单级圆柱齿轮减速器设计说明书

设计项目计算公式及说明主要结果1.设计任务（1）设计带式传送机的传动系统，采用单级圆柱齿轮减速器和开式圆柱齿轮传动。（2）原始数据输送带的有效拉力 F=4000N输送带的工作转速 V=1.0m/s（允许误差5%）输送带滚筒的直径 d=380mm减速器的设计寿命为5年（3）工作条件两班工作制，空载起动，载荷平稳，常温下连续单向运转，工作环境多尘；三相交流电源，电压为380V/220V。2.传动方案的拟定带式输送机传动系统方案如下所示：带式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，再经联轴器4及开式齿轮5将动力传至输送机滚筒6，带动输送带7工作。传动系统中采用单级圆柱齿轮减速器，其结构简单，齿轮相对于轴位置对称，为了传动的平稳及效率采用斜齿圆柱齿轮传动，开式则用圆柱直齿传动。传动系统方案图见附图（一）3.电动机的选择按设计要求及工作条件选用Y系列三相异步电机，卧式封闭结构，电源为380V。（1）.电机容量选择根据已知条件有计算得知工作机所需的有效功率为P=4.0KW如图所示为电动机传动原理图各个零件的编号如附图（一）： 设输送机滚筒轴至输送带之间的效率；联轴器效率，=0.99；闭式圆柱齿轮传动效率，=0.97；开式圆柱齿轮传动效率，=0.95；一对滚动轴承的效率，=0.99；输送机滚筒效率，=0.96.估算传动系统的总效率为： =*其中：=0.99 =*=0.97*0.99=0.9603 =*=0.99*0.99=0.9801 =*=0.95*0.99=0.9405 =*=0.99*0.96=0.9504由此可得传动的总效率 =*=0.99*0.9603*0.9801*0.9405*0.9504=0.8329工作机所需要的电动机的功率 =4.8kw由Y系列三相异步电机列表可以确定满足条件的电动机额定功率应取为5.5kw。2）电动机转速的选择 根据已知条件有计算得知输送机滚筒的工作转速为： =50.28 r/min 由表初选同步转速为1500 r/min，1000 r/min的电动机，对应于额定功率为5.5kw的电动机型号分别为Y132S-4和Y132M2-6，把 两个电动机的有关技术参数及相应算得得总传动比列于表中： 方案比较表方案号电动机型号额定功率（kw）同步转速（r/min）满载转速（r/min）总传动比IY132M2-65.5100096019.09IIY160M2-85.575072014.32考虑到本次设计安装的方便，选用方案II。 Y160M2-8 型三相异步电动机的额定功率=5.5kw，满载时转速为720r/min，由表查得电动机中心高H=160mm，轴伸出部分用于装联轴器轴段的直径和长度分别为D=42mm，E=110mm。=0.8329=4.8kw=50.28 r/min电动机型号为Y160M2-8=5.5kw=720r/min4.传动比的分配带式输送机传动系统的总传动比为： i=14.32由传动系统方案知道： =1，=1按表查取闭式圆柱齿轮传动的传动比取为3.5即为： =3.5由计算可以知道开式圆柱齿轮减速器的总传动比为 =4.09， =4.09传动系统各级传动比分别为： =1，=3.5，=1，=4.09=1=3.5=1=4.095.传动系统的运动和动力参数计算6.减速器传动零件的设计计算（1）齿轮的设计计算（2）.轴的初步设计计算7.滚动轴承的选择8.键连接和联轴器的选择9.减速器润滑方式，润滑剂及密封装置的选择10.设计小节传动系统各轴的转速和转矩计算分别如下： 0轴即电动机主轴 =720r/min =5.5kw =9550=9550=72.95N.m1轴即为减速器高速轴= r/min =720r/min=*=5.50.99=5.445kw=72.9510.99=72.223N.m2轴即为减速器低速轴 = r/min=205.71 r/min =5.4450.9603=5.229kw =72.230.9603=242.74N.M3 轴 即为开式圆柱齿轮传动高速轴： = r/min=205.71 r/min =5.2290.9801kw=5.12kw =242.7410.9801=238.03N.m4轴即为输送机滚筒轴： = r/min=50.28 r/min =5.1250.9405=4.82kw =238.030.94050.9405=925.84N.M轴号电动机单级圆柱齿轮减速器开式圆柱齿轮传动工作机0轴1轴2轴3轴4轴转速（r/min）720720205.71205.7150.28功率（kw）5.55.4455.225.124.82转矩（N.M）72.9572.22228.64238.04915.84两轴连接件联轴器齿轮联轴器齿轮传动比13.514.09传动效率0.990.96030.98010.9405注：对电动机轴所填数字为输出功率和输出转矩，对其他各轴所填的数字为输入功率和输入转矩。 