一级圆柱斜齿轮减速器机械课程设计报告.doc

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1、0/41机械设计课程设计机械设计课程设计计算说明书计算说明书设计题目：一级设计题目：一级圆柱斜齿轮减速器圆柱斜齿轮减速器院系：院系：班级：班级：学号：学号：设计者：设计者：指导教师指导教师:时间：2013 年 6 月 10 日 至 2013 年 6 月 28 日1/41目目录录一、设计任务一、设计任务2 2二、传动方案的确定二、传动方案的确定2 2三、电动机的选择三、电动机的选择2 2四四、传动装置的总传动比与其分配、传动装置的总传动比与其分配4 4五五、计算传动装置的运动和动力参数、计算传动装置的运动和动力参数4 4六、带传动的设计与计算六、带传动的设计与计算6 6七七、齿轮传动的设计计算、

2、齿轮传动的设计计算8 8八、八、轴的设计计算轴的设计计算1010九、滚动轴承的校核九、滚动轴承的校核1818十、十、键的选择与强度校核键的选择与强度校核2020十一、箱体设计与附属部件设计十一、箱体设计与附属部件设计2121十二、参考文献十二、参考文献22222/41一、设计任务：一、设计任务：设计一用于带式运输机上的一级圆柱斜齿轮减速器。已知条件：输送带的牵引力F（N）输送链的速度v(m/s)传 动 滚 筒 直 径D(mm)12501.55250工作条件：连续单向运转，工作时载荷平稳，空载启动，输送带允许速度误差5，二班制工作，使用期限 10 年（每年工作日 300 天），小批量生产。二、传

3、动方案的确定二、传动方案的确定传动简图如下：1、普通 V 带传动；2、电动机；3、减速器；4、联轴器；5、运输皮带；6、传动滚筒三、电动机的选择三、电动机的选择（1）选择电动机的类型根据用途选Y系列（IP44）三相异步电动机（2）选择电动机的功率1工作机输出功率1250 1.551.937510001000WFvPkWkW9375.1Pw3/412传动效率：V带传动：96.01滚动轴承（一对）：99.02(球轴承)闭式斜齿轮传动效率：97.03（8级精度）联轴器效率：99.04传动滚筒效率：96.05所以，总传动效率=132 345=0.85873.电动机输入功率dPWWFvPPwdk256.

4、28597.09375.1k10004.因载荷平稳，电动机额定功率略大于Pd即可，由P1-203表17-1选Y系列型号电动机，选电动机额定功率Ped为：3kW5.确定电动机转速滚筒轴工作转速min/41.11825055.1100060100060nwrDv一般，V带传动比常用围为4-21i一级圆柱齿轮减速器为52i则总传动比的围为20i.故电动机转速的可选围为=0.8587dP2.256kWwn=118.41r/min4/41min/2.236841.11820rninwd符合这一围的同步转速有：750r/min、1000r/min、1500r/min列表如下：5/41方案电动机型号额定功率

5、Ped(kW)电机同步转速（r/min）电机满载转速（r/min）电动机质量（m/kg）总传动比（ia）1Y100L2-43150014303812.082Y132S-631000960638.113Y132M-83750710796.00综合考虑电动机的质量与装置的尺寸和传动比选择Y100L2-4型电动机四、传动装置的总传动比与其分配四、传动装置的总传动比与其分配1、系统总传动比ii=nm/nw=1430/118.41=12.082、参考1表2-1：取取V带传动30i，齿轮传动比027.4308.120aiii五、计算传动装置的运动和动力参数五、计算传动装置的运动和动力参数6/411、各轴转

6、速n（r/min）电机轴为0轴，减速器高速轴为1轴，低速轴为轴，滚筒轴为3轴，各轴转速为：min/14300rnnmmin/67.476314300101rinnmin/37.118027.467.4761212rinnmin/37.1183rn2、各轴输入功率P（kW）kWPPd256.2010012,256 0.962.17PPkWkWPPP08.297.099.017.23211212KWPPP04.299.099.008.24232233、各轴输入转矩T（N）mNnPT15071430256.295509550000mNnPT48.4367.47617.295509550111mNnP

7、T93.16729.11808.295509550222mNnPT59.16437.11804.2955095503331-3轴的输出功率或输出转矩分别为i=4.0277/41各轴的输入功率或输出转矩乘以轴承效率0.99各轴运动和动力参数六、带传动的设计与计算六、带传动的设计与计算轴名功率 P/kW转矩T/(Nm)转速n/(r/min)传动比i效率输入输出输入输出电机轴2.25615.07143030.96高速轴2.172.1543.4843.05476.674.0270.96低速轴2.082.06167.93166.25118.371098滚筒轴2.042.02164.5916294118.

