一级圆柱齿轮减速器设计计算doc 20页正式版Word文档下载推荐.docx

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6 

制造条件及生产批量：

一般机械厂制造，小批量生产。

三原始数据

题号

参数 

1 

2 

3 

4 

5 

6 

7 

8 

9 

10

运输带工作拉力F/N 

1500 

2200 

2300 

2500 

2600 

2800 

3300 

4000 

4500 

4800

运输带工作速度v/（m/s） 

1.1 

1.15 

1.2 

1.25 

1. 

3 

1.35 

1.4 

1.45 

1.5 

1.5

卷筒直径D/mm 

200 

250 

310 

410 

230 

340 

350 

400 

420 

500注：

运输带与卷筒之间卷筒轴承的摩擦影响已经在F中考虑

四 

传动方案

带——单级直齿轮圆柱齿轮减速器 

五 

设计内容

电动机的选择与运动参数计算；

2. 

直齿轮传动设计计算

3.轴的设计

4.滚动轴承的选择

5.键和连轴器的选择与校核；

6.装配图、零件图的绘制

7.设计计算说明书的编写

带传动不用绘制

六 

设计

1.减速器总装配图一张

2.齿轮、轴零件图各一张

3.设计说明书一份

七 

设计进度

1、第一阶段：

总体计算和传动件参数计算

2、第二阶段：

轴与轴系零件的设计

3、第三阶段：

轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制

4、第四阶段：

装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写

八评分细则

1、设计任务说明书.30分

2、图纸质量30分

3、进度检查表（每天进行一次进度检查）20分

4、原始文稿20

2010-3-27

传动方案的拟定及说明

我的题号为4、4、7

4----运输带工作拉力F=2500N

4----运输带工作速度V=1.25m/s

7----卷筒直径D=350mm

由题目所知传动机构类型为：

单级直齿轮圆柱齿轮减速器。

故只要对本传动机构进行分析论证。

总体布置简图

1—电动机；

2—带传动；

3—齿轮减速器；

4—轴承；

5—联轴器；

6—鼓轮；

7—运输带

一、电动机的选择

1.电动机类型和结构的选择

因为本传动的工作状况是：

载荷平稳，单向旋转，两班制，连续单向运转，室内工作，有灰尘，环境最高温度35℃所以选用三相异步Y132M1系列的电动机，全封闭自冷结构，电压380V。

2.电动机容量的选择

1）工作机所需功率Pw

Pw=FV/1000=（2500kN×

1.25m/s）/1000=3.125kW

2）卷筒转速Nw

nw=60×

1000×

v/πd

=60×

1.25/（3.14×

350r/min）=68r/min

3.电动机的输出功率

1）由表11—3可得

a.V带传动效率η1=0.96

b.滚动轴承的效率η2=0.98

c.闭式圆柱齿轮传动的效率η3=0.96

d.带式运输机的效率η4=0.90

e.联轴器的效率η5=0.99

则传动装置的总效率为：

ηζ=0.77

2）电动机工作效率:

