单级斜齿圆柱齿轮减速器的设计综述

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1、 机械零件课程设计说明书 设计题目 单级斜齿圆柱齿轮减速器的设计 学院 能源与动力学院 专业 热能与动力工程 - 动力机械 班级 动力机械 x 班 学号 091102xxxx 设计人： xxx 指导教师： xxx 完成日期： 2011 年 7 月 13 日

2、 1 目录 一、设计任务书 ------------------------------------------ 3 二、电动机的选择 ---------------------------------------4 三、计算传动装置的运动和动力参数 ---------------4 四、三角带传动设计 ------------------------------------6 五、齿轮

3、的设计计算 ------------------------------------7 六、轴的设计计算 ---------------------------------------9 七、滚动轴承的选择及计算 ---------------------------12 八、键联接的选择及校核计算 ------------------------13 九、联轴器的选择 ---------------------------------------14 十、润滑与密封 ---------------

4、---------------------------14 十一、 设计小结 ----------------------------------------15 十二、 参考资料目录 ----------------------------------16 2 一、设计任务书 用于带式运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器。 传动装置简图如 下图所示 : 工作条件及要求：单班制工作，空载启动，单向、连

5、续运 转，工作中有轻微振动。 运输带速度允 许速度误差为 5%。 工作期限为十年，检修期间隔为三年。小批量生产。 F=2850N V=1.5m/s D=400mm 3 二、电动机的选择 1、电动机类型的选择： Ｙ系列全封闭自扇

6、冷鼠笼型三箱异步电机 2、电动机功率的选择： (1)电动机工作所需的有效功率为： Pw=FwVw/1000=2850*1.5/1000=4.275Kw (2) 传动机装置的总功率 : 2 45 =0.96x0.98x0.98x0.98x0.99x0.96=0 123 .876 P=4.88Kw (3 ) 电机所需的工作功率 :P=Pw/ 总=4.88Kw 查表得： Ped=5.5Kw 选电动机型号： Y132M2-6 则 n 满=960r/min 三、运动参数及动力参数计算

7、 1、计算总传动比及分配各级的传动比 工作机的转速 n=60x1000v/（π D） =60x1000x1.5/(3.14x400) =71.62r/min i 总=n 满/n=960/71.62=14.40 查表取 i 带=3 则 i 齿=14.40/3=4.80 4 设计计算及说明 2、计算各轴转速 n0=n 满=960r/min nⅠ=n/i 带 =960/3=320 r/min nⅡ=nⅠ

8、/i 齿=320/4.80=66.67 r/min nw=nⅡ=66.67r/min 3、计算各轴的功率 ( KW) Po =P =4.88kw PⅠ=Px0.96=4.68kw PⅡ=PⅠx0.995 x 0.97 = 4.52 kw Pw=4.52 x 0.995 x 0.98 = 4.41 KW 4、计算各轴扭矩 ( N ? m) I 轴 T1 = 9550PI/nI = 9550 x 4.68 / 320 = 139.67 Nm II 轴 TII = 9550PII/nII = 9550 x 4.

9、52 /66.67 = 647.46 Nm 工作轴 Tw = 9550Pw/nw = 9550 x 4.41 / 66.67 = 631.70 Nm 电动机轴输出转矩 T0 = 9550P0/nm = 9550 x 4.88 / 960 = 48.55 Nm 轴名 电动机轴 Ⅰ轴 Ⅱ轴 工作轴 参数 转速（ r/min ） 960 320 66.67 66.67 功率（ kw ） 4.88 4.68 4.52 4.41 转矩 T （ N ? m） 48.55 139.67 64

10、7.46 637.70 传动比 i 3.00 4.80 1.00 效率 0.96 0.966 0.976 5 设计计算及说明 结果 四、三角带传动设计 ( 1) 选择普通 V 带 选用 A 型普通 Pc=KaP=1.1x5.5=6.05kw V 带 由图可选用 A 型普通 V 带 取主动轮基准直径 dd1=100mm，从动轮基准直径 dd2=3x100=300mm dd1=100mm