8、378/41（1）计算功率Pc查表13-8得Ka=1.2，故Pc=KaP1=1.22.17=2.604kw(2)选V带型号(普通V带)根据Pc=2.604kwn1=1430r/min由图13-15查出标点位于低于Z型区域，故选择普通V带Z型带（3）求大小带轮基准直径d2、d1由2P219表13-9得出d1应不小于50，现取d1=85mm，由式13-9得49.254)02.01(8567.4761430)1(1210dnnd由2表13-9取d2=250mm实际从动轮转速min/r2.4862508514302101ddnn转速误差为：02.067.476)2.48667.476()(111nnn

9、误差小于5%，故允许.（4）验算带速V9/41smndV/36.610006014308510006001带速在5-25m/s围，合适（5）求V带基准长度Ld和中心距a初步选取中心距0.7（d1+d2）a02(d1+d2)推出248.5a0710故a0=1.5(d1+d2)=1.5(85+250)=502.5取a0=500由13-2得带长mmaddddaL8.15394)()(2220212100查表13-2对A型带选用Ld=1600mm，再由P220式13-16计算实际中心距mmLLaad530200(6)验算小带轮包角1有P205式13-1得1207.1793.5718012add合适（7

10、）求V带根数Z10/41由P218式13-15得LcKKPPPZ)(00因n0=1430r/min，d1=85mm，由P214表13-3查得P0=0.35kw由P211式13-9得传动比95.2)1(12ddi由P216式13-5得P0=0.03由7.179查P217表13-7得999.0k查2P212表13-2得KL=1.16带入得Z=5.91取Z=6根（8）求作用在带轮轴上的力FQ查P212表13-1得q=0.1kg/m.故由P220式13-17得单根V带的初拉力NqvKZVPFc69.53236.606.0)195.05.2()03.035.0(604.25002)15.2(5000作用

11、在轴上的压力NZFFQ28.6442sin210七、齿轮传动的设计计算七、齿轮传动的设计计算1、设计对象：低速级圆柱斜齿轮传动V=6.36m/s11/411、选定齿轮类型、旋向、精度等级、材料与齿数1）材料选择与确定需用应力：采用硬齿面组合大小齿轮的材料均（表面淬火），齿面硬度为48-55HRC，MpaMpaFEH7001200min查P171表11-5取SH=1.0 SF=1.25取ZH=2.5 ZE=189.8MpaSFFEFF560121MpaSHHHH12001min21(2)按齿轮弯曲强度设计计算选小齿轮的齿取载荷系数K=1.3 齿宽系数8.0d初选螺旋角 15齿数为191z则大齿轮

12、的齿数为5.7612ziz，取77齿行系数44.8508.2133)(cos772)(cos191VVZZ查得YFa1=2.88,YFa2=2.22YSa1=1.57,YSa2=1.77误差计算（i理-i实）/i理=0.015%，合理12/41因0070.00081.0212211FfFsfsaaaaYYYY故应对小齿轮进行弯曲强度校核436.1322)(cos211111FdsFanZYYKTma取2nmmm中心距39.99cos2)(21ZZman取a=100mm确定螺旋角26.162)(arccos21aZZmn齿轮分度圆直径mmZmdn40cos11mmZmdn160cos22齿宽mm

13、dbd321取b2=35mm,b1=40mm.(3)验算齿面接触强度)cos(12008.7942)1(2111ZubduKTZZZHFHE（4）计算圆周速度smsmndvt/998.0/10006067.4764010006021对照 P168 表 11-2 选 9 级精度是合宜的其它几何尺寸的计算（)25.0*,1*(chaZ=613/41齿顶高mmmhaha2*齿根高mmmchahf5.2*)*(全齿高mmchahhahf5.4*)*2(齿顶圆直径mmhddmmhddaaaa16224222211齿根圆直径mmhddmmhddffff5.15725.3722211八、轴的设计计算八、轴的

14、设计计算高速轴的设计计算1.材料选择选材40rC,调质处理.查表得c=107-982、初步计算轴直径已知P1=2.87kw,n1=476.67r/minmmnPcd)24.16-73.17(311考虑到键槽，故将轴径加大3%，则d=)24.16-73.17(103%=（18.26-16.73）mm取d1=20mm轴径2d2=d1+(3-4)c1其中c1=1.6故d2=25+(3-4)1.6=24.8-26.4mm取d2=25mm14/41轴径3和7d2=25mm,所以初选角接触球轴承7206AC,查表得其径为30mm，故d3=d7=30mm轴径4和6齿轮分度圆大小为40mm，选取d4=d6=3