Pd=Pw/ηζ=3.125kW/0.77=4.06kW

3）根据电动机的额定功率Ped≥Pd及工作情况，查课本附表11-1，可选择三相异步电动机Y132M1。

其主要指标如下：

电动机型号

额定功率/kw

满载转速/（r/min）

堵转转矩/额定转矩

最大转矩/额定转矩

Y132M1-6

4

960

2.0

2.2

二、计算传动的装置的总传动比iζ并分配传动比

1.总传动比

i=Nd/Nw=1460/68=21.5

2.分配传动比

设V带传动比i1=4.53

则闭式圆柱齿轮的传动比i2=i/i1=22.38/4.53=4.75

三、计算传动装置各轴的运动和动力参数

1.电动机

输入功率：

Pw=4.06kw

转速：

1460r/min

转矩：

9.55×

103×

Pw/n=26.56N·

m

2.Ⅰ轴

输入功率：

Pw=4.025kw

3.Ⅱ轴

I轴输入功率×

η1=3.90kw

i1=1460/n=322r/min

3.90/322=115.67N·

4.Ⅲ轴

Ⅱ轴输入功率×

η2=3.82kw

i2=Ⅱ轴转速/n=67.79r/min

3.82/67.79=538.15N·

5.Ⅳ轴

Ⅲ轴输入功率×

η22η3η4η5=3.14kw

3.14/67.79=442.35N·

各轴计算结果如下：

轴号

输入功率P/Kw

转矩T（N·

m）

转速n（r/min）

传动比

电动机轴

4.06

26.56

1460

1

Ⅰ轴

4.53

Ⅱ轴

3.90

115.67

322

4.75

Ⅲ轴

3.82

538.15

67.79

Ⅳ轴

3.14

442.35

四、齿轮传动设计

齿数的选择

A.高速级齿轮传动设计

输入功率

小齿轮转速

小齿轮转矩

载荷系数

3.90KW

322r/min

115.66N·

1.4

1选择材料、精度及参数

选择小齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，大齿轮材料为45钢（正火），硬度为200HBS，二者材料硬度差为40HBS。

1）精度等级选用8级精度；

2）试选小齿轮齿数z1＝35，大齿轮齿数z2＝166；

1.按齿面接触强度设计

dt≥

1）确定公式内的各计算数值

=1.4

2

标准直齿圆柱齿轮传动系数

=2.5

3

材料的弹性影响系数

ZE＝189.8Mpa（钢）

表3-5

齿宽系数

φd＝1

表3-7

5

许用接触应力

σHlim1＝589MPa

σHlim2＝554MPa

6

小齿轮传递的转矩

T1=9.55×

106×

P2/n2

=1.16×

105N·

mm

2.计算

1）小齿轮分度圆直径

d1≧

=

=66mm

2）计算圆周速度

v=

=

=1.11m/s

3）计算齿宽b及模数

M=d1/z1=66/35=1.89

由表3—2取标准模数，使得模数取2

4．几何尺寸计算

1）分度圆直径

d1=mz1=2×

35=70

d2=mz2=2×

166=332

2）中心距的选择

a=（d1+d2）/2=201

3）齿数

z1=35，z2=166

4）模数m=2

5）齿宽b=d1×

φd=70mm

b2=b=70mm

b1=70+5~10mm，取78mm

6）顶圆直径da1=d1+2ha=m（z1+2）=74mm,

da2=d2+2ha=m（z2+2）=338mm

7）根圆直径df1=d1-2hf=m（z1-2.5）=65mm,

df2=d2-2hf=m（z2-2.5）=327mm

5.校核齿根弯曲疲劳强度

A许用齿根应力

极限应力

=0.7HBS+275=443Mpa

=415Mpa

安全系数Sf=1.4

许用齿根应力

[

]=316Mpa

[

]=296Mpa

B验算齿根应力

复合齿形系数

Yfs1=4.05,Yfs2=4.00

C齿根应力

=2KT1/bd1m×

Yfs1=2×

1.4×

1.16×

105×

4.05/（70×

70×

2）=134Mpa

×

（Yfs2/Yfs1）=133Mpa

由于

<

],

]

