單級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)78798

1、設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)算公式及說(shuō)明主要結(jié)果1設(shè)計(jì)任務(wù)（1）設(shè)計(jì)帶式傳送機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，采用單級(jí)圓柱齒輪減速器和開(kāi)式圓柱齒輪傳動(dòng)。（2 ）原始數(shù)據(jù)輸送帶的有效拉力F=4000N輸送帶的工作轉(zhuǎn)速V=1.0m/s（允許誤差5%）輸送帶滾筒的直徑d=380mm減速器的設(shè)計(jì)壽命為5年（3 ）工作條件兩班工作制，空載起動(dòng)，載荷平穩(wěn)，常溫下連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)， 工作環(huán)境多塵；三相交流電源，電壓為380V/220V。2傳動(dòng)方案帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)方案如下所示：傳動(dòng)系統(tǒng)方案圖的擬定帶式輸送機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)1通過(guò)聯(lián)軸器2將動(dòng)見(jiàn)附圖（一）力傳入減速器3,再經(jīng)聯(lián)軸器4及開(kāi)式齒輪5將動(dòng)力傳至輸送 機(jī)滾筒6,帶動(dòng)輸送帶7工作。傳動(dòng)系統(tǒng)中

2、采用單級(jí)圓柱齒輪 減速器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，齒輪相對(duì)于軸位置對(duì)稱(chēng)，為了傳動(dòng)的平穩(wěn)及效率采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，開(kāi)式則用圓柱直齒傳動(dòng)。3.電動(dòng)機(jī) 的選擇按設(shè)計(jì)要求及工作條件選用Y系列三相異步電機(jī)，臥式封閉結(jié)構(gòu)，電源為380V。（1）.電機(jī)容量選擇 根據(jù)已知條件有計(jì)算得知工作機(jī)所需的有效功率為FV 4000 0.0Pw =-4.0KW1000 1000如圖所示為電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)原理圖各個(gè)零件的編號(hào)如附圖（一）：設(shè) H 4w輸送機(jī)滾筒軸至輸送帶之間的效率；譏聯(lián)軸器效率， =0.99;g閉式圓柱齒輪傳動(dòng)效率，ng =0.97；ng開(kāi)式圓柱齒輪傳動(dòng)效率，ng =0.95；nb 一對(duì)滾動(dòng)軸承的效率，nb=0.99 ；n

3、cy輸送機(jī)滾筒效率，ncy =0.96.估算傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率為：n011223344w其中：引01=現(xiàn)=0.99叫2 = * * 珥=0.97*0.99=0.9603n23bc =0.99*0.99=0.9801口34 = 口 b * 口 g =0.95*0.99=0.9405口 4w = 口 b * “ cy =0.99*0.96=0.9504由此可得傳動(dòng)的總效率口 = 口01 * 口12 * 口23 * 口34 * Sw =0.99*0.9603*0.9801*0.9405*0.9504=0.8329工作機(jī)所需要的電動(dòng)機(jī)的功率P 4.0Pr = * =4.8kwn0.8329由Y系列三相異

4、步電機(jī)列表可以確定滿(mǎn)足Pm色Pr條件的電動(dòng)機(jī)額定功率應(yīng)取為5.5kw。2）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇n =0.8329Pr =4.8kw=50.28r/min電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160M2-8FW =5.5kwnm =720r/mi n4.傳動(dòng)比的分配根據(jù)已知條件有計(jì)算得知輸送機(jī)滾筒的工作轉(zhuǎn)速為：60000V60000 x1.0n =50.28 r/minnd 3.14 汽 480由表初選同步轉(zhuǎn)速為 1500 r/min，1000 r/min的電動(dòng)機(jī)，對(duì)應(yīng) 于額定功率為5.5kw的電動(dòng)機(jī)型號(hào)分別為Y132S-4和Y132M2-6，把兩個(gè)電動(dòng)機(jī)的有關(guān)技術(shù)參數(shù)及相應(yīng)算得得總 傳動(dòng)比列于表中：萬(wàn)案號(hào)電動(dòng) 機(jī)型 號(hào)額

