兩級斜齒圓柱減速器

1、題目V帶兩級斜齒圓柱減速器機械設計課程設計任務書一、設計題目運送原料地帶式運輸機用地圓柱齒輪減速器設計內容：根據給定地工況參數，選擇適當地電動機、選取聯軸器、設計 V帶傳動、設計兩級齒輪減速器（所有地軸、齒輪、軸承、減速箱體、箱蓋以及其他 附件）和與輸送帶連接地聯軸器 傳動簡圖二、原始數據運輸帶拉力 運輸帶速度 滾筒直徑滾筒及運輸帶效率F= 3200（ N）V= 0.85 （ m/s）D= 560 （mm）=0.94.工作時，載荷有輕微沖擊為成批生產，允許總速比誤差_4%，要求齒輪使用壽命為 時，試設計齒輪減速器（兩級）三、設計工作量及要求每個同學獨立利用計算機繪制（使用 大齒輪和箱蓋零件圖各

2、一張（二號或三號圖紙） 軸承選用與校核，V帶、齒輪、軸、齒輪箱設計 課程設計一書1 .本設計（論文）任務書于2008年1進行答辯.事內工作，水分和顆粒為正常狀態(tài)，產品生產批量10年,二班工作制，軸承使用壽命不小于 14400小autoCAD繪制）完成總裝圖一張（一號圖紙），高速軸、低速、設計計算說明書一份設計內容包括電機和聯軸器選用（包括 V帶、軸、齒輪地校核）具體內容參見機械設計月7日發(fā)出，應于2007年1月18日前完成然后專業(yè)教研室、研究所負責人指導教師_審核簽發(fā)年,課程設計（論文）評語:課程設計（論文）總評成績:課程設計（論文）答辯負責人簽字:年 月 日目錄一、傳動方案擬定.5二、電動機

3、地選擇.5三、計算總傳動比及分配各級地傳動比 .6四、 運動參數及動力參數計算 .6五、傳動零件地設計計算 .7六、軸地設計計算 13七、滾動軸承地選擇及校核計算 17八、鍵聯接地選擇及計算 佃九、 聯軸器地選擇和計算 .佃十、減速器地潤滑 .20十一、減速器鑄造箱體地設計 20十二、參考文獻 21計算過程及計算說明一、傳動方案擬定F=3200NV=0.9m/s D=570mm n 滾筒=30.16r/min n 總=0.81P 工作=3.6KW 電動機型號Y112M-4i 總=47.25i齒輪1=5i 齒輪2=3.15i帶=3Pd=3.42KW帶拉力：F=3200N帶速度：0.9m/s滾筒直

4、徑：D=570mm運輸帶地效率：=0.94工作時有輕微沖擊；要求齒輪使用壽命為10年,二班工作制；軸承使用壽命不小于14400小時.二、電動機選擇（1）選擇電動機類型：選用Y系列三相異步電動機（2）選擇電動機功率運輸機主軸上所需要地功率：Pw= 旦 3200 0.9二2.88KW1000 1000傳動裝置地總效率:1, 2, 3, 4, 5分別是：V帶傳動，齒輪傳動（閉式，精度等級為8），滾動軸 承（角接觸球軸承 3對），聯軸器（彈性柱銷聯軸器），運輸帶地效率查課程設計表2-3,取: n 1=0.95 , n 2=0.97, n 3= 0.99 , n 4= 0.97 , n 5=0.94所以

5、： n =0.95x 0.972x 0.993x 0.97X 0.94=0.81電動機所需功率：Pd= Pw = 2.88二3.6kW式中，取載荷系數K = 1.3n 0.81查課程設計表 16-1取電動機地額定功率 Ped=4kW（3）選擇電動機地轉速取V帶傳動比范圍（表2-2） i1 = 24;單級齒輪減速器傳動比 i2 = 36v 60 10000.9 60 1000滾筒地轉速：n=30.16r /min兀D3.14 匯560P1=3.25KW P2=3.09KW P3=3.013KW nm =1440r/min m=480r/mi n n2=96r/mi n n3=30.48 r/mi

6、 n Td=23.88N mm T1=68.04N mm T2=323.31N mm T3=978.43N mm Pc= 4.68KW dd1=100mm dd2=300mm V=7.54m/s 取 a0=500 Ld=1800mm a=546mm Z=4根F0=133N Fq =1046N 鑄鐵 HT150 或 HT200 第一級齒輪： i 齒=3.15Z1=23 Z2=115 第二級齒輪： i 齒=3.15 乙=23Z2= 72Him =570MPa第一級齒輪： mn=2mm a=140mmB=9.69d1=47mm d2=233mm b1=65mm b2=56mmFiim =185Mpa

