单级斜齿圆柱齿轮减速器课程设计

1420
2.2
2.2
额 满载 K 定 转速 功 率 kW 3 1420 12
HD A D E F 245 160 28 60 8
G H L AB 24 100 380 205
三、计算总传动比及分配各级的传动比：
i n 总传动比： 总
n 1420 12.39 卷筒 114.65
i 分配传动比：取一级斜齿圆柱齿轮的传动比： 1 5 ，
( 2.5 0.98
1)
0.10 6.692
143.49N
作用在轴上压力：
F F Q 2z
0 sin
1 2 3143.49 sin 168.2 856.38N 。
2
2
（7）确定带轮的结构尺寸，给制带轮工作图
小带轮基准直径 d1=90mm 采用实心式结构。大带轮基准直径 d2=224mm，
S [
]=
H1
H lim1 700 700MPa
H
1
S [
]=
H2
H lim 2 600 600MPa
H
1
(2)按轮齿弯曲强度设计计算
齿轮精度用 8 级，取载荷系数 K=1.2，，齿宽系数d 0.8 ，
小齿轮上的转矩：T
1
9.55 106
P
n1
9550000
1.93 572.58
3.22
T
2
9550
P2 n2
9550 1.91 114.5
159.31N
*m
卷筒轴输入转矩：T
4
9550
P3 n3
9550
1.87 114.5
155.97 N
*
m
输出转矩分别为输入转矩乘以轴承效率 0.99。运动和动力参数计算结果如下
表：
轴名 功率 P （KW） 转矩 T （N*m） 转速 传动比 效率
五、传动零件的设计计算：
1.设计 V 带
（1）确定 V 带型号
kA=1.2 PC=KAP=1.2×3=3.6KW
根据 Pc =3.6KW n0 =1420r/min,选择 A 型 V 带，取 d1 90mm 。 大 轮 的 基 准 直 径 ： d 2 i0 d1 (1 ) 2.48 90 0.98 218.7 。 取 d 2 224mm 。
为带传动的弹性滑动 0.01 ~ 0.02 。
（2）验算带速：V d1 n1 3.14 90 1420 6.69m / s 25m / s 带速合
60 1000
60000
适。
（3）确定 V 带基准长度 Ld 和中心距 a0 ： 根据： 0.7 (d1 d 2) a0 2 (d1 d 2) 可得 a0 应在 219.8 ~ 628mm 之间，初选中心距 a0 =600mm
197 ~ 286HRC ， H lim 2 550 ~ 620MPa ， FE2 410 ~ 480MPa 。
Z Z 取 S F 1.25, sH 1.0 ；取 H 2.5, E 189.8 ；
[
]= FE1 600 480MPa
S F1
F 1.25
S [
F 2 ]=
FE2 450 360MPa F 1.25
符合这一范围的转速有：1000r/min、1500r/min，
；综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比，
可见第 1 种方案比较合适，因此选用电动机型号为 Y100L2-4，其主要参数
如下：
功率 转速 堵转转矩 最大转矩 型号
（KW） （r/min） 额定转矩 额定转矩
Y100L2-4 3
n
572.58
增大 5%，则 d=16.49×(1+5%)mm=17.32
∴选 d=18mm
2、齿轮轴的结构设计
（1）轴上零件的定位，固定和装配
单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左 面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴 承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定 （2）确定轴各段直径和长度
2
2
P p 卷筒轴：
'
3
1 .87 0 .99 1 .85 KW
3
2
3 各轴输入转矩，输出转矩：
电动机的输出转矩：T d
9550
Pd n0
9550 2.03 1420
13.65N
*m
1
轴输入转矩：T
1