11、 (2) 确定带轮基准直径，并验算带速 V： dd2=300mm V= πdd1n1/60x1000 =πx100x960/60x1000=5.03m/s 在 5~25 m/s 范围内，带速合适。 V=5.03m/s (3) 确定带长和中心矩 0.7（dd1+dd2）≤ a0≤2（dd1+dd2） 可得 280≤a0≤800 初步确定 a0=500mm 由 L0=2a0+πx（dd1+dd2）/2+(dd2-dd1)2/4a0 得 Ld=1600mm L0=1648.3mm 确定基准长度

12、 Ld=1600mm 计算实际中心距 a≈a0+(Ld-L0)/2=476mm 可调范围 452

13、=0.99 Z=7 由 Z=Pca/[p] =1.1x5.5/(0.96+0.11)x0.935x0.99 =6.11 取 Z=7 (6) 计算张紧力 F0 F0=146.33N 查表得 q=0.10kg/m,则： F0=500x1.1x5.5/(7x5.03)x(2.5/0.935-1)+0.10x5.032 =146.33N 则作用在轴承的压轴力 Fq： Fq=2x7x146.33xsin(156/2)=2003.85 N Fq=2003.85 N 五、 齿轮传动的设计计算

14、 (l) 选择齿轮材料及精度等级 7 小齿轮：选用 20CrMnTi ，渗碳淬火； 齿面硬度为 56~62HRC。 大齿轮：选用 20Cr，渗碳淬火； 齿面硬度 56~62HRC。 （2）按齿轮弯曲强度设计 取载荷系数 k=1.1，齿轮系数φ d=1 小齿轮上的转矩： T1=9.55x1000000xp/nⅠ =1.4 x 10^5 N ? m 初选螺旋角β =15，取 Z

15、1=20，则 Z1=20 Z2=4.80x20≈96 Z2=96 实际传动比 i=Z2/Z1=96/20=4.80 i=4.80 齿形系数 Zv1=Z1/cosβ^3=22.19 Zv2=Z2/cosβ^3=106.52 查表得Yf1=2.72 Ys1=1.57 Yf2=2.18 Ys2=1.80 因 Yf1 Ys1/[ бF1] ＞Yf2Ys2/[ бF2], 故对小齿轮进行弯曲强度计算 Mn≥1.866mm 由表取 Mn=2mm Mn=2mm

16、 8 中心距 a=Mn(Z1+Z2)/2cosβ=120.09mm a=120mm 取 a=120mm 确定螺旋角β =arcos[Mn(Z1+Z2)/2a]=14.835 d1=41.38mm 齿轮分度圆直径 d1=MnZ1/cosβ=41.38mm d2=198.62mm d2= MnZ2/cosβ=198.62mm 模数 m=d1/Z1=2.069 b1=50mm 齿宽 b=φdxd1=1x41.38=41.38mm b2=45mm b2=45mm b1=50mm v=

17、0.693m/s 验算齿面接触强度 σH =1025.3 Mpa < [σH] 齿轮圆周速度： v=πd1n1/(60x1000)=0.693m/s 用 8 级精度 六、 轴的设计计算 l 、选择轴的材料 选用 45 钢，调质处理；硬度 217-255 HBW 2、估算轴径 (1)Ⅰ轴直径 由算得参数可知： P1=4.68kw ; n1=320r/min 则由 dmin=C（P/n 的三次方根）可算Ⅰ轴最小直径： dmin=22.90mm dmin

18、x（1+5%）=24.045mm 9 则取Ⅰ轴 dmin=25mm。 Ⅰ轴为阶梯轴，经实验计算设计各阶梯轴直径如 Ⅰ轴 下： dmin=25mm； dmin=25mm d1=30mm;  d1=30mm; d2=35mm。经过验证，此阶梯轴设计可行。 （2）Ⅱ轴直径 由算得参数可知： P2=4.52kw ; n2=66.67r/min  d2=35mm 则由 dmin=C（P/n 的三次方根）可算