7、(T F1=65.3Mpa左旋,45號鋼,調質，查表16-1得電動機地合理同步轉速： 1500r/mi n其主要性能：額定功率：4KW,滿載轉速1440r/min,額定轉矩22.電動機額定功率同步轉滿載轉速堵載轉矩最大轉矩型號(kW)(r/mi n)n m(r/mi n)額定轉矩額定轉矩Y112M-44150014402.22.2電動機得型號和主要數據如下（同步轉速符合）三、計算總傳動比及分配各級地傳動比傳動裝置得總傳動比n mi=n1440= 47.7530.16取V帶傳動比：i帶=3 ；第一級圓柱齒輪減速器傳動比：h=5第二級圓柱齒輪減速器傳動比：i2 =3.15四、運動參數及動力參數計算

8、（1）計算各軸得輸入功率電動機軸：Pd=3.44kW軸1（減速器高速軸） 軸H （減速器中間軸） 軸n （減速器低速軸）P1= n 1 Pd=0.95X 3.6=3.42kWP2= n 2n 3P1=0.99X 0.99 x 0.96=3.25kWP3= n 2 n 3P2=0.96x 0.99 x 3.25=3.09kW（2）計算各軸得轉速電動機軸nm=1440r/min軸In1= nm/i 帶=1440/3=480r/min軸n門2= n 1/i1 = 480/5=96r/min門3= n2/i2 -96/3.15=30.48r/min(3)計算各軸得轉矩電動機軸 Td=9550 Pd/

9、nm=9550 x 3.6/1440 =23.88N m 軸 IT|=9550Pi/ni=9550x 3.42/480=68.04N m軸 nT2=9550P2/n2=9550 x 3.25/96=323.31N m軸 川T3=9550P3/n3=9550 x 3.09/30.16=978.43N m五、傳動零件地設計計算1.普通V帶傳動地設計計算確定計算功率PC則:Pc= Ka Pd = 1.3x 3.6 = 4.68KW,式中，工作情況系數取 KA = 1.3 根據計算功率 PC與小帶輪地轉速n<!，查機械設計基礎 圖10-10,選擇A型V帶.HBS2=230 (小齒輪) 右旋,45

10、號鋼調質， HBS2=230(大齒輪)第二級齒輪： mn=3.9mma=200mm：=18.19d1=97mm d2=303mm b1=85mm b2=80mm (T Flim=190Mpa (T F1=57.2Mpa 右旋,45號鋼，調質， HBS2=230 (小齒輪) 左旋,45號鋼調質， HBS2=230(大齒輪)dmin=21.16mm d=40mmL1=228mmFt =2895N Fr=1069N Fa=494N Rah =839 Rbh =2056 Rav=1842 Rbv=-273 Mch=135696 N mm Mav =-99370 N mm Mcv1 =29582 N m

11、m Mcv2=20154 N mm Ma=-99370N mm Mc1=138883 N mm Mc2=137320 N mm T1=68040 N mm McaD=40824 N mm McaA=107429 N mm Mcac1=144759 N mm Mcac1=143260 N mm T caA=16.8a< T -1】b T caD=30.4< T -1 b d=40mm 確定帶輪地基準直徑 dd1, dd2取小帶輪直徑ddi= 100mm ,大帶輪地直徑 dd2 = i帶ddi= 3X100=300mm根據國標：GB/T 13575.1-1992取大帶輪地直徑 dd2=

12、 300mm 驗證帶速 V n dd1nm = 3.14 100 "44°=7.54m/s 在60100060 X0005m / s 25m /s之間.故帶地速度合適. 確定V帶地基準直徑和傳動中心距a0初選傳動中心距范圍為：0.7(dd1+ dd2)< a°w 2(dd計dd2),取a0 = 500mmV帶地基準長度：21c. n (d+ d + (dd2 +d1)L0=2a0+ (dd1 + dd2)24a°n“cc 丄ccc、丄(100+300)2=2 X 500+ (100 +300) + =1708mm24 匯 500查機械設計基礎表 1

