双级展开式斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书讲解.docx
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双级展开式斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书讲解
武汉工程大学机械设计课程设计
设计计算说明书
题目:
双级展开式斜齿圆柱齿轮减速器
院系:
机电工程学院
班级：
机电3班
姓名:
学号:
指导教师:
一、设计任务书………………………………………………2
二、传动方案的分析与拟定…………………………………………2
三、电动机的选择与计算……………………………………………3
四、传动比的分配……………………………………………………4
五、传动装置的运动及动力参数的选择和计算……………………5
六、传动零件的设计计算和轴系零部件的初步选择………………6
七、联轴器的选择及计算……………………………………………17
八、键连接的选择及计算……………………………………………18
九、轴的强度校核计算………………………………………………19
十、润滑和密封………………………………………………………22
十一、箱体及附件的结构设计和选择………………………………23
十二、设计小结………………………………………………………24
十三、参考资料………………………………………………………25
计算与说明
主要结果
一设计任务书
设计带式传输机传动装置中的双级圆柱齿轮减速器。
设计数据及工作条件：
1、带式输送机的原始参数
鼓轮直径D（mm）
450
输送带速度v（m/s）
0.90
输出转矩T（N·m）
400
2、工作条件与技术要求
（1）工作环境：
一般条件，通风良好；
（2）载荷特性：
连续工作，近乎平稳，正向运转；
（3）使用期限：
8年，每日两班制工作；
（4）卷筒效率：
；
（5）运输带允许误差：
±5%；
（6）生产规模：
成批生产.
设计注意事项：
1.设计由减速器装配图1张，零件图2张（包括低速轴和低速轴上大齿轮），以及设计计算说明书一份组成;
2.设计中所有标准均按我国标准采用，设计说明书应按规定纸张及格式编写;
3.设计图纸及设计说明书必须按进度完成，经指导教师审查认可后，才能给予评分或答辩。
二传动方案的分析与拟定
根据已知条件计算出工作机滚筒的转速为
为防止过载以及过载而引起的安全事故，可拟定传动方案为：
外部V带传动+内部双级圆柱齿轮传动。
机构整体布置如图所示：
T=400N·m;
V=0.90m/s;
D=450mm
三电动机的选择与计算
1．电动机的类型选择
根据动力源和工作条件，选用Y系列三相交流异步电动机。
2．电动机的功率
工作机有效功率:
设电动机到工作机之间的总效率为η，并设η1，η2，η3，η4，η5分别为弹性联轴器、闭式齿轮传动（设齿轮精度为8级）、滚动轴承、V带传动以及滚筒的效率。
查文献4表2-2可得：
η1=0.99，η2=0.97，η3=0.99，η4=0.96，η5=0.96，由此可得：
总效率：
η=η1η22η34η4η5
=0.99×0.972×0.994×0.96×0.96
=0.82
电动机所需功率：
查文献4表16-1选取电动机的功率为2.2kW。
3．电动机型号的确定
在常用的同步转速为1500r/min和1000r/min两者之间选择。
根据电动机所需功率好同步转速，查[2]表20-1，电动机型号为Y112M-6和Y100L1-4型，根据电动机的满载转速和滚筒转速可算出总传动比。
表1电动机的数据及总传动比
方案号
电动机型号
额定功率Kw
电动机转速
电动机质量
Kg
总传动比
参考比价
同步
满载
1
Y112M-6
2.2
1000
940
45
24.59
2.22
2
Y100L1-4
2.2
1500
1420
34
37.15
1.67
两个方案均可行，方案2电动机成本低，对选定的传动方案传动比也适中，故选方案2.
选定电动机型号为Y100L1-4，其它主要参数列于表2.
电动机型号
额定功率Kw
电动机转速
中心高
mm
外伸轴径mm
轴外伸长度mm
同步
满载
Y100L1-4
2.2
1500
1420
100
28
60
四传动比的分配
（1）总传动比
（2）取V带传动的传动比，则减速器的总传动比为
双级圆柱齿轮高速级传动比
低速级传动比
总效率：
η=0.82
电动机型号：
Y100L1-4
五传动装置的运动及动力参数的选择和计算
1.各轴的转速计算
电动机轴为0轴、高速轴为轴、中间轴为轴、低速轴为轴、卷筒轴为轴。
nⅠ==1420r/min
nⅡ=nⅠ/i1=
nⅢ=nⅡ/i2=
nⅣ=nⅢ/i3=
2.各轴的输入功率计算
PⅠ=Pd=2.2kW
PⅡ=PⅠη4=2.2×0.96kW=2.112kW
PⅢ=PⅡη2η3=2.112×0.97×0.99kW=2.028kW
PⅣ=PⅢη2η3=2.028×0.97×0.99kW=1.947kW
3.各轴的输入转矩计算
T1=9550P1/n1=9550×2.2/1420N·m=14.80N·m
T2=9550P2/n2=9550×2.112/568N·m=35.51N·m
T3=9550P3/n3=9550×2.028/129.09N·m=150.03N·m
T4=9550P4/n4=9550×1.947/38.19N·m=486.88N·m
将上述数据归纳总结如下表所示。
表1.各轴的运动和动力参数
轴号
转速（r/min）
功率（kW）
转矩（N·m）
传动比i
电动机输出轴Ⅰ
1420
2.2
14.80
2.5
4.40
3.38
高速轴Ⅱ
568
2.112
35.51
中间轴Ⅲ
129.09
2.028
150.03
低速轴Ⅳ
38.19
1.947
486.88
减速器总传动比：
i=14.86
高速级传动比：
i2=4.40
低速级传动比
i3=3.38
计算与说明
主要结果
六传动零件的设计计算和轴系零部件的初步选择
1.减速器外部传动——V带传动的设计计算
（1）、确定计算功率
两班制工作，即每天工作16h，查阅表8-8得工况系数KA=1.2，故
=KAP=1.2×2.2kW=2.64kW
（2）、选择普通V带的型号
根据、n1=1420r/min，由文献3图2-7初步选用A型带。
（3）、选取带轮基准直径dd1和dd2
由表8-7和8-9取dd1=90mm，并取ε=0.02，则
由表8-9取最接近的标准系列值dd2=224mm。
（4）、验算带速v
因v在5~25m/s范围内，故带速合适。
（5）、确定中心距a和带的基准长度
初定中心距a0的取值范围为
初选中心距a0=500mm。
由此计算所需带长为
查阅文献3表2-4，选择基准长度=1550mm。
由此计算实际中心距得
中心距变化范围为477mm至547mm.
