分流式二级直齿圆柱齿轮减速器.doc
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目录
一．设计任务书……………………………………………………3
二、传动方案拟定…………………………………………………3
三、电动机的选择…………………………………………………4.
四、计算总传动比及分配各级的传动比…………………………5
五、运动参数及动力参数计算……………………………………7
六、皮带轮的设计计算……………………………………………8
七、齿轮的设计计算………………………………………………10
八、滚动轴承的选择及校核计算…………………………………19
九、键联接的选择及计算…………………………………………31
十、联轴器的选择…………………………………………………33
十一、润滑与密封…………………………………………………34
十二、总结…………………………………………………………35
十三、参考文献……………………………………………………37
十三、附录（零件及装配图）……………………………………
35
计算及说明
结果
一.设计任务书
1.1．工作条件与技术要求：
◆连续单向运转，载荷有轻微震动，户外工作有粉尘。
◆两班制工作，3年大修，使用期限10年（卷筒支撑及卷筒与运输带之间摩擦影响在运输带工作拉力F中已考虑）。
1.2设计内容
◆减速器装配图1张（A0或A1）
◆零件图2张
◆设计说明书1份
1.3设计参数
◆运输带工作拉力F（）：
F=2600N
◆运输带工作速V（）：
◆卷筒直径D（）：
二．传动方案的拟定
输送机由电动机驱动，电动机1通过联轴器2将动力传入减速器3，在经联轴器4传至输送机滚筒5，带动输送带6工作。
传动系统中采用两级分流式圆柱齿轮减速器结构较复杂，高速级齿轮相对于轴承位置对称，沿齿宽载荷分布较均匀，高速级和低速级分别为斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮传动。
=12000h
F=5500N
V=1.1m/s
D=300mm
分流式二级圆柱齿轮减速器
三．电动机的选择
1选择电动机类型
按已知工作条件和要求，选用Y系列一般用途的三相异步电动机
2选择电动机的容量
1）滚筒所需功率：
==4.2kw
滚筒的转速：
=60×1000V/πD=51r/min
2）电动机至滚筒之间传动装置的总效率为：
其中分别为传动系统中联轴器、带传动效率、齿轮传动及轴承的效率，是滚筒的效率，
0.80
3）确定电动机的额定功率
电动机的输出功率为
4.2/0.80=5.25kw
确定电动机的额定功率
选取功率储备系数为K=1
5.25kw
选定电动机的额定功率=5.5kw
3、选择电动机的转速
=51r/min
i初选25
1273.25r/min
电动机Y132M-4
查得：
方案
电动机型号
额定功率
（KW）
电动机转速n/（r/min）
同步转速
满载转速
Y132M-4
7.5
1500
1440
2.2
2.2
由表中数据，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量，价格以及总传动比，即选定电动机Y132M-4
四．总传动比确定及各级传动比分配
4.1计算总传动比
由参考文献[1]中表16-1查得：
满载转速nm=1440r/min；
总传动比i==1440/50.93=28.27
4.2分配各级传动比
查阅参考文献[1]《机械设计课程设计》中表2—3各级传动中
分配各级传动比
取V带传动的传动比=2.7，则两级圆柱齿轮减速器的传动比为20.57/2.7=7.62
取高速级的圆柱齿轮传动比==3.15，则低速级的圆柱齿轮的传动比为
=/=7.62/3.15=2.42
=2.86kw
=70r/min
η=0.83
=3.43kw
=4kw
电动机型号为
Y112M-4
i=20.57
=3.15
=2.42
五．计算传动装置的运动和动力参数
1.各轴转速
电动机轴为轴I，减速器高速级轴为轴II，中速轴为轴III，低速级轴为轴IV，滚筒轴为轴V，则
解得滚筒速度在输送带速度允许误差为±5％范围内
2按电动机额定功率计算各轴输入功率
=4kw
=4×0.96kw=3.86kw
=3.86×0.96×0.98kw
=3.82kw
=3.82×0.97×0.98kw
=3.56kw
=3.56×0.98×0.99kw
=3.52kw
2.各轴转矩
=9550×4/1440
=26.53
=9550×3.86/533
=69.16
=9550×3.82/169.2
=215.61
=9550×3.56/70
=485.7
表3轴的运动及动力参数
项目
电动机轴I
高速级轴II
中间轴III
低速级轴IV
带轮轴V
转速（r/min）
1440
533
169.20
69.92
70
功率（kw）
4
3.86
3.82
3.56
3.52
转矩（）
26.53
69.16
215.61
485.7
480.22
传动比
1
3.15
2.42
1
效率
0.99
0.94
0..94
0.97
六、皮带轮设计和计算
1．求
查表13-8得：
2．选V带型号
选用普通V带，由和小带轮转速n=1440r/min
