单级斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书.docx

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1、单级斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书 机械设计基础课程设计说明书课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 专业：机械设计制造及自动化（模具方向）班级：0 6 0 5 0 4 0 5 学号：0 5 0 5 0 4 0 2 9 设计者：龚晶晶 指导老师：谢海涌老师、覃学东老师 桂林电子科技大学 目录 一课程设计书 2 二设计要求2 三设计步骤2 1. 传动装置总体设计方案 3 2. 电动机的选择 4 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 5. 设计V带和带轮 6 6. 齿轮的设计 8 7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 8. 键联接设计 26 9. 箱

2、体结构的设计 27 10.润滑密封设计 30 11.联轴器设计 30 四设计小结31 五参考资料32 一. 课程设计书 设计课题: 设计一用于带式运输机上的单级斜齿轮圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限8年(300天/年),两班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V 表一: 题号 1 参数 运输带工作拉力（kN） 1.5 运输带工作速度（m/s） 1.1 卷筒直径（mm）200 二. 设计要求 1.减速器装配图一张(A1)。 2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)

3、。 3.设计说明书一份。 三. 设计步骤 1. 传动装置总体设计方案 2. 电动机的选择 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 4. 计算传动装置的运动和动力参数 5. “V”带轮的材料和结构 6. 齿轮的设计 7. 滚动轴承和传动轴的设计 8、校核轴的疲劳强度 9. 键联接设计 10. 箱体结构设计 11. 润滑密封设计 12. 联轴器设计 1.传动装置总体设计方案: 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。 2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀， 要求轴有较大的刚度。 3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V 带设置在高速级。 其传动方案如

4、下： 1 2 3 456 图一:(传动装置总体设计图) 初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 选择V 带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 传动装置的总效率a =123242560.96398.0295.00.970.960.759； 1为V 带的效率,2为圆柱齿轮的效率， 3为联轴器的效率，4为球轴承的效率， 5为圆锥滚子轴承的效率，6为卷筒的传动效率。 2.电动机的选择 电动机所需工作功率为： P P /23001.1/0.8353.03kW, 执行机构的曲柄转速为n D 60v 1000?=105r/min ， 经查表按推荐的传动比合理范围，V 带传动的传动比i 24，单级圆柱

5、斜齿轮减速器传动比i 36， 则总传动比合理范围为 i624，电动机转速的可选范围为 n in（624）105 6302520r/min。 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选定型号为Y112M4的三相异步电动机，额定功率为4.0 额定电流8.8A，满载转速 m n1440 r/min，同步转速1500r/min。 3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 （1）总传动比 由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为 a in/n1440/10513.7 （2）分配传动装置传动比 a i ii 式中 1 ,i i分别为带传动和减速器的传动

6、比。 方 案 电动机 型号 额定 功率 P ed kw 电动机转速 min r 电动机 重量 N 参考 价格 元 传动装置的传动比 同步 转速 满载 转速 总传 动比 V带 传动 减速器 1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 中心高外型尺寸 L（AC/2+AD）HD 底脚安装尺 寸AB 地脚螺栓 孔直径K 轴伸尺 寸DE 装键部位尺 寸FGD 132 515345315 216 178 12 3680 10 41 为使V 带传动外廓尺寸不致过大，初步取0i 2.3，则减速器传动比为i 0/i i a 13.7/2.35.96 4.计算传动装置

7、的运动和动力参数 （1） 各轴转速 I n 0/i n m 1440/2.3626.09r/min n 1/i n 626.09/5.96105.05r/min （2） 各轴输入功率 P d p 13.050.962.93kW P p 232.930.980.950.9932.71kW 则各轴的输出功率： P P 0.98=2.989kW P P 0.98=2.929kW （3） 各轴输入转矩 1T =d T 0i 1 Nm 电动机轴的输出转矩d T =9550 m d n P =95503.05/1440=20.23 N 所以: T d T 0i 1 =20.232.30.96=44.66N

8、m T T 1i 12=44.665.960.980.95=247.82 N m 输出转矩：T T 0.98=43.77 Nm T T 0.98=242.86Nm 运动和动力参数结果如下表 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min 输入 输出 输入 输出 电动机轴 3.03 20.23 1440 1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 5、“V ”带轮的材料和结构 确定V 带的截型 工况系数 由表6-4 K A =1.2 设计功率 Pd=K A P=1.24kw Pd=4.8 V 带截型 由

9、图6-13 B 型 确定V 带轮的直径 小带轮基准直径由表6-13及6-3取 d d1 =160mm 验算带速 V=9601603.14/60000=8.04m/s 大带轮基准直径d d2=d d1i=1602.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm 确定中心距及V带基准长度 初定中心距由0.7（d d1+d d2） 360 要求结构紧凑，可初取中心距a0=700mm 初定V带基准长度 Ld0=2a0+3.14/2(d d1+d d2 )+1/4a0(d d2 -d d1 )2=2232mm V带基准长度由表6-2取 Ld=2240mm 传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2

