级齿轮减速器说明书.docx

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级齿轮减速器说明书

重庆机电职业技术学院

课程设计说明书

设计名称：

机械设计基础

题目：

带式输送机传动装置

学生姓名：

专业：

机械设计与制造

班级：

学号：

指导教师：

日期：

年月日

一、电动机的选择……………………………………3

二、齿轮的设计………………………………………4

三、轴的设计………………………………………7

四、轴上其它零件的设计……………………………8

五、输出轴的校核……………………………………9

六、键的选择………………………………………10

七、箱体的选择和尺寸确定…………………………11

一、电机的选择

（1）选择电动机类型

按工作要求选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V。

（2）选择电动机的容量

电动机所需工作功率为

nw=60×1000V/πD=（60×1000×1.7）/（π×400）=81.21r/min

其中联轴器效率

4=0.99,滚动轴承效率（2对）

2=0.99,闭式齿轮传动效率

3=0.97,V带效率

1=0.96,滚筒效率

3=0.96代入得

传动装装置总效率：

＝122345＝0.867

工作机所需功率为：

PW=F·V/1000=3000×1.7/1000=5.1kW

则所需电动机所需功率

Pd=PW/=5.1/0.867=5.88kw

因载荷平稳,电动机额定功率

略大于

即可由《机械设计基础实训指导》附录5查得Y系列电动机数据，选电动机的额定功率为7.5kw.

（3）确定电动机转速

卷筒轴工作转速:

由nw=81.21r/min,v带传动的传动比i1=2～4；闭式齿轮单级传动比常用范围为i2=3～10，则一级圆柱齿轮减速器传动比选择范围为：

I总=i1×i2＝6～40

故电动机的转速可选范围为

nd=nw×I总=81.21×（6～40）=487.26r/min～3248.4r/min

符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min。

可供选择的电动机如下表所示：

方案

电动机型号

额定功率/Kw

同步转速/满载转速

（r/min）

1

Y132S2—2

7.5

3000/2900

2

Y132M—4

7.5

1500/1440

3

Y160M—6

7.5

1000/970

4

Y160L—8

7.5

750/720

则可选用Y132M—4电动机，满载转速为1440

，额定功率为7.5KW。

二、齿轮的设计

（1）总传动比

IZ=1440/81.21=17.73

V带的传动比为I1=3

减速器的传动比为i2=Iz/I1=17.73/3=5.91

（2）运动和动力参数计算

0轴（电动机轴）

P0=Pd＝7.5kw

n0=nd=1440r/min

T0=9550·P0/n0=9550×7.5/1440=47.74N·m

1轴（高速轴既输入轴）

P1=P0·1·=7.5×0.96＝7.2kw

n1=n0/i1=1440/3=480r/min

T1=9550·P1/n1=9550×7.2/480=143.25N·m

2轴（低速轴既输出轴）

P2=P1·3·2=7.2×0.97*0.99＝6.91kw

n2=n1/i2=480/5.91=81.21r/min

T2=9550·P2/n2=9550×6.91/81.22=812.49N·m

根据以上数据列成表格为：

轴名

功率P/kw

转距T/N.m

转速n/（r/min）

传动比

电动机轴（0轴）

7.5

47.74

1440

1轴

7.2

143.25

480

3

2轴

6.91

812.49

81.21

5.91

已知电动机额定功率P=7.5kw,转速1440r/min,各轴的转速如：

转动轴

电机轴（0轴）

输入轴（1轴）

输出轴（1轴）

转速n

1440

480

81.21

齿数比

3

5.91

电动机驱动，工作寿命年限为5年，两班制工作，连续单向运转，载荷较平稳。

1、选择齿轮的精度等级、材料

输送机为一般工作机器，转动速度不高,为普通减速器，故选用9级精度（GB10095-88），要求齿面精糙度

。

选择小齿轮材料为45钢（调质），其硬度选为250HBS,大齿轮为45钢（正火）,其硬度选为200HBS,

2、按齿面接触疲劳强度设计

①、转矩T1

T1=

=9.55×106×7.2/480=1.43×105N·mm

②载荷系数K及材料的弹性系数ZE

查表7-10取K=1.1，查表7-11取ZE=189.8MPa1/21/2

③、齿数z1和齿宽系数Ψd

取小齿轮的齿数z1=20，则大齿轮的齿数z2=z1×i=20×5.91=118.2。

取118。

对称布置、软齿面，查表7-14取Ψd=1

④、许用接触应力【σН】

由图7-25查得σНlim1=600Mpa，σНlim2=550Mpa

N1=60njLh=60×480×1×（5×52×5×16）=5.99×108

N2=N1/i=5.99×108/5.91=1.01×108

由图7-24查得ZN1=1.03,ZN2=1.16（允许有一定的点蚀）

由表7-9查得SH=1

根据以下公式可得

【σН】1=（ZN1·σНlim1）/SH=（1.03×600）/1=618Mpa

【σН】2=（ZN2·σНlim2）/SH=（1.16×550）/1=638Mpa

则

d1≥

=

=59.9mm

m=d1/z1=59.9/20=2.99mm

由表7-2取标准模数m=3mm

3、主要尺寸计算

d1=mz1=3×20=60mm

d2=mz2=3×118=354mm

b=Ψdd1=1×60=60mm

经圆整后取b2=60mm，b1=b2+5=65mm

da1=d1+2ha=（20+2）×3=66mm

da2=d2+2ha=（118+2）×3=360mm

df1=d1-2hf=（20-2×1-2×0.25）×3=52.5mm

df2=d2-2hf=（118-2×1-2×0.25）×3=346.5mm

a=0.5m（z1+z2）=0.5×3×（20+118）=207mm

4、按齿根弯曲疲劳强度校核

①齿形系数YF

由表7-12查得YF1=2.81，YF2=2.14

②应力修正系数YS

由表7-13查得YS1=1.56，YS2=1.88

③许用弯曲应力【σF】

由图7-26查得σFlim1=445，σFlim2=335

由表7-9查得SF=1.3

由图7-23查得YN1=0.89YN2=0.93

则

【σF】1=YN1·σFlim1/SF=0.89×445/1.3=304.65Mpa

【σF】2=YN2·σFlim2/SF=0.93×335/1.3=239.65Mpa

故

σF1=YF1·YS1（2KT1）/（bm2z1）=2.81×1.56×2×1.1×1.43×105/（60×32×20）=127.69Mpa≤【σF】1=304.65Mpa

σF2=σF1·YF2·YS2/YF1·YS1=127.69×2.14×1.88/2.81×1.56=117.19Mpa≤【σF】1=239.65Mpa

齿根弯曲疲劳强度校核合格。

5、验算齿轮的圆周速度v

V＝

＝

＝1.51m/s

由表7-7可知，选9级精度是合适的。

根据以上数据可以制成表格：

齿轮参数

法向模数

m=3

齿数

z1＝20

z2＝118

齿顶圆直径

da1＝66

da2＝360

螺旋角

＝0°

齿根圆直径

df1＝52.5

df2＝346.5

中心距

a=207

分度圆直径

d1＝60

d2＝354

齿轮宽度

b1＝65

b2=60

6、选择润滑方式

闭式齿轮传动，，齿轮的圆周速度v≤12m/s,常将大齿轮的轮齿浸入油池中进行浸油润滑（推荐使用中负荷工业齿轮油，润滑油运动粘度

.）

三、轴的设计

1、高速轴（1轴）的设计

确定轴的最小直径

由已知条件可知此减速器传递的功率属中小功率,故选45钢并经调质处理,由表11－1查得A=112,于是得

dmin=A

=

＝27.62mm

此处有键槽用于配套V带轮，所以可将其轴径加大5%，即d=27.62×105%=29mm

（1）选择滚动轴承

因轴承受到径向力的作用，故选用深沟球轴承。

选取0基本游隙组、标准精度级的深沟球轴承6008，其尺寸为d*D*B=40mmx68mmx15mm，故d4=d1=40mm,L1=l1=15mm

（2）轴的结构设计

左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位，6008型轴承的定位轴肩高度0.07d

在右端轴承安装完处后的一段轴（装轴承端盖和外露的部分）的直径为38mm。

结构如图所示：

2、低速轴（2轴）的设计

确定轴的最小直径

由已知条件可知此减速器传递的功率属中小功率,故选45钢并经调质处理,由表11-1查得A0=112,于是得

dmin=A

=

＝49.26mm

此处有键槽用于配套联轴器，所以可将其轴径加大5%，即d=49.26×105%=51.72mm

减速器输出轴得最小直径显然是安装联轴器处轴的直径d联，为了使减速器输出轴的直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。

选择弹性联轴器，取其标准内孔直径d=d1=55mm,L联=84mm。

（1）.选择滚动轴承

因轴承受到径向力的作用，故选用深沟球轴承。

选取0基本游隙组、标准精度级的深沟球轴承6012，其尺寸为d*D*B=60mmx95mmx18mm，故d5=d2=60mm,L5=l2=18mm

（2）轴的结构设计

右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位，6012型轴承的定位轴肩高度h＝6mm，因此取d4=72mm,而大齿轮采用套筒定位,套筒厚度为t1=3mm,l套=25.5mm,取安装齿轮处的轴段3的直径d3=70mm,轮毂宽度为60mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略小于轮毂宽度，故取L3=55mm.齿轮的左端靠套筒轴向定位，故取轴段直径d2=d5=60mm,L2=l套+l2+5+l盖+l空=103.5mm，d1=55mm，L1=80mm。

在左端的轴承安装完处后（轴承端盖和外漏部分）的一段轴的直径为58mm。

结构如图所示：

四、轴上其它零件的设计

1）轴承端盖的厚度为25mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器和V带轮右端面间的距离均为L空＝30mm。

