斜齒圓柱齒輪單級減速器設(shè)計說明書

1、斜齒圓柱齒輪單級減速器設(shè)計說明書一、機械課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：斜齒圓柱齒輪單級減速器設(shè)計帶式運輸機的傳動裝置，雙班制工作，單向運轉(zhuǎn)，有輕微振動。 設(shè)計內(nèi)容：（1）減速器裝配圖一張；（2）從動齒輪、從動軸零件圖各一張；（3）設(shè)計說明書一份。已知運輸帶輸送拉力F=2kN帶速V=1.2m/s，傳動滾筒直徑D=500mm預定 使用壽命10年。圖1帶式輸送機的傳動裝置簡圖1. 帶傳動；2.電動機；3.減速器；4.聯(lián)軸器；5.卷筒；6傳送帶、傳動方案的分析經(jīng)過分析，確定了傳送帶的轉(zhuǎn)向，并確定了斜齒圓柱齒輪 的旋向，如圖一所示。60 1000245.84r/min50045.84r / min60 100

2、0 V入D三、電動機選擇1. 電動機類型選擇根據(jù)電源及工作機工作條件，選用臥式封閉型丫（IP444）系列三相交流異步電動機。2. 電動機功率的選擇1）工作機所需功率 由本書F7式（2-2）Pw FV2kN 1.2m/s 2.4kWPw2.4kW2 ）電動機的輸出功率Fd由表2-4查得:V帶傳動10.95滾動軸承3對（減速箱2+卷筒1對）20.99圓柱齒輪30.97彈性聯(lián)軸器40.99總效率：31 2340.950.9930.97 0.99 0.880.88則PdPw2.4kW2.73kW巳2.73kW0.88查表20-1，選用額定功率3kW的電動機。3kWnm 710r / min nw 45

3、.84r / mini 15.4911 312 5.16no = 710 r/minni = 236.67 r/min nn = 45.84 r/mi nF02.73kWR 2.59kWR 2.49kWT0 36.72N mTi 104.51N m3. 電動機轉(zhuǎn)速的選擇查表2-1得V帶傳動比范圍ii' =2-4，單級圓柱齒輪傳動比范圍i 2' =3-6，則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為：ndnw i1 i2 275.04 1106.16r / min考慮傳動比不宜過大，電動機質(zhì)量不宜過大，選用同步轉(zhuǎn)速為750r/min的電動機。4. 電動機型號的確定由表20-1確定電動機型號為Y132M

4、-8額定功率：Rd 3kW滿載轉(zhuǎn)速：n m=710 r/mi n 電動機質(zhì)量：79 kg四、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1、總傳動比：i2、分配各級傳動比：因i= i 1 * i 2，根據(jù)有關(guān)資料，V帶傳動取i=2-4合理，這里取i 1 =3， i 2=15.49/3 = 5.16。3、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算1）、各軸轉(zhuǎn)速（r/min）0 軸 n 0=厲=710 r/minI 軸 n i= n0/ i 1 = 236.67 r/minU軸 n n = ni 2= nw = 45.84 r/min2）、計算各軸的輸入功率（kW電動機的輸出功率R=2.73kWI軸 R F0 1=2.73kW 0.

5、95=2.59kWn軸 RnR 2 3=2.59kW 0.99 0.97=2.49kW3）、計算各軸轉(zhuǎn)矩（N mm0軸T。9550 F0 n。36.72N mI軸TiR9550 1 n：104.51N mn軸Tn9550 只%518.75N m表1運動和動力參數(shù)表參數(shù)0軸I軸U軸轉(zhuǎn)速 n/r ? min-1710236.6745.84功率P/kW2.732.592.49轉(zhuǎn)矩T/N? m36.72104.51518.75將運動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理后列于下表:Tn 518.75N m五、傳動零件的設(shè)計計算1、設(shè)計V帶傳動1) 確定計算功率工作情況系數(shù)kA查文獻2表13-8知：kA =1.2。巳

