課程設(shè)計單級斜齒圓柱齒輪減速器

1、臺 州 學 院機械工程學院機械設(shè)計課程設(shè)計 說明書 設(shè)計題目： 帶式輸送機傳動系統(tǒng)設(shè)計 單級斜齒圓柱齒輪減速器 專業(yè)班級 10材料成型1班 姓名 于廣林 1036230003 指導教師 王金芳 完成日期 2012 年 12 月 21 日目錄一、電動機的選擇.3二、計算總傳動比及分配各級的傳動比.4三、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算.4四、傳動零件的設(shè)計計算.5五、軸的設(shè)計計算.13六、滾動軸承的選擇及校核計算.26七、減速器附件的選擇. . 28八、潤滑與密封.30九、參考文獻.32計算過程及計算說明一、電動機選擇1、電動機類型的選擇： Y系列三相異步電動機2、電動機功率選擇：（1）電動機工作所需的有

2、效功率為Pd= FV/1000=1400×1.9/1000=2.66 KW（2）傳動裝置的總功率： 查表可得：帶傳動的效率帶=0.96 齒輪傳動效率齒輪=0.98 聯(lián)軸器效率聯(lián)軸器=0.99 滾筒效率滾筒=0.95 滾動軸承效率軸承=0.98 滑動軸承效率軸承=0.97總=帶×2軸承×齒輪×聯(lián)軸器×滾筒×滑動軸承 =0.96×0.982×0.98×0.99×0.96×0.97=0.82（3）電機所需的工作功率：Pd= P/總=2.66/0.82 =3.24KW查手冊得Ped=5.5KW

3、選電動機的型號：Y 132S-4型則 n滿=1440r/min，同步轉(zhuǎn)速1500 r/min 二、計算總傳動比及分配各級的傳動比 工作機的轉(zhuǎn)速 n=60×1000v/(D) =60×1000×1.9/3.14×300 =121.02r/mini總=n滿/n=1440/121.02=12.39查表取i帶=3 則 i齒=12.39/3=4.13三、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算1、計算各軸轉(zhuǎn)速n0=n滿 =1440(r/min)nI=n0/i帶=1440/3=480（r/min）nII=nI/i齒=480/4.13=121.07(r/min)nIII=nII=121

4、.07 (r/min)2、 計算各軸的功率（KW）P0=Pd=3.24KWPI=P0×帶=3.24×0.96=3.11KWPII=PI×軸承×齒輪=3.11×0.98×0.98 =2.99KWPIII=PII×聯(lián)×軸承=2.134×0.99×0.98=2.90KW3、 計算各軸扭矩（N·mm）T0=9550P0/n0=9550×3024/1440=20.63N·mTI=9550PI/nI=9550×3.11/480=59.39N·mTII=955

5、0PII/nII=9550×2.99/121.07 =235.83N·mTIII =9550PIII/nIII=9550×2.90/121.07 =228.73N·m 四、傳動零件的設(shè)計計算1、 帶輪傳動的設(shè)計計算(1)選擇普通V帶截型由表3-5得：kA=1.1Pca=KAP=1.2×3.24=3.56KW查表得： 選V帶(2)確定帶輪基準直徑，并驗算帶速由表8-6和表8-8取主動輪基準直徑為dd1=90mm 從動輪基準直徑dd2= idd1=3×90=270mm 取dd2=280mm帶速V：V=dd1n1/60×1000=

6、×90×1440/60×1000 =7.07m/s在525m/s范圍內(nèi)，帶速合適。校正傳動比i帶=280/90=3.11i齒=12.39/3.11=3.99（3）確定帶長和中心矩0. 7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)0. 7(90+280)a02×(90+280)所以有：259a0740初步確定中心距a0 =400mm由 L0=2a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)/4a0得：L0=2×300+(90+280)/2+(280-90)2/4×300= 1403.6mm由表3-7確定基準長度Ld=1400mm計算實

7、際中心距aa0+Ld-L0/2=300+（1400-1403.6 ）/2=398.2mm(4) 驗算小帶輪包角1=1800-（dd2-dd1）/a×57.30 =1800-（280-90）/398.2×57.30 =152.660>900（適用）（5）確定帶的根數(shù)由n0=1440r/min dd1=90mm i=3查表8-4a和表8-4b得P0=1.07kw P0=0.17kw查表得K=0.93 查表8-5得KL=0.96 由Z=Pca/p=KAP/(P1+P1)KKL得： =1.×3.24/(1.07+0.17) ×0.93×0.96