2）查表6-2、6-4取V带轮的基准直径为L=31.5mm，宽度B=16mm。

输入轴上的直径最大的那段轴为d=48mm,L2=20mm。

轴上齿轮距箱体壁15mm。

输出轴上的直径最大的那段轴为d=76mm,l=10mm;L4=10.5mm。

轴上齿轮距箱体壁17.5mm。

则：

输入轴为L=230mm

输出轴为L=277mm

至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。

3）轴上零件的周向定位

齿轮、V带轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。

由表10-7查得：

在输入轴上V带轮与轴连接平键截面b*h=8mmx7mm，L=22mm

在输出轴上半联轴器与轴连接平键截面b*h=14mmx9mm，L=48mm

齿轮与轴连接平键截面b*h=16mmx10mm，L=48mm

键槽均用键槽铣刀加工，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为

；同样，半联轴器与轴的配合为

。

滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。

4）确定轴上的圆角和倒角尺寸

参考表15-2，取轴端倒角为2x45°，各轴肩的圆角半径为1.5。

五、输出轴上的强度校核

1、已知P2=6.91kwn2=81.21r/min所以T2=9.55×106P/n1=812590.81N.mm

则：

轴上直齿轮上的周向力

Ft1=

径向力

Fr1=

2、轴的结构图，做出轴的计算简图。

确定轴承的支点的位置时，应从手册中查取值。

因此，作为简支梁的轴的支承跨距分别为55mm、10mm、15mm。

载荷

水平面H

垂直面V

支反力F

FNH1=1846.57N,FNH2=2677.41

FNV1=3211.41N,FNV2=-184.67N

弯矩M

MH=326544.94N·mm,

MV1=184652.27N·mm

MV2=-3528N·mm

总弯距

M1=

375137.39N·mm

M2=

326563.99N·mm

弯矩T

T=812590.81N·mm

3、按弯扭合成应力校核轴的强度

进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。

根据式及上表中的数据，以及轴单向转动，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，轴的应力计算如下：

σr3=

49.21Mpa

轴的材料为45钢,调质处理,[σ]=200Mpa,σr3<[σ],故轴非常安全。

六、键的选择

齿轮、V带轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。

根据轴的直径可由《机设基础》表10-7、10-8查得：

在输入轴上V带轮与轴连接平键截面b*h=8mmx7mm，L=22mm

齿轮与轴连接平键截面b*h=14mmx9mm，L=56mm

在输出轴上半联轴器与轴连接平键截面b*h=16mmx10mm，L=50mm

齿轮与轴连接平键截面b*h=18mmx11mm，L=50mm

键槽均用键槽铣刀加工，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为

；同样，半联轴器与轴的配合为

。

滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。

七、箱体的选择和尺寸确定

（1）箱座尺寸的选择和尺寸确定

箱体的选择要求和轴与其它零件要配合使用，误差不能太大。

本次设计的减速器输入轴和输出轴均有一端伸出箱体与联轴器联接,故采用中间的长度,最能准确的确定箱体的宽度。

查表4-2得

箱体的数据初定为：

箱座壁厚：

δ=0.025a+1≥8,则取δ=10mm

箱盖壁厚:

δ1=0.025a+3≥8,则取δ1=10mm

箱座凸缘的最小厚度：

b=1.5δ=15mm,故取b=20mm

箱盖凸缘的最小厚度:

b1=1.5δ1=15mm,故取b=20mm

箱座底凸缘的的最小厚度：

故取b2=30mm

箱盖上凸缘的的最小厚度b2’=2.5=25mm,故取b2’=30mm

地脚螺栓的最小直径:

df=0.036a+12=19.45mm,故取df=20mm

地脚螺栓数目：

轴承旁连接螺栓直径d1=0.75df=15mm，取螺栓为M16

箱盖与箱座连接螺栓直径：

d2=0.5df=10mm，取螺栓为M10

连接螺栓

的间距：

l=125～200,取l=200mm

轴承端盖螺栓的直径:

d3=0.5df=10mm,故取d3=10mm

检查孔盖螺钉直径：

d4=0.4df=8mm

定位销直径：

d=0.8d2=8mm

df、d2、d1至外箱壁的距离C1=30mm

df、d2至凸缘边的距离C2=30mm

轴承旁凸台半径R1=C2=30mm

凸台高度h=50mm

外箱壁至轴承座端面距离l1=C1+C2+10=70mm

齿轮顶圆与内箱壁的距离Δ1>1.2δ=15mm

齿轮端面与箱体内壁的距离Δ2>δ，

取Δ2小=17.5mm，Δ2大=15mm

箱盖、箱座肋厚m1=0.85δ1=8.5mm、m2=0.85δ=8.5mm

轴承端盖外径D2入=D入+5d3=118mm、D2出=D出+5d3=145mm

轴承端盖上螺钉的数目都为4

轴承旁连接螺栓的距离S入=D入+2d1=98mm、S出=D出+2d1=125mm

箱座内的深度Hd=d大/2+31.5=210mm

箱座总高度H=Hd+δ+10=230mm

箱座内的宽度Ba=15+15+65=95mm

螺纹油塞的直径:

d油=12mm,取M12x1.25

（本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。

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）