6、3.28kWFC kAP01.2 2.73kW3.28kW2) 選擇帶型號根據(jù) Pc =3.28kW, n°= 710r/min，查文獻2圖 13-15，初步 選用普通A型帶。3) 選取帶輪基準直徑d0,d|d0160mmdI 475mm查文獻2表13-9選取小帶輪基準直徑d0=160mm則大帶 輪基準直徑 dIn°(1)d°=3*(1-0.02)=470.4mm。式中，為帶的滑動率，通常取(1%-2%),查表后取dI 475mm。大帶輪轉(zhuǎn)速n2 (1)如0 234.37 r/mind14) 驗算帶速vd°nw160 710 , l cl ,vm/s 5

7、.95m /s60 100 60 1000在525m/s范圍內(nèi)，V帶充分發(fā)揮。5) V帶基準長度Ld和中心距a初選中心距 a=1.5(d o+d)=952.5mm由文獻2中式(13-2)帶長L。L。2a02(d0 d|)(di d°)24a°2 952.5 £(160 475)(475 160)24 952.52928.50mmLd=3150mmL021，由式(13-1 )得蟲 57.3163.02120，合適6)由文獻2中表13-2定相近的基準長度Ld=3150mm再由式 （13-16 ）計算實際中心距(952.53150 2928.5)mm 1063.25mm

8、Ld a°2 驗算包角180勺 a7）確定V帶根數(shù)z 由式（13-15 ）得巳z (P0P°)K Klno = 710 r/min ，do 160mm，查表 13-3 得 F0=1.69kW 查表 13-5 , Po=O.O9kW,查表 13-7 包角系數(shù) K =0.96，查表13-2帶長度系數(shù)Kl=1.13，查表3.28由公式得z1.70（1.69 0.09） 0.96 1.13故選2根V帶。8）求作用在帶輪軸上的壓力Fq查表13-1得q=0.1kg/m,故可由式（13-17）得單根V帶的 初拉力Fo 500豁21) qv3.285002 5.95224.62N軸上載荷：

9、2 5(a 1) 0 如 N2 2 224.62 sin163?888.61N21 Fq 2zFgSin 29）帶輪的結(jié)構(gòu)及其尺寸由文獻1表9-1大帶輪的結(jié)構(gòu)形式為橢圓輪輻式（巳，輪槽槽型A型 根據(jù)輪槽數(shù)2，帶輪基準直徑475mm查得輪轂長度l=60mm，在 系列選得孔徑32mm查得輪緣寬度35mm Fq作用點距離軸肩 17.5mm2、齒輪傳動的設(shè)計計算1）選擇齒輪材料及精度等級根據(jù)工作要求，考慮減速器傳遞功率不大，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪：45鋼，表面淬火，齒面硬度40-50HRC,a 1063.25 mm1163.02120P°=1.69kWV帶數(shù)：2根F0=224.62NFq

10、 888.61 N輪轂長度60mm孔徑32mmFq作用點距離軸肩17.5mmHiim1 1130MPa， FE 690MPa ;大齒輪：45 鋼，表面淬火,齒面硬度 40-50HRC Hlim1 1130MPa , FE 690MPa。（文獻2表 11-1 ）查文獻2表 11-5，得 SH =1, 3=1.25。查文獻2表 11-5，得 ZH =2.5 , ZE =189.8。故:H1 H21130MPaShFE1 690 F1 F2FE1MPa 552MPaSF1.25由于硬度小于350HBS屬軟齒面，所以按接觸強度設(shè)計， 再驗算彎曲強度。2）按齒面接觸強度計算設(shè)齒輪按8級精度制造。查文獻1

11、表12.10，12.13，取載 荷系數(shù)K=1.2 （表11-3），齒寬系數(shù)d=0.8 （表11-6）。T 104.51N m初選螺旋角B =15°乙=25Z2=129齒數(shù) Z1=25，貝U Z2=25 * i 2 = 25 * 5.16=129129實際傳動比i2 5.1625齒形系數(shù)Zv125cos31527.74，zV2129cos315143.14查圖 11-8 得 YFa1=2.65，YFa2=2.22。查圖 11-9 得 Ysa=1.61，Ysa2=1.83。YFa1YSa1F12.65 1.616807.73 10 32YSa2F27.36 10實際傳動比i25.16應對