8、=3.24取Z=4根（電動機可以帶動，已查找相關(guān)資料，無須擔心）(6) 計算張緊力F0由表3-1查得q=0.07kg/m，則：F0=500Pca/（ZV）（2.5/K-1）+qV2=500×3.56×（2.5-0.93）/（4×7.07×0.93）+0.10×7.072N=111.27N則作用在軸承的壓軸力FQ：FQ=2ZF0sin1/2=2×4×111.27×sin152.660/2=864.94N2、齒輪傳動的設(shè)計計算 （1）選擇齒輪材料及精度等級 參考表初選材料。小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì);齒面硬度為280HBS

9、。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度240HBS；根據(jù)小齒輪齒面硬度280HBS和大齒輪齒面硬度240HBS。（2） 查表10-8，選用7級精度（3） 參數(shù)選擇取小齒輪的齒數(shù)Z1=30大齒輪齒數(shù)：Z2=i×3.99120u=120/30=4計算傳動比誤差為0.027%<5%,滿足要求。（4） 初選螺旋角為=14°（P214）（5） 按接觸強度設(shè)計，查10-21計算分度圓直徑確定各參數(shù)的值:試選Kt=1.6 選取區(qū)域系數(shù) Zh=2.433=0.82=0.91則：d=0.8+0.91=1.71接觸許用應力531.25 Mpa（6） 查表10-7齒寬系數(shù)d=1.2（7） 查表

10、材料彈性影響系數(shù)Ze=189.8Mpa3.計算小齒輪分度圓直徑代入數(shù)值=44.38mmd1t=44.38mm計算圓周速度1.161m/s計算齒寬b和模數(shù)計算齒寬b b=53.26mm計算摸數(shù)m=1.43計算齒寬與高之比齒高h=2.25 =2.25×1.43=3.23 =53.26/3.23 =16.49計算縱向重合度=0.318=2.86計算載荷系數(shù)K使用系數(shù)=1根據(jù),7級精度, 查課本得動載系數(shù)K=1.1K=1.32查課本得: K=1.35查課本得: K=1.2故載荷系數(shù):KK K K K =1×1.1×1.2×1.32=1.74按實際載荷系數(shù)校正所算

11、得的分度圓直徑d=d=45.71計算模數(shù)=1.484. 齒根彎曲疲勞強度設(shè)計由彎曲強度的設(shè)計公式 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩59.39kN·m   確定齒數(shù)z因為是硬齒面，故取z30，zi z3.98×30119.40傳動比誤差  iuz/ z119.40/300.027%i0.0275，在允許計算當量齒數(shù)zz/cos30/ cos1432.86  zz/cos120/ cos14131.43 初選齒寬系數(shù)按對稱布置，由表查得1 初選螺旋角  初定螺旋角 14 載荷系數(shù)KKK K K K=1×1.1&#

12、215;1.2×1.351.78 查取齒形系數(shù)Y和應力校正系數(shù)Y查得:齒形系數(shù)Y2.52 Y1.65應力校正系數(shù)Y2.14  Y1.83 計算大小齒輪的 并比較 安全系數(shù)由表查得S1.41=0.0142=0.0164.所以取大齒輪數(shù)值 設(shè)計計算1 計算模數(shù)Mn1.16，取Mn為2重新計算大小齒輪齒數(shù)Z1=23 ，Z2=89 幾何尺寸計算 計算中心距a=115.46將中心距圓整為116按圓整后的中心距修正螺旋角=arccos14°因值改變不多,故參數(shù),等不必修正.計算大.小齒輪的分度圓直徑d=47.42mmd=183.51mm計算齒輪寬度B=d1=1.2&

13、#215;47.42=56.9圓整的 B1=60 B2=655.齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計小齒輪：d160，所以做成實心齒輪。按照標準參數(shù)10-5取定。其中小齒輪孔軸孔位等于大齒輪孔軸孔位大齒輪160<d2<500mm,做成腹板式。結(jié)構(gòu)齒輪參照10-39計算齒輪圓直徑Da=d2+2ha=183.51+4=187.51mmD0=da-12Mn=187.51-12Mn=163.51mm大齒輪軸及軸孔大小d2=32.03mm其中軸材料采用45鋼，取大齒輪軸孔孔徑為d2=55mm，則D4=d24=55mmD3=1.6D4=88mm，D2=0.3（D0-D3）=22.65取22mmD1=（D0+D3）/2

