單級圓柱齒輪減速器設計使用說明

1、設計項目計算公式及說明主要結(jié)果1.設計任（1）設計帶式傳送機的傳動系統(tǒng)，采用單級圓柱齒輪減速器務和開式圓柱齒輪傳動。（2 ）原始數(shù)據(jù)輸送帶的有效拉力F=4000N輸送帶的工作轉(zhuǎn)速V=1.0m/s（允許誤差5%）輸送帶滾筒的直徑d=380mm減速器的設計壽命為5年（3 ）工作條件兩班工作制，空載起動，載荷平穩(wěn)，常溫下連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，工作環(huán)境多塵；三相交流電源，電壓為380V/220V 。2.傳動方帶式輸送機傳動系統(tǒng)方案如下所示:傳動系統(tǒng)方案圖案的擬定帶式輸送機由電動機驅(qū)動。電動機1通過聯(lián)軸器2將動見附圖(一)5423力傳入減速器3，再經(jīng)聯(lián)軸器4及開式齒輪5將動力傳至輸 送機滾筒6，帶動輸送帶7工作

2、。傳動系統(tǒng)中采用單級圓柱 齒輪減速器，其結(jié)構(gòu)簡單，齒輪相對于軸位置對稱，為了傳 動的平穩(wěn)及效率采用斜齒圓柱齒輪傳動，開式則用圓柱直齒 傳動。3.電動機按設計要求及工作條件選用 Y系列三相異步電機，臥式封的選擇閉結(jié)構(gòu)，電源為380V。(1).電機容量選擇根據(jù)已知條件有計算得知工作機所需的有效功率為PwFV 4000 1.0=4.0KW1000 1000如圖所示為電動機傳動原理圖各個零件的編號如附圖（一）：設4w 輸送機滾筒軸至輸送帶之間的效率；c 聯(lián)軸器效率，c=0.99 ；g閉式圓柱齒輪傳動效率，g =0.97 ；g開式圓柱齒輪傳動效率，g，=0.95 ；b 一對滾動軸承的效率，b=0.99

3、；cy輸送機滾筒效率，cy =0.96.估算傳動系統(tǒng)的總效率為： * * * *=011223344w其中：01= c =0.9912 = g * b =0.97*0.99=0.960323= b* c =0.99*0.99=0.980134= b * g =0.95*0.99=0.94054w= b * cy =0.99*0.96=0.9504由此可得傳動的總效率=01 * 12 *23 * 34 * 4w =0.99*0.9603*0.9801*0.9405*0.9504=0.8329工作機所需要的電動機的功率P4.0Pr =4.8kw0.8329由Y系列三相異步電機列表可以確定滿足PmP

4、r條件的電動機額定功率應取為5.5kw。2 ）電動機轉(zhuǎn)速的選擇根據(jù)已知條件有計算得知輸送機滾筒的工作轉(zhuǎn)速為：60000V600001.0n = = =50.28 r/mind 3.14 480由表初選同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min , 1000 r/min 的電動機，對應于額定功率為 5.5kw的電動機型號分別為Y132S-4和Y132M2-6 ，把兩個電動機的有關技術(shù)參數(shù)及相應算得得總傳動比列于表中：=0.8329Pr =4.8kwn =50.28 r/min萬案電動額定同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)總傳動比號機型功率(r/min )速號(k(r/minw)IY1325.5100096019.09M2-6I

5、IY1605.575072014.32M2-8方案比較表考慮到本次設計安裝的方便，選用方案II。Y160M2-8 型三相異步電動機的額定功率FW =5.5kw ，滿載時轉(zhuǎn)速為720r/min ，由表查得電動機中心高H=160mm，軸伸出部分用于裝聯(lián)軸器軸段的直徑和長度分別為 D=42mm , E=110mm。電動機型號為Y160M2-8PW =5.5kw nm =720r/mi n4.傳動比的分配帶式輸送機傳動系統(tǒng)的總傳動比為：nm720i=亠=14.32nw 50.28由傳動系統(tǒng)方案知道：i01 =1 ， i23 =1按表查取閉式圓柱齒輪傳動的傳動比取為3.5即為：ii2 =3.5由計算可以

