齿轮减速器课程设计说明书

机械设计课程设计计算说明书设计题目减速器的设计专业农业机械化及其自动化班级设计人完成日期2011-1-5设计要求：含有单级圆柱齿轮减速器及带传动的传动系统运输带工作拉力F= 2300 N运输带工作速度v = 1.1 m/s卷筒直径D= 250 mm工作条件：两班制工作，常温下连续单向运转，空载起动，载荷平稳，室内工作，环境有轻度粉尘，每年工作300天，减速器设计寿命10年，电压为三相交流电（220V/380V）.目录一、运动参数的计算 (4)二、带传动的设计 (6)三、齿轮的设计 (8)四、轴的设计 (12)五、齿轮结构设计 (18)六、轴承的选择及计算 (19)七、键连接的选择和校核 (23)八、联轴器的选择 (24)九、箱体结构的设计 (24)十、润滑密封设计 (26)一．运动参数的计算1．电动机的选型1）电动机类型的选择按工作要求选择Y 系列三相异步电机，电压为380V 。

2）电动机功率的选择 滚筒转速：6060 1.184.0min 0.25v r n D ωππ⨯===⨯负载功率:/10002300 1.1/1000 2.52w P FV ==⨯= KW电动机所需的功率为：kw aw d pp η=（其中：d p 为电动机功率，w p 为负载功率，a η为总效率。

）为了计算电动机所需功率d p ，先确定从电动机到工作机只见得总效率a η，设1η、2η、3η、4η分别为V 带传动、闭式齿轮传动（齿轮精度为8级）、滚动轴承和联轴器的效率查《机械设计课程设计》表2-2得 1η=0.95 2η=0.97 3η=0.99 4η=0.993a 123430.950.970.990.990.8852ηηηηη==⨯⨯⨯= 折算到电动机的功率为:2.532.858 kw 0.8852w d a p p η=== 选取额定功率未3kw 3）电动机转速的选择选择常用的同步转速为1500 r/min 和1000 r/min 。

4）电动机型号的选择为了合理分配传动比，使机构紧凑，选用电动机Y132S-62．计算传动装置的总传动比和分配传动比(1)总传动比: 960i 11.4384.0m a w n n === （2）选择带传动的传动比13i = （3）齿轮的传动比2111.43 3.813a i i i === 3．计算传动装置的运动和动力参数：（1）计算各轴的转速:I 轴转速：1/960/3320/min I m n n i r ===2/320/3.8183.99/min II I n n i r === 83.99/min III II n n r == （2）各轴的输入功率 I 轴上齿轮的输入功率:1w 3 4.4160.950.99 2.715P P KW ηη==⨯⨯=1II 轴输入功率： 13 4.3280.970.99 2.607II P P KW ηη=⋅⋅=⨯⨯=2 III 轴输入功率：4 2.6070.990.99 2.556III II P P KW ηη=⋅⋅=⨯⨯=3 （3）各轴的转矩 电动机的输出转矩：1119550/n 9550 2.715/32081.026m T P N ==⨯=⋅ 9550/n 9550 2.607/83.99296.426m II II II T P N ==⨯=⋅ 9550/n 9550 2.556/83.99290.627m III III III T P N ==⨯=⋅运动和动力参数如下表二．带传动的设计1. 确定计算功率 查课本表8-7得： 1.1A K = 1.13 3.3k ca A P k P W =⨯=⨯=,式中为工作情况系数， p 为传递的额定功率,即电机的额定功率.2. 选择带型号根据 3.3ca P =， 1.1A k =,查课本图8-11选用带型为A 型带． 3. 选取带轮基准直径21,d d d d 1）初选小带轮基准直径查课本表8-6和表8-8取小带轮基准直径1100d d mm = 2）验算带速v1100960 5.03/601000601000d m d n V m s ππ⨯⨯===⨯⨯在5～25m/s 范围内，故V 带合适 3）计算大带轮基准直径2113100300d d d i d mm =⨯=⨯= 查课本表8-8后取2315d d mm = 4. 确定中心距a 和带的基准长度根据课本式8-20 ，初步选取中心距0500mm a = 所以带长,'d L =1122200()2()1675mm 24d d d d d d a d d a π-+++=查课本表8-2选取基准长度1600d L mm =得实际中心距0160016755046222d d L L a a mm '--=+=+=由8-24式得中心距地变化范围为438~510mm5. 验算小带轮包角1α211180180159d d d d a απ-=-⨯= ，包角合适。

6. 确定v 带根数z1）计算单根V 带额定功率r P由1100d d mm =和1n 960/min r =查课本表8-4a 得00.9576k p W = 转速1n 960/min r =，传动比13i =,查课本8-4a 得00.11p kW ∆= 查课本表8-2得0.99L K =查课本表8-5,并由内插值法得K ∂=0.94600()(0.95760.11)0.9460.990.9999r L P P P K K kW α=+∆=+⨯⨯= 2）带的根数3.3 3.300.9999ca r p Z p ===故选Z=4根带。