14、=125.76mmC=0.25B=60×0.25=15mm其余參數(shù)按10-5取定6. 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計參照8-10選取槽輪界面參數(shù)槽型bhHfefA112.758.715±0.3938°小帶輪根據(jù)電動機選定，與電動機輸出軸配合。無須設(shè)計。大帶輪的設(shè)計大帶輪軸孔孔徑代入數(shù)值d220.23，所以取d2=25mm帶輪結(jié)構(gòu)形式的確定Dd2300，采用孔板式。材料為鑄鐵。五、軸的設(shè)計計算輸入軸的設(shè)計計算1.選擇軸的材料確定許用應力由于設(shè)計的是單級減速器的輸入軸，單向運轉(zhuǎn)，屬于一般軸的設(shè)計問題，選用45鋼 調(diào)質(zhì)處理 硬度217255HBS -1=60Mpa2、 估算軸的基本直徑

15、根據(jù)表，取C=115主動軸：dC(PI/nI) 1/3=115(3.11 /500) 1/3=21.15mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d1=21.15×(1+5%)mm=22.21mm d1=25mm從動軸：dC(PII/nII) 1/3=115(2.99/121.07) 1/3=33.49mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d1=33.49×(1+5%)mm=35.16mm d2=38mm3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）軸上零件的定位，固定和裝配 單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，主動軸采用齒輪軸.（2）確定軸各段直徑和長度 初選用30307型圓錐滾子軸承，

16、其內(nèi)徑為35mm,寬度為22mm。 (3)按彎矩復合強度計算1)主動軸的強度校核圓周力Ft=2T1/d1=2×59.39×103/47.42=2504N徑向力Fr= Fttan/cos=2504×tan200/cos14° =939.56N 軸向力Fa=Fttan=2054×tan140=624.32N2)計算軸承支反力圖1(2) 1(4)水平面RAH=(FQ×82+Fa×d1/2-Fr×67.5)/67.5+67.5=(864.94×82+624.32×56/2-939.56×67.

17、5)/135=1124NRBH=FQ+Fr+FAN=864.94+939.56+488.61=2293.11N垂直面RAV=RBV=Fr/939.56/2=469.78N(1) 繪制水平面彎矩圖（如圖1(3)）和垂直面彎矩圖（如圖1(5)）小齒輪中間斷面左側(cè)水平彎矩為MCHL=RAH×67.5=7.59×105N·mm小齒輪中間斷面右側(cè)水平彎矩為MCHR= RAH×67.5-Fa×d1/2=1124×67.5-624.32×28= 5.84×105N·mm右軸頸中間斷面處水平彎矩為MBH=FQ×

18、82=864.94×82=7.09×105N·mm小齒輪中間斷面處的垂直彎矩為MCV=RAV×67.5=469.78×67.5=3.17×105N·mm(2) 按下式合成彎矩圖（如圖1（6）M=( MH 2+ MV 2) 1/2小齒輪中間斷面左側(cè)彎矩為MCL= ( MCHL 2 + MCV 2) 1/2=7.59×105) 2 + (3.17×105)21/2=6.77×105 N·mm小齒輪中間斷面右側(cè)彎矩為MCR= ( MCHR 2 + MCV 2) 1/2=(5.84×

19、105) 2 + (3.17×105)21/2=4.415×105 N·mm(3)畫出軸的轉(zhuǎn)矩T圖 1（7） T=44831N/mm (4) 按下式求當量彎矩并畫當量彎矩圖1（8）Me= ( MH2+(T 2) 1/2這里 ，取=0.6，T=0.6×44831=2.690×104 N·mm由圖1（1）可知，在小齒輪中間斷面右側(cè)和右側(cè)軸弱中間斷面處的最大當量彎矩分別為MC=(MCR2+(T 2) 1/2=(2.304×104) 2 + (2.690×104)21/2=3.542×105 N·mmM

20、B=(MBH2+(T 2) 1/2=(7.168×104) 2 + (2.690×104)21/2=7.656×105 N·mm(5)校核軸的強度 取B和C兩截面作為危險截面B截面處的強度條件：=MB/W=MB/0.1d3=7.656×104/0.1×303 =28.36Mpa<-1C截面處的強度條件：=MC/W=MC/0.1d3=3.542×104/0.1×49.753=2.88<-1結(jié)論：按彎扭合成強度校核小齒輪軸的強度足夠安全，完全符合要求。（按照最小徑進行校核）軸各段直徑和長度按軸徑從左到右分別

