一级斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书3.doc

1 -计算过程及计算说明一、传动方案拟定题目：设计带式输送机传动装置中的一级斜齿圆柱齿轮减速器（1） 工作条件：20000 小时2） 原始数据：输入功率 7.5KW；输入转速：725r/min；齿轮间传动比：3.67 二、电动机选择1、电动机类型的选择： Y 系列三相异步电动机（工作要求：连续工作机器）2、电动机容量选择P 输入=7.5kw实际选取 P 电=1.1*P 输入=8.25kw电动机转速（r/min)电动机型号 额定功率kw 满载转速 同步转速电动机质量kgY180L-8 11 750 730 184三、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）nI=725r/minnII=nI/ i 齿轮 =725/3.67=197.55r/min2、计算各轴的输入功率（KW ）PI=7.5kwPII=PI×η齿轮轴承 ×η齿轮 =7.5×0.98×0.98×0.96=7.13kw3、计算各轴输入扭矩（N·m）TI=9550×PI/nI=9550×7.5/725=98.63N.mTII=9550×PII/nII=9550×7.13/197.55=344.68N.m结 果P=7.5n=725i=3.67Pd=7.5KWnI=725r/minnII=197.55r/min- 2 -4、计算各轴的输出功率（KW ）PI`=7.5×0.98=7.35kwPII`=PI`×η齿轮轴承 ×η齿轮 =7.13×0.98×0.96=6.99kw5、计算各轴输出扭矩（N·m）TI`=9550×PI`/nI=9550×7.35/725=96.81N.mTII`=9550×PII`/nII=9550×6.99/197.55=337.91N.m功率 P（kw） 扭矩 T（N·m ）轴名输入 输出 输入 输出转速 n轴 I 7.5 7.35 98.63 96.81 725轴 II 7.13 6.99 344.68 337.91 197.55四、标准斜齿圆柱齿轮传动设计计算（1）选择齿轮材料及精度等级和齿数考虑减速器传递功率不大，以齿轮采用软齿面。

小齿轮选用 40Cr 钢，调质，齿面硬度为 240~286HBS大齿轮选用 45 钢，调质，齿面硬度 217~255HBS；一般齿轮传动，选用 7 级精度齿面精糙度Ra≤1.6~3.2μm取小齿轮齿数 Z1=23，则大齿轮齿数：Z 2= i 齿Z1=,3.67×23=84.41（2）按齿根弯曲疲劳强度设计由式 d1≥（ (2kT1/φd)（i+1/i）（ ZFZhZ1/ [σh]）） 1/3 确定有关参数如下：取 k=1.3 初选螺旋角 β=14°取齿宽系数 φd=0.9d1=59.77mmPI=7.5kwPII=7.13kwTI=98.63N.mTII=344.68N.mPI`=7.35kwPII`=6.99kwTI`=96.81N.mTII`=337.91N.mi 齿 =3.67Z1=23Z2=85d1≧59.77mm- 3 -mn=2.5（3）确定齿轮传动主要参数及几何尺寸计算中心距：a=m t（Z 1＋Z 2）/ 2= mn（Z 1＋Z 2）/ 2 cosβ=135mm圆整 a=135mm精确计算 Z1=23 Z2=85计算分度圆直径 d1=mtZ1= mn Z1 / cosβ=59.76mmd2= mtZ2= mn Z2 / cosβ=219.02mm计算齿宽 b2=b=φd×d1= 54mm b1=b2+（5～10）mm=60mm计算齿顶圆 dh1=d1+4=63.76mm dh2=d2+4=223.02mm计算齿底圆 df1=d1-5=54.76mm df2=d2-5=214.02mm(4)校核齿面弯曲疲劳强度由课本得 σF= 2kT1/bd1mn×YFa×YSa≤[σHP]确定有关参数和系数YFa1=2.62；Y Sa1=1.59 YFa2=2.20 YSa2=1.78 σF1=130.22MPa≦σ Flim σF2=122.41MPa≦σ Flim五、减速器的润滑（1）滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为------m/s＜------m/s ，所以采用润滑脂润滑。

结构上增设档油盘（2）润滑油的选择由机械设计手册，齿轮选用全损耗系统用润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用------润滑油轴承选用------号通用锂基润滑脂3）密封方法的选取选用凸缘式闷盖易于调整，采用毡圈密封圈实现密封密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定六、轴的设计计算β=14°mn= 2.5a=135Z1=23Z2=85β=14°d1= 59.76mmd2= 219.02mmb2=54mmb1=60mmdh1=63.76mm dh2=223.02mmdf1=54.78mm df2=214.02m 齿轮润滑：选用润滑油轴承润滑：选用号通用锂基润滑脂- 4 -1）输入轴的设计计算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，靠平键和过盈配合实现周向固定两轴承分别以轴肩和大筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定，轴通过两端轴承实现轴向定位大带轮轮毂靠轴肩、平键和螺栓分别实现轴向定位和周向固定如图2、选择轴的材料，确定许用应力由于设计的是单级减速器的输入轴，旋转方向假设左旋，属于一般轴的设计问题，选用 45 钢调质，硬度 217~255HBS，[σ -1]= 60Mpa。

