單級(jí)(一級(jí))斜齒圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(1)

1、單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄1. 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算22. 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算33. 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 44. 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算75. 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算106. 減速器高速軸的校核 137. 減速器高速軸滾動(dòng)軸承的選擇及其壽命計(jì)算158. 高速鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算169. 減速箱箱體的設(shè)計(jì)1710. 潤(rùn)滑與密封19精品一、電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算如圖2-1所示的帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)中傳送帶卷筒轉(zhuǎn)速130r/min，減速器輸出軸功率5.5KW。該傳動(dòng)設(shè)備兩班制連續(xù)工作，單向回轉(zhuǎn)，有輕微 振動(dòng)，卷筒轉(zhuǎn)速允許誤差為士 5%,使用期限10年。試選擇電動(dòng)機(jī)。31圖2-11.選擇電動(dòng)機(jī)系列按工作要求

2、及工作條件選用三相異步電動(dòng)機(jī)，封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為380V,Y 系列。2選擇電動(dòng)機(jī)功率傳動(dòng)裝置的總效率：V帶傳動(dòng)的效率用=0.96閉式齒輪的傳動(dòng)效率叫輪=0.97一對(duì)滾動(dòng)軸承的效率所承=0.99傳動(dòng)總效率y=0.96X 0.97X 0.9卯0.9127;所需電動(dòng)機(jī)功率Pr= Pw=上5- =6.6026KW0.9127可選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)Y160M-6型，額定功率P0=7.5kw,滿(mǎn)足P0> P1。3選取電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速卷筒轉(zhuǎn)速nW =130r/min根據(jù)滾筒所需的功率和轉(zhuǎn)速，可選擇功率為7.5KW,同步車(chē)速為1000r/min型號(hào)的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)及傳動(dòng)比電機(jī)型號(hào)額定功率/KW

3、同步轉(zhuǎn)速/(r/min )滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速/(r/min)總傳動(dòng)比Y160M-67.510009707.6二、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1、分配傳動(dòng)比電動(dòng)機(jī)的滿(mǎn)載轉(zhuǎn)數(shù)n0=970r/min總傳動(dòng)比=njnw = 970/130=7.46取i帶=2,則減速器的傳動(dòng)比i齒輪二i總/i帶=7.46/2=3.732、各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算0軸：即電機(jī)軸Pr=7.5kwnw=970r/minTr =9550X Pr/ nw=9550 7.5/970=59.27N mI軸：即減速器高速軸采用帶聯(lián)接傳動(dòng)比i帶=2 ,帶傳動(dòng)效率不帶=0.96,P產(chǎn) P0。產(chǎn) P0 陰=7.5X0.96=5.78kwn1= n0

4、/i 01=970/2=485r/minT1=9550X P1/n 1=9550X 5.78/485=113.8lN mII軸：即減速器的低速軸，一對(duì)滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)比效率為不軸承=0.99閉式齒輪傳動(dòng)的效率為叩齒輪=0.97貝U加=0.99 0.97=0.96P2=Pi -廿5.78X 0.96=5.55kwn2=n/ i2=485/3.73=130.03r/minT2=9550X Pz/n 2 =9550X 5.55/130.03=407.63m各軸運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)軸功率P/kw轉(zhuǎn)速 n/(r/min)轉(zhuǎn)矩T/Nm傳動(dòng)型式比效率T電動(dòng)機(jī)7.597059.27V帶傳動(dòng)20.96高速軸5.7848

5、5113.81閉式齒輪傳動(dòng)3.730.97低速軸5.55130.03407.62三、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1、V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)算(1)確定設(shè)11功率Pc,載荷有輕度沖擊，2班制，KA=1.2Pc= KA xp=7.22kw(2)選取V帶的型號(hào) 根據(jù)Pc和,因工作點(diǎn)處于B型區(qū)，故選B型帶。(3)確定帶輪基準(zhǔn)直徑工、dd2選擇小帶輪直徑ddi確定 dd1=125mm驗(yàn)算帶速VddiV= 60 1000 =6.35m/s在5m/s25m/s之間，故合乎要求。確定從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd2(書(shū)P211)dd2= n2 dd1(1- )=2x 125 (1-0.02)=245mm取從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑為dd2=250mm