6、知道開式圓柱齒輪減速器的總傳動比為i14.32i =4.09 ，i34 = 1 =4.09ioii23i341 1 3.5傳動系統(tǒng)各級傳動比分別為：i01 =1 ， 12=3 5 ， i 23 =1 ， 34=4.09i01 =1)12 =3.5i23 =1i34 =4.095.傳動系傳動系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩計算分別如下：統(tǒng)的運動0軸即電動機主軸和動力參n= n m=720r/m inn0=720r/min數(shù)計算Po= Pr=5.5kwP0 =5.5kwPo5.5T 0 =9550 =9550=72.95N.mTno720T0=72.95N.mi軸即為減速器咼速軸no 720n廣.=r/min

7、 =720r/mini 011門=720r/minp_! = p0 * 01 =5.50.99=5.445kwP_! =5.445KwTT。0101=72.9510.99=72.223N.mT1 =72.223N.2軸即為減速器低速軸mn1720nc=r/min=205.71 r/min口2 i123.5P2= P112 =5.4450.9603=5.229kwT2= T1 i1212 =72.230.9603=242.74N.M門2 =205.71r/min3軸即為開式圓柱齒輪傳動高速軸:n3= n =205.71r/min=205.71 r/mini 23p2 =5.229kwT2 =24

8、2.74N.mP3= P223=5.2290.9801kw=5.12kwT3=T2I2323 =242.7410.980仁238.03N.m4軸即為輸送機滾筒軸:_ n3n4=廠 i34205.71r/mi n=50.28 r/min4.091P4= P334 =5.1250.9405=4.82kwT4=T3I34 =238.030.94050.9405=925.84N.M軸號電動機單級圓柱齒輪減速器開式圓柱齒輪傳動工作機0軸1軸2軸3軸4軸轉(zhuǎn) 速720720205.7205.7150.28(r/mi1n)功 率5.55.4455.225.124.82（kw）轉(zhuǎn) 矩72.9572.22228.

9、6238.04915.84n3=205.71r/minp3 =5.12kwT3 =238.03N. Mn4 =50.28r/mi nP4 =4.820kwT4 =1053.78N .m（N.M）4兩軸連接件聯(lián)軸器齒輪聯(lián)軸器齒輪傳動比13.514.09傳動效率0.990.96030.98010.9405注：對電動機軸所填數(shù)字為輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩，對其 他各軸所填的數(shù)字為輸入功率和輸入轉(zhuǎn)矩。對于所設計的圓柱齒輪減速器中齒輪采用斜齒圓柱齒輪傳 動，按軟齒面閉式齒輪傳動設計計算路線，對斜齒圓柱齒輪 進行設計計算。單級圓柱齒輪減速器的內(nèi)部只有一對常嚙合斜齒輪，設高速級齒輪即小齒輪為 1，低速齒輪為即大齒

10、輪為齒輪2，該減速器的設計使用壽命為5年，兩班工作制，由前面計算知道 N.mi=3.5（1） 選擇材料及熱處理小齒輪選擇45號鋼，調(diào)質(zhì) HBS1=240270，大齒6.減速器 傳動零件 的設計計 算(1 )齒 輪的設計 計算輪選擇45號鋼，正火 HBS2=200230(2)確定許用接觸應力H1和H2r,H lim ZnH=Sh minZn 齒輪的壽命系數(shù)H lim 接觸極限Sh min最小女全系數(shù)由圖像知道H lim 1 =560MpaH lim 2 =500Mpa接觸應力變化次數(shù)為：NH1=60 j p1 t =607201( 823005)9=1.0410NH2 =60 jn2 t = 6

11、0 1 205.71 24000 =2.95 108由接觸應力變化總次數(shù)可以知道zN1 =0.93Zn2=0.99當失效概率低于1/100 時，取接觸強度最小安全系數(shù)Sh min =1將以上數(shù)值帶入許用應力計算公式得：”,H lim 1 Zn 1 560 0.93 H1= -520.8MpaSh min1.0.,H lim 2 ZN2500 0.99 h2】=-仆=495.0MpaSh minh0H 1 【H 2(3).按齒面接觸強度條件計算中心距a小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)大齒輪45鋼正火由 a (u+1) 3500k(ZeZhZ ZH1）K為載荷系數(shù)，由表查得K=1.2;2 ）齒寬系數(shù)查表得:ad=