12、小齒輪進行彎曲強度計算法向模數(shù):mn3 2KT YFaiYsal '' dZ； Flcos23 2 1.2 1045100.8 2527.73 10 3 cos2151.54 mm由表4-1取m=2mmmn 2mm中心距amn(Z1 Z2)2cos2 (25129)159.43mm2cos15取 a 160mm確定螺旋角arccos口.(乙 Z2)2a2 (25 129)arccos 2 16015 44'26"齒輪分度圓直徑mnz,2 25d1 宀51.948mmcos cosd2mnZ2cos2 129cos268.052 mm15 44'26&q

13、uot;齒寬bdd10.8 51.948mm41.56mm取 d 42mm， d 50mm3）驗算齒面接觸強度2KT u 1 bd12 u189.8 2.5. cos2 1.2 104510 6.16v 42 51.9485.16756.65MPaH2 安全。hZeZhZ4）齒輪圓周速度dmv60 100051.948 236.6760 10000.64m /s對照表11-2，選9級精度即可51.948mmd2268.052mmb1 50mmb2 42mmh 756.65MPa圓周速度v 0.64m/ s9級精度5)大齒輪尺寸設(shè)計根據(jù)文獻1P66表9-2 ,da di 2h；mn 272.05

14、2mm,df d12.5mn 263.052mm, b2 42mm ,da 272.052mmdf 263.052mm采用腹板式齒輪，批量較小，故用自由鍛（圖在文獻1P66 ）取孔徑d=62mmd1=1.6d=99.2mm,圓整為 100l=1.21.5d=74.493mm > b,取 l=76mm0(2.5 4)mn 10 ,取 0 暫取 10mm孔徑62mm輪轂長度76mmD1 df 2 0243.052mm，圓整為 244mm故 0 263.052_mm 9.526mm，在 810mr范圍內(nèi)合適2d00.25(D1 d1) 36mm,Db=0.5 (D1+d1) =0.5*(244

15、+100)=172mmC=0.3b=12.6mm 圓整為 13mmr=5,n=0.5m=1,鍵選用：鍵 18x56 GB1096-79法向模數(shù)2齒數(shù)Z2129齒形角a20°螺旋角15° 44' 26”螺旋方向右旋精度等級9HK( GB10095-88齒輪中心距及 其極限偏差a± f a160± 0.050配對齒輪 齒數(shù)25分度圓直徑268.052齒頂圓直徑da272.052齒根圓直徑df263.052輪緣厚度09.526歸納如下表所示：8鍵汨1096-795噸6看輪緣內(nèi)徑D244輪轂外徑d1100腹板孔中心線 直徑D172腹板孔直徑do36輪齒倒

16、角n1腹板圓角r5腹板厚度c13六、軸的設(shè)計計算1.軸系部件尺寸設(shè)計為方便軸的設(shè)計，先設(shè)計軸承蓋、聯(lián)軸器的尺寸，再據(jù)此設(shè) 計軸的尺寸。1）軸承蓋（根據(jù)文獻1P77表9-9）I軸：I軸軸承蓋螺釘直徑d3=8mm螺釘數(shù)：4外徑：120mm長度46.6mmI 軸選用30208圓錐滾子軸承，外徑D=80mm 螺釘直徑d3=8mm螺釘數(shù)：4, do=d3+1=9mm,Do=D+2.5d3=100mm,D2= Do+2.5d3=120mm, e=1.2d3=9.6mm, ei> e,取 e1=16mm, m取 37mmD4=D-12mm=68mm,C5=Dr3d 3=76mm,D?=D-4mm=76

17、mm.兩軸承蓋尺寸相同，但有一軸承蓋為透蓋，由文獻1P158 表 16-9 :d 0=38mmD仁 51mm,d仁 39mm ，b1=4mm ，b2=5.5mm。II軸：II 軸選用7212角接觸球軸承，外徑 D=110mm 螺釘直徑d3=10mm螺釘數(shù)：6,do=d3+1=11mm,U軸軸承蓋螺釘直徑d3=10mm螺釘數(shù)：6D0=D+2.5d3=135mm,D2= Do+2.5d3=160mm, e=1.2d3=12mm,e,取 e1=18mm,外徑：160mm 長度47mm設(shè)計計算及說明 m取35mm可令箱體軸承孔凸臺端面平齊。D4=D-12mm=96mm,D5=D0-3d 3=105mm