13、0-2,選取帶地基準直徑長度Ld=1800mm宀 aLd L。1800 1708頭際中心距：a a°+=500+=546mm2 2 驗算主動輪地最小包角a 1=180° dd2 _dd1 述 57.30 =180。 300 _100 乂57.30=159°> 120 0a546故主動輪上地包角合適. 計算V帶地根數zPCz由 m=1440r/min,dd1_100mm,查機械設計基礎表 10-5，得P0=1.32,由i=3, 查表10-6,得 Pb=0.17,查表 10-7,得 Ka =0.95,查表 10-2, 得 Kl=1.01z=3.3,所以取z=4根

14、.(1.32 +0.17)漢0.95 匯1.01 計算V帶地合適初拉力F0Lii=228mm dmin=65mm d=70mm Liii =240mm 軸承預計壽命14400h C=22378N<Cr預期壽命足夠 選擇角接觸球軸承： 7306AC(高速軸) 7308AC(中間軸) 7312AC(低速軸)A型平鍵8X 63(T b=26.76MpaA型平鍵8江40(T b=40.5Mpa Tca=1047.3N - m 彈性柱銷聯軸器 型號HL5T =2000N.mn =2500r/mi nL=142mm v=1.708m/s<12m/s 齒輪采用浸油潤滑：L AN68全損耗系統(tǒng)用

15、油v<2m/s軸承采用脂潤滑： 鈣基潤滑酯L XAAMHA2HT200500PC (2.52F0 =1 +qv 查機械設計基礎表 10-1,取zv Z 丿q=0.11kg/m得 Fo=500 4.68( 2.5 -1)0.11 7.542=133N4x7.540.95計算作用在軸上地載荷a1159Fq=2z F0sin =2X 4X 133x sin =1046N2 2帶輪地結構設計 ：（單位）mmj-一帶輪尺寸小帶輪大帶輪槽型AA基準寬度bd1111基準線上槽深hamin2.752.75基準線下槽深hfmin8.78.7槽間距e15±0.315±0.3槽邊距fmin

16、99輪緣厚Jin99外徑dad a1 = dd1 +2 ha =100.5da2= dd2+2 ha =290.5內徑ds3030帶輪寬度比E3 =2f +5e=93E3 = 2f +5e=93帶輪結構實心式輪輻式2、齒輪傳動地設計計算（1）擇齒輪類型，材料，精度,及參數 選用斜齒圓柱齒輪傳動（外嚙合） 選擇齒輪材料；大小齒輪材料都取為45號鋼，調質，HBS = 230 （考慮到齒輪使用壽命較長（GB699-1988）;選取齒輪為8級地精度（GB10095 - 1998）第一級齒輪：初選螺旋角 ：=12 ;選小齒輪地齒數Z1=23 ;大齒輪 地齒數 Z2=5X 23=115第一級齒輪：初選螺旋

17、角 B =12。；選小齒輪地齒數Z!=23 ;大齒輪地齒數 Z2=23X 3.15=72.45(2)按齒面接觸疲勞強度設計 第一級齒輪： 中心距 a(5 +1)(305)2小68040 = 140mmY 5700.4x5式中：kH = ®limSh查機械設計基礎圖 7-26式中：lim =570MPa ;查表7-5 : Sh =1查表7-4 : K =1.3 ；齒寬系數?。哄鴄 =0.4 計算模數mn= 2ac°sP =1.98Z1 +Z2查表7-1取模數標準值 mn =2計算中心距a= =141mm ,圓整中心距，取a=140mm2 cos P 修正螺旋角：B =arcc

18、os()=9.69°2a 計算兩齒輪分度圓直徑mnz1 小齒輪d1 -R -47mmcosPmnz2大齒輪 d 2 - 233mmcos P 計算齒寬 b屮a江a0.4X140 56mm取小齒輪齒寬 b1=65mm (齒輪軸)；大齒輪齒寬 b2=56mm (大齒輪)(3)校核彎曲疲勞強度金1.6KTYfcosB r i校核crF 1 Fv krF 其中bn Z,店尸=口門血=190=146.1MPaSf1.3查機械設計基礎表7-4: K =1.3 ; Zv 1- 24.358查圖7-23：cos9.69®Yf=2.8 ;查圖 7-24 <rFlim 190MPa;查表

19、 7-5: SF 1.31.6汽1.3=<68.04 匯 1000 0 小廠r、卄口65x2 x23第二級齒輪：f 305 2 1.3 疋 323310中心距 a K （3.15+1）眷（）=190mm 5070.4 漢 3.15式中：&H = ®limSh查機械設計基礎圖 7-26式中：lim =570MPa ;查表7-5 : Sh =1查表7-4 :反=1.3 ；齒寬系數?。哄鴄 =0.4計算模數mn= 2acos0 =3.9乙+Z2查表7-1取模數標準值mn =4計算中心距 a = 194mm,圓整中心距，取a=200mm2 cos P 修正螺旋角：B - arc