6、(4)確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld初定中心a0 (書(shū)P220)取初定中心距 0.7(cd1+dd2)< Oo< 2(dd1+dd2)a0=400mm確定帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld按式2(dd2 dd/Ld0=2a0+ 2 ( dd1 + dd2)+4a0= 2 400 " (125 250) (250 125)224 400=1388.83mm取標(biāo)準(zhǔn)Ld =1400 mm確定實(shí)際中心距Ld Ld0a= a0 +2=400+ 1400 1388.83 =405.59 mm2(5月僉算包角i(dd2 dd1)i=180 - a X 57.3 =180 -250 125 x 57.

7、3 =162.34 >120D 405.59符合要求(6)確定帶根數(shù)z根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n=970和小帶輪直徑125mm,查得 P0=1.67kw ,P0=0.30 (i=2), Ka =0.95, Kl=0.90PCZ= (P03 Ka KL =722=4.29根(1.67 0.03) 0.95 0.90取Z=5根(7)、計(jì)算作用于軸上的載荷FR單根V帶的初拉力：PC”F0=500 z(Ka-1)+q 2 =5002-(竺 1) 0.17 6.352=192.37N 6.35 50.95式中q查得q=0.17Kg/m。sin FR=2F0Z2 =1900.90N(8)帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)dd1&l

8、t;300mm用實(shí)心式e=19 0.4m f min =11.5mm 取 f=12mm輪寬 L尸(1.52) P0=6384mm,取 Li=90mm。輪緣寬 B=(z-1)e+2f= (5-1) x 19+2X 12=100mm總寬 Li+B=190mmdd2>300mm 用孔板式輪緣與小輪相同，輪轂與軸同時(shí)設(shè)計(jì)。四、齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算：1選擇齒輪材料精度等級(jí)齒輪減速器為一般機(jī)械，小齒輪材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)，硬度210220HB,取220HBS;大齒輪45鋼正火，硬度170210HB,取200HBa計(jì)算循環(huán)次數(shù)NN1=60n1j Lh =60 485 1 (10 365

9、 16)=1.27X 109NiN2= i =3.42 108取載荷系數(shù)SHmin=1.1由圖 11-1 (書(shū) 166頁(yè))查得 Hlm1 =500Mpa , Hlm2=460MPa計(jì)算許用接觸應(yīng)力H lim 1H 1= SHmin =454.55MpaH lim 2h 2= SHmin =418.18Mpa取H=420MPa2.按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距小輪輪距且T1=9.55 106 Ni =9.55 106 578 =1.14X 105N m485取得 K=1.4,得 a=1 ,a (u if ?°57=133.66mm haU取中心距a=140mm取小輪齒數(shù)乙=20則大齒輪數(shù)Z2

10、=75所以 i實(shí)=75/20=3.75計(jì)算得到 i= (3.75-3.72 /3.72=0.8%i在正負(fù)5%之間，故合理。模數(shù) mn = 2acos =2.87mm取 m=3mmZi Z2a= m(ZZ2) =142.5mm2齒寬 b= a d1=60mm分度圓直徑：d=m Z二60mmd2=m Z2=225mm圓周速度 v=3.14 60 485/60 1000=1.52m/s應(yīng)選用9級(jí)精度。3.驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度按電機(jī)驅(qū)動(dòng)載荷輕度沖擊由表11-3得kA=1.25由圖 11-2 （b）按 9級(jí)精度和 vZ1/100=1.024 25/100=0.256m/s 得 kv=1.02齒寬 b a