故弯曲疲劳强度足够结果合适

由此设计有

模数

分度圆直径

齿宽

顶圆直径

根圆直径

齿数

小齿轮

70

78

74

65

35

大齿轮

332

338

327

166

单位mm

五.轴的设计

1.计算从动轴的转速

从动轴转速n2=n1/i=322/4.75=67.79r/min

2.求主，从动轴的计算直径

根据轴的材料并考虑弯矩的影响由表7—4取c=118

主动轴的计算直径：

d1≥

从动轴的计算直径：

d2≥

计算键槽的影响：

d1=1.03×

27.09mm=27.90mm

d2=1.03×

45.55mm=46.91mm

4.取标准直径

因d1、d2分别转矩的输入和输出端直径均属有配合要求的轴段，由附表7—1取标准直径d1=30mm,d2=48mm

六.滚动轴承的选择

（一）1..选轴Ⅱ

考虑到主要承受径向力，轴向也可承受小的轴向载荷。

当量摩擦系数最少。

在高速转时也可承受纯的轴向力，工作中容许的内外圈轴线偏斜量，由于该轴在减速器运作中会受到一定的轴向力,固保险起见使用深沟球轴承6407。

2.计算当量动载荷

由于轴承只承受径向载荷，故当量动载荷即为轴承承受的径向载荷（轴承的承反力）。

此处，两轴承支承反力相等，即有

当量动载荷Fp=

Ft=2T2/d1=2×

115.67×

103=3304.86N

Fr=Ft×

tan20°

=7393.50N

因此Fp=4049.25N

3.求轴承的实际寿命

轴承基本额定动载荷由附表8—3C=56900

温度系数由表8—6ft=1.0

载荷系数由表8—7fp=1.1

寿命指数3

轴承的实际寿命Lh=

轴承预期寿命为Lh0=8×

24×

365=70080h

由于Lh＞Lh0，故6407轴承可用。

该轴承的基本参数：

内孔直径d=35mm，外径D=100mm，宽度B=25mm。

4.轴Ⅱ的设计尺寸

1.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径

a．该段安装带轮，最小直径为30mm；

b．该段安装轴承和轴承端盖，轴承类型为6407，故该段轴直径定为35mm；

c．该段为了固定齿轮，直径定为40mm；

该段轴要安装轴承、套筒、齿轮，轴承选用6407型，所以该轴上的轴承的直径为35mm；

d．该段轴要安装齿轮，直径定为45mm；

e．为了定位齿轮不右移，定位轴肩高度应达2mm，所以该段轴直径为49mm；

f．该段轴身直径定为40mm；

g．该段轴安装轴承6407，直径定为35mm；

2）各段长度的确定

各段长度的确定从左到右分述如下：

a．该段安装带轮，长度定为44mm；

b．该段轴安装轴承和轴承端盖，长度定为40mm；

c．该段安装套筒，长度定为20mm；

d．该段安装齿轮，考虑到齿轮宽度比轴头宽1~2mm，长度为68mm；

e．该段轴肩长度定为10mm；

f．该段轴身长度定为20mm；

g．该段轴安装轴承，长度定为25mm。

最小直径=30mm

总轴长=221.0mm

（二）1..选轴Ⅲ

在高速转时也可承受纯的轴向力，工作中容许的内外圈轴线偏斜量，由于该轴在减速器运作中会受到一定的轴向力,选用深沟球轴承6210。

当量动载荷Fp1=Fp2=

齿轮所受的切向力

；

切向力Fr=Ft×

tan

=3241.86×

=7252.57N

因此Fp=3972N

轴承基本额定动载荷由附表8—3C=35100

=127467h

由于Lh>

Lh0，故6210轴承可用。

内孔直径d=50mm，外径D=90mm，宽度B=20mm。

4.轴Ⅲ的设计尺寸

1、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径

a．该段轴要安装轴承和套筒，轴承选用6210型，即该段直径定为50mm；

b．该段轴要安装齿轮，考虑到轴肩要有2mm的圆角，经标准化，定为55mm；

c．为了齿轮轴向定位可靠，定位轴肩高度应达5mm，所以该段直径选为60mm；

d．该段轴身直径定为55mm；

e．该段轴要安装轴承，直径定为50mm；

f．该段安装轴承端盖固定轴承，直径定为49mm；

g．由于联轴器一端连接Ⅳ轴，另一端连接Ⅲ轴，所以该段直径尺寸受到Ⅳ轴外伸轴直径尺寸的限制，选为48mm。

2、各段长度的确定

a．该段轴安装轴承，轴承宽20mm，该段长度定为20mm；

b．该端安装套筒，长度定为20mm；

c．该段安装齿轮，要求长度要比轮毂短1~2mm，定为61mm；

d．该段为轴环，宽度不小于7mm，定为10mm；

e．该段轴身长度定为30mm；

