单级斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书

1机械设计基础课程设计说明书课程设计题目:单级斜齿圆柱齿轮减速器设计专业：XXXX班级：XXXXX学号：XXXXX设计者：XXXX指导老师：XXXXXXXXXXX大学2目录一课程设计书2二设计要求2三设计步骤21.传动装置总体设计方案32.电动机的选择43.确定传动装置的总传动比和分配传动比54.计算传动装置的运动和动力参数55.设计V带和带轮66.齿轮的设计87.滚动轴承和传动轴的设计198.键联接设计269.箱体结构的设计2710.润滑密封设计3011.联轴器设计30四设计小结31五参考资料32一.课程设计书设计课题:设计一用于带式运输机上的单级斜齿轮圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限8年(300天/年),两班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V3表一:题号参数1运输带工作拉力（kN）1.5运输带工作速度（m/s）1.1卷筒直径（mm）200二.设计要求1.减速器装配图一张(A1)。2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。3.设计说明书一份。三.设计步骤1.传动装置总体设计方案2.电动机的选择3.确定传动装置的总传动比和分配传动比4.计算传动装置的运动和动力参数5.“V”带轮的材料和结构6.齿轮的设计7.滚动轴承和传动轴的设计8、校核轴的疲劳强度9.键联接设计10.箱体结构设计11.润滑密封设计12.联轴器设计1.传动装置总体设计方案:1.组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2.特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。43.确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。其传动方案如下：123456图一:(传动装置总体设计图)初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。传动装置的总效率aη=η1η2η3η24η25η6＝0.96×398.0×295.0×0.97×0.96＝0.759；1为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率，η3为联轴器的效率，4为球轴承的效率，5为圆锥滚子轴承的效率，η6为卷筒的传动效率。2.电动机的选择电动机所需工作功率为：P＝P/η＝2300×1.1/0.835＝3.03kW,执行机构的曲柄转速为n＝D60v1000=105r/min，经查表按推荐的传动比合理范围，V带传动的传动比i＝2～4，单级圆柱斜齿轮减速器传动比i＝3~6，5则总传动比合理范围为i＝6～24，电动机转速的可选范围为n＝i×n＝（6~24）×105＝630~2520r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选定型号为Y112M—4的三相异步电动机，额定功率为4.0额定电流8.8A，满载转速mn1440r/min，同步转速1500r/min。3.确定传动装置的总传动比和分配传动比（1）总传动比由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为ai＝n/n＝1440/105＝13.7（2）分配传动装置传动比ai＝0i×i式中10,ii分别为带传动和减速器的传动比。方案电动机型号额定功率Pedkw电动机转速minr电动机重量N参考价格元传动装置的传动比同步转速满载转速总传动比V带传动减速器1Y112M-441500144047023016.152.37.02中心高外型尺寸L×（AC/2+AD）×HD底脚安装尺寸A×B地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸D×E装键部位尺寸F×GD132515×345×315216×1781236×8010×416为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取0i＝2.3，则减速器传动比为i＝0/iia＝13.7/2.3＝5.964.计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴转速n＝0/inm＝1440/2.3＝626.09r/minⅡn＝1/　Ⅰin＝626.09/5.96＝105.05r/min（2）各轴输入功率ⅠP＝dp×1＝3.05×0.96＝2.93kWⅡP＝Ⅰp×η2×3＝2.93×0.98×0.95×0.993＝2.71kW则各轴的输出功率：ⅠP＝ⅠP×0.98=2.989kWⅡP＝ⅡP×0.98=2.929kW（3）各轴输入转矩1T=dT×0i×1N·m电动机轴的输出转矩dT=9550mdnP=9550×3.05/1440=20.23N·所以:ⅠT＝dT×0i×1=20.23×2.3×0.96=44.66N·mⅡT＝ⅠT×1i×1×2=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82N·m输出转矩：ⅠT＝ⅠT×0.98=43.77N·mⅡT＝ⅡT×0.98=242.86N·m运动和动力参数结果如下表轴名功率PKW转矩TNm转速r/min输入输出输入输出电动机轴3.0320.2314401轴2.932.98944.6643.77626.092轴2.712.929247.82242.86105.055、“V”带轮的材料和结构确定V带的截型工况系数由表6-4KA=1.2设计功率Pd=KAP=1.2×4kwPd=4.8V带截型由图6-13B型确定V带轮的直径7小带轮基准直径由表6-13及6-3取dd1=160mm验算带速V=960×160×3.14/60000=8.04m/s大带轮基准直径dd2=dd1i=160×2.3=368mm由表6-3取dd2=355mm确定中心距及V带基准长度初定中心距由0.7（dd1+dd2）a02(dd1+dd2)知360a1030要求结构紧凑，可初取中心距a0=700mm初定V带基准长度Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mmV带基准长度由表6-2取Ld=2240mm传动中心距a=a0+(2240-2232)/2=708a=708mm小带轮包角a1=1800-57.30(335-160)/708=1640确定V带的根数单根V带的基本额定功率由表6-5P1=2.72kw额定功率增量由表6-6△P=0.3包角修正系数由表6-7Ka=0.96带长修正系数由表6-2KL=1V带根数Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556取Z=2V带齿轮各设计参数附表1.