11、 a 0.35 155 54.25mm由圖11 3a）（指導(dǎo)書(shū) 177頁(yè)）按 b/d1 54.25/50.987 1.064考慮到軸的剛度較大和 齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱(chēng) 布置，得k 1.18由表11 4（指導(dǎo)書(shū)178頁(yè)）得k 1.2載荷系數(shù) K KAKVK K 1.25 1.02 1.18 1.2 1.80533由表 11 4（指導(dǎo)書(shū) 178頁(yè)）ZwZ/cos25/cos 11.2926.5133Zv2 Z2/cos127/cos11.29134.7得 10.7962 0.82212 0.796 0.822 1.618b sin 54.25 sin11.291.69mn3.14 2由圖11 6（

12、指導(dǎo)書(shū)180頁(yè)）得Z 0.754一2KTi（u 1）2 1.805 108183 （5.08 1）H ZHZEZ Z : 22.45 188.9 0.754 0.98；2'）bd12u.54.25 50.9872 5.08611MPa H 632.8MPa4校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度按Zv1 26.51,Zv2 134.7由圖11 8（書(shū) 173頁(yè)）查得 YFa12.9,YFa2 2.23由圖 11 11（指導(dǎo)書(shū) 184頁(yè)）查得 Ysa1 1.58,Ysa2 1.82由表 11 1（書(shū) 166頁(yè)）查的 Yfe1 450MPa, Yfe2 300MPa, Sf 1.25由圖11 16（3（指導(dǎo)

13、書(shū) 187頁(yè)）查得Flim1290MPa, Flim2 220MPa由圖 11 18指導(dǎo)書(shū) 188頁(yè)）查得 YX1 YX2 1.0，取YsT 2.0,SFmin 1.4 由圖11 17（指導(dǎo)書(shū)188頁(yè)）查得YN1 YN2 1.0450F1 = 1.25=360MPa3002KT12 1.8 2700002.9 1.58F2 = 1.25 =240MPaF1= bm mZ1 YFa1Ysa1= 104 6.5 6.5 21=48.27MPa< F1 =360 Mpa,安全YFa2Ysa2F1 YFalYsal48.272.23 1.822.9 1.58 =42.76MPa <F2 =

14、240Mpa,安全5.齒輪主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算z1 =21z2 =114m n =6.5mmu=5.428d1=136.5mmd2=741mma =438.75mm ha ha* hf c*ha ha* m 1 65. 6.5mmhf (ha* c*)m 1.25 6.5 8.125mmda1 d1 2ha 149.5mmda2 d2 2ha 754mmdf1 d1 2hf 120.25mmdf2 d2 2hf 724.75mm齒寬 b2 b 54.25,b1 b2 (510) 59.24 64.24mm,取60mm五、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1 .減速器高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算高速軸傳遞的功率Pi=5.78K

15、W,轉(zhuǎn)速 n1=485r/min ,分度圓直徑d1=60mm,齒寬b=60,轉(zhuǎn)矩= 113.81Nm,軸的材料為45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處 理。C=120, d1 AC3柏=27.41mm 因鍵梢要擴(kuò)大 3%5%d1=27.41X ( 1.03-1.05)=28.2328.78mm 取 d1=28.5mm;帶輪輪轂寬度(1.52.0) d1=42.75-57mm,取 50mm;L1略小于轂孑L L1 =48mm軸肩高 h= (0.070.1) d1=1.995-2.85mm軸頸 d2= di+2h=32.4934.2mm,取 d2 =35mm用球軸承6008內(nèi)徑 d=40mm,夕卜徑 D=68mm,寬度

16、 B=15mm, da=46mm, Da =62mm貝U d3=40mm。擋油環(huán) B=2mm, A=14mm貝U L3=B+ + Bi=31mmd7 = d3 =40mm, L7= L3 =31mmS 論025X a1+3=7.16mm,取 S=8mm上箱壁厚1弋0.98莊7.2mm,取1=8mma1=166.25mme 300mm軸承旁螺栓直徑 M12, C=20mm, C2=16mm箱體凸緣連接螺栓直徑 M10,地腳螺栓主直徑 M16,軸承蓋連接螺栓直徑M8取 M8X25,端蓋厚 e=1.2x d糊=1.2X8=9.6mm,取 e=10mm。軸承座寬度為 L=計(jì) C1 + C2+ (58)