18、,D6=D-4mm=108mm.兩軸承蓋尺寸相同，但有一軸承蓋為透蓋，由文獻1P158 表 16-9 :d o=55mmD仁 72mm,d仁 56mm ，b1=5mm ，b2=7.1mm。12mm2.軸的尺寸設(shè)計選用脂潤滑，軸承端面與箱體內(nèi)壁距離為I軸：（齒輪軸）材料：45號鋼，輪齒部分表面淬火。由文獻2P245 表 14-2 取 C=110,估算最小直徑d1102.59 236.6724.41mm，由文獻1P148表15-6，初選一對30208圓錐滾子軸承,d=40mm D=80m，B=18mm T=19.75mm擋油盤到輪齒端面：23mm d' =46mm由比齒根圓略小取 得。齒寬

19、：50mm齒端面到另一擋油盤：23m m（根據(jù)對稱性設(shè)計）與軸承配合段：18mm與軸承蓋配合段長度：d” =38mm根據(jù)文獻1P158表16-9 選得），長度67mm（超出軸承蓋20mm左右）帶輪輪轂長度為60mm考慮用軸端擋圈，要比輪轂長度短 1mm總長度 l=18+14+23+50+23+14+18+67+59=286mmII軸：（齒輪軸） 材料：45號鋼。由文獻2P245 表 14-2 取 C=110,估算最小直徑d CP 110 :f24941.66mm,怙 45.84由文獻1P148表15-6，初選一對7212AC角接觸球軸承, d=60mm D=110mmB=22mm擋油盤：J定位

20、軸肩左端長度：22 （軸承）+14 （擋油盤）=36mm 定位軸肩：直徑72mm長10m（根據(jù)軸承內(nèi)圈查表后設(shè)計） 與齒輪孔配合部分長度：76 （輪轂）-2=74mm d=62mm 與擋油盤、軸承配合段長度：22+24+2=48mmd' =60mm與軸承蓋配合段長度：d” =55mm根據(jù)文獻1P158表16-9 選得），長度67mm（超出軸承蓋20mm與聯(lián)軸器配合段長度l=112mm （根據(jù)文獻1P160表17-1）總長度 l=22+14+10+74+48+67+112=347mm如下圖所示：3.軸的強度校核設(shè)計計算及說明I 軸：t 104.51N m, d151.948mm圓周力：&

21、amp;2Tidi4023.64N徑向力：FdFt| tanCOS4023.64tan20 Ncos1521.54N軸向力：FaIFtI tan4023.64N tan 1134.07NFtI 4023.64NFd 1521.54NFaI 1134.07N軸承30208,查文獻1P149表15-7并根據(jù)軸各段長度算得受力位置尺寸甌一 出.氏 一必乃1）垂直面支承反力F NV1FrI 63.75 FaI 2663.75 2529.51NFNV2FrIF NV1(1521.54 529.51)N992.03N2）水平面支承反力F NH 1FNH 2FtI24023.64N22011.82NFnv1

22、 529.51NFNV2 992.03N3） Fq在支點產(chǎn)生反力fq 100.75 88861 10°.75n63.75 263.75 2702.18NF2Q F F1Q 888.61N702.18N1590.79NFNH1 2011.82NFnh2 2011.82 N設(shè)計計算及說明4）垂直彎矩M avFNV263.75mm63.24N mM avFNV163.75mm33.76N m5）水平彎矩M aHFNH 163.75mm2011.82N63.75mm 128.25N m6） Fq產(chǎn)生的彎矩M2FFq 100.75mm 888.61N 100.75mm 89.53N mMaF

23、1m2F 44.76N m考慮最壞情況Ma MaF 一 M；v MaH 44.76. 63.242 128.252 187.76N m8）該軸的轉(zhuǎn)矩104.51N m9）求危險截面的當量彎矩根據(jù)文獻2P246，該機器單項運轉(zhuǎn)，對不變的轉(zhuǎn)矩，取0.3Fiq 702.18NF2Q 1590.79NMav 63.24N mMaH 128.25N mMaF 44.76N mMa 187.76N mTi 104.51N mMe;M2 ( T)2187.762 (0.3 104.51)2 190.35N m10)計算危險截面處的直徑Me 190.35N m軸的材料選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表14-1查得B