15、4mm轴径5取d5=40mm3、各轴段长度轴长1V带轮的孔径长度为38mm轴长应小于它2-3mm，现取其长度为L1=36mm轴长3和7减速器箱体壁至轴承侧距离4=10-15mm，取4=13mm再查P120-121表12-1得B=16mm再由P140表13-17得挡油环伸入箱壁1-3mm，选取为2mmL3=L7=B+4+2=16+13+2=31mm轴长4和6由装配图得L4=L6=2-2由P30表4-1得2=8取2=10mm191z772z15/41所以L4=L6=8mm轴长5L5=B齿宽=40mm轴长23L-5212KCCL查表得C1=20mmC2=18mm=8mmK为带轮端面至轴承盖表面距离，

16、取K=10mm带入得L2=34mm4、校核高速轴的强度作用在齿轮上的力因已知高速轴小齿轮（齿轮轴）的分度圆直径为:mNTmmd48.43,4011，得：NdTFt2174401048.43223111，NFFntr24.82426.16cos20tan2174costan11，NFFta07.63426.16tan2174tan11.求作用于轴上的支反力水平面123231 31 312323()()0()1512.08()QAHrrQAHFlllFllF lF lFlllFNllH143.66BrQAHFFFFN 121 32310.5544.591629.41atAVBVtAVFdF lFN

17、llFFFN合成：2nmmma=100mm=26.16mmd401mmd1602b2=35mmb1=40mm.16/4122221067.251629.99AAHAVBBHBVFFFNFFFN做出弯矩图水平面：mmNlFMmmNlMBHHQH29.20438.4666.4334.426512.6628.644F311A竖直平面：1213544.59 46.82043.291629.41 46.876256.39VAVVBVMFlN mmMFlN mm 合成弯矩：mmMMMMMHHN76.7628339.7625629.2043mmN34.42651222V1211AA转矩和转矩图143480T

18、N mm 校核轴的强度：齿轮轴处弯矩大且轴径相对较小，为危险截面，按弯扭合成强度进行校核计算，对于单向转动的轴,转矩按脉动循环处理，故取折合系数6.02232231()0.1176283.76(0.6 43480)0.1 4011.92eMTdMPa查表得 40Cr 调质抗拉强度极限B=750MPa，由2P246 表14-3 用插值法查得轴的许用弯曲应力-1b=72MPa17/41所以，e选择材料选用 45 钢，调质2各轴段直径轴径 1mmnPd)82.27-68.30(3)107118(221考虑到键槽的影响，直径可增大 3%，则mmmmd)65.28-68.31()82.27-68.30(

19、%1031取1.2Ak，则计算转矩21.2 167.93201.516cATkTN m我们选用 LT 型弹性套住销联轴器，由1P147 表 14-4 选用 LT6联轴器，取 d1=32mm轴径 2联轴器用轴肩定位，d2=d1+(3-4)c1，12.0c，故 d2=38-40，最终由密封圈确定，选毡圈 40/ZQ 4606，取 d2=40mm轴径 3 和 6L3=L7=31mmL4=L6=8mmL2=34mmNFt2174120/41此处安装轴承，查表选用 7209AC 的角接触球轴承，其径大小为 45mm,故 d3=d6=45mm轴径 4为便于安装齿轮，应使 d4 略大于 d3，选取 d4=5

20、0mm轴径 5此段起轴肩作用，得 d5=d4+(3-4)c1，12.0c，取 d5=58mm3各轴段长度轴长 1考虑到联轴器轴孔长度为 55mm，L1=55-2=53mm轴长 247212BKCCL由于所用螺栓为 M12 故查表得C1=20,C2=18m=8mm查P125表12-4得B=19mK为联轴器轮毂端面与轴段2外端面距离，取K=10mm带入得L2=34mm轴长5小齿轮齿宽b1=40mm，齿宽b2=35，设计高速轴时，取小齿轮端面到箱体壁距离2=10，故大齿轮端面至箱体壁的距离2=10.5mm，由于挡油环深入箱体壁2mm，故L5=2-2=8.5mmNFr24.8241NFa07.6341

21、1512.08AHFNH43.66BFN 544.591629.41AVBVFNFN1067.251629.99ABFNFNmmNMmmNMHH29.204334.426511A112043.2976256.39VVMN mmMN mmmmMMN76.76283mmN34.426511A21/41轴长3和6减速器箱体壁至轴承侧距离4=10-15mm，取4=13mm，低速轴轴承处速度因数dn=45118.37=0.053510校核低速轴的强度 作用在齿轮上的力NFFtt217412，NFFrr24.82412，NFFaa07.63412.求作用于轴上的支反力水平面143480TN mm 11.9

22、2eMPa22/412232 2222 22232()022()824.2441.8634.078039.841.8199.42824.24199.421023.66AHraraAHBHrAHdFllFlFdFlFFllNFFFN 竖直面222321060.361113.64tAVBVtAVFlFNllFFFN合成：22221078.951512.64AAHAVBBHBVFFFNFFFN做出弯矩图水平面：mmNdFlMmmNlMaHH684.427888007.6348.3942.1992-F916.79368.3942.199-F223AH23AH2竖直面：231060.36 39.8422