查图13-15得此坐标位于B型区域内
3、求大小带轮基准直径
大带轮的基准直径
4、验算带速V
带的速度合适
5、求V带基准长度和中心距
初定中心距
查表得
6、验算小带轮包角
故小带轮上的包角符合要求。
7、确定V带根数Z
查表得
则
故取2根
8、求作用在带轮轴上的压力
查表13-1得：
，由式13-17得：
单根V带初拉力
作用在带轮轴上的压力为：
9、带轮结构尺寸
七、齿轮传动设计
1.高速级齿轮传动设计
（1）选择材料、精度及参数
a.按图1所示传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动
b.带式运输机为一般工作机器，速度不高，故选用
7级精度（GB10095-88）
c.材料选择。
查图表（P191表10-1），选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者的硬度差为40HBS。
d.初选小齿轮齿数=20，则大齿轮齿数
=3.15×20=63
=3.15
e.初选螺旋角β=
f.选取齿宽系数：
=1
2）按齿面接触强度设计
按下式试算
①
1）确定公式内的各计算数值
a.试选=1.6
b.分流式小齿轮传递的转矩=/2
=34.58
c.查图表（P217图10-30）选取区域系数=2.433
（表10-6）选取弹性影响系数=189.8
d.查图表（P215图10-26）得
=0.76，=0.86
=0.768+0.87=1.62
e.按齿面硬度查表：
小齿轮接触疲劳强度极限：
大齿轮接触疲劳强度极限：
查表得接触疲劳强度系数：
取失效概率为1%，安全系数为S=1
许用接触应力=552MPa，=533.5MPa
则=（+）/2
=（600+530）/2=565MPa
f.由式
N=60nj②
计算应力循环次数
=60×533×1×19200=6.14×
=6.14×/3.15=1.95×
2）计算
a.按式①计算小齿轮分度圆直径
=50.67mm
b.计算圆周速度
=3.14×50.67×533/（60×1000）m/s
=1.41m/s
c.计算齿宽b及模数
b==1×50.67mm=50.67mm
=cosβ/=2.458mm
h=2.25=2.25×1.983mm=5.531mm
b/h=51.76/4.462=9.16
d.计算纵向重合度
=0.318tanβ
=0.318×1×20×tan=1.59
e.计算载荷系数K
使用系数=1，根据=1.4m/s，7级精度查图表（P194图10-8）得动载系数=1.06
查图表（P195表10-3）得齿间载荷分布系数=1.4
由公式
③
得
=1.417
查图表（P198图10-13）得=1.40
由式
④
得载荷系数=1×1.06×1.2×1.417=2.1
f.按实际载荷系数校正所得分度圆直径
由式
⑤
得
g.计算模数
=cosβ/=55.48×cos/20mm
=2.69mm
3）按齿根弯曲疲劳强度设计
按式计算
1）确定计算系数
a.计算载荷系数
由式
⑥
得=1×1.06×1.4×1.4=2.078
b.根据纵向重合度=1.59查图表（P图10-28）
得螺旋角影响系数=0.87
c.计算当量齿数
d.查取齿形系数
查图表（P表10-5）=2.80，=2.77
e.查取应力校正系数
查图表（P表10-5）=1.55，=1.74
f.计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S=1.4，弯曲疲劳寿命系数=0.85，=0.88。
查得小齿轮弯曲疲劳强度极限=500MPa，大齿轮弯曲疲劳强度极限=380MPa，由式
⑦
得=0.85×500/1.4MPa=303.57MPa
=0.88×380/1.4MPa=238.86MPa
g.计算大小齿轮的并加以比较
=2.80×1.55/303.57=0.01430
=2.27×1.74/238.86=0.01653
大齿轮的数值大
2）设计计算
由以上计算结果，取=2，按接触疲劳强度得的分度圆直径=53.83mm计算应有的齿数
=53.83×cos/2=27
取=27，则=3.15×27=85
（4）几何尺寸计算
1）计算中心距
将中心距圆整为115mm
2）按圆整的中心距修正螺旋角
因值改变不多，故参数，，等不必修正
3）计算大小齿轮的分度圆直径
=27×2/cos
=55.93mm
=85×2/cos
=176.08mm
4）计算齿轮宽度
=1×55.42mm=55.42mm
圆整后取=55mm，=60mm
5）结构设计
由e＜2，小齿轮做成齿轮轴
由160mm<<500mm，大齿轮采用腹板式结构
2.低速级齿轮传动设计
（1）选择材料、精度及参数
a.按图1所示方案，选用直齿圆柱齿轮传动
b.选用7级精度（GB10095-85）
c.材料选择小齿轮：
40Cr（调质），硬度为280HBS
大齿轮：
45钢（调质），硬度为240HBS
d.初选小齿轮齿数=20，=20×2.42=48
e.选取齿宽系数=1
（2）按齿面接触强度设计
按下式试算
⑧
1）确定公式内各计算数值
a.试选=1.3
b.确定小齿轮传递的转矩=215.61
=2.1561×
