齿轮设计论文

单级螺旋圆柱减速器设计规范

机械与汽车工程学院

专业化产业

班级水平

学生编号

姓

专业教研室和研究所负责人

教师

年月日

XXXXXXX大学

课程设计(论文)任命书

《课程设计(论文)任务书》发给车辆工程班学生，内容如下:

1.设计主题:V带-单级螺旋圆柱减速器

2.待完成的项目:

(1)减速器(A1)总装配图一张

(2)齿轮零件图(A3)

(3)轴零件图(A3)

(4)设计说明书。

3.该设计(论文)作业于2008年月日下达，应于2008年月日前完成，然后进行答辩。

专业教研室、研究所的负责人应于年、月、日进行审查。

讲师发布年月日。

程设计(论文)点评:课程设计(论文)总体评价结果:

课程设计(论文)答辩负责人签名:

年月日

一、传输方案的确定-5

二。原始数据-5

三。确定电机型号-5

四。确定传动装置的总传动比和分配-6

动词（verb的缩写）传动件的设计与计算-7

不及物动词减速器铸造箱-13主要结构尺寸设计

七。轴的设计-14

八。滚动轴承的选择与计算-19

九。键连接的选择和强度检查-22

X.联轴器-22的选择和计算

XI。减速器-22的润滑

十二。参考文献-2计算过程和说明

一、传输方案二的起草。原始数据:

皮带张力:F=5700N，皮带速度:v=2.28m/s，滚筒直径:d = 455 mm。

输送带效率:工作时负载有轻微冲击；室内工作时，水分和灰分处于正常状态，产品批量生产为批量生产，允许总速比误差±4%，要求齿轮使用寿命为10年，两班倒工作；轴承的使用寿命不小于15000小时。

三、电机选择

(1)电机类型选择:选用Y系列三相异步电机。

(2)选择电机功率:

输送机主轴所需的功率:

传输总效率:

、、、分别是:V带传动、齿轮传动(封闭式，精度等级8级)、圆锥滚子轴承(一对滚子轴承)、联轴器(刚性联轴器)、输送带效率。查课程设计表2-3。

拿走:

所以:

电机所需功率:

查表16-1当然设计得到电机额定功率Y200L1-6。

(3)选择电机的速度

取V带传动比范围(表2-2)≤2 ~ 4；单级齿轮减速器传动比= 3 ~ 6

滚筒转速:

合理的电机同步速度；

电机型号及主要数据查表16-1如下(同步转速一致)。

电机型号额定功率(kW)同步速度(r/min)满载速度nm

(转/分)负载锁定扭矩

额定扭矩最大扭矩

额定转矩

y200l 1-6 18.5 1000 970 1.8 2.0

查阅表16-2中的电机安装和相关尺寸。

中心高度

h轮廓尺寸

支脚的安装尺寸

地脚螺栓孔直径

轴向延伸尺寸

钥匙的公称尺寸

200 775×(0.5×400+310) ×310 318×305 19 55×110 16×

5.计算总传动比，分配各级传动比。

变速器的总传动比:

v带传动比:；单级圆柱齿轮减速器的传动比；

(1)计算每个轴的输入功率

电机轴:

轴ⅰ(减速器高速轴):

轴ⅱ(减速器低速轴):

(2)计算各轴的转速

电机轴:

轴一:

轴二:

(3)计算每根轴的扭矩

电动卷轴

轴一:

轴二:

上述数据列表如下:

参数

轴名称输入功率

( )

抬前轮速度

( )

输入扭矩

( )

传动比

效率

电机轴15.136 970 182.14 1.6893 0.95

一轴(减速器高速轴)14.79 574.20 3938+0560.97

ⅱ轴(减速器低速轴)13.669 95.70 1364.07

五、传动部件的设计与计算

1.普通V带传动的设计与计算

(1)确定计算功率

公式中，工况系数= 1.3。

②根据计算的功率和小滑轮的转速，查机械设计基础图10-10，选择SPA窄V带。

③确定皮带轮的参考直径。

取小滑轮直径:，

大滑轮直径:

根据国家标准:GB/T 13575.1-1992，取大滑轮直径。

④验证皮带速度:

介于。因此，带的速度是合适的。

⑤确定三角皮带的基准直径和传动中心距。

初选中传输中心之间的距离为:，这是最初确定的。

v带的参考长度:

查机械设计表2.3，选择皮带的基准直径长度。

实际中心距离:

⑥检查驱动轮的最小包角。

因此，驱动轮上的包角是合适的。

⑦计算V带的根数z。

，由，，

查机械设计表2.5a，由表2.5c，得到额定功率的增量:，查表2.8，得到，查表2.9，得到

，取根。

⑧计算合适的V带初始张力。

查机械设计表2.2，取

得到

⑨计算作用在轴上的载荷:

⑩滑轮的结构设计(单位)mm

带轮

措施

小滑轮

凹槽c

参考宽度

基准线上的凹槽深度

2.75

基准线下的凹槽深度

11.0

插槽间距

15.0 0.3

插槽余量

九

轮辋厚度

外径

内径

皮带轮宽度

带轮结构网式

三角皮带轮由铸铁HT150或HT200制成，其最大允许圆周速度为25m/s .