23、02.33VAVMFlN mm合成弯矩：mmMMMMMHHN15.6009933.42202684.42788mmN34.42651222V2222A2转矩和转矩图1167930TN mm 23/41校核轴的强度：齿轮所在截面处弯矩大，同时此截面还作用有转矩，因此此截面为危险截面，按弯扭合成强度进行校核计算，对于单向转动的轴,转矩按脉动循环处理，故取折合系数6.02232231()0.1160099.15(0.6 167930)0.1 1600.286eMTdMPa查表得 45 钢调质处理抗拉强度极限B=650MPa，由2P246 表14-3 用插值法查得轴的许用弯曲应力-1b=60MPa所以

24、，e10 年故轴承寿命满足要求。十、键的选择与强度校核十、键的选择与强度校核1、高速轴键的校核高速轴轴段1轴径20mm，带轮轮毂38mm，键的基本尺寸为bh=66 A型键长应比带轮轮毂长度短5-10mm，选取L=28mm则键的强度为MPadhlT88.25286404348044p1060.361113.64AVBVFNFN1078.951512.64ABFNFNmmNMmmNMHH684.42788916.793622mmMN15.60099229/41取键、轴、带轮材料均为钢，查表得125 150pppMPa强度足够2、低速轴键的强度校核2.1联轴器处键的校核所在轴处直径32mm，联轴器轮

25、毂长55mm，键长应比联轴器轮毂短5-10mm键的基本尺寸为bh=108 A型键长L=45mm则键的强度为MPadhlT31.584583216793044p取键、轴、带轮材料均为钢，查表得125 150pppMPa强度足够2.2大齿轮处键的强度校核所在轴处直径50mm，轴长35mm，选取键的基本尺寸为bh=1610 A型键长L=28mm则键的强度为MPadhlT98.4728105016793044p取键、轴、带轮材料均为钢，查表得1167930TN mm 0.286eMPa30/41125 150pppMPa.所有键均符合要求.十一、箱体与附属部件设计设计十一、箱体与附属部件设计设计:参考

26、1P30 表 4，初步取如下尺寸：箱座壁厚：mm8，取mm8，箱盖壁厚：mm81，取mm81，箱体凸缘厚度：箱 座mmb125.1，箱 盖mmb125.111，箱 底 座mmb205.22加 强 肋 厚 度：箱 座mmm8.685.0，箱 盖mmm8.685.011，地脚螺钉直径：mmadf6.1512100036.012036.0，取mmdf16，型号为：螺栓 GB/T 5783M1620 采用标准弹簧垫圈，型号：垫圈 GB/T 93 20 地脚螺钉数目：因mma250，取4n轴 承 旁 联 接 螺 栓 直 径：mmddf1275.01，取 常 用 值mmd121,型号为：螺栓 GB/T 5

27、783 M1298采用标准弹簧垫圈，型号：垫圈 GB/T 93-12箱盖，箱座联接螺栓直径：mmddf85.02，型号为：螺栓GB/T 5783M1035采用标准弹簧垫圈，型号：垫圈GB/T31/4193 8观察孔盖螺钉直径mm）4.6-8.4（d）4.0-3.0（f4d，取4d=6mm吊钩：取尺寸 K=mm,H=22.4mm,h=11.2mm,r=7mm,b=16mm其余尺寸参见装配图。取油标：杆式油标 M12。齿轮顶圆至箱体壁的距离：2.11，取mm151,通气器用通气塞，取25.112 M，mmD18，mmD5.161，d=12。启盖螺钉：型号为：GB/T 5783 M826十二、参考文

28、献十二、参考文献【1 1】机械设计课程设计机械设计课程设计（第二版第二版）王大康王大康 卢颂峰主编卢颂峰主编 工工业大学业大学【2 2】机械设计基础（第五版）机械设计基础（第五版）可帧可帧程光蕴程光蕴仲生主编仲生主编高等教育高等教育1092.931108.39sAsBFNFN32/411742.46aAFN1108.39aBFNX=0.41Y=0.87P=2174.91N33/41hLh24.2718733.691028.60sAsBFNFN34/41733.69aAFN1367.76aBFNX=0.41Y=0.87P=1810.13N35/41hLh13.88888bh=66 A型36/41bh=108 A 型37/41bh=1610 A 型mm8mm81mmb12mmb121mmb202m=6.8mmmmm8.6138/41mmdf16mmd121,mmd824d=6mmK=mmH=22.4mmh=11.2mm39/41r=7mmb=16mmmm15125.112 MM82640/41