23第九章联轴器的选用24第十章箱体设计24第十一章减速器润滑密封25第十二章设计心得26第十三章参考文献27第十四章数据修改27设计任务书题目：设计一用于螺旋输送机上的单级圆柱齿轮减速器。工作条件：连续单向运转，工作有轻轻微震动，使用期限8年，小批量生产，两班制工作。

2、输送机工作轴转速的容许误差为5%。原始数据：运输机工作轴转矩T=260Nm运输机工作轴转速n=140r/min电机的选择电动机类型和结构的选择：选择Y系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。2、电动机容量选择：螺旋输送机所需功率：由式Pw=Tn/9550(kw)得：Pw=260 x140/9550=3.81kw电动机所需工作功率为：式（1）：da(kw)由电动机至输送机的传动总效率为：总=25根据机械设计课程设计86表12-8式中：1、2、3、4、5分别为联轴器1、滚动轴承

3、（一对）、圆柱直齿轮传动、联轴器2和圆锥齿轮传动的传动效率。取=0.9920.98，0.97，0.99、50.93则：总=0.990.9820.970.990.93=0.84所以：电机所需的工作功率：Pd=/总=3.81/0.82=4.65(kw)由设计指导书可知，满足PePd条件的系列三相交流异步电动机额定功率Pe应取5.5KW。3、确定电动机转速输送机工作轴转速为：nw（1-5%）（1+5%）125r/min118.8131.3r/min根据机械设计课程设计7表2-1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围=35。取开式圆锥齿轮传动的传动比=3。则总传动比理论范围为：a=1

4、5。故电动机转速的可选范为Nd=an=(615)120=8402100r/min则符合这一范围的同步转速有：1000和1500r/min根据容量和转速，由相关手册查出二种适用的电动机型号：（如下表）方案电动机型号额定功率kw电动机转速(r/min)传动装置传动比同步转速满载转速总传动比圆锥齿轮传动减速器1Y132S-45.51500144010.2933.432Y132M2-65.510009606.8623.43综合考虑电动机和传动装置的尺寸和圆锥齿轮带传动、减速器传动比，可见第2方案比较适合。此选定电动机型号为Y132M2-6，其主要性能：中心高H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底角安装尺

5、寸AB地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸DE132515345315216178183880电动机主要外形尺寸：第三章计算传动装置的运动和动力参数确定传动装置的总传动比和各级传动比的分配1.1、传动装置总传动比由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n可得传动装置总传动比为：ia=nm/n=960/140=6.86总传动比等于各传动比的乘积ia=i0i（式中i0、i分别为开式圆锥齿轮传动和减速器的传动比）1.2、分配各级传动装置传动比：根据指导书，取i0=2（圆锥齿轮传动i=23）因为：iai0i所以：iiai06.86/23.43第四章传动装置的运动和动力设计将传动装置各轴由高速至低速依次定为电机

6、轴、轴、轴、轴、轴i0,i1，.为相邻两轴间的传动比01，12，.为相邻两轴的传动效率P，P，.为各轴的输入功率（KW）T，T，.为各轴的输入转矩（Nm）n,n,.为各轴的输入转矩（r/min）可按电动机轴至工作运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数4.1、运动参数及动力参数的计算（1）计算各轴的转速：轴：n=nm=960（r/min）轴：n=n/i=960/3.43=279.88r/minIII轴：n=n螺旋输送机：nIV=n/i0=279.88/2=139.94r/min（2）计算各轴的输入功率：轴：P=Pd01=Pd1=4.650.99=4.6035（KW）轴：P=P12=P23=4

7、.60350.980.97=4.376（KW）III轴：P=P23=P24=4.3760.980.99=4.246（KW）螺旋输送机轴：PIV=P5=4.2460.93=3.949（KW）（3）计算各轴的输入转矩：电动机轴输出转矩为：Td=9550Pd/nm=95504.65/960=46.26Nm轴：T=Td01=Td1=46.260.99=45.80Nm轴：T=Ti12=Ti23=45.803.430.980.97=149.33NmIII轴：T=T24=144.88Nm螺旋输送机轴：TIV=Ti05=144.88*2*0.93=269.18Nm计算结果汇总表轴名功效率P（KW）转矩T（Nm

8、）转速nr/min传动比i效率电动机轴4.6546.2696010.99轴4.603545.809600.973.43轴4.376149.33279.880.97轴4.246144.88279.8820.93输送机轴3.949269.18139.94第五章圆柱斜齿轮传动的设计齿轮传动的适用范围很广，传递功率可高达数万千瓦，圆周速度可达150ms(最高300ms)，直径能做到10m以上，单级传动比可达8或更大，因此在机器中应用很广。5.1齿轮参数计算1、选精度等级、材料及齿数运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）。由表13-1选择小齿轮40Cr（调质热处理）硬度2