7.计算初拉力 由8-3得q=0.1kg/m ，单根普通Ｖ带张紧后的初拉力为20min500137.2zvF qv N αα=+=（2.5-K ）（）K 8.计算作用在轴上的压轴力p F101592sin 24137.2sin 108122p F z F N α︒=⨯=⨯⨯⨯=9.V 带轮的结构设计（1）B=（Z-1）t+2s=（4-1）×16+2×10=68mm⑵、小带轮的设计 采用材料HT150铸铁 ∵D 1=100mm ＞3d ，d 为电机轴的直径d=38mm ，且1D ＜300mm ，故采用腹板式。

腹板上不开孔。

a)、部分结构尺寸确定： d 1=1.8d=1.8×38=69mm0.20.26312.6C B mm ==⨯=1121002 2.5105w a D D h mm =+=+⨯= L=1.8d=1.8×38=69mm⑶、大带轮的设计由于 D 2=300mm ， 故采用孔板式。

a ）、有关结构尺寸如下： d=38mm; 第I 轴直径d 1=1.8×38=69mm L=1.8d=38×1.8=69mm2223002 2.5305w a D D h mm =+=+⨯=三.齿轮的设计1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）根据传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。

（2）运输机为一般工作状态的机器，转速不高，故齿轮选择8级精度。

（3）材料选择根据课本表10-1：小齿轮材料为40Cr （调质），硬度280HBS 大齿轮材料为45＃钢（调质）HB 2=240大小齿轮齿面的硬度差为280－240=40，是合理的。

当运转过程中较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面，会起较明显的冷作硬化效应，提高了大齿轮齿面的疲劳极限，从而延长了齿轮的使用寿命。

（4）选小齿轮的齿数Z 1=23；则大齿轮齿数Z 2= 1i ⋅Z 1=3.81×23=87.6，去Z 2=8 2、按齿面接触疲劳强度设计由由设计公式（10-9a ）进行试算，即1t d ≥（1）确定公式内的各计算数据 1)、试选K t =1.3；2)、1T 81.026N m 81026N mm =⋅=⋅； 3)、由课本表10-7选取Фd =1；4)、由课本表10-6查得材料的弹性影响系数Z E =189.8 12MPa5）由图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的解除疲劳强度极限lim1600H MPa σ=大齿轮的解除疲劳强度极限lim2550H MPa σ= 6）由课本式10-13计算应力循环次数811h 11h N 60n jL N 60n jL 603201(2830010)9.2210===⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯881229.2210N 2.42103.81N i ⨯===⨯7）由课本图10-19取接触疲劳寿命系数K NH1=0.90，K NH2=0.95 8）计算接触疲劳许用应力去失效概率1%，安全系数S=1，由课本式（10-12）得1lim11[]0.9600540NH H H K MPa S σσ⋅==⨯= 2lim22[]0.95550522.5NH H H K MPa Sσσ⋅==⨯=（2）计算1）试算小齿轮分度圆直径d 1t160.287t d mm ≥==2)、计算圆周速度V=100060n d 1t 1⨯π=60.287320601000π⨯⨯⨯=1.01m/s3)、计算齿宽1160.28760.287b t b d mm φ=⋅=⨯= 4）计算齿宽和齿高的比bh模数1160.287/23 2.61tt d m mm z === 齿高h=2.25t m =5.898mmbh=60.287/5.898=10.225)计算载荷系数根据v=1.01m/s ，8级精度，由课本图10-8查得动载荷系数K V =1.10 直齿轮1H F K K αα==由课本表10-2查得使用系数1A K =由课本表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承对称布置时1.1349H K β=由10.22bh=， 1.1349H K β=查得 1.30F K β= 故载荷系数1 1.101 1.349 1.484A V H H K K K K K αβ==⨯⨯⨯=6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a ）得1160.28763.007t d d === 7）计算模数1163.007 2.7423d m mm z === 3、按齿根弯曲强度设计由课本式（10-5）得弯曲强度计算公式m ≥（1）确定公式内的各个计算数值1）由课本图10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限1500FE MPa σ= 大齿轮的弯曲疲劳强度极限2380FE MPa σ=2）由课本图10-18取弯曲疲劳寿命系数10.88FN K =, 20.92FN K = 3)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由课本式（10-12）得1110.88500[]314.291.4FN FE F K MPa S σσ⨯=== 2220.92380[]249.711.4FN FE F K MPa S σσ⨯===4)计算载荷系数K1 1.101 1.3 1.43A V F F K K K K K αβ==⨯⨯⨯=5)查取齿形系数由表10-5查得 1 2.69Fa Y =，2 2.204Fa Y = 6）查取应力校正系数由表10-5查得 1 1.575Sa Y =,2 1.778Sa Y = 7)计算大、小齿轮的[]Fa SaF Y Y σ 111 2.69 1.5750.01348[]314.29Fa Sa F Y Y σ⨯== 222 2.204 1.7780.01569[]249.71Fa Sa F Y Y σ⨯== 大齿轮的数值大 （2）设计计算1.90m ≥== 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模式m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m 的大少主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮的直径（即模数）与齿轮的乘积有关，可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.90并就近圆整为标准值m=2mm ，按接触疲劳强度计算分度圆直径1d =63.007mm ，算出小齿轮齿数1163.00731.52d z m ===，取1z =32 大齿轮齿数：221 3.8132122z i z ==⨯≈这样设计的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。