12、 d=A=0.44a u 13.5 1=0.44a3）彈性系數(shù)Ze由表查得Ze =189.8 Mpa4）節(jié)點區(qū)域系數(shù)Z h取 =100Zh=2.4755）重合度系數(shù)Z初選端面重合度=1.65 （1)由式(13-17)Y，0.25 0750.7因此z =1z i1=0.78.1.656)螺旋角系數(shù)z = COS = 7COS100 =0.9927）計算中心距aa (u+1)3500k(ZeZhZ Z (h3.5+1500 1.2 72.22189.8 2.475 0.78 0.922mm0.44 3.5495因此取標準中心距 a=125mm。=110.9.H1 1=520.8MpaH 2 1=4

13、95.0Mpa（4 ）確定主要參數(shù)和計算主要尺寸1 ）模數(shù)2acos2*112* cos15廠m =-=1.82因mn Z1 Z222 97此模數(shù)取為22）齒數(shù)Z1和Z22a cos2 125 cos10Z 彳=27.3.5Z1mn（u 1）2 3.5 1Z2= Z2 =27.353.5=95.75調(diào)整后取乙=28z2 =95一一.Z2實際傳動比2=3.39乙u i123.5 3.39傳動比誤差 匡=*100%=-3.36% 。在誤u3.5差范圍 5%內(nèi)13）螺旋角C mn（71 72）2 （28 95）Cos=0.9842a2 1251=10.26在820 的范圍之內(nèi)，取小齒輪為右旋，大齒輪

14、為左旋4） 分度圓直徑d1和d2mn Z2 28rh =厶= =56.911mm5 COS ，COS10.26mn Z22 95K厶=o -193.089mmd2 cos ,COS10.2605)齒寬b和b2b2= b = a a =1250.45-56.25mm取齒寬為b2 =56mm則 b= & +( 510)=56+(510 ) -6167mm取齒寬b =62mm(5)確定許用彎曲應力F1和F2P,F lim.F =Y N Y STMpaSf min1 ) 彎曲疲勞極限應力Flim1 =220MpaFlim2=180Mpa2)彎曲疲勞壽命系數(shù) Yn盈利循環(huán)次數(shù)為NH1=60 j n1 t

15、 =607201( 8 2 3005)9=1.0410Nh2 =60 jn2 t = 60 1 205.71 24000 -82.95 10由此查閱相關圖表知道 丫 N1=0.90丫 N2=0.953 )齒輪應力修正系數(shù)Yst由標準規(guī)定知道Yst=2100T=72.22N.mK=1.2=0.44aZe 189.8Z，0.78Zh=2.475Z0.9924）最小安全系數(shù)今麗n失效率低于1/100 時Szmin=1.255）許用彎曲應力由F=Flim YnYstSf minF lim 12400.902fi =Yni Yst=125二353.28Sf min1 25MpaFlim 2220 0.9

16、5 2F2= Yn2Y ST=1 25=334.0MSf min1 .25pa（6）檢驗輪齒抗彎強度1 ）當量齒數(shù)Z1 28Zv1 = 厶一=3=29.87z 3 10 26cos cos10.26Zv2=Z2 = =101.73cos由此取兩個齒輪的齒數(shù)分別為22和972 ）齒形系數(shù)YFa和應力修正系數(shù)YsaYFa1 =272丫 Sa1=1.57YFa2 =2.20丫 Sa2 = 1.783）重合度系數(shù)丫0.750.75Y =0.25+ =0.25+=0.7101.6464）螺旋角系數(shù)丫由相關圖查取數(shù)字得知丫=0.88mn=25）校核彎曲強度2000KT2F1. .Y Fa1 Y SalY

17、Ybdmn2000*1.2* 228.64* 2.72*1.57* 0.71* 0.88 50*182.898* 2=80.05Mpa2000KT2F2YFa2 Ysa2 Y Y=b2d?mn2000* 1.2* 228.64* 2.2*1.78* 0.71* 0.88 45*182.898* 2=81.56Mpa因 F1 F1 ,f2【F2故輪齒彎曲強度滿足要求7）主要設計計算結(jié)果中心距a =125mm法面模數(shù)mn =2mm1螺旋角=10.260 （設小齒輪為右旋，大齒輪為左旋）齒數(shù)乙=20z2 =89分度圓直徑d1 = 41.101mmd2= 182.898mm齒頂圓直徑da1 =45.1