20、cos18.19 °2a 計算兩齒輪分度圓直徑mnz1小齒輪 d1 -97mmcosPmnz2大齒輪 d2 -R -303mmcos P 計算齒寬 b 屮a沃a 0.4沃200 80mm取小齒輪齒寬 b1=85mm （齒輪軸）；大齒輪齒寬 b2=80mm （大齒輪）（3）校核彎曲疲勞強度-1.6KTYfcosB r i校核gf =1 ；v krF其中bEn Z1，.F lim 190= 7.3=146-1MPa查機械設計基礎表7-4 :久=1.3 ;Zv121.7 查圖 7-23:cos9.69Yf=2. 8;查圖 7-24 二 Flim -190MPa;查表 7-5： SF -1.

21、3= 57.2MPa ： L- f 1,故1.6 1.3 323.311000 2.8 cos18.19°85 4223滿足.第一級齒輪：齒輪傳動地幾何尺寸，制表如下：（詳細見零件圖）名稱代號計算公式結果小齒輪大齒輪中心距a/2cos P140mm傳動比i5法面模數mn設計和校核得出2端面模數譏2.07法面壓力角«nL20C螺旋角P一般為8 20°9.69s全齒高hh =1% +hf4.5mm齒數Z23115分度圓直徑d查表7-647mm233mm齒頂圓直徑da略一51mm237mm齒根圓直徑df查表7-642mm228mm齒輪寬b查表7-665mm56mm螺旋角

22、方向查表7-6左旋右旋第二級齒輪：名稱代號計算公式結果小齒輪大齒輪中心距aa"，200mm傳動比ii=%3.15法面模數mn設計和校核得出4端面模數譏4.14法面壓力角«n_一20：螺旋角P一般為8 20°18.2°全齒高hh =1% +hf9齒數Z2372分度圓直徑d查表7-697mm303mm齒頂圓直徑da略101mm307mm齒根圓直徑df查表7-692mm298mm齒輪寬b查表7-697mm80mm螺旋角方向查表7-6右旋左旋六、軸地設計計算1. 高速軸地設計 選擇軸地材料：選取 45號鋼調質，HBS = 230 初步估算軸地最小直徑根據教材公式

23、,取Ao =110,軸 I (高速軸)：d> 110(3.42/480)1/3=21.16mm 軸地結構設計軸I :裝帶輪處軸徑dmin = 30,根據密封件地尺寸，選取裝軸承處地軸徑為d=40mm兩軸承支點間地距離：L 八1 B - 2- -2 ' Q+L式中：B-i小齒輪齒寬，B1=80mm缶箱體內壁與小齒輪端面地間隙，也1=12mm也2箱體內壁與軸承端面地距離 ，也2 10mmL齒輪軸地齒輪到箱體內壁地距離，L=108mmB軸承寬度,選取7306AC型角接觸球軸承，查表13-3,得到B=20mm得到：L1=12+68+19+20+108=228mm帶輪對稱線到軸承支點地距離

24、：L2 = B/2 + h +12 +氏/ 2式中：h套筒長，11=32 mm12套筒到 V帶地距離，|2=20mmB3帶輪寬度，B3 =63mm得到：L2 =B/2+I2 +B3/2=23/2+32+20+63/2=95mm2.按彎扭合成應力校核軸地強度. 計算作用在軸上地力小齒輪受力分析廠 b亠2T168040圓周力：Ft1 =2895Nd147亠lFt1 ta nj2895 "a n200“徑向力：Fn =q- =0 = 1069NcosPcos9.69軸向力：Fa1=Ft1tan 3 =494N帶拉力：Fq =1046 N 計算支反力水平方向：Rah =£Fti =

25、839N , RBH = 2056N228垂直方向：M B = 045.5Rav 匯 228 Fn 匯 66 Fa1 漢Q 匯323 02Rav =1842X F =0Rbv =-273N 軸地計算簡圖，彎矩圖<Q>QRah100F-tcRbh65.5161.52 27MavT1 水平面彎矩： Mch 二Rbh 66 =135696N mmMAv =Fq 95=-99370N mm垂直面彎矩：McVi =Fq (95 162) Rav 162 =29582N mmM CV2 - - Rbv 66 =21054N mmM A = M AV = -99370N? mm合成彎矩： MC1