17、 =4952mm,取 L=50mm。調(diào)整墊片的厚度/ t=2mm ; K=28mm貝U L2=L+e+K+ At-A-B=61mmd4 = d6=50mm,1=10mm, L4 = L6= 1-B1=8mmL5 = b=65mm; Bx=2 1 + b1=85mm; a=B/2=7.5mml1=50/2+ Lz+a=93.5mm, l3 = l2= L3+ L4+ Ls/2-a=64mm鍵選8X 7X28L= L1+ L2+ L3+ L4+ L5+ L6=221mm2 .低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算P2=5.55KW, n2=130.03r/min , T2 =407.62N m, d2=225mm, b

18、2=60mm。軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。取 C=110dnC3, P =38.44mm增大 3%5%, d=38.44 (1.031.05 =39.5940.36mm取 d=40mmKa=1.5, T= KaT2=611.43N m,軸段略小于轂孔的長(zhǎng)度 L=82mm軸肩 h= (0.070.1) d1=2.84mmd2 = d1+2h=45.648mm,取 d2=45mm選取深溝球軸承 6010 d=50mm D=80mm B=16mm da =56mmDa =74mm貝U d3= d6=50mmd4 =55mm b2=60mm L4 =58mm, K=13mmL2 = L+e+K+ A

19、t- A-B=45mmh= (0.070.1) d4=3.855.5mm取 h=5mm,貝Ud5=65mm3= 1+bb2=12.5mm 24=2.5mm; L5= 3- 4=10mml6=B+ + 4=32.5mmL6 =32mm L3 = b2- L4 + 3+ A+B=44.5mmL3 =44mmL= Li+ L2+ L3+ L4+ L5+ Le=271mm(4)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)六、減速器高速軸的校核1對(duì)軸進(jìn)行分析，作當(dāng)量彎矩圖。(1).計(jì)算作用于齒輪軸上的作用力T轉(zhuǎn)矩6 P19.55 106 270994 N mmn1圓周力2TFt二 d2 270994 3596 N137徑向力Fr 二二

20、 Ft3596N軸向力Fa _ Ft tan 3596 tan0(2).求支座反力.a鉛直面內(nèi)的支座反力RaY（LiL2）據(jù) Mb 0,得RAYFLL1 L2FtL203596 651731N70 65據(jù) Y 0,得 RbYFtRaY 3596 1731 1865Nb.水平面內(nèi)的支座反力據(jù)MB °,得RaZ(Li L2) Fad FrL2 02FrL2 Fad 3596 65 0 137Raz 2 - 1731NL1 L270 65據(jù) Z 0, 彳#RBZ Fr raz 3596-1731 = 1865N(3).作彎矩圖a鉛直面內(nèi)彎矩MY圖M CYRAYL11731 70 12117

21、0N mmb.水平面內(nèi)彎矩 MZ圖在C點(diǎn)左邊MCZRazL11773 70 121170N mm在C點(diǎn)右邊 MCZRbZ L21865 65 121225N mmC.作合成彎矩圖在C點(diǎn)左邊MC<MCYMCZd(1211702(1211702171334N mm在C點(diǎn)右邊MC M CYMCZ,(121170)2(121225)2172061N mm(4)作轉(zhuǎn)矩圖T=270994N mm(5) .作當(dāng)量彎矩圖該軸單向工作轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)考慮取=0.6當(dāng)量彎矩MV= -M 2 ( T)2在 C 在左邊 MVC X；M C ( T)2'''(171334)2 (0.6 27