24、 650MPa，由表 14-3 查得1b 60MPa3：19。.35 100031.66mm.0.1 60d 31.66mmd i 32mm，所以安全。min軸：Tn 518.75N m， d2 268.052mm圓周力：H ¥篇8冷870.52"徑向力：FrnFtn tan n3870.52 tan20 “N1463.64 NcoscosFtn 3870.52NFrn 1463.64NFan 1090.91N1)垂直面支承反力軸向力： Fau Ftn tan3870.52N tan1090.91N軸承7012AC查文獻1P148表15-6并根據(jù)軸各段長度算得受力位置尺寸F

25、 NV1Frn 52.3 Fan 134.0352.3 2Fnv2 Frn Fnvi (1463.64+666.03)N2129.67N2)水平面支承反力Fnh1 Fnh2 身 387N 1935.28n3)F在支點產(chǎn)生反力FifF 210.752.3 2245.97NF2F F F1F 245.97N368.08N368.08N4)垂直彎矩Mav FnV2 52.3mm 111.38N mFnv1666.03NFnV2 2129.67NFnh1 1935.28NFnh 21935.28 NF1F 245.97NF2F 368.08NMav 111.38N mM 'av Fnv1 52

26、.3mm34.83N m5) 水平彎矩M aHFnh1 52.3mm 1935.28N 52.3mm 101.22N mMaH 101.22N m6) F產(chǎn)生的彎矩M2FFq 210.7mm 122.11N 210.7mm 25.73N m1MaF M2f 12.86N m2各彎矩圖如下：在a處為危險截面 考慮最壞情況MaF 12.86N mMa MaF.：M；v M；h 12.86.111.382 1 01.222 1 63.36N m8）該軸的轉(zhuǎn)矩£518.75N m轉(zhuǎn)矩圖：（比例為上面彎矩的1/4 ）Ma 163.36N mTi 518.75N m9）求危險截面的當量彎矩根據(jù)文

27、獻2P246，該機器單項運轉(zhuǎn)，對不變的轉(zhuǎn)矩，取0.3Me M 2 （ T）2 163.362 （0.3 518.75）2 225.91N m10）計算危險截面處的直徑軸的材料選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，由 表14-1查得Me 225.91N m3 225.91 1000，0.1 6033.52mmd i48mm，所以安全。min七、滾動軸承的選擇及壽命校核計算I軸:IUM FA ' Fs2 Fr 7L 膽d 33.52mmB 650MPa，由表 14-3 查得1b 60MPa設(shè)計計算及說明轉(zhuǎn)速 n236.67r/min ,14 02'10"選用圓錐滾子軸承30208查表

28、16-11 得：e=1.5tan a =0.375考慮最壞情況：Fr1 F1Q .FNH1 702.18 .529.512 2011.822 2782.52NFr2F2QfNV2 fNh2 1590.79 .992.032 2011.822 3833.90NFa Fai 1134.07N查表16-12得軸承內(nèi)部軸向力:F r12 0.4cotFr2 0.4cot2782.52N2 0.4cot3833.90N2 0.4cot869.53N1198.08N因為 F® Fa 2003.60N F$2，所以2為壓緊端，1為放松端。計算當量動載荷：Fa1 Fs1 869.53NFr1 278

29、2.52NFr2 3833.90NFa 1134.07 NFs1 869.53NFs2 1198.08NFa2Fs1 Fa 2003.60NFa1869.53Fr12782.520.312 eFa1 869.53NFa2 2003.60Na2r22003.603833.900.522 e查表 16-11 可得 X1=1, 丫1=0,茨=0.4 , Y=0.4cot a =1.6 ,當量動載荷：R FM 2782.52NX2&1Y?Fa2(0.4 3833.90 1.6 2003.60)N4739.32NP 4739.32NLh 213292h10 365 16h58400h，所以滿足要