9550
P1 n1
9550
1.93 572.58
32.19 N
*
m
2 轴输入转矩:
（5）齿轮的圆周速度
v d1n0 3.14 30 1420 2.23m / s
60 1000
60000
故选 8 级制造精度是合宜的。
（5）设计小结：
名称
代号
单位
小齿轮
大齿轮
中心距
a
mm
90
传动比
i
2.48
模数
m
螺旋角
mm ( 0)
1.25 2333'
齿数
z
22
110
分度圆直径 d1
mm
材料及
P P P 2
Leabharlann Baidu
1
12
1
2
1 .93 0 .99 0 .97 1 .91 KW
3
卷筒轴：
P P P 3
2
34
3
2
1 .91 0 .99 0 .99 1 .87 KW
4
输出功率：
P p 1 轴：
'
1
1
1.93 0.99 1.91KW
2
P p 2 轴：
'
2
1.91 0.99 1.89KW
小齿轮法向模数：
mn 3
T Y Y 2K 1 Fa1 Sa1
2
cos 2
Zd 1
F1
3
2
1.2 3.22 104 0.8 222
0.0089
COS
215
1.18mm
由表 4-1 取 mn 1.25mm 。
中心距：
a
mn
Z 1
Z
2
1.25
(22
110)
85.4mm
2COS
2 COS15
取 a=90mm。
确定螺旋角： arccos mn (z1 z2) arccos 1.25 22 110 2333'
2a
2 90
齿轮分度圆直径
d1
mn Z1
cos
1.25 22 cos 2333'
30mm
d2
mn Z 2
cos
1.25 110 cos 2333'
150.11mm
输入 输出 输入 输出 （r/min）
电动机
2.03
13.65 1420
5 0.95
轴
1 轴 1.93 1.91 32.19 31.87 572.58
2.48 0.96
2 轴 1.91 1.89 159.31 157.72 114.5
1.00 0.98
卷筒轴 1.87 1.85 155.97 154.41 114.5
目录
一、传动方案拟定…………………………………………… 二、电动机的选择…………………………………………… 三、计算总传动比及分配各级的传动比…………………… 四、运动参数及动力参数计算……………………………… 五、传动零件的设计计算…………………………………… 六、轴的设计计算…………………………………………… 七、滚动轴承的选择及校核计算…………………………… 八、键联接的选择及计算…………………………………… 九、润滑方式的确定……………………………………… 十、参考资料………………………………………………
2、计算电机的容量 Pd ：
——电机至工作机之间的传动装置的总效率： a
3
a
1
2
3
4
5
0 . 95 0 . 99 3 0 . 97 0 . 99
0 . 85
0 . 96
式中：
1 －带传动效率：0.95；2 －滚子轴承传动效率：0.99 3 －圆柱齿轮的传动效率：0.97；4 －弹性联轴器的传动效率：0.99 5 —卷筒的传动效率：0.96
a
650
（5）求 V 带根数 Z：
Pc
( p0 p0) K K L
今 n1 1420r / min, d1 90mm, 得：
P0 1.07kw
传动比：
i
d2 d1(1 )
224 90(1 0.02)
2.5
P0 0.17kw
由 1 168.20 查表得 K 0.98 ，查表得： K L 1.01，
d 齿宽
b
d
1 0.8 30 24mm
取
b2 25mm,b1 30mm
（3）验算齿面接触强度：
Z Z Z H
E
H
2K T 2 u 1 189.8 2.5 bd2 u
cos 2333'
2 1.2 15.93104 3.48 24.02 150.112 2.48
452.09MPa 600MPa安全。
1
0 1420 572.58r / min 0 2.48
n ni 2 轴
2
1 572.58 114.5r / min
1
5
n n 卷筒轴：
3
2 114.5r / min
2、各轴输入功率，输出功率：
