单级斜齿圆柱齿轮减速器的设计.

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

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------------------------------------------14 十一、设计小结----------------------------------------15 十二、参考资料目录----------------------------------16

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

二、电动机的选择 1、电动机类型的选择：

Ｙ系列全封闭自扇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=Fw 2Vw/1000=2850*1.5/1000=4.275Kw (2) 传动机装置的总功率:

2

12345ηηηηηη=????=0.96x0.98x0.98x0.98x0.99x0.96=0

.876

(3 ) 电机所需的工作功率:P=Pw/η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 1、计算总传动比及分配各级的传动比 工作机的转速 n=60x1000v/（πD ） =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

P=4.88Kw

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/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 4.52 /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

电动机轴Ⅰ轴Ⅱ轴工作轴轴名

参数

转速（r/min）960 320 66.67 66.67

功率（kw） 4.88 4.68 4.52 4.41

48.55 139.67 647.46 637.70 转矩T（N ?m）

传动比i 3.00 4.80 1.00

效率 0.96 0.966 0.976

设计计算及说明结果四、三角带传动设计

( 1) 选择普通V 带

Pc=KaP=1.1x5.5=6.05kw

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

(2) 确定带轮基准直径，并验算带速V：

V=πdd1n1/60x1000

=πx100x960/60x1000=5.03m/s

在5~25 m/s 范围内，带速合适。

(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

L0=1648.3mm

确定基准长度Ld=1600mm

计算实际中心距

a≈a0+(Ld-L0)/2=476mm

可调范围452

dd1=100mm dd2=300mm

V=5.03m/s

Ld=1600mm a=476mm

( 4 ) 验算小带轮包角

α= 1 80°- ( dd2-dd1) /a x57 .3°

=156°＞120°（适用）

(5) 确定带的根数

由n0=960r/min dd1=100mm i=3

查表P0=0.96kw ΔP0=0.11kw

查表kα=0.935 Kl=0.99

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

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

五、齿轮传动的设计计算

(l)选择齿轮材料及精度等级α=156°

Z=7

F0=146.33N Fq=2003.85 N

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φd=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Z1=20，则

Z2=4.80x20≈96

实际传动比i=Z2/Z1=96/20=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 Z1=20

Z2=96

i=4.80 Mn=2mm

中心距a=Mn(Z1+Z2)/2cosβ=120.09mm

取a=120mm

确定螺旋角β=arcos[Mn(Z1+Z2)/2a]=14.835°

齿轮分度圆直径d1=MnZ1/cosβ=41.38mm

d2= MnZ2/cosβ=198.62mm

模数m=d1/Z1=2.069

齿宽b=φdxd1=1x41.38=41.38mm

b2=45mm b1=50mm

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 dminx（1+5%）=24.045mm a=120mm

d1=41.38mm d2=198.62mm

b1=50mm

b2=45mm

v=0.693m/s

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下：dmin=25mm；

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

则由dmin=C（P/n的三次方根）可算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下：dmin=45mm；d1=50mm;

d2=55mm; d3=60mm。

经过验证，此阶梯轴设计可行。Ⅰ轴

dmin=25mm d1=30mm; d2=35mm

Ⅱ轴：

dmin=45mm d1=50mm;

d2=55mm; d3=60mm。

3、轴各段长度确定

（1）Ⅰ轴长度确定

Ⅰ轴最小直径段连接皮带，根据普通V带轮的结构及尺寸公式，长度B=(z-1)e+2f.

皮带的选择为A型普通带，查表3—5可知，其中e=15mm,f=10mm,而z=4，可算的B=65mm.

接下来两段可根据轴承等确定为：

L1=L2=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：

L1=65mm;

L2=36mm;

L3=36mm;

L4=36mm;

L5=8mm;

L6=31mm; Ⅰ轴三段长度分别为（从最小直径段开始）：

B=65mm.

L1=L2=33mm。

Ⅱ轴各段长度：

L1=65mm;

L5=8mm;

L6=31mm;

L3=36mm;

L4=36mm;

L2=36mm;

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

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:

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

бp=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

бp=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

选择45 钢，许用挤压应力

бp=2T/dkl<[б]p=100Mpa

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

十、润滑与密封

1、滚动轴承的润滑，V=1.43m/s<1.5m/s,采用润

滑脂润滑。

2、齿轮的润滑采用浸油润滑，侵入油的零件顶

部到箱体内底部的距离为H=45mm.

3 、润滑油的选择

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

( 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

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