10、=708 a=708mm 小带轮包角 a 1 =1800-57.30(335-160)/708=1640 确定V带的根数 单根V带的基本额定功率由表6-5 P1=2.72kw 额定功率增量由表6-6 P=0.3 包角修正系数由表6-7 Ka=0.96 带长修正系数由表6-2 K L =1 V 带根数 Z=Pd/(P1+P2)KaK L =4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 取Z=2 V带齿轮各设计参数附表 1.各传动比 V带齿轮 2.3 5.96 2. 各轴转速n (r/min) (r/min) 626.09 105.05 3. 各轴输入功率 P （kw ） （kw

11、） 2.93 2.71 4. 各轴输入转矩 T (kNm) (kN m) 43.77 242.86 5. 带轮主要参数 小轮直径（mm ） 大轮直径（mm ） 中心距a （mm ） 基准长度（mm ） V 带型号 带的根数z 160 368 708 2232 B 2 6.齿轮的设计 （一）齿轮传动的设计计算 齿轮材料，热处理及精度 考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮 （1） 齿轮材料及热处理 材料：高速级小齿轮选用45#钢调质，齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数1Z =24 高速级大齿轮选用45#钢正火，齿面硬度为大齿轮 240HBS Z 2=i Z

12、 1=5.9624=143.04 取Z 2=144 齿轮精度 按GB/T100951998，选择7级，齿根喷丸强化。 初步设计齿轮传动的主要尺寸 按齿面接触强度设计 2 1 3 1) (12H E H d t t Z Z u u T K d ? 确定各参数的值: 试选t K =1.6 选取区域系数 Z H =2.433 78.01= 82.02= 则6.182.078.0=+= 计算应力值环数 N 1=60n 1j h L =60626.091（283008） =1.4425109h N 2=4.45108h #(5.96为齿数比,即5.96=1 2 Z Z ) 查得：K 1H N =0.93

13、 K 2H N =0.96 齿轮的疲劳强度极限 取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: H 1=S K H HN 1 lim 1=0.93550=511.5 MPa H 2= S K H HN 2 lim 2=0.96450=432 MPa 许用接触应力 MPa H H H 75.4712/)4325.511(2/)(21=+=+= 查课本表3-5得：E Z =189.8MP a d =1 T=9.5510511/n P =9.551052.93/626.09 =4.47104N.m 3.设计计算 小齿轮的分度圆直径d t 1 2 1 3 1) (12H E H d t t Z Z u u

14、 T K d ?+? =46.42 计算圆周速度 =?=1000601 1 n d t 1.52 计算齿宽b 和模数nt m 计算齿宽b b=t d d 1?=46.42mm 计算摸数m n 初选螺旋角=14? nt m = mm Z d t 00.224 14 cos 42.46cos 11=?= 计算齿宽与高之比h b 齿高h=2.25 nt m =2.252.00=4.50mm h b =46.42/4.5 =10.32 计算纵向重合度 =0.3181Z d 14tan 241318.0tan ?=1.903 计算载荷系数K 使用系数A K =1 根据s m v /62.1=,7级精度,

15、 查课本得 动载系数K V =1.07, 查课本K H 的计算公式: K H =)6.01(18.012.12d + 2 d ?+0.23103-b =1.12+0.18(1+0.6?1) 1+0.23103-46.42=1.33 查课本得: K F =1.35 查课本得: K H =F K =1.2 故载荷系数: K K K K H K H =11.071.21.33=1.71 按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 d 1=d t 1t K K /3 =50.64mm 计算模数n m n m = mm Z d 04.224 14 cos 64.50cos 11=?= 4. 齿根弯曲疲劳强度设

16、计 由弯曲强度的设计公式 n m )(cos 212213 F S F a d Y Y Z Y KT ? ? 确定公式内各计算数值 小齿轮传递的转矩47.58kNm 确定齿数z 因为是硬齿面，故取z 24，z i z 5.9624143.04 传动比误差 i u z / z 143.04/245.96 i 0.0325，允许 计算当量齿数 z z /cos 24/ cos 314? 26.27 z z /cos 144/ cos 314?158 初选齿宽系数 按对称布置，由表查得1 初选螺旋角 初定螺旋角 14 载荷系数K K K K K K =11.071.21.351.73 查取齿形系数Y 和应力校正系数Y 查得: 齿形系数Y 2.592 Y 2.211 应力校正系数Y 1.596 Y 1.774 重合度系数Y 端面重合度近似为1.88-3.2（ 2 11 1Z Z + ）cos 1.883.2（1/241/144）cos14? 1.7 arctg （ tg /cos ）arctg （tg20/cos14?）20.64690 14.07609 因为/cos ，则重合度系数为Y 0.25+0.75 cos /0.673 螺旋角系数Y 轴向重合度 09 .214sin 42.46?o 1.675, Y 10.82 计算大小齿轮的 F S F F Y 安全系数由表查得S 1.25