（6）、验算小带轮包角α1
带轮基准直径：
dd1=90mm
dd2=224mm
安装中心距：
a=524mm
带的基准长度：
=1550mm
计算与说明
主要结果
（7）、确定带的根数
已知=90mm，，查表8-4得kW，查表8-5得Δ=0.17kW；因α=165°，查表8-6得；因，查表8-2得，因此
取z=3根。
（8）、确定初拉力F0
单根普通V带的初拉力为
（9）、计算压轴力FQ
（10）、带轮的结构设计
小带轮装在电动机轴上，轴孔直径应等于电动机外伸轴径，即28mm
轮缘宽度B由[2]表9-1
轮毂长度
取<电动机处伸出长度=60mm
小带轮外径由[1]表8-11
<电动机中心高，合适
大带轮装在减速器高速轴上，轴孔直径待定
轮缘宽度同上小带轮B=50mm
轮毂长度l待定
材料：
HT150
据[1]式（8-14），带传动实际平均传动比为
，取，则
A、小带轮的结构设计
由于dd1=90mm≤300mm,所以带轮采用腹板式结构，
B、大带轮的结构设计
由于dd2=224mm≤300mm，所以带轮采用腹板式结构。
小带轮包角：
α1=165°
带的根数：
Z=3
初拉力：
F0=110N
压轴力：
FQ=654N
小带轮：
顶圆直径：
da1=95.5mm
轮毂长度：
L1=50mm
大带轮：
顶圆直径：
da2=380.5mm
轮毂长度：
L2=60mm
计算与说明
主要结果
2．高速级传动齿轮的设计计算
高速级主动轮输入功率2.112kW，转速568r/min，转矩T2=35.51N·m，齿数比u=i2=4.40，单向运转，载荷平稳，每天工作16小时，预期寿命8年，电动机驱动。
（1）、选择齿轮的材料及热处理方式
小齿轮:
45钢,调质处理，齿面硬度280HBS;
大齿轮:
45钢,调质处理，齿面硬度240HBS。
（2）、确定许用应力
A.确定极限应力和
许用接触应力σHlim1=600MPa，σHlim2=550MPa；
许用弯曲应力σFlim1=500MPa，σFlim2=380MPa。
B.计算应力循环次数N，确定寿命系数ZN，YN
查文献3图3-7和图3-9得，ZN1=0.9，ZN2=0.95；YN1=0.85，YN2=0.88.
C.计算许用应力
安全系数：
，，则：
/
/
/
/
（3）、初步确定齿轮基本参数和主要尺寸
A.选择齿轮类型
选用较平稳、噪声小、承载能力较强的斜齿圆柱齿轮传动。
B.选用8级精度
C.初选参数
初选参数：
，，Z２＝Z１u=24×4.46≈105.6，取，,齿宽系数。
D.初步计算齿轮主要尺寸
小齿轮1齿数：
Z1=24
大齿轮2齿数：
Z2=107
变位系数：
齿宽系数：
计算与说明
主要结果
由于载荷平稳，取载荷系数K=1.3,根据螺旋角查得节点区域系数;弹性系数;取重合度系数;螺旋角系数为：
；=σHP2=523MPa，
查表10-2得使用系数，由图10-8得，查表10-3得，查表10-4得，
因此，有：
故：
取标准模数，小齿轮齿数，取，，取，与互为质数。
则中心距
圆整后取a=126mm。
调整螺旋角：
计算分度圆直径：
法面模数：
中心距：
a=126mm
螺旋角：
分度圆直径：
d1=45.07mm；
d2=206.97mm
计算与说明
主要结果
计算齿宽：
大齿轮：
，
小齿轮：
;
（4）、验算轮齿的弯曲疲劳强度
计算当量齿数:
查图得，齿形系数：
，；应力修正系数：
，
。
取，，查图10-8取，表10-3取，表10-4取，图10-13取，
则：
齿根弯曲强度足够。
（5）、齿轮结构设计
齿顶圆直径：
齿根圆直径：
大齿轮齿宽：
b2=45mm
小齿轮齿宽：
b1=50mm
齿顶圆直径：
da1=49.07mm
da2=210.97mm
计算与说明
主要结果
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