5、定 功率(kw)同步轉(zhuǎn)速(r/min )滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速(r/min )總傳動(dòng)比IY132M2-65.5100096019.09IIY160M2-85.575072014.32方案比較表考慮到本次設(shè)計(jì)安裝的方便，選用方案II。Y160M2-8型三相異步電動(dòng)機(jī)的額定功率 Pw=5.5kw，滿(mǎn) 載時(shí)轉(zhuǎn)速為720r/min，由表查得電動(dòng)機(jī)中心高 H=160mm，軸 伸出部分用于裝聯(lián)軸器軸段的直徑和長(zhǎng)度分別為D=42mm，E=110mm 。帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比為:i=nm_ 720nw 50.28=14.32由傳動(dòng)系統(tǒng)方案知道:01 =1，23 =1按表查取閉式圓柱齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比取為3.5即為:I0

6、1 =112 =3.5i23 =1i 34 =4.09112 =3.5由計(jì)算可以知道開(kāi)式圓柱齒輪減速器的總傳動(dòng)比為i14.32.i =4.09，i34 = i =4.09耳；1X355i 01 i 23| 34傳動(dòng)系統(tǒng)各級(jí)傳動(dòng)比分別為：i1 =1， I12 =3.5， 123 =1， i 34 =4.095. 傳動(dòng)系 統(tǒng)的運(yùn)動(dòng) 和動(dòng)力參 數(shù)計(jì)算6. 減速器 傳動(dòng)零件 的設(shè)計(jì)計(jì) 算(1) 齒輪 的設(shè)計(jì)計(jì) 算(2) .軸 的初步設(shè) 計(jì)計(jì)算7. 滾動(dòng)軸 承的選擇8. 鍵連接 和聯(lián)軸器 的選擇9. 減速器 潤(rùn)滑方 式，潤(rùn)滑 劑及密封 裝置的選 擇10. 設(shè)計(jì) 小節(jié)傳動(dòng)系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩計(jì)算分別如下：

7、0軸即電動(dòng)機(jī)主軸n=n m=720r/minPo= Pr=5.5kw十Po5.5T o=955O 匯=9550 漢1no720i軸即為減速器咼速軸no 720ni= = r/min =720r/min|oi1pi= Pooi =5.5 漢 0.99=5.445kwT1=Tn0n01=72.90.9405=4.82kwT4 = T3 汶 i34 =238.03 H n0=720r/minP =5.5kwT0 =720r/minP1 =5.445KwT1n2=205.71r/minP2 =5.229kwT2n3=205.71r/minP3=5.12kwT3n4=50.28r/mi nP4=4.82

8、0kwT4 =1053.78N. m小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)大齒輪45鋼正火er H1 =520.8Mpa1 円2 =495.0MpaP =10軸號(hào)電動(dòng)機(jī)單級(jí)圓柱齒輪 減速器開(kāi)式圓柱齒輪傳動(dòng)工作機(jī)0軸1軸2軸3軸4軸轉(zhuǎn) 速（r/mi n）720720205.71205.7150.28功 率（kw）5.55.4455.225.124.82轉(zhuǎn) 矩（N.M）72.9572.22228.64238.04915.84兩軸連接件聯(lián)軸器齒輪聯(lián)軸器齒輪傳動(dòng)比13.514.09傳動(dòng)效 率0.990.96030.98010.9405注：對(duì)電自動(dòng)機(jī)軸所填數(shù)字為輸出功9率和輸出轉(zhuǎn)矩，對(duì)其他各軸所填的數(shù)字為輸入功率和輸入轉(zhuǎn)矩。

9、對(duì)于所設(shè)計(jì)的圓柱齒輪減速器中齒輪采用斜齒圓柱齒輪傳 動(dòng)，按軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算路線(xiàn)，對(duì)斜齒圓柱齒輪 進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。單級(jí)圓柱齒輪減速器的內(nèi)部只有一對(duì)常嚙合斜齒輪，設(shè)高速級(jí)齒輪即小齒輪為1，低速齒輪為即大齒輪為齒輪2，該減速器的設(shè)計(jì)使用壽命為5年，兩班工作制，由前面計(jì)算知道 N.m i=3.5（1）選擇材料及熱處理小齒輪選擇45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì) HBS1=240270 ,大齒輪 選擇45號(hào)鋼，正火HBS2=200230（2）確定許用接觸應(yīng)力二H1 和二H 2 H lim ZN二 H =Sh minZN齒輪的壽命系數(shù)J H lim接觸極限Sh min最小安全系數(shù)由圖像知道 er H|im1=560M