19、Ⅰ轴最小直径： dmin=42.85mm dmin x （1+5%）=44.99 则取Ⅱ轴 dmin=45mm。 Ⅰ轴为阶梯轴，经实验计算设计各阶梯轴直径如 Ⅱ轴： 下： dmin=45mm；d1=50mm; dmin=45mm d2=55mm; d3=60mm。 d1=50mm; 经过验证，此阶梯轴设计可行。 d2=55mm; d3=60mm。 10 3

20、、轴各段长度确定 （1）Ⅰ轴长度确定 Ⅰ轴三段长度 Ⅰ轴最小直径段连接皮带， 根据普通 V 带轮的结构 分别为（从最 及尺寸公式，长度 B=(z-1)e+2f. 小直径段开 皮带的选择为 A 型普通带，查表 3—5 可知， 始）： 其中 e=15mm,f=10mm,而 z=4，可算的 B=65mm. B=65mm. 接下来两段可根据轴承等确定为： L 1=L2=33mm。 L1=L 2=33mm。 （2）Ⅱ轴各段长度： Ⅱ轴各段长度在二号图纸中已经标明， 其各段长度 如下： Ⅱ轴各段长 L1=65mm;

21、 度： L2=36mm; L1=65mm; L3=36mm; L5=8mm; L4=36mm; L6=31mm; L5=8mm; L3=36mm; L6=31mm; L4=36mm; L2=36mm; 11 4、轴的结构设计 轴上零件的定位，固定和装配。 单级减速器可将齿轮安拥在箱体中央， 相对两轴承对称分布，主动轴采用齿轮轴七、滚动轴承的设计与计算 1、选择轴承

22、由于轴承要承受径向和轴向的载荷， 故选择角接触球轴承。 2、轴承参数确定 小齿轮轴的轴承内径 dl =35mm 大齿轮轴的轴承内径 d2=55mm （1）查表 8-158 小齿轮轴上的轴承选择型号为 7007 AC 大齿轮轴上的轴承选择型号为 7011AC （2）7007A C 型号的轴承的主要参数 . d =35mm D = 62 mm B = 14 mm （3）7011AC 型号轴承的主要参数 : 12

23、 d = 55mm D =90mm B =18mm 通过验证，轴承选择合格。 八、 键联接的选择及校核计算 1、 Ⅰ轴外伸端 d=25mm，考虑到键在轴中部位 安装，故选键 8x20GB/T1095-2003,b=8mm. L=20mm;h=7mm;t=4.0mm;h-t=3mm; 选择 45 钢，许用挤压应力 б p=2T/dkl<[ б]p=100Mpa 则强度足够，合格 2、 Ⅱ轴外伸端 d=45mm，考虑到键在轴中部位 安装，故选键

24、 12x53GB/T1095-2003,b=14mm. L=50mm;h=9mm;t=5.5mm; h-t=3.5mm; 选择 45 钢，许用挤压应力 б p=2T/dkl<[ б]p=100Mpa 则强度足够，合格 3、从动轴与齿轮联接处 d=60mm 考虑到键在轴中 部位安装，故选键 18x35GB/T1095-2003,b=18mm 13 选择 45 钢，许用挤压应力 б p=2T/dkl<[ б]p=100Mpa

25、 则强度足够，合格 九、 联轴器的选择 由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考 虑装卸方便及经济问题，选用弹性套柱销联轴器 LT7 型 GB1T4353- 1 984 公称尺寸转矩 Tn =500 N.m, Tc

26、查表得，齿轮选用全损耗系统用润滑油较为便 利，考虑到该装置用于小型设备，选用 L-AN32 润滑油 . 输承选用 ZL-1 号通用锂基润滑脂 3、 密封方法 (1 )箱体与箱盖凸缘接合面的密封 选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法 14 ( 2 ) 观察孔和油孔处接合面的密封 在观察孔或螺塞与机体之间加石相橡胶纸， 垫片行 密封。 十一、设计小结

27、 15 十二、参考文献 《机械设计课程设计》 （第四版）陈秀宁施高义编著 《机械设计基础》王新华主编 《机械制图》第二版裘文言瞿元赏主编 16