各传动比V带齿轮2.35.962.各轴转速n(r/min)(r/min)626.09105.0583.各轴输入功率P（kw）（kw）2.932.714.各轴输入转矩T(kN·m)(kN·m)43.77242.865.带轮主要参数小轮直径（mm）大轮直径（mm）中心距a（mm）基准长度（mm）V带型号带的根数z1603687082232B26.齿轮的设计（一）齿轮传动的设计计算１．齿轮材料，热处理及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮（1）齿轮材料及热处理①材料：高速级小齿轮选用45钢调质，齿面硬度为小齿轮280HBS取小齿齿数1Z=24高速级大齿轮选用45钢正火，齿面硬度为大齿轮240HBSZ2=i×Z1=5.96×24=143.04取Z2=144②齿轮精度按GB/T10095－1998，选择7级，齿根喷丸强化。２．初步设计齿轮传动的主要尺寸按齿面接触强度设计2131)][(12HEHdttZZuuTKd9确定各参数的值:①试选tK=1.6选取区域系数ZH=2.43378.0182.02则6.182.078.0②计算应力值环数N1=60n1jhL=60×626.09×1×（2×8×300×8）=1.4425×109hN2=4.45×108h#(5.96为齿数比,即5.96=12ZZ)③查得：K1=0.93K2=0.96④齿轮的疲劳强度极限取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得:[H]1=SKHHN1lim1=0.93×550=511.5MPa[H]2=SKHHN2lim2=0.96×450=432MPa许用接触应力MPaHHH75.4712/)4325.511(2/)][]([][21⑤查课本表3-5得：EZ=189.8MPad=1T=9.55×105×11/nP=9.55×105×2.93/626.09=4.47×104N.m3.设计计算①小齿轮的分度圆直径dt12131)][(12HEHdttZZuuTKd=46.42②计算圆周速度10006011　ndt1.52③计算齿宽b和模数ntm计算齿宽bb=tdd1=46.42mm计算摸数mn初选螺旋角=1410ntm=mmZdt00.22414cos42.46cos11④计算齿宽与高之比hb齿高h=2.25ntm=2.25×2.00=4.50mmhb=46.42/4.5=10.32⑤计算纵向重合度=0.3181d14tan241318.0tan=1.903⑥计算载荷系数K使用系数AK=1根据smv/62.1,7级精度,查课本得动载系数KV=1.07,查课本KH的计算公式:KH=)6.01(18.012.12d2d+0.23×103×b=1.12+0.18(1+0.61)×1+0.23×103×46.42=1.33查课本得:KF=1.35查课本得:KH=FK=1.2故载荷系数:K＝KKKHKH=1×1.07×1.2×1.33=1.71⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径d1=dt1tKK/3=50.64mm⑧计算模数nmnm=mmZd04.22414cos64.50cos114.齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式nm≥)][(cos212213FSFadYYZYKT⑴确定公式内各计算数值①小齿轮传递的转矩＝47.58kN·m确定齿数z因为是硬齿面，故取z＝24，z＝iz＝5.96×24＝143.0411传动比误差i＝u＝z/z＝143.04/24＝5.96Δi＝0.032％5％，允许②计算当量齿数z＝z/cos＝24/cos314＝26.27z＝z/cos＝144/cos314＝158③初选齿宽系数按对称布置，由表查得＝1④初选螺旋角初定螺旋角＝14⑤载荷系数KK＝KKKK=1×1.07×1.2×1.35＝1.73⑥查取齿形系数Y和应力校正系数Y查得:齿形系数Y＝2.592Y＝2.211应力校正系数Y＝1.596Y＝1.774⑦重合度系数Y端面重合度近似为＝[1.88-3.2×（2111ZZ）]cos＝[1.88－3.2×（1/24＋1/144）]×cos14＝1.7＝arctg（tg/cos）＝arctg（tg20/cos14）＝20.64690＝14.07609因为＝/cos，则重合度系数为Y＝0.25+0.75cos/＝0.673⑧螺旋角系数Y轴向重合度09.214sin42.46o＝1.675,Y＝1－＝0.82⑨计算大小齿轮的][FSFFY安全系数由表查得S＝1.2512工作寿命两班制，8年，每年工作300天小齿轮应力循环次数N1＝60nkt＝60×271.47×1×8×300×2×8＝6.255×10大齿轮应力循环次数N2＝N1/u＝6.255×10/5.96＝1.05×10查课本得到弯曲疲劳强度极限小齿轮aFFMP5001大齿轮aFFMP3802查课本得弯曲疲劳寿命系数:K1FN=0.86K2FN=0.93取弯曲疲劳安全系数S=1.4[F]1=14.3074.150086.011SKFFFN[F]2=43.2524.138093.022SKFFFN01347.014.307596.1592.2][111FSFFY01554.043.252774.1211.2][222FSFFY大齿轮的数值大.选用.⑵设计计算1计算模数m