c.查图表（P表10-6）选取弹性影响系数=189.8
d.查图表（P图10-21d）得小齿轮的接触疲劳强度极限=600MPa，=550MPa
e.由式②确定应力循环次数
=60×533×1×19800=6.14×
=6.14×/2.42=42.54×
f.查图表（P图10-19）取接触疲劳寿命系数
=0.95，=0.97
g.计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1%，安全系数S=1，由式⑦得
=0.95×600MPa=540MPa
=0.97×550MPa=522.5MPa
2）计算
a.由式⑧试算小齿轮分度圆直径，代入中的较小值=522.5MPa得
=85.5mm
b.计算圆周速度
=3.14×85.5×533/60000m/s=2.39m/s
c.计算齿宽
=1×85.5mm=85.5mm
d.计算模数、齿宽高比
模数=/=85.5/20=4.275
齿高=2.25=2.25×4.275mm=9.62mm
则/=85.5/9.62=8.89
e.计算载荷系数
根据=0.51m/s，7级精度，查图表（P图10-8）得动载荷系数=1.03，直齿轮=1，由=1和=85.5mm，根据式③得=1.424
由/8.89和=1.424查图表（P图10-13）得=1.34
故根据式④得=1.467
f.按实际载荷系数系数校正所得分度圆直径。
由式⑤得=89.01mm
g.计算模数
=89.01/20mm=4.45mm
（3）按齿根弯曲强度设计
计算公式为
⑨
1）确定公式内各计算数值
a.查图表（P图10-20c）得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500MPa，大齿轮的弯曲疲劳强度极限=380MPa。
b.查图表（P图10-18）取弯曲疲劳寿命系数=0.87，=0.89
c.计算弯曲疲劳许用应力。
取弯曲疲劳安全系数=1.4，由式得=0.87×500/1.4MPa=310.71MPa=0.89×380/1.4MPa=241.57MPa
d.计算载荷系数。
由式⑥得=1×1.03×1×1.34=1.38
e.查取齿形系数。
查图表（P表10-5）得=2.80=2.33
f.查取应力校正系数。
查图表（P表10-5）得=1.55，=1.69
g.计算大、小齿轮的，并加以比较
=2.80×1.55/310.71=0.013968
=2.33×1.69/241.57=0.016300
大齿轮的数值大
2）设计计算
由以上计算结果，取模数=3mm。
按分度圆直径=89.1mm计算应有的齿数得=89.1/3=30，则=2.42×30=73
（4）几何尺寸计算
1）计算中心距
=3×（30+73）/2mm=155mm
2）计算分度圆直径
3×30mm=90mm
3×73mm=219mm
3）计算齿轮宽度
=1×90mm=90mm
取=90mm，=95mm
5）结构设计
小齿轮（齿轮3）采用实心结构
大齿轮（齿轮4）采用腹板式结构
八、滚动轴承的选择及校核计算
高速轴的设计
已知=3.86kw，=1440r/min，=69.16=34.58
1.求作用在齿轮上的力
=2×69.16××cos/55.93N
=2473.09N
=2473.09×15.1N=641.61N
圆周力，径向力及轴向力的方向如图所示
1．初步确定轴的最小直径。
先按式
⑩
初步估算轴的最小直径。
选取轴的材料为45号钢r，调质处理。
查图表（表15-3），取=126，得
该轴直径d≤100mm，有一个键槽，轴颈增大5%～7%,安全起见，取轴颈增大5%
则，圆整后取d2=26mm。
输入轴的最小直径是安装联轴器处的直径。
选取联轴器的型号。
联轴器的计算转矩公式为
（11）
查图表（P351表14-1），取=1.3，则=1.3×34.58
=44.954
根据=34.489及电动机轴径D=48mm，查标准GB4323-84，选用TL7型弹性套柱销联轴器。
确定轴最小直径=30mm
2．轴的结构设计
拟定轴上零件的装配方案。
经分析比较，选用如图所示的装配方案
=4kw
=3.86kw
=3.82kw
=3.56kw
=3.52kw
=
26.53
=
69.16
=
215.61
=485.7
A带
V=13.57m/s
L=1846m
a=377mm
Z=2
7级精度（GB10095-88）
小齿轮：
40Cr（调质）
280HBS
大齿轮：
45钢（调质）
240HBS=20=63
β=
=1
=1.6
=34.58
=2.433=189.8
=0.76=0.86
1.62
=552MPa=533.5MPa
=565MPa
1.95×
=
b=50.67mm
=2.458mm
h=5.531mm
b/h=9.16
=1.59
=1
=1.06
=1.4
=1.351
=2.65
=2.69mm
=2.078
=0.87
=2.563
=2.187
=1.604
=1.786
S=1.4
=0.85
=0.88=500Mpa=380MPa
=303.57Mpa
=238.86MPa
=0.01430=0.01653
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