21、編號1.2.3.4.5.6.7 7段為大帶輪安裝軸段，軸徑為25mm，因定位問題，軸段增加15mm，則軸段為50mm 6段為過渡軸段，取軸徑為30mm，軸段超出軸蓋10-15mm，軸段長度為10+58+12+15-13-20=60mm 1.5為軸承安裝軸段，取30307軸承，軸徑為35mm，軸段長度為21mm 2.4也為過渡軸段軸徑為44mm，齒輪端到箱體內(nèi)壁取10mm軸承端面到箱體內(nèi)壁取3mm，所以2.4段長度取13mm。 3為齒輪段，軸按照齒輪設(shè)計數(shù)據(jù)。 考慮到應力集中，軸段加工倒角，2.4段加工退刀槽。FtFaFrCRBVRBHBFQT(1)RAHFrFaRBHFQ(2)3.17

22、5;1055.84×1057.09×105(3)2.005×104(5)RAVFtRBV(4) 6.77×1053.17×1057.09×105(6)448312.690×104TaT(7)6.77×1043.542×1057.656×1052.690×104(8) 從動軸的設(shè)計計算1選擇軸的材料，確定許用應力由于設(shè)計的是單級減速器的輸出軸，屬于一般軸的設(shè)計問題，選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度217255HBS， -1=60Mpa2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）軸的零件定位，固定和裝配   單

23、級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，靠平鍵和過盈配合實現(xiàn)周向固定。（2）確定軸的各段直徑和長度初選用30309型圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為45mm,寬度為25mm。(3)從動軸的強度校核圓周力Ft：Ft=2T2/ d2=2×235.83/265183.51=2570N徑向力Fr：Fr= Fttan/cos=2570×tan200/cos14° =964.33N 軸向力Fa： Fa=Fttan=2570×tan140=640.77N (4)計算軸承支反力水平面：RAH=(Fa×d2/2-Fr×67.5)

24、/(67.5+67.5)=( 640.77×235.83/2-964.33×67.5)/135=77.44NRBH=Fr+FAH=964.33+77.44=1041.77N垂直面AV=RBV=Fr/2=964.33/2=482.16N(3)畫出水平彎矩MH圖2（3）垂直彎矩圖（）大齒輪中間斷面左側(cè)水平彎矩×5227大齒輪中間斷面右側(cè)水平彎矩為×.5.356×5大齒輪中間斷面處的垂直彎矩為×3.255×5 (4)計算合成彎矩M=（M2+M22）1/2 大齒輪中間斷面左側(cè)彎矩為MCL= ( MCHL 2 + MCV 2) 1/2

25、=3.22×105N·mm大齒輪中間斷面右側(cè)彎矩為MCR= ( MCHR 2 + MCV 2) 1/2=6.27×105 N·mm (5)畫出軸的軸轉(zhuǎn)矩圖（）2.0512×10N·mm(6)按下式求當量彎矩并畫當量彎矩圖（）Me= ( MH2+(T 2) 1/2這里 ，取=0.6，T=.×10N·mm由圖（1）可知，在大齒輪中間斷面左側(cè)處的最大當量彎矩分別為MC=(MCR2+(T 2) 1/2=6.28×10 N·mm（）校核軸的強度去截面作為危險截面截面處的強度條件：=MC/W=MC/0.1d

26、3=6.28×10/0.1×43=13.08<-1結(jié)論：按彎扭合成強度校核大齒輪軸的強度足夠安全，完全符合要求。軸各段直徑和長度按軸徑從左到右分別編號依次為7.6.5.4.3.2.1 1段為聯(lián)軸器安裝軸段，查表KA=1.5，計算轉(zhuǎn)矩Tca=KA*T2=353.75查表得，選用HL3J型聯(lián)軸器。軸的直徑為d=38mm，則1軸段直徑為38mm長度取58mm。并選用圓頭普通平鍵。 2段為過渡軸段，右端對聯(lián)軸器定位，軸徑取42mm軸段超出軸承蓋10-20mm，軸段長度為12.5+58+12+15-42.5=55mm 3.7為滾子軸承安裝軸段，選用30309型軸承，查表得軸徑為

27、45mm，7軸段長25mm，3軸段長25+3+12.5+2=42.5mm。其中3為箱體到內(nèi)壁的距離。 4為齒輪安裝軸段，軸徑取55m，相應大齒輪孔徑為55mm，由于要略短于齒輪寬度，取長度為58mm，查表并選用圓頭平鍵。 5段為對大齒輪做軸向定位。軸徑為65mm，長度為8mm。 6段為軸承軸向定位，軸徑為54mm長度為7.5mm。 考慮到應力集中，軸段間加工應有倒角，段加工退刀槽。并倒圓角。RAVRAHFtFaFrRBVTACB(1)RAVFrFar(2)52275.356×5(3)RAVFtRBV(4)3.255×5(5)3.22×1056.27×10

