一级圆柱齿轮减速器课程设计DOC.docx
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一级圆柱齿轮减速器课程设计DOC
一、设计任务书
1.题目：
设计一用于螺旋输送机上的单级圆柱齿轮加速器，两班制工作，单向运转，工作时有轻度振动。
2.设计任务：
（1）完成减速器装配图一张。
（1号图纸）
（2）零件工作图一张；
（3）设计说明书一份。
3.原始数据：
输送机工作轴上的扭矩（N*m）：
900
输送机工作轴转速（r/min）：
95
使用期限（年）：
5
4.传动方案简图：
计算及说明
结果
二．电动机的选择
1、电动机类型的选择：
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：
电动机所需工作功率为：
Pd=Tn/9550η总（Kw）
由电动机之输送机的传动总效率为：
η总=η1×η24×η3×η4×η5
注：
η1、η2、η3、η4、η5分别为联轴器1、滚动轴承（四对）、圆柱直齿轮传动、联轴器2和圆锥齿轮传动的传动效率。
取η1=0.99、η2=0.99、η3=0.97、η4=0.99、η5=0.93
则：
η总=0.99×0.994×0.97×0.99×0.93=0.85
所以：
电动机所需的工作功率为：
Pd=Tn/9550η总
=（900×95）/（9550×0.85）
=10.5（Kw）
电动机额定功率Ped：
根据《机械设计课程设计手册》P167查询得到：
Ped=11（Kw）
3、确定电动机转速
计算及说明
结果
根据《机械设计课程设计手册》P5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Ｉ1≤4~6。
取开式圆锥齿轮传动传动比Ｉ2≤5。
则总传动比理论范围为：
Ｉa'=Ｉ1×Ｉ2≤20~30。
故电动机转速的可选范围：
Nd’=Ｉa'×Nw
≤（20~30）×95
=（1900~2850）r/min
则符合这一范围的同步转速有：
730、970、1460和2930r/min
根据容量和转速，由《课程设计手册》P167表12-1查出四种适合的电动机型号：
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和圆锥齿轮传动、减速器传动比，选择电动机型号为Y160M-4，其主要性能：
额定功率11KW，满载转速1460r/min，额定转矩2.2，质量123kg。
电机主要外形和安装尺寸：
中心高H
外形尺寸
L×（AC/2+AD）×HD
底角安装尺寸A×B
地脚螺栓孔直径K
轴伸尺寸
D×E
装键部尺寸F×GD
160
600×417.×385
254×210
15
42×110
12×45
计算及说明
结果
三、传动装置的运动和动力参数计算
1、确定传动装置的总传动比和分配级传动比：
由选定的电动机满载转速Nm和工作机主动轴转速Nw，可得传动装置总传动比为：
ia=Nm/Nw=1460/95≈15.37
总传动比等于各传动比的乘积
ia=i0×i（式中i0、i分别为开式圆锥齿轮传动和减速的传动比）
2、分配各级传动装置传动比：
根据《机械设计课程设计手册》P5表1-8，取i0=3（圆锥齿轮传动i≤5）
因为：
ia=i0×i
所以：
i=ia/i0=15.37/3≈5.12
3、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一次定为Ⅰ轴，Ⅱ轴.......
i0，i1，......为相邻两轴间的传动比
η01，η12，......为相邻两轴的传动效率
PⅠ,PⅡ,......为各轴的输入功率（KW）
TⅠ,TⅡ,......为各轴的输入转矩（N.m）
nⅠ,nⅡ,......为各轴的转速（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。
计算及说明
说明
（1）运动参数及动力参数的计算
（1）计算各轴的转速：
Ⅰ轴：
nⅠ=nm=1460（r/min）
Ⅱ轴：
nⅡ=nⅠ/i=1460/5.12≈285.2（r/min）
Ⅲ轴：
nⅢ=nⅡ
螺旋输送机：
nⅣ=nⅢ/i0=285.2/3≈95（r/min）
（2）计算各轴的输入功率：
Ⅰ轴：
PⅠ=Ped×η01=Ped×η1
=11×0.99=10.89（KW）
Ⅱ轴：
PⅡ=PⅠ×η12=PⅠ×η2×η3
=10.89×0.99×0.97=10.46（kw）
Ⅲ轴：
PⅢ=PⅡ×η23=PⅡ×η2×η4
=10.46×0.99×0.99=10.25（kw）
螺旋输送机轴：
PⅣ=PⅢ×η2×η5
=10.25×0.99×0.93=9.44（kw）
（3）计算各轴的输入转矩：
电动机轴输入转矩为：
Td=9550×Ped/nm=9550×11/1460=80.0（N.m）
Ⅰ轴：
TⅠ=Td×η01=Td×η1
=80.0×0.99=71.2（N.m）
Ⅱ轴：
TⅡ=TⅠ×i×η12=TⅠ×i×η2×η3
=71.2×5.12×0.99×0.97=350.2（N.m）
Ⅲ轴：
TⅢ=TⅡ×η2×η4
=350.2×0.99×0.99=343.3（N.m）
螺旋输送机轴：
TⅣ=TⅢ×i0×η2×η5=343.3×3×0.99×0.93=948.1（N.m）
（4）计算各轴的输出功率：
由于Ⅰ~Ⅲ轴的输入功率分别为输入功率乘以轴承效率：
故：
P'Ⅰ=PⅠ×η轴承=10.89×0.99=10.8（Kw）
P'Ⅱ=PⅡ×η轴承=10.46×0.99=10.4（Kw）