对于所设计的圆柱齿轮减速器中齿轮采用斜齿圆柱齿轮传动，按软齿面闭式齿轮传动设计计算路线，对斜齿圆柱齿轮进行设计计算。 单级圆柱齿轮减速器的内部只有一对常啮合斜齿轮，设高速级齿轮即小齿轮为1 ，低速齿轮为即大齿轮为齿轮2，该减速器的设计使用寿命为5年，两班工作制，由前面计算知道N.m i=3.5（1）.选择材料及热处理 小齿轮选择45号钢，调质 HBS1=240270， 大齿轮选择45号钢，正火HBS2=200230（2）确定许用接触应力和 =齿轮的寿命系数 接触极限 最小安全系数由图像知道=560Mpa =500Mpa 接触应力变化次数为：=60=607201（823005）=1.04=60=由接触应力变化总次数可以知道 =0.93 =0.99当失效概率低于1/100时，取接触强度最小安全系数=1将以上数值带入许用应力计算公式得： =520.8Mpa=495.0Mpa(3).按齿面接触强度条件计算中心距a由a (u+1)1)K 为载荷系数，由表查得K=1.2;2）齿宽系数查表得：=1.0 =0.44 取 为=0.443)弹性系数由表查得 =189.8 Mpa4）节点区域系数 取 = 则=2.4755)重合度系数 = 初选端面重合度=1.65（1)由式（13-17）因此=0.786）螺旋角系数 =0.9927)计算中心距a a (u+1) =（3.5+1）=110.9.mm因此取标准中心距a=125mm。（4）确定主要参数和计算主要尺寸 1）模数 =1.82 因此模数取为2 2）齿数和 =27.3.5 =27.353.5=95.75调整后取=28 =95实际传动比 =3.39传动比误差 =*100%=-3.36%。在误差范围5%内3）螺旋角Cos=0.984=在820 的范围之内，取小齿轮为右旋，大齿轮为左旋4）分度圆直径 和=56.911mm=193.089mm5）齿宽和=1250.45=56.25mm取齿宽为=56mm则=+（510）=56+（510）=6167mm取齿宽=62mm（5）确定许用弯曲应力和= Mpa1）弯曲疲劳极限应力=220Mpa =180Mpa2）弯曲疲劳寿命系数 盈利循环次数为=60=607201（823005）=1.04=60=由此查阅相关图表知道=0.90 =0.953）齿轮应力修正系数 由标准规定知道=24)最小安全系数 失效率低于1/100时 =1.255）许用弯曲应力由=353.28 Mpa=334.0Mpa（6)检验轮齿抗弯强度 1）当量齿数 =29.87 =101.73 由此取两个齿轮的齿数分别为22和97 2）齿形系数和应力修正系数 =2.72 =1.57 =2.20 =1.783）重合度系数=0.25+=0.25+=0.7104)螺旋角系数 由相关图查取数字得知 =0.885）校核弯曲强度 = =80.05Mpa= =81.56Mpa因，e X=0.56 Y=2.0+=2.09 冲击负荷系数=1.0 温度系数=1.0 =（X+Y）=（0.56938.78+2.09459.40）1.0=1485.86N 轴承寿命计算为 =351662h24000h 即轴承选用合适（2）低速轴即2轴上滚动轴承的选择 按承载较大的滚动轴承选择其型号，因支承跨距不大，故采用两端固定的方式安装。轴承选用角接触球轴承。由前计算结果知：轴承工作转速为n=218.38r/min。轴承2 所受的径向力=930.00N，=455.11N1）求轴承的当量动载荷 ，由轴承的工作条件知道=1.2， 温度系数=1.0 轴承2 ：= *=1.21251.63=1501.96N轴承1 ： =（X+Y） 试选轴承型号：由轴承颈d=40mm，初选轴承为6208型，该轴承的基本额定动载荷=29500N，基本额定静载荷=18000N=0.025 由表查得对应的界限值e=0.21比较=0.49，所以按照轴承 1 计算=85825h24000h 所以轴承寿命满足要求。（1）由前计算结果知道：高速轴为齿轮抽。