28、5(6)2.05118×101.2307×10TaT(7)3.22×1051.308×101.2307×10(8)六、滾動軸承的選擇及校核計算根據(jù)根據(jù)條件，軸承預計壽命8年，要求一天工作16小時，一年工作日為250天，得16×250×8=32000小時1、由上面的設(shè)計，初選軸承的內(nèi)徑 小齒輪軸的軸承內(nèi)徑d1=35mm 大齒輪軸的軸承內(nèi)徑d2=45mm由于軸承要承受徑向和軸向的載荷，故選擇圓錐滾子軸承查手冊，小齒輪軸上的軸承選擇型號為30307大齒輪軸上的軸承選擇型號為303092.計算滾子軸承壽命對于30307型Ft小=2.

29、5kNFa小=0.623KNFr小=0.98KN1KN軸承由于是對稱布置Fr小1=Fr小2=0.5KN查課程設(shè)計30307型軸承參數(shù)e=0.31，Y=1.9 Y0=1派生軸向力Fd1=Fd2=0.13kn所以所得軸向總力Fa1小=0.753KNFa2小=0.13KnFa小/Fr小=1.51e P1=1.63 KNFa2小/Fr2小=0.26e P2=Fr小=0.13 KN計算軸承的基本額定壽命P1P2，所以P=P1=1.63查表得，C=Cr=71.2KNLh=9.77×10632000h2.30309軸承Ft大=2.57 KnFa大=Ft大tan=0.64 KnFr大=0.964 K

30、n相比30307軸承，30309軸承載荷小，而且性能和材料都優(yōu)于30307，所以30309無須校核。七、減速器附件的選擇1.減速器箱體設(shè)計機座壁厚：=0.025a1=0.025×115.461=3.89取=8mm機蓋壁厚：1=8mm機座凸緣厚度：b=1.5=12mm機蓋凸緣厚度：b1=1.51=12mm機座底凸緣厚度：b2=2.5=20mm地腳螺釘直徑：df=0.036a12=17.8mm18mm地腳螺釘數(shù)目：n=6軸承旁連接螺栓直徑：d1=0.75 df 14mm機蓋與機座連接螺栓直徑：d2=（0.50.6）df=10mm軸承端蓋螺釘直徑：d3=（0.40.5）df=8mm窺視孔蓋

31、螺釘直徑：d4=（0.30.4）df=6mm定位銷直徑： d=（0.70.8）d2=8mm軸承旁凸臺半徑：R1=C2=20mm外機壁至軸承座端面距離：l1 =50mm大齒輪頂圓于內(nèi)機壁距離：11.2=12mm齒輪端面與內(nèi)機壁距離：2=11mm機蓋、機座肋厚：m10.851=7.8mm=8mm；m0.85=8mm軸承端蓋外徑：D1=D?。?5.5）d3=484090mm  D2=D大（55.5）d3=12040=160mm軸承端蓋凸緣厚度：t=（11.2）d3=9mm軸承旁邊連接螺栓距離：sD2 盡量靠近，不干涉Md1和Md3為準2.其他技術(shù)說明窺視孔蓋板 A=90mm， A

32、1=120mm通氣器 由于在室內(nèi)使用，選通氣器（一次過濾），采用M20×1.5油面指示器   選用游標尺M16油塞螺釘   選用M16×1.5啟蓋螺釘   選用M10定位銷     選用8吊環(huán)    箱體上采用起吊鉤結(jié)構(gòu)，箱蓋上采用起吊耳環(huán)結(jié)構(gòu)八、減速器的潤滑和密封潤滑包括齒輪潤滑和軸承潤滑1、齒輪的潤滑V齒=1.24m/s12m/s，采用浸油潤滑，浸油高度h約為1/6大齒輪分度圓半徑，取為45mm。侵入油內(nèi)的零件頂部到箱體內(nèi)底面的距離H=40m

33、m。2、滾動軸承的潤滑30307：dn=35×480=17500mm/min30309:dn=45×121.07=5448.2 mm/min查表可得采用 飛濺潤滑方式。3、  潤滑油的選擇查表得，齒輪選用全損耗系統(tǒng)用潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用L-AN32潤滑油。4、  密封方法由于軸的速度小，而且不是十分精密的設(shè)備，采用氈圈油封即可，完全滿足設(shè)計要求。九、參考資料1機械設(shè)計課程設(shè)計，合肥工業(yè)大學出版社；2機械設(shè)計（第七版），高等教育出版社， 2010年7月第七版；3簡明機械設(shè)計手冊，同濟大學出版社，洪鐘德主編，2010年5月第一版；5工程機械構(gòu)造圖冊，機