18、01mmda2=186.898mm齒 根 圓 直徑d f1 =36.101mmd f2 =177.898mm齒寬b1 =50mmb2 =45mm1=10.260d1 =56.911m md2 =193.089 mmb2=56mmb =62mm齒輪精度等級8級材料及熱處理小齒輪45鋼，調(diào)質(zhì)HBS1=230250大齒輪45 鋼，正火HBS2=190210（1 ）繪制軸的布置簡圖和初定跨距軸的布置簡圖如附圖（二）所示所示：a =125mmb =62mm為了保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不發(fā)生干涉，計入尺寸k=10mm為了保證滾動軸承能順利放入軸承座，計入尺寸c=5mm初選軸承寬度分別為 n-i =20mm

19、， n 2 =22mm。兩軸的支承跨距分別為h和|211 =2c+2k+ b =2（ 10+5 ）+20+62=112mm12 =2c+2k+b + n2 =2（ 10+5 ）+22+62=114mm(2 )高速軸即1軸的設計1 )選擇軸的材料及熱處理軸上小齒輪的齒頂圓直徑為d 1 =45.101 mm，比較小，所以采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。選用45號鋼，進行調(diào)質(zhì)處理2 )軸的直徑的確定由于咼速軸承受的轉(zhuǎn)矩比較小，因此咼速軸的直徑不一定很大，有轉(zhuǎn)軸最小計算公式知道dmin Cv M n其中P該軸傳遞的功率，n軸的轉(zhuǎn)速，C與材料有關的系數(shù)，由查表知道C-106則 dmin-106* 5445 -20.8m

20、mU n 720由此知道在該軸的最小處只要直徑能達到20.8mm就可以滿足設計要求。但是在前面選擇的電動機要用聯(lián)軸器與該軸進行連接， 而所選擇的聯(lián)軸器要求該軸的最小直徑為42.00mm ,由此取該軸的最小處為42.00mm ,即安裝聯(lián)軸器的地方軸的直徑為 42.00mm 。由此可以畫出減速器咼速軸的結(jié)構(gòu)形式：)(3)減速器低速軸的設計1)選擇材料以及熱處理 F1 -358.28MpaF2 =334.0MpaYFa1 =2.72Y sa1=1.57YFa2 =2.20丫 Sa2=1.78Y -0.710丫 -0.88選用45號鋼并進行調(diào)質(zhì)處理。2 ）軸的受力簡圖如圖（a）所示l AB= l2=1

21、12mm|BC = | AC =56mm（A）計算齒輪的嚙合力2000T 22000 242.74匚 t2=-2514.28N廠t2d2193.099tan ntan 20匚 r2= Ut2 =2514.28 =930.00N廠廠COSCOS10.26Fa2= Ft2tan =2514.28 tan 10.260=455.11N（B）求水平面內(nèi)的支反力，作出水平面內(nèi)的彎矩圖在水平面內(nèi)受力簡圖如圖（b）所示：FT22514.28Rax= Rbx=- 2 =2=1257.14NM AX = M BX =0M cx = Rax l ac = Rbx l bc =1257.1457=71064.0N.

22、mm軸在水平面內(nèi)的彎矩圖如圖（c）所示（C）求該軸在垂直面內(nèi)的支反力，作垂直面內(nèi)的彎矩圖軸在垂直面內(nèi)的受力簡圖如圖（d ）所示F1 =80.05MpaF2 =81.56M paF1 F1 F2 eF r 938.78X=0.561.8 2.0Y=2.0+ (0.018 0.025)=2.090.040.025沖擊負何系數(shù) f =1.0溫度系數(shù)f =1.01 p1 tPr =( X Fr +Y Fa )fp =(0.56 938.78+2.09459.40) 1.0=1485.86N軸承壽命計算為L =106(ftcr)= 106(1 36800)3=3516Lh 60n( pr)60 960(