9、80HBS，大齿轮45钢（调质热处理）硬度240HBS，二者硬度差值为40HBS；选择初选螺旋角=15，取Z1=20，Z2=Z1i=203.43=68.6取Z2=69。2、按齿面接触强度设计d2t（1）确定公式内的各计算数值试选载荷系数kt=1.6。小齿轮传递的转矩T1=(95.5105P1)/n1=4.580104Nmm查阅图13-19查得，选取区域系数zH=2.435。有公式13-19查得，=1.62查阅P276表13-5可得，材料的弹性影响系数zE=189.8MPa齿轮材料为锻钢查阅P281表13-6可得，选取齿宽系数=1查阅P206式10-13可得，计算应力循环次数N=60njLhj为

10、齿轮每转一圈时，同一齿面啮合的次数；n为齿轮转速；Lh为齿轮的工作寿命。N1=60960(283008)=2.21109N2=2.21109/3.43=6.443108由表13-4。接触疲劳寿命系数ZN1=0.9，ZN2=0.95查阅图13-13c可得，按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=580Mpa，大齿轮的接触疲劳强度极限=550Mpa计算接触疲劳许用应力。由表13-4。按一般可靠度，S=1。=(ZN1)/S522Mpa=(ZN2)/S517Mpa取H=517Mpa计算试算小齿轮分度圆直径d1t，由计算公式d1t得d1t=68.42mm计算圆周速度v=3.44m/s计算齿宽b及模数mn

11、t.b=dd1t=168.42=68.42mmmnt=3.30mmh=2.25mnt=2.253.30=7.425mm=68.42/7.425=9.21计算纵向重合度=0.318120=1.704计算载荷系数k查阅资料可得使用系数kA=1，根据v=3.44m/s，7级精度，查阅附图13-1可得动载荷系数kv=1.11，查阅附表13-3可得，=1.11查阅附表13-1可得，计算动载荷系数按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由试（10-10a）得，d1=d1t=68.42=66.63mm计算模数mnmn=按齿根弯曲强度设计由式（10-17）mn确定计算参数由图13-9c查的小齿轮的弯曲疲劳强度

12、=220Mpa，大齿轮的弯曲疲劳极限=200Mpa由图13-10取弯曲疲劳寿命系数，YN1=0.86，YN2=0.9计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数s1.25,有标准规定得=2：，由式13-8得：F1=302.72MpaF2=288Mpa根据纵向重合度1.704，查图13-18得：螺旋角影响系数Y=0.875。计算当量齿数。=22.19=76.56取整得：=23=80。由表13-3可得：YFa1=2.69，YFa2=2.22查取应力校正系数。由表13-3可得：Ysa1=1.575，Ysa2=1.77计算大、小齿轮的并加以比较Yfa1Ysa1/F1Yfa2Ysa2/F2比较后得大齿轮的数值

13、大。（2）设计计算mn=1.31取整mn=2对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，则取mn2mm，已满足弯曲疲劳强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=66.63mm来计算应有的齿数。于是由Z1=32.18mm取z1=32，则z2=iz1=3.1432=110。5.几何尺寸计算中心矩a=147.01mm圆整中心矩a=147.01mm取整a=148mm按圆整中心矩修正螺旋角=arccos=arccos=15因值改变不多，故参数、zH等不必修正。计算大、小齿轮的分度圆直径d1=66.26mmd2=227.76mm计算齿

14、轮宽度取整b2=70mm,b1=b2+5=75mm斜齿轮传动参数表名称符号计算公式高速齿轮数值低速齿轮数值螺旋角15法面模数2端面模数2.07法面压力角20端面压力角20.65法面压力角=6.28端面齿距=6.50法面基圆齿距5.90法面顶高系数1法面顶系数0.25分度圆直径d66.26227.76基圆直径62.00213.13齿顶高=22齿跟高=（+）2.52.5齿顶圆直径70.26231.76齿根圆直径61.26222.76标准中心距a=148第六章轴的设计计算6.1减速器输入轴（I轴）6.1.1初步确定轴的最小直径选用40Cr调质，硬度280HBS轴的输入功率为PI=4.6035KW转速

15、为nI=960r/min由P333得：de（A取110）连接联轴器，有一根键，则dm=de1.05=18.551.05=19.48mm由课程设计P145初选弹性柱销联轴器TL5(T=125Nm,L=62mm),则最小轴径dm取25mm6.1.2轴的结构设计由于齿根圆直径df3dm所以高速轴采用齿轮轴设计。1）零件装备如下图：2）确定轴各段直径和长度左起第一段与TL5(T=125Nm,L=62mm)弹性柱销联轴器连接，轴径d1=25mm轴长L1=60mm;左起第二段，轴向定位弹性柱销联轴器，d2=d1+2(2-3)=29-31mm因必须符合轴承密封元件的要求，经查表，取=30mm。箱体结构未知，