10、pa a H lim 2 =500Mpa接觸應(yīng)力變化次數(shù)為：NH1=60 j n1 t =607201( 823005)9=1.0410Nh2 =6 j . n2 t = 60 1 205.71 24000 =2.95 108K=1.2-=0.44aZe =189.8Z - 0.78Zh =2.475Z 二 0.992mn=2- =10.26d1 =56.911mm d2 =193.089mmb2=56mmb =62mm二 F1 =358.28MpaF2 =334.0MpaYFa1 吃72Y Sa1=1.57YFa2 =2.20丫 Sa2=1.78Y =0.710丫 =0.88匚 F1 =80

11、.05Mpa由接觸應(yīng)力變化總次數(shù)可以知道Zn1 =0.93Zn2=.99當(dāng)失效概率低于1/100時(shí)，取接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)Sh min =1將以上數(shù)值帶入許用應(yīng)力計(jì)算公式得:二 H1=二 Hiim1ZN1 = 560O.93 =520.8MpaSh min1.0二 H lim 2 ZN 2Sh min500 0.99=495.0Mpa1.0H2（3）.按齒面接觸強(qiáng)度條件計(jì)算中心距a由 a _ (u+1)35ook(ZeZh Z ；Z * (ah1）K為載荷系數(shù)，由表查得K=1.2;2）齒寬系數(shù) 查表得：-d=1.0匚 F2=81.56Mpa匚 F2 1）0 75由式(13-17) Y - 0.

12、25 0.7因此=0.786)螺旋角系數(shù)z =COS ： = COS100 =0.9927）計(jì)算中心距aFa1 =455.116NM cx =71064.0N.mmM CY1 =4536.06NmmM CY2 =4847.94N.mmMe1 =71800.41NmmMC2=86512.69Nmmd-30.06mm實(shí)際deFF=45mm廿=2538.00N=938.78NF a1 =459.40NM ex =71064.0ONmma 亠(u+1) 3 1500K (ZeZhZ Z二 H5 500 匯 1.2 漢 72.222189.8 漢 2.475漢 0.78 漢 0.922、1V 24000

13、h軸承深溝球軸承6207滿(mǎn)足要求P2=1501.96Ne=0.285X=0.56Y=1.52P1=1116NLh =8582524000h所以角接觸球軸承7008C壽命滿(mǎn)足要求輸入軸的聯(lián)軸器 選用TL6JB32*60GB4323 84 滿(mǎn)足要求 所以鍵選用.=mn Z2 = d2=k2 95cos10.260=193.089mm10*50GB1096-79:滿(mǎn)足要求匚 p =25.79Mpa；=110Mpa.p =210.32Mpa=90Mpa鍵的擠壓輕度和 剪切強(qiáng)度都滿(mǎn)足 要求。TC =400.12NmTc T，nn聯(lián)軸器選擇HL3J35*60GB5014 85滿(mǎn)足要求a =92.38Mpa

14、p二=110Mpa p =29.69Mpa.=90Mpa鍵的擠壓輕度和 剪切強(qiáng)度都滿(mǎn)足 要求=56.911mmmn zi = 2 28 o cos |. cos10.265)齒寬b和b2b2=b=aa=125 0.45=56.25mm取齒寬為b2 =56mm則 b = b2+( 510)=56+ ( 510) =6167mm取齒寬b1 =62mm(5)確定許用彎曲應(yīng)力匚F1 和匚F2F lim*=YnYst MpaSf min1 ) 彎曲疲勞極限應(yīng)力匚Flim1 =220Mpa二 Flim2=180Mpa2) 彎曲疲勞壽命系數(shù) 丫“盈利循環(huán)次數(shù)為NH1 =60 jn1 t =60 720 1(

15、 8 2 300 5)9=1.0410Nh2 =60 j 一. n2 t = 60 1 205.71 24000 =82.95 10由此查閱相關(guān)圖表知道 Y N1=0.90Y N2=0.953) 齒輪應(yīng)力修正系數(shù) Y ST由標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定知道Y ST=24) 最小安全系數(shù)今伽 失效率低于1/100時(shí)S3 min=1.25C f lim5）許用彎曲應(yīng)力由 g f = Yn YstSf min f iim i2400.90 匯 2F1 Yni Yst1 25353.28Sf min1 .25MpaFiim2一220x0.952CT f2丫2丫ST=1 25=334.0MpaSf min1 25（6）檢驗(yàn)