22、0994)2231537N mm在C點(diǎn)右邊MVC MC2IT)2. (172061)2(0.60)2172061N mm在D點(diǎn)M VD T 0.6 270994 162596N mm(6) .按當(dāng)量彎矩計(jì)算軸的直徑由MV圖看出C點(diǎn)的當(dāng)量彎矩MV最大。D點(diǎn)軸的斷面尺寸較小。所以該軸的危險(xiǎn)斷面是C點(diǎn)和D點(diǎn)。由45鋼(調(diào)制處理)查表13-1 (指導(dǎo)書(shū)218頁(yè))得b=650MPa;在查表13-2查表得 b 1=60MPa按式(13-4)計(jì)算C點(diǎn)軸的直徑dC3 Mvc.0.1 b 133.78mm考慮鍵梢影響，有一個(gè)鍵梢，軸徑加大 5%de 33.78 (1 0.05) 35.47mm該值小于原設(shè)計(jì)該點(diǎn)

23、處軸的直徑，安全。D點(diǎn)軸的直徑dD3 MVD,0.1 b 130.04mm考慮鍵梢影響，有一個(gè)鍵梢，軸徑加大 5%dD 30.04 (1 0.05) 31.54mm該值小于原設(shè)計(jì)該點(diǎn)處軸的直徑，安全。七、減速器高速軸滾動(dòng)軸承的選擇及其壽命計(jì)算已知:6210軸承(50X 90X 20)?；绢~定動(dòng)載荷 C=27KN ,基本額定靜載荷 C0=19.8KN,e=0.21,Y=2.3.由前面計(jì)算得知：該對(duì)軸承的水平支反力分別為：RAZ1731，RBZ 1865垂直支反力分別為：Ray 1731N, Rby 1865N合成支反力:Ra= RAy RAz 17132 17132 2422NRb = JRY

24、RBT v'18652 18652 2637NSaRa2Y24222 2.3527NSBRb2Y26372 2.3573NSBFA 573 0 573NSA 527NAa 573N, Ab 527NAaRa57324220.24 e 0.21fm=1.5158930h所以取 XA=0.9, ya=0.9軸承承受輕度載荷沖擊，支反力 A處有彎矩。所以取fd=1.2, PA= fd fm(XARA YAAA)=1.2 1.5 (0.9 2422 0.9 527) 4777.3NAb5270.20 e 0.21Rb2637所以取Xb = 1,Yb=0Pb= fd fm Rb 1.2 1.5

25、2637 4746.6N10106 ftC106 (1 27000)工Pa>Pb計(jì)算軸承A的壽命PA=60n宿 60 388 4777.3預(yù)期壽命滿(mǎn)足要求八、高速軸鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算大帶輪裝在高速軸軸端，需用鍵進(jìn)行周向定位和傳遞轉(zhuǎn)矩。由前面設(shè)計(jì)計(jì)算得知：V帶帶輪材料為鋼，軸的材料為45鋼，V帶與軸的配合直徑為35mm, V帶輪轂長(zhǎng)為70mm,傳遞轉(zhuǎn)矩T=114.11Nm1選擇鍵的材料、類(lèi)型和尺寸。a鍵的材料選用45鋼，b.選擇最常用的A型普通平鍵，因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)中性好，裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)。c鍵的截面尺寸由鍵所在軸段的直徑d=35mm由標(biāo)準(zhǔn)中選定，鍵的長(zhǎng)度由輪轂長(zhǎng)確定，查表得 bx h

26、=8*7,L=65mm.2鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算普通平鍵的主要失效形式是鍵，軸和輪轂三個(gè)零件中較弱零件的壓潰。由于帶輪材料是鋼，許用擠壓應(yīng)力由表9-7 （指導(dǎo)書(shū)135頁(yè)）查得p =100MPa。鍵的計(jì)算長(zhǎng)度 l=L-b=65-8=57mm4T p= dhl4 114.11 10335 7 5732.68MPap=100Mpa 安全九、減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 參照參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學(xué)院出版社1992年第19頁(yè)表1.5-1可計(jì)算得，箱體的結(jié)構(gòu)尺寸如表8.1箱體的結(jié)構(gòu)尺寸減速器箱體采用HT200鑄造，必須進(jìn)行去應(yīng)力處理設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果箱座壁厚度8(0.25 3) 160a 1 8= (56)取