16、L2=45；齿轮采用对称安装，则有L4=B1=75mm,d4=da=70.26mm,圆整，取值d4=71mm;旋转构件应距离箱体15mm，则齿轮距箱体15mm，距离轴承20mm,L5=12mm。轴承初选7207AC（dDB=357217mm），则L3=L6=17mm,d3=35mm,d5=40mm6.1.3校核轴的强度3.1按弯矩、转矩合成强度计算轴的计算简图如图所示图中b=c=62.63mma=79.5mm(初取L2=41)T=45.80Nm(1)确定作用在轴上的载荷：圆周力Ft=径向力Fr=轴向力Fa=Fttg=1382.43tg15=370.42N确定支点反作用力及弯曲力矩支承反力FRB

17、H=FRCH=0.5Ft=0.51382.43=691.22N设装齿轮的轴身的截面弯曲力矩为截面-MIH=FRBHb=691.2262.63=43291.1Nmm*支承反力FRBV=FRCV=装齿轮的轴身的截面弯曲力矩MIH=FRBVb=364.3462.63=22818.61NmmMIH=FRCVc=156.5762.63=9805.98Nmm合成弯矩MWI=NmmMWI=Nmm轴上的扭矩T=45800Nmm已知轴的材料为40Cr（调质热处理）,由表15-1其B=735MPa；-1b=70MPa，0b=120MPa。则70/120=0.58截面-处的当量弯矩Nmm截面-为与联轴器相连的截面，

18、该处的当量弯矩Nmm故轴截面-处的直径d=mm满足设计要求；轴截面-处的直径d=mm有一个键槽，则增大5%得16.38mm，也满足设计要求。6.2减速器输出轴（轴）6.2.1初步确定轴的最小直径选用45调质钢，硬度217-255HBS轴的输入功率为PI=4.376KW转速为nI=279.88r/minde（A取110）拟定轴上零件的装配方案如下图所示：截面I-I截面II-II6.2.2确定轴各段直径和长度右起第一段，从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取30mm，根据计算转矩TC=KAT=1149.33=149.33m，查标准GB/T50141985，选用TL5

19、型弹性柱销联轴器，半联轴器长度为l1=82mm,轴段长L1=80mm；右起第二段，考虑密封要求，d2取35mm，L2=41；右起第三段，初选7208AC(dDB=408018),d3=40mm,L3=34mm右起第四段，安装齿轮，d4=45mm,L4=B2-2=70-2=68mm右起第五段，定位齿轮的轴肩，d5=50mm,L5=15.5mm右起第六段，d6=d3=40,L6=283.1按弯矩、转矩合成强度计算轴的计算根据上例高速轴的分析，低速轴的受力情况跟高速轴的一样，只是里的大小有所变化，所以还是用高速轴的模型进行设计计算。受力简图还是一样，如下图所示：图中b=c=63.75mma=90mm

20、(初取L241)T=149.33Nm(1)确定作用在轴上的载荷：大齿轮分度圆直径d2=227.76mm圆周力Ft=径向力Fr=轴向力Fa=Fttg=tg15=351.36N确定支点反作用力及弯曲力矩水平面中的计算简图如图6.2a所示。支承反力FRBH=FRCH=0.5Ft=0.51311.30=655.65N截面-（安装大齿轮）的弯曲力矩MIH=FRBHb=655.6563.75=41797.65Nmm支承反力FRBV=FRCV=截面-的弯曲力矩MIH=FRBVb=63.75=35756.1NmmMIH=FRCVc=-66.7763.75=-4256.59Nmm合成弯矩MWI=NmmMWI=N

21、mm轴上的扭矩T=149330Nmm。计算截面-、截面-的直径已知轴的材料为45（调质热处理）,其B=640MPa；-1b=60MPa，0b=100MPa。则60/100=0.6截面-处的当量弯矩Nmm截面-处的当量弯矩Nmm故轴截面-处的直径d=mm有一个键槽，则增大5%得27.27mm45mm满足设计要求；轴截面-处的直径d=mm有一个键槽，则增大5%得31.88mm=10齿轮端面与箱内机壁距离210轴承端盖外径D2D+55.5d3D2=120,D2=125轴承外径DD=72,D=80第十一章减速器润滑密封一.润滑方式（1）齿轮但考虑成本及需要，在这里选用浸油润滑。（2）轴承采用脂润滑二.

22、润滑油牌号及用量（1）齿轮润滑选用150号机械油（GB443-1989）最低最高油面距（大齿轮）10-20mm，需要油量1.5L左右。（2）轴承润滑选用2L-3型润滑脂（GB7324-1987）用油量为轴承间隙的1/31/2为宜。三.密封形式（1）箱座与箱盖凸缘接合面的密封，选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法。（2）观察孔和油孔等处接合面的密封，在与机体间加石棉橡胶纸、垫片进行密封。（3）轴承孔的密封，闷盖和透盖作密封与之对应的轴承外部，轴的外伸端与透盖间的间隙，选用半粗半毛毡加以密封。（4）轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部。第十二章设计心得这次关于螺旋输送机上的一级圆柱斜齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的设计工作打下了坚实的基础。完成这次设计虽然不容易，然而，我却从这段时间内让我学到了许多实际知识，我感到确实受益匪浅。其中我感受最深的是以下几点：1、机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、公差与配合、制图实用软件、机械工程材料、机械零件设计手册等于