f．该段轴安装轴承，长度定为20mm；

g．该段轴肩安装轴承端盖，长度定为40mm；

h．该段由联轴器孔长决定长度定562mm。

最小直径=48mm

总轴长=253mm

（三）轴Ⅳ的设计

1.总结以上的数据

功率/Kw

转矩/（N·

mm）

转速/（r/min）

3.15

5.25*105

57.32

2.初步估算轴的最小直径

选取轴的材料为45号钢根据表7-4选取A0=118。

于是有

由附表7-1取标准直径d=48mm

七.键和联轴器的选择与校核

一般8以上的齿轮有定心精度要求，应选用平键联接。

由于齿轮不在轴端，故可选圆头普通平键（A型）

（一）键的选择与校核

1.按要求对轴Ⅱ上的两个键进行选择及校核

A对连接小齿轮与轴Ⅱ的键Ⅰ的计算

①.选择键联接的类型和尺寸

根据d=35mm查得键的截面尺寸为：

宽度b=6mm，高度h=6mm。

由轮毂宽度并参照键的长度系列，键长范围为L=14~70mm，取键长为32mm。

②.校核键联接的强度

键、轴和轮毂的材料都是钢，由[1]表6-2查得许用挤压应力

，取平均值，

工作长度=50mm。

所以所选的键满足强度要求。

键的标记为：

A型：

b=6mm，h=6mm，L=32mm键6×

32GB/T1096-79

B对连接小齿轮与轴Ⅱ的键Ⅱ的计算

根据d=45mm查得键的截面尺寸为：

宽度b=12mm，高度h=8mm。

由轮毂宽度并参照键的长度系列，键长范围为28~140mm，取键长为56mm。

工作长度=56mm

b=12mm，h=8mm，L=56mm键12×

56GB/T1096-79

C轴Ⅱ上的两键为:

键Ⅰ

A型b=6mm，h=6mm，L=32mm键6×

32GB/T1096-79

键Ⅱ

A型b=12mm，h=8mm，L=56mm键12×

56GB/T1096-79

2.按要求对轴Ⅲ上的两个键进行选择及校核

A对连接大齿轮与轴Ⅲ的键Ⅰ的计算

根据d=55mm查得键的截面尺寸为：

由轮毂宽度并参照键的长度系列，键长范围为L=28~140mm，取键长为50mm。

b=12mm，h=8mm，L=50mm键12×

50GB/T1096-79

根据d=48mm查得键的截面尺寸为：

宽度b=14mm，高度h=9mm。

由轮毂宽度并参照键的长度系列，键长范围为L=36~160mm，取键长为54mm。

b=14mm，h=9mm，L=54mm键14×

54GB/T1096-79

因此，

A型b=12mm，h=8mm，L=50mm键12×

A型b=14mm，h=9mm，L=54mm键14×

（二）联轴器的选择

Tc=KT3=1.5×

538.15Nm=807.225Nm

根据Tc=807.225Nm查表可得，联轴器中LH4型号能满足传递转矩的要求。

LH4型号联轴器的公称转矩为1258Nm,轴空长度为112mm

七、减速器附件的选择

1．齿轮的润滑

采用浸油润滑。

2.滚动轴承的润滑

由前面计算小齿轮圆周速度为0.86m/s<

2m/s，油池中的润滑油飞溅不起来，可采用润滑脂润滑轴承。

3．润滑油的选择

齿轮与轴承用同种润滑油较为方便，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。

4.密封方法的选取

1）选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。

2）密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。

3）轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。

5.通气器

1）由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M20×

25

2）油面指示器选用游标尺M10

3）起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳

4）放油螺塞选用外六角油塞及垫片M20×

参考资料目录

[1]《机械设计课程设计指导书》，高等教育出版社，宋宝玉主编，1995年12月第一版；

[2]《机械设计基础（少学时）第四版》，机械工业出版社，天津大学、李秀珍主编，2001年7月第七版；

[3]《减速器选用手册》，化学工业出版社，周明衡主编，2002年6月第一版；

[4]《机械制图（第四版）》，高等教育出版社，刘朝儒，彭福荫，高治一编，2001年8月第四版；

[5]《工程机械构造图册》，机械工业出版社，刘希平主编