高速轴的工作转矩为：T=72.22N.m， 工作转速为n=720r/min工作情况系数K取1.2计算转矩 =1.2*72.22=86.67Nm选择联轴器为TL型弹性套柱销联轴器，连轴器型号为TL6JB32*60 GB432384。许用转矩为T=250Nm，许用转速n=3800r/min 因T，nn，故该联轴器满足要求。 键选择为A型普通平键 =32.00mm =60.00mm =60-（510）=5055mm 按键的附表初选键为10*50GB1096-79: b=10mm h=8mm L=50mm l=40mm 键的许用挤压应力和许用剪切应力分别为=110Mpa =90Mpa分别验算键的挤压强度和剪切强度分别为： =25.79Mpa=110Mpa =10.32Mpa=90Mpa 键的挤压轻度和剪切强度都满足要求。（2）低速轴即2 轴上的键和联轴器选择 由前面的计算知道：低速轴上的工作转矩T=228.64Nmm 工作转速 n=242.74r/min 安装齿轮处的键选择为A型普通平键=45.00mm =54.00mm =54-（510）=3439mm 按键的附表初选键为14*40GB1096-79: b=14mm h=9mm L=45mm l=36mm 键的许用挤压应力和许用剪切应力分别为=110Mpa =90Mpa 分别验算键的挤压强度和剪切强度分别为： =92.38Mpa=110Mpa =29.69Mpa=90Mpa 键的挤压轻度和剪切强度都满足要求。 低速轴上的联轴器的选择： 工作情况系数，取K=1.0计算转矩 =1.0242.74=242.74Nm选择联轴器为HL型弹性柱销联轴器，连轴器型号TL6。许用转矩为T=250Nm，许用转速n=3800r/min 因T，nn，故该联轴器满足要求。低速轴上安装联轴器处的键的选择为A型普通平键=35.00mm =60.00mm =60-（510）=5055mm 按键的附表初选键为10*50GB1096-79: b=10mm h=8mm L=50mm l=40mm 键的许用挤压应力和许用剪切应力分别为=110Mpa =90Mpa分别验算键的挤压强度和剪切强度分别为： =86.69Mpa=110Mpa =34.68Mpa2m/s所以该减速器采用油润滑，但高速齿轮轴需加挡油盘，以保护齿轮不受高速轴转动造成的油压冲击。 上下盖永水玻璃密封，轴处通盖用J型无骨架橡胶轴封封闭。通过这次课程设计再次明白仔细认真，严谨踏实对于我们这个专业以及以后从事这个行业的重要性，同时又一次锻炼和培养了我的这些精神。通过这次课程设计，首先是明白和体会到了机械设计的流程思路和方法，对国家标准和设计手册的使用有了更深的了解，同时，它使我对以前所学的明白的或没明白的只是有了较深的理解和认识，把我这几年所学的这个专业的许多知识点都发掘出来了，可谓受益匪浅，收获颇多。 =720r/min=5.5kw=72.95N.m=720r/min=5.445Kw=72.223N.m=205.71r/min=5.229kw=242.74N.m=205.71r/min=5.12kw=238.03N.M=50.28r/min=4.820kw=1053.78N.m小齿轮45钢调质大齿轮45钢正火=520.8 Mpa=495.0 MpaT=72.22N.m K=1.2=0.44=2.475 =2=56.911mm=193.089mm=56mm=62mm=358.28 Mpa=334.0 Mpa =2.72 =1.57 =2.20 =1.78=0.710=0.88=80.05Mpa=81.56Mpa24000h轴承深沟球轴承6207满足要求=1501.96Ne=0.285X=0.56 Y=1.52=1116N=8582524000h所以角接触球轴承7008C寿命满足要求输入轴的联轴器选用TL6JB32*60 GB432384满足要求 所以键选用10*50GB1096-79:满足要求=25.79Mpa=110Mpa=210.32Mpa=90Mpa键的挤压轻度和剪切强度都满足要求。=400.12NmT，nn联轴器选择HL3J35*60 GB501485满足要求=92.38Mpa=110Mpa=29.69Mpa=90Mpa键的挤压轻度和剪切强度都满足要求 参考文献1 诸文俊 主编，机械原理与设计，机械工业出版社，20012 任金泉 主编，机械设计课程设计，西安交通大学出版社，2002朱文俊 钟发祥主编，机械原理及机械设计，西安交通大学城市学院，2009 马小龙 2009年6月30日