30、求II軸：設(shè)計計算及說明所以 P P24739.32N 。根據(jù)文獻2P323附表3查得當量動載荷Cr=63.0kN結(jié)構(gòu)要求輕微振動，查表16-9得fp=1.2，ft=11010, 10ftCr 31063乜Lh213292h60nfpP60 236.671.2 4.74題目要求使用十年，即：Fr1 2292.65NFr2 3245.72 NFA 1090.91NFs1 1559.00NFs2 2207.09NFs1Fs2 'Fr1FAFr2選用角接觸球軸承7212AC轉(zhuǎn)速 n 45.84r/min查表 16-11 得：e=0.68考慮最壞情況：Fr1F1F. fNv1fNh1245.9

31、7666.0321935.2822292.65NFr2F2F-.fNv2fNh2368.082129.6721935.2823245.72NFA FaII 1090.91N查表16-12得軸承內(nèi)部軸向力：Fs10.68Fr1 0.68 2292.65N 1559.00NFs2 0.68Fr2 0.68 3245.72N2207.09N因為 FsFa2649.91 NFs2 ,所以2為壓緊端，1為放松端。計算當量動載荷：Fa1FS1Fa2Fsi Fa 2649.91NFa1Fa1 1559.00NFa2 2649.91NF r1Fa2Fr22649.913245.720.82查表 16-11 可

32、得 Xi=1, Yi=o,茨=0.41 , Y2=0.87 ,當量動載荷：R FM 2292.65NF2 X2R1 Y2Fa2 (0.41 3245.72 0.87 2649.91)N3636.17N因為P2P ,所以P P23636.仃NP 3636.17N根據(jù)文獻2P322附表2查得當量動載荷Cr=58.2kN結(jié)構(gòu)要求輕微振動，查表16-9得fp=1.2，ft=1Lh61060nftCrfpP10361058.260 45.84 1.2 3.64860052hLh 860052 h題目要求使用十年，即:10 365 16h58400h，所以滿足要求八、鍵連接的選擇及校核計算根據(jù)文獻2P15

33、8 式（ 10-26）,表 10-104Tdhlp 100MPa校核T為轉(zhuǎn)矩，d為軸徑，h為鍵高度，l為鍵工作長度。1)大齒輪傳動：鍵 18x56T=518.75 Nm,d=62mm,h=11mm,l=56mm4 51875 Pa0.062 0.011 0.05654.33MPap2）帶輪鍵 10x50T=104.51Nmd=32mm , h=8mm, l=50mm54.33MPa4 104.510.032 0.008 0.05Pa32.66MPap3）聯(lián)軸器32.66MPa鍵 14x100T=518.75Nmd=48mm , h=9mm, l=100mm4 518.750.048 0.009

34、 0.1Pa48.03MPap48.03MPa所以鍵全部滿足要求。九、聯(lián)軸器的選擇本減速器屬于低速重載減速器，齒輪傳動大。根據(jù)文獻 1P161表17-2選用彈性柱銷聯(lián)軸器，該聯(lián)軸器用于載荷較平 穩(wěn)，對緩沖要求不高的中低速軸系傳動。根據(jù)文獻2式（17-1）得：TcKa Th由表17-1得： 工作情況系數(shù)Ka = 1.5選用型號為HL4聯(lián)軸器48X112GB5014-85主要參數(shù)為：公稱轉(zhuǎn)矩Tn= 1250N- m軸孔長度L=112 mmTn= 1250N m孔徑 d1 =48 mmTCKA Th1.5 518.75 778.13N m Tn轉(zhuǎn)速 n 45.84r / min n滿足要求十、減速器箱體及附件參考依據(jù)：文獻1P17表3-11.箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸表（單位：mm名稱符號尺寸箱座壁厚8箱蓋壁厚18箱座凸緣厚度b1.5*=12箱蓋凸緣厚度bi1.5* 1=12箱座底凸緣厚度b22.5*=20地腳螺釘直徑df0.036*a+12=17.78圓整為20地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑di-J0.75* f =0.75*20=15圓整16蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑d2-J（） fd2 =0.6*20=12聯(lián)接螺栓d2的 間距l(xiāng)184軸承蓋螺釘直 徑da& 10視孔蓋螺釘直 徑d4（