23、1485.86)62h24000h即軸承選用合適(2 )低速軸即2軸上滾動軸承的選擇按承載較大的滾動軸承選擇其型號，因支承跨距不大，故米用兩端固定的方式安裝。軸承選用角接觸球軸承。由前計算結(jié)果知：軸承工作轉(zhuǎn)速為n=218.38r/min 。軸承2所受的徑向力 F r2=930.00N，F(xiàn) a2 =455.11NM CY1 =4536.06NmmM CY2 =4847.94N.mm1）求軸承的當里動載何p1 , p2由軸承的工作條件知道f =1.2 ,溫度系數(shù)f =1.0 p1 t軸承 2 : p2=fp*R2=1.21251.63=1501.96N軸承 1 :P1= f p（ XR+Y A）試

24、選軸承型號：由軸承頸d=40mm ,初選軸承為6208型，該軸承的基本額定動載荷Cr=29500N ，基本額定靜載荷 cor=18000NA1455.11=0.025由表查得對應的界限值 e=0.21Cor18000、A1455.11比較=0.49 p2，所以按照軸承 1計算1”=叫仏）=106J 29500j=85LH60n p 丿 60* 242.74 l 伯代825h24000h所以軸承壽命滿足要求。（1）由前計算結(jié)果知道：高速軸為齒輪抽。高速軸的工作轉(zhuǎn)矩為：T=72.22N.m ，工作轉(zhuǎn)速為n=720r/minMc1 =71800.41NmmM C2 =86512.69Nmmd C30

25、.06mm實際de =45mm工作情況系數(shù)K取1.2計算轉(zhuǎn)矩 TC KT =1.2*72.22=86.67Nm選擇聯(lián)軸器為TL型彈性套柱銷聯(lián)軸器，連軸器型號為 TL6JB32*60 GB4323 84。許用轉(zhuǎn)矩為T=250Nm ，許用轉(zhuǎn)速n=3800r/min因TC T，nn,故該聯(lián)軸器滿足要求。鍵選擇為A型普通平鍵1d1 =32.00mmLi =60.00mmi =60- （ 510 ）=5055mm按鍵 的附表 初 選鍵為 10*50GB1096-79:b=10mmh=8mm L=50mml=40mm鍵的許用擠壓應力和許用剪切應力分別為=110Mpa=90Mpa分別驗算鍵的擠壓強度和剪切強

26、度分別為：4000T4000 72.22=25.79Mpa=110Mpdhl32 8 40pa2000T2000 72.22=10.32Mpa=90Mpapdbl32 10 40鍵的擠壓輕度和剪切強度都滿足要求。(2 )低速軸即2軸上的鍵和聯(lián)軸器選擇由前面的計算知道：低速軸上的工作轉(zhuǎn)矩T=228.64Nmm工作轉(zhuǎn)速 n=242.74r/mi n安裝齒輪處的鍵選擇為 A型普通平鍵1d2 =45.00mmL2 =54.00mmL2 =54- ( 510 )=3439mm按鍵的附表 初選鍵為 14*40GB1096-79:b=14mmh=9mm L=45mml=36mm鍵的許用擠壓應力和許用剪切應力

27、分別為=110Mpa=90Mpa分別驗算鍵的擠壓強度和剪切強度分別為：4000T4000 242.74p =92.38Mpa=110pdhl45 9 36Mpa2000T2000242.74 ”r=29.69Mpa=90Mpapdbl50 9 36鍵的擠壓輕度和剪切強度都滿足要求。低速軸上的聯(lián)軸器的選擇：工作情況系數(shù)，取 K=1.0計算轉(zhuǎn)矩 TC KT =1.0242.74=242.74Nm錯誤！未指定書簽。=2538.00NF “ =938.78N 廠r1F a1 =459.40N7.滾動軸承的選擇選擇聯(lián)軸器為HL型彈性柱銷聯(lián)軸器，連軸器型號TL6。許用轉(zhuǎn)矩為T=250Nm ，許用轉(zhuǎn)速n=3800r/min因TCT，nn,故該聯(lián)軸器滿足要求。低速軸上安裝聯(lián)軸器處的鍵的選擇為A型普通平鍵1d3 =35.00mmL3 =60.00mmL3 =60- （ 510 ）=5055mm按鍵的 附表初 選鍵為10*50GB1096-79:b=10mmh=8mm L=50mml=40mm鍵的許用擠壓應力和許用剪切應力分別為=