3、估算轴的基本直径根据机械设计手册，取 A=110d≥A (PI/ n1)1/3=110(7.5/725)1/3=23.974、确定轴各段直径和长度①右起第 1 段考虑有键槽，将直径增大 4%，则 d1=23.97×(1+4%)mm=24.93∴由机械设计手册选 d1=25mm根据联轴器计算选择L1=55mm②右起第 2 段∵h=（2 ～3）c 查机械设计手册，取 c=1.5mmd2=d1+2h=25+2×（1～3）×1.5=30mm根据轴承盖的拆装一级对轴承添加润滑脂的要求和箱体厚度L2=42mm③右起第 3 段该段装有滚动轴承，选用角接触轴承选用 7207 型轴承，尺寸35×72×17d3=35mm L3=20mm④右起第 4 段滚动轴承定位轴肩，小于滚动轴承内圈外径[σ-1]=60Mpad1=25mmL1=55mmd2=30mmL2=42mmd3=35mm L3=20mm- 5 -d4=64mm L4=60mm⑤右起第 5 段该段为齿轮轴段，分度圆直径 54.78mm，齿宽 50mmd5=35mm L5=30mm5、齿轮上作用力的大小和方向①小齿轮分度圆直径 59.76mm②作用在齿轮上的转矩 T1=98.63*0.99=97.64N.m③圆周力 Ft=2T/d=3261.71N径向力 Fr=Fttanα=1187.16N6、轴长支反力根据轴长支反力的作用点及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型水平支反力 RA= RB = Ft/2=1630.86N垂直支反力 RA`= RB `= Fr/2=593.58N7、画弯矩图（如图）右起第 4 段剖面弯矩水平面弯矩 MC1=MC2=RA×0.05=81.54N·m垂直面弯矩 MC1`=MC2`=RB×0.05=29.68N·m合成弯矩 MC=(Mc12+MC1`2)1/2=86.77N'·m8、画转矩图（如图）T=Ft×d/2=97.46N·m9、画当量弯矩图（如图）因为是单向回轴，转矩为脉动循环 α=0.6，可得右起第 4 段剖面当量弯矩Me=(Mc22+(αT)2)1/2=100.34N·m10、判断危险剖面并验算强度①右起第 4 段剖面弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以为危险剖面。

d≧ (Me/0.1[σ-1h])1/3=25.57mmd4=64mm L4=60mmd5=35mm L5=30mmFt=3261.71NFr=1187.16NRA=RB =1630.86NR RA`= RB =593.58NMC1=81.54N·mMC1`=29.68N·mMC=86.77N'·mT=97.46N·m- 6 -小于初定 64mm②右起第 1 段处直径小，该面为危险剖面σf=Md/w=47.02MPa＜[σ -1]2）输出轴的设计计算1、选择轴的材料，确定许用应力由于设计的是单级减速器的输入轴，属于一般轴的设计问题，选用 45钢调质，硬度 217~255HBS，[σ -1]= 60Mpa2、估算轴的基本直径根据机械设计手册，取 A=110d≥A (PⅡ / nⅡ )1/3=110(6.99/197.55)1/3=36.11mm3、确定轴各段直径和长度①右起第 1 段考虑有键槽，将直径增大 4%，则 d1=36.11×(1+4%)mm=37.55mm∴由机械设计手册选 d1=40mm根据联轴器计算选择 L1=80mm②右起第 2 段∵h=（2 ～3）c 查机械设计手册，取 c=1.5mmd2=d1+2h=40+2×（1～3）×1.5=46mm根据轴承盖的拆装一级对轴承添加润滑脂的要求和箱体厚度L2=40mm③右起第 3 段该段装有滚动轴承，选用角接触轴承。

选用 7210 型轴承，尺寸50×90×20d3=50mm L3=35mm④右起第 4 段该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键连接直径增大 5%，齿宽=54mmd4=55mm L4=52mm⑤右起第 5 段齿轮固定轴肩Mec2=100.34N·m[σ-1]= 60Mpad=36.11mmd1=40mmL1=80mmd2=46mmL2=40mmd3=50mm L3=35mmd4=55mm - 7 -d5=70mm L5=5mm⑥右起第 6 段滚轴承安装处d6=50mm L6=27mm4、齿轮上作用力的大小和方向①大齿轮分度圆直径 219.02mm②作用在齿轮上的转矩 T2=337.91*0.99=334.53N`m③圆周力 Ft=2T/d=3054.52N径向力 Fr=Fttanα=1111.75N5、轴长支反力根据轴长支反力的作用点及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型水平支反力 RA= RB = Ft/2=1527.26N垂直支反力 RA`= RB `= Fr/2=555.88N6、画弯矩图（如图）右起第 4 段剖面弯矩水平面弯矩 MC1=MC2=RA×0.05=1527.26×0.05=76.36N·m垂直面弯矩 MC1`=MC2`=RB `×0.05=27.79N·m合成弯矩 MC=(Mc12+MC1`2)1/2=81.26N'·m7、画转矩图（如图）T=Ft×d/2=334.50N·m8、画当量弯矩图（如图）因为是单向回轴，转矩为脉动循环 α=0.6，可得右起第 4 段剖面当量弯矩Mec2=(Mc22+(αT)2)1/2=214.74N·m9、判断危险剖面并验算强度①右起第 4 段剖面弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以为危险剖面。

d≧ (Me/0.1[σ-1h])1/3=32.95mmL4=52mmd5=70mm L5=5mmd6=50mm L6=27mmFt=3054.52NFr=1111.75NRA=1527.26NRA`=555.88NMC1=76.36N·mMC1`=27.79N·mMC=81.26N'·mT=334.50N·m- 8 -小于初定 55mm②右起第 1 段处直径小，该面为危险剖面σf=Md/w=31.84MPa＜[σ -1]七、轴承校核计算轴承预期寿命计算根据工作要求可知，L h=3×365×16=17520h1.输入轴的轴承设计计算（1）初步计算当量动载荷 P因该轴承在此工作条件下只受到 Fr 径向力作用，所以 P=Fr=1。