26、 = . Mch2 - McV12 -138883N? mmM C2 二.Mch2 McV22 = 139 3 20 N? mm 作轉矩圖=68040N當扭轉剪力為脈動循環(huán)應變力時，取系數0.6 ,則：M caD = _M D2 (TJ2 壬02 (0.6 68040)2 =40824N mmM caA = . M a2 (T1)2 = . (-99370)2 (0.6 68040)2 J07429N mm McaC1 ffMC12 (：TJ2 =；1388832 (0.6 68040)2 -144759N mm M cac2 fMc22 =閱432602 =143260N mm 按彎扭合成應

27、力校核軸地強度軸地材料是45號鋼，調質處理,其拉伸強度極限 二b=650MPa,對稱循環(huán) 變應力時地許用應力 卜b = 60MPa .caC1M caC1 _ M caC1W - 0.1dA3由彎矩圖可以知道,C剖面地計算彎矩最大，該處地計算應力為:3 =16.8MPa ： blb =60MPa0.1 40(安全)D剖面地軸徑最小，該處地計算應力為:caDcaDcaD0.1dD34U8243 =30.4MPa ：上 二=60MPa0.1 303(安全) 軸地結構圖見零件圖所示3中間軸地設計 選擇軸地材料：選取 45號鋼，調質,HBS = 230 初步估算軸地最小直徑.1/3_根據教材公式，取

28、A =110,則 d> 110(3.25/96)= 35.58mm 軸地結構設計根據密封件地尺寸，選取裝軸承處地軸徑為 d=40mm兩軸承支點間地距離：Ln = LiBii - Bi軸承寬度選取7308AC型角接觸球軸承，查表13-3,得到 B=23mm得到：Lii =228+23-19=228mm4低速軸地設計 選擇軸地材料：選取 45號鋼，調質,HBS = 230 初步估算軸地最小直徑.1/3 _根據教材公式,取 A =110,則 d> 110(3.09/30.48)= 51.29mm 軸地結構設計dmin =65mm,根據密封件地尺寸，選取裝軸承處地軸徑為 d=70mm兩軸承

29、支點間地距離：Ln = Li +B in Bi軸承寬度選取7312AC型角接觸球軸承，查表13-3,得到 B=35mm得到：Liii =228+35-23=240mm七、滾動軸承地選擇及校核計算 高速軸選取地軸承：型號為 7308C角接觸球軸承Cr=32.3kN, F a =750NA/ C ro=O.O58查課程設計表 13-3和查機械基礎表 18-11,e=0.68 計算載荷徑向載荷軸承 A: RA =J(RAH )2 +(RAV)2 = J(839)2 +(1796)2 =1982N；22軸承 B : Rb =( Rbh ) + ( Rbv ) = 2080 N軸向載何：A A = Sb

30、 + Fa = 0.5Rb+Fa=1040+494=1534N軸向載何：A B = SB =1534N;計算當量動載荷查表 13-3 得到： 也=0.5 A e,查表 18-11 得：X=0.44,Rb 2080Y=0.870.77 A ee=0.43X-0.44,Y-1.30Ra1982徑向當量動載何PB =XR b+Y Ab =0.44 X 1982+1.3 X 1534=2866NPa=XRa+Y Aa=0.44X 2080+1.4 X 10406=2371N因PaPb ,故選軸承A地徑向當量動載荷 P為計算依據.工作溫度正 常，查機械基礎表18-8得仃=1 ;按中等沖擊載荷，查表18-

31、9得fF=1.0, 按設計要求，軸承得壽命為：Lh > 14400h則：1 1cfFF2/60r 3 1.5x2866/60x480 一，cc3 cc“c“C = F 2（Lh）3 =（6漢14400）3 =32059NfT 研1106由查課程設計表 13-3,7306AC角球軸承得額定動載荷Cr=32059N>22378N,所以選取得軸承合適.八、鍵聯接地選擇及校核計算1. 高速軸與V帶輪用鍵聯接 選用圓頭普通平鍵（A型）按軸徑 d=30mm,及帶輪寬 B=63mm,查表 10-1 選擇 A8 乂 40（ GB/T 1096-1979）強度校核 鍵得材料選為45號鋼,V帶輪材料為鑄鐵，查表得鍵聯接得許用應力t =50 60MPa,鍵得工作長度 Lc=L-b=40-8=32mm , k=h/2=7/2=3.5mm,擠壓應力2T 10002 漢 68.04 "0