16、輪齒抗彎強(qiáng)度1 ）當(dāng)量齒數(shù)Z 1 =Z_ =28=29.87COS3BCOS1。260v 2 = Z2_= =101.73Zv23pcos P由此取兩個(gè)齒輪的齒數(shù)分別為22和972）齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)YsaYFa1 =2.72Y Sa1=1.57YFa2 吃20丫 Sa2=1.783）重合度系數(shù)Yg0.750.75V =0.25+=0.25+=0.710口1.6464）螺旋角系數(shù)Yp由相關(guān)圖查取數(shù)字得知丫 ”=0.885）校核彎曲強(qiáng)度2000KT2 F1=YFa1Ysa1YgYB=bdmn2000*1.2* 228.64* 2.72*1.57* 0.71* 0.8850*182.89

17、8* 2=80.05Mpa2000KT2a F2YFa2 丫 Sa2 丫名 Y 0b2d2mn2000* 1.2* 228.64* 2.2*1.78* 0.71* 0.88 45*182.898* 2=81.56Mpa因O F1 T F1 , ff F2 F2 故輪齒彎曲強(qiáng)度滿(mǎn)足要求7）主要設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果中心距a =125mm法面模數(shù)mn =2mm1螺旋角P =10.260 （設(shè)小齒輪為右旋，大齒輪為左旋）齒數(shù)乙=20z =89分度圓直徑d1 = 41.101mmd2= 182.898mm齒頂圓直徑d a1=45.101 mmda2=186.898mm齒根圓直徑d f1 =36.101mmd f

18、2 =177.898mm齒寬b1 =50mmb2 =45mm齒輪精度等級(jí)8級(jí)材料及熱處理小齒輪45鋼，調(diào)質(zhì)HBS1=230250大齒輪45鋼， 正火HBS2=190210（1 ）繪制軸的布置簡(jiǎn)圖和初定跨距軸的布置簡(jiǎn)圖如附圖（二）所示所示：a =125mmb =62mm為了保證齒輪端面和箱體內(nèi)壁不發(fā)生干涉，計(jì)入尺寸k=10mm為了保證滾動(dòng)軸承能順利放入軸承座，計(jì)入尺寸c=5mm初選軸承寬度分別為 p1 =20mm ， p2 =22mm。兩軸的支承跨距分別為 山和l 2l r=2c+2k+ b =2 漢（10+5）+20+62=112mml 2 =2c+2k+ b+沖=2 況（10+5）+22+6

19、2=114mm（2 ）高速軸即1軸的設(shè)計(jì)1）選擇軸的材料及熱處理軸上小齒輪的齒頂圓直徑為 dai=45.101 mm,比較小，所以采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。選用 45號(hào)鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理2）軸的直徑的確定由于高速軸承受的轉(zhuǎn)矩比較小，因此高速軸的直徑不定很大，有轉(zhuǎn)軸最小計(jì)算公式知道dm. -C其中P該軸傳遞的功率，n軸的轉(zhuǎn)速，C和材料有關(guān)的系數(shù)，由查表知道C=106d min3 5.445720=20.8mm由此知道在該軸的最小處只要直徑能達(dá)到20.8mm就可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。但是在前面選擇的電動(dòng)機(jī)要用聯(lián)軸器和該軸進(jìn)行連接， 而所選擇的聯(lián)軸器要求該軸的最小直徑為42.00mm，由此取該軸的最小處為 42.00

20、mm，即安裝聯(lián)軸器的地方軸的直徑為 42.00mm。由此可以畫(huà)出減速器高速軸的結(jié)構(gòu)形式：）（3）減速器低速軸的設(shè)計(jì)1）選擇材料以及熱處理選用45號(hào)鋼并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。2）軸的受力簡(jiǎn)圖如圖（a）所示| AB = |2=112mm|BC =| AC =56mm（A）計(jì)算齒輪的嚙合力2000T2Ft2=d22000 242.74=2514.28N193.099F r2 = F t23 n =2514.28 tan20 =930.00NCOS：COS10.26Fa2=Ft2tan : =2514.28 tan10.26=455.11N（B）求水平面內(nèi)的支反力，作出水平面內(nèi)的彎矩圖在水平面內(nèi)受力簡(jiǎn)圖如圖（

21、b）所示：Ft2 2514.28Rax = Rbx =- 2 =2=1257.14NM AX = M BX =0M CX = Rax l AC = Rbx l bc =1257.14 x 軸在水平面內(nèi)的彎矩圖如圖（c）所示（C）求該軸在垂直面內(nèi)的支反力，作垂直面內(nèi)的彎矩圖軸在垂直面內(nèi)的受力簡(jiǎn)圖如圖（d）所示RF a2d 2/2 + F 邊| ACE AY| AB455.11 x193930.0=-79.58N 2x1142Rby = Fr2 Ray =930-79.58=850.42M AY = M BY =0M CY1 = Ray l AC =79.58 X 57=4536.06NmmM C