P'Ⅲ=PⅢ×η轴承=10.25×0.99=10.1（Kw）
螺旋输送机轴：
P’Ⅳ=PⅣ×η轴承=9.44×0.99=9.3（Kw）
（5）计算各轴的输出转矩：
电动机轴输入转矩为：
Td=9550×Ped/nm=9550×11/1460=80.0（N.m）
T'Ⅰ=TⅠ×η轴承=71.2×0.99=70.5（N.m）
T'Ⅱ=TⅡ×η轴承=350.2×0.99=346.7（N.m）
T'Ⅲ=TⅢ×η轴承=343.3×0.99=339.9（N.m）
螺旋输送机轴：
T’Ⅳ=TⅣ×η轴承=948.1×0.99=938.6（N.m）
轴名
功效率P（Kw）
转矩T（N.m）
转速n
r/min
传动比i
输入
输出
输入
输出
电动机轴
11
80.0
1460
1
Ⅰ轴
10.89
10.8
71.2
70.5
1460
5.12
Ⅱ轴
10.46
10.4
350.2
346.7
285.2
Ⅲ轴
10.25
10.1
343.3
339.9
285.2
3
输送机轴
9.44
9.3
948.1
938.6
95
计算及说明
结果
四、传动零件的设计计算
减速器齿轮传动的设计计算
（1）选择齿轮材料及精度等级
根据《机械设计基础》P194~196G可知，考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。
小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为280HBS。
大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；根据资料查的应该选择7级精度。
齿面粗糙度Ra≤1.6~3.2µm
（2）按齿轮面接触疲劳强度设计
由式：
d1≥
确定有关参数如下：
传动比i齿=5.12
取小齿轮轮数Z1=28.则大齿轮齿数：
Z2=i齿Z1=5.12×28=143.4≈143
实际传动比i0=143/28=5.11
传动比误差：
（i齿-i0）/i齿=（5.12-5.11）/5.12=0.19%<3%
可用齿数比：
u=i0=5.11
有资料取齿宽系数φd=1；材料弹性影响系数ZE=189.8
；对于标准齿轮区域系数ZH=2.5
（3）转矩T1
T1=9.55×106×PⅠ/n1=9.55×106×10.89/1460
=71233（N.mm）
（4）载荷系数k
查资料取k=1.3
（5）许用接触应力[бH]
[бH]=бHlim/SH由《机械设计基础》P200图10—7按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限：
бHlim1=620Mpa大齿轮的接触疲劳强度极限：
бHlim2=570Mpa
按一般可靠度要求选取安全系数SH=1.0
[бH]1=бHlim1/SH=620/1.0=620Mpa
[бH]2=бHlim2/SH=570/1.0=570Mpa
故得：
d1≥
=53.54mm
模数：
m=d1/Z1=53.54/28=1.9mm
根据《机械设计基础》P62可取标准模数：
m=2mm
（6）校核齿根弯曲疲劳强度
根据资料得公式：
бF=（2kT1/bm2Z1）YFaYSa≦[бH]
确定有关参数和系数
分度圆直径：
d1=mZ1=2×28=56mm
d2=mZ2=2×143=286mm
齿宽：
b=φdd1=1×56=56mm
取b1=56mmb2=60mm
（7）齿形系数YFa和应力修正系数YSa
根据齿数Z1=28，Z2=143由资料查的：
YFa1=2.64YSa1=1.57
YFa2=2.17YSa2=1.76
（8）许用弯曲应力[бF]
根据资料查得：
[бF]=бFE/SF
查资料知：
бFE1=590MpaбFE2=445Mpa
按一般可靠度选取安全系数SF=1.25
计算两轮的许用弯曲应力
[бF]1=бFE1/SF=590/1.25=472Mpa
[бF]2=бFE2/SF=445/1.25=356Mpa
将求得的各参数代入式
бF1=2kT1YFa1YSa1/（bm2Z1）
=2×1.2×97135×2.87×1.57/（70×2.52×28）Mpa
бF2=бF1YFa2YSa2/（YFa1YSa1）
=85.74×2.25×1.76/（2.87×1.57）Mpa
=75.14Mpa<[бF]2
故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够
（9）计算齿轮传动的中心距a
a=m×（Z1+Z2）/2=2×（28+143）/2=171mm
（10）计算的圆周速度V
V=πd1n1/（60×1000）=3.14×53.54×1460/（60×1000）
=4.09m/s
从《机械设计基础》查表10—2可知，齿轮精度选择8级是合适的。
（11）齿轮结构尺寸计算
根据公式：
分度圆直径：
d=mz
齿顶圆直径：
da=m（z+2）
齿根圆直径：
df=m（z-2.5）
得：
d1=56mmd2=286mm
da1=60mmda2=290mm
df1=51mmdf2=281mm
计算及说明
结果
五、轴的计算
1、减速器输入轴的设计计算
（1）确定轴上零件的定位和固定方式选用
单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定。
（2）按扭转强度估计轴的直径
选用45#调质，硬度217~2
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