输入功率：
1 轴：
P P P 1
d
01
d
2 .03 0 .95 1 .93 kw
1
2 轴：
带长：
L0
2
a0
2
(d
1
d
2)
(d
2d 4 a0
1)2
2 600 (224 90) (22490)2 1700mm
2
4 600
取 Ld 1800mm 。
计算实际中心距：
a
a0
Ld
2
L0
600
1800
1700 2
650mm
。
（4）验算小带轮包角 ：
180 d 2 d1 57.3 180 224 90 57.3 168.20 120 合适。
104
N*mm
大齿轮上的转矩：T 1
9.55 106
P2
n2
9550000
1.91 114.5
15.93 104
N*mm
初选螺旋角 150
齿数：取 Z1 22 ，则 Z 2 5 22 110
齿形系数：
Z
v1
22
cos315
24.12,
Z
v2
110
cos315
122.06
Y Y 查 图 11-8 得
i 则一 V 带的传动比：
0
12.39 5
2.48
四、运动参数及动力参数计算：
将传动装置各轴由高速到低速依次定为 1 轴、2 轴、3 轴、4 轴， 01 12 23 34
——依次为电机与轴 1，轴 1 与轴 2，轴 2 与轴 3，轴 3 与轴 4 之间的传动效
率。
1、 各轴转速：
n ni 1 轴：
Fa1 2.73,
Fa2 2.22 。 由 图 11-9 得
Y Y Sa1 1.58, sa2 1.81。
因
Y Y Y Y Fa1 Sa1 2.73 1.58 0.0089 Fa2 Sa2 2.22 1.81 0.0112 ，
F1
480
F2
360
故应该对大齿轮进行弯曲强度计算。
已知运输带的速度 v=0.95m/s：
Pd
Pw
kw
a
Pw
Fv 1000w
kw
P 所以：
d
Fv
1000
a
w
1100 1.5 1000 0.85 0.96
2.03kw
从表 22-1 中可选额定功率为 3kw 的电动机。
3、确定电机转速：
卷筒的转速为：
n
60 1000v D
60 1000 1.5 3.14 250
采用腹板式结构，基准图见零件工作图。 2、齿轮设计
（1）选选齿轮的材料、精度和确定许用应力：
因传递功率不大，转速不高，小齿轮用 40Cr 调质，齿面硬度 217 ~ 286HBS ，
H lim1 650 ~ 750MPa ， FE1 560 ~ 620MPa 大齿轮用 45 钢调质，齿面硬度
齿面硬度
30
150.11
40Cr
217 ~ 286HBS
45 钢
197 ~ 286HRC
六、轴的设计计算
输入轴设计：
1、按扭矩初算轴径
选用 45 号钢调质处理，硬度 217~286HBS。查课本第 245 页表 14-2 取
35Mpa C=110。 d C3 P 110 3 1.93 16.49mm ，考虑有键槽，将直径
计算过程及计算说明 一、传动方案拟定 1．设计题目名称 单级斜齿圆柱齿轮减速器。 2．运动简图
3．工作条件 运输机双班制工作，单向运转，有轻微振动，小批量生产，使用年限 6 年。 4，原始数据
1．输送带牵引力 F=1100 N 2．输送带线速度 V=1.5 m/s 3．鼓轮直径 D=250 mm 二、电动机选择 1、选择电动机的类型： 按工作要求和工况条件，选用三相鼠笼式异步电动机，封闭式结构，电 压为 380V，Y 型。
114.65r
/
min
按表 14-8 推荐的传动比合理范围，取 V 带传动比i1 2 ~ 4
单级圆柱齿轮减速器传动比i2 4 ~ 6 ，则从电动机到卷轴筒的总传动
比合理范围为： i 8 ~ 24 。
故电动机转速可选的范围为：
nd i n (8 ~ 24) 114.65 917 ~ 2752r / min
由此可得：
Pc
3 .6
2 .93
(p 0
p
)
0
K
K
L
(1 .07 0 .17 ) 0 .98 1 .01
取 Z=3 根。
（6）求作用在带轮轴上的压力 FQ ：
查 表 得 q=0.10kg/m ， 故 得 单 根 V 带 的 初 拉 力 ：
F0
500 Pc
zv
( 2.5
K
1)
q v2
500 3.6 3 6.69