22、Y2 = Rby l bc =850.42 漢 軸在垂直面內(nèi)的彎矩圖如圖（e）（D）求支反力，作軸的合成彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖/22i22Ra= V Rax + Ray =也257.14 +79.58 =1259.66N；22j22Rb =、Rbx + Rby = y1257.14 +9850.42 =1517.77NM a=M b=0M C1=Y M CX 1 + M CY1=2 2V71656.98 +4536.06 =71800.77Nmm/ 2 2M C2=HMcX2*McY2=eF r 938.78X=0.561.8 2.0Y=2.0+ x (0.018 0.025) =2.09沖擊負(fù)荷系數(shù)

23、 f =1.0溫度系數(shù)f =1.01 p1 tpr=(X F r +Y F a) f p=( 0.56 X 938.78+2.09 江 459.40)X1.0=1485.86N軸承壽命計(jì)算為z3106 /ftCr、106 136800Lh 60八 p/6960(1485.86)h24000h即軸承選用合適(2 )低速軸即2軸上滾動(dòng)軸承的選擇按承載較大的滾動(dòng)軸承選擇其型號(hào)，因支承跨距不大，故米用兩端固定的方式安裝。軸承選用角接觸球軸承。由前計(jì)算結(jié)果知：軸承工作轉(zhuǎn)速為n=218.38r/min。軸承2所受的徑向力 F r2=930.00N， F a2 =455.11N1）求軸承的當(dāng)里動(dòng)載何p1 ,

24、 p2由軸承的工作條件知道f =1.2 ,溫度系數(shù)f =1.0 p1 t軸承 2 : p2= f 戸* R2=1.2X1251.63=1501.96N軸承 1 :p1= f p（ X R+Y A ）試選軸承型號(hào)：由軸承頸d=40mm，初選軸承為6208型，該軸承的基本額定動(dòng)載荷O=29500N，基本額定靜載荷 cr=18000NA.455 11=0.025由表查得對(duì)應(yīng)的界限值 e=0.21c 18000L/or少命 A1455.11.丄/口比較 Q-=0.49 p，所以按照軸承 1計(jì)算3L =106（ftcr） = 106（129500Lh 60n （ pr ）60*242.74（伯代）25h

25、24000h所以軸承壽命滿(mǎn)足要求。（1）由前計(jì)算結(jié)果知道：高速軸為齒輪抽。高速軸的工 作轉(zhuǎn)矩為：，工作轉(zhuǎn)速為n=720r/min工作情況系數(shù)K取1.2計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tc =KT =1.2*72.22=86.67Nm選擇聯(lián)軸器為T(mén)L型彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，連軸器型號(hào) 為 TL6JB32*60 GB4323 84。許用轉(zhuǎn)矩為T(mén)=250Nm，許用 轉(zhuǎn)速n=3800r/min因Tc【T，*n，故該聯(lián)軸器滿(mǎn)足要求。鍵選擇為A型普通平鍵1d1 =32.00mmL1 =60.00mmL1 =60- （ 510）=5055mm按鍵的附表初選鍵為 10*50GB1096-79:b=10mmh=8mm L=50mm l=

26、40mm鍵的許用擠壓應(yīng)力和許用剪切應(yīng)力分別為=110Mpa=90Mpa分別驗(yàn)算鍵的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度分別為：4000T4000x72.22cr =25.79Mpa u =110Mpapdhl328x402000T2000x72.22T =10.32Mpa已 =90Mpapdbl32x10x40鍵的擠壓輕度和剪切強(qiáng)度都滿(mǎn)足要求。（2）低速軸即2軸上的鍵和聯(lián)軸器選擇由前面的計(jì)算知道：低速軸上的工作轉(zhuǎn)矩 T=228.64Nmm 工 作轉(zhuǎn)速 n=242.74r/mi n安裝齒輪處的鍵選擇為 A型普通平鍵1d2 =45.00mmL2 =54.00mm2 =54- （ 510）=3439mm按鍵的附表初選鍵為 14*40GB1096-79:b=14mmh=9mm L=45mm l=36mm鍵的許用擠壓應(yīng)力和許用剪切應(yīng)力分別為 =110Mpal =90Mpa分別驗(yàn)算鍵的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度分別為：400