2.齿轮传动设计计算

(1)选择齿轮类型、材料、精度和参数。

①选用斜齿圆柱齿轮传动(外啮合)；

②齿轮材料的选择:45钢选自课本附表1.1，调质处理后表面淬火，齿面硬度HRC 1 = HR C2 = 45；

(3)选择精度为7的档位(GB 10095-88)；

④初级螺旋角

⑤选择小齿轮的齿数；大齿轮的齿数

(2)按齿面接触疲劳强度设计。

由设计计算公式进行试算，即

A.确定公式中的每个计算值

①试载系数Kt=1.5

②小齿轮传递的扭矩:

③齿宽系数由机械设计表12.5得到(硬齿面齿轮，数值低于极限)。

(4)由机械设计表12.4得出弹性影响系数。

⑤节点面积系数

所以，我们得到=2.4758。

⑥端面重合度

代入上面的公式得到:

⑦接触疲劳强度极限σhlim 1 =σhlim 2 = 1000 MPa(图12.6)。

⑧压力循环

n 1 = 60nⅰjLh = 60x 574.20 x 1x(2x8x 300 x 10)= 16.5 x 108

N2 = n 1/I2 = 16.5 x 108/6 = 2.75 x 108

⑨接触疲劳寿命系数按图12.4计算。

⑩接触疲劳容许应力

= 0.91.1000/1.2兆帕=758.33兆帕

= 0.96 1000/1.2兆帕=800兆帕

因为= =779.165MPa & lt < 1.23 = 984 Mpa，所以= = 779.165 Mpa。

B.计算

①小齿轮分度圆的试算

②计算圆周速度:=

③计算齿宽:= 1 57.24 = 57.24 mm

④齿宽与齿高之比:

/(2.25 )

⑤计算负载系数k。

按v=2.28m/s，7级精度，动载系数= 12.1。

按附表12.2检查；根据附表12.1 .25

参考教材附录12.3中的6级精度公式，估计< 1.34，对称

1.313 = 1.5438+03.

根据附图12.2，径向荷载分布系数=1.26。

负载系数

⑥根据实际负载系数修正分度圆直径。

⑦计算模数

3、按齿根弯曲疲劳强度设计。

a .确定公式中的各个参数

①负载系数k:

规则

②齿形系数和应力修正系数

当量齿数= = 21.6252，

= =112.2453

③螺旋角影响系数

轴向平面重合度= = 0.9385

取= 1 =0.9374。

④允许弯曲应力

如果查课本的图6.5，取=1.4，那么

= 0.86 500/1.4兆帕=307兆帕

= 0.88 500/1.4兆帕=314兆帕

⑤确定

=2.73 1.57/307=0.01396

=2.17 1.80/314=0.01244

用替换公式计算

B.计算模数mn

比较两次强度计算结果，确定

4.几何尺寸的计算

①中心距= 3(21+126)/(2 cos 80)= 223mm。

取中心距离

②螺旋角的校正:

③分度圆直径:

④齿宽，B2=65 mm，B1=70 mm

⑤齿轮传动的几何尺寸如下表所示(详见零件图)。

名称代码计算公式结果

小齿轮和大齿轮

中心距

223毫米

传动比

六

法向模数

设计并检查3。

末端模量

3.034

正常压力角

螺旋角

一般来说，

附录

3毫米

齿高

3.75毫米

全齿高

6.75毫米

顶部间隙c

0.75毫米

齿数z

21 126

标准中径

64.188毫米382.262毫米

齿顶圆直径

70.188毫米388.262毫米

根圆直径

57.188毫米375.262毫米

齿轮宽度b

70毫米65毫米

螺旋角方向

左撇子和右撇子

不及物动词减速器铸造箱主要结构尺寸的设计。

查设计依据表3-1中的经验公式，结果如下表所示。

名称代码尺寸计算结果(mm)

基壁厚度

八

箱盖壁厚

八

底座上部凸圆的厚度

盒盖凸圆的厚度

底座下部凸圆的厚度

底肋厚度e

八

底盖肋的厚度

七

地脚螺栓直径d或表3.4

表3-4 6中的地脚螺栓数量

轴承座连接螺栓直径

0.75d 12

盒座与盒盖连接螺栓直径

(0.5—0.6)d 8

轴承盖固定螺钉直径

(0.4—0.5)d 8

人孔盖固定螺钉直径

(0.3—0.4)d 5

轴承盖螺钉分布圆直径

155/140

轴承座法兰端面直径

185/170

螺栓孔法兰的外形尺寸

表3-2218，30

地脚螺栓孔法兰的外形尺寸

表3-3 25、23、45

箱体内壁与齿轮之间的距离

箱体内壁与齿轮端面之间的距离

基底深度h

244

外箱壁到轴承端面的距离

七。轴的设计与计算

1.高速轴的设计

①轴材料的选择:选择45钢，回火，HBS=230。

②初步估算轴的最小直径。

根据课本公式，取=110，则= 32.182 mm。

因为与V带连接处有键槽，所以直径要加大5%。

③轴的结构设计:

考虑到滑轮的机构要求和轴的刚度，滑轮的轴径选择，轴承的轴径根据密封的大小选择:

两个轴承支点之间的距离:，

其中:-小齿轮齿宽，

-箱体内壁和小齿轮端面之间的间隙，

-箱体内壁与轴承端面之间的距离，

-轴承宽度，选择30310圆锥滚子轴承，查表13-1，得到如下

获取:

滑轮对称线至轴承支点的距离

其中:-轴承盖的高度，

t-轴承盖的法兰厚度，因此，

-从螺栓头端面到皮带轮端面的距离，

-轴承盖M8螺栓头的高度，查表得到mm

-滑轮的宽度，

获取:

2.根据弯曲和扭转的综合应力检查轴的强度。

①计算作用在轴上的力。

小齿轮的受力分析

圆周力:

径向力:

轴向力:

(2)计算反作用力。

水平面:

垂直平面:

所以:

③做弯矩图。

水平弯矩:

垂直弯矩:

复合弯矩:

④制作扭矩图(参见第22页)T1=239.15Nm。

当扭转剪力是脉动循环应变力时，取该系数，

然后:

⑤根据弯扭复合应力校核轴的强度。

轴的材质是45钢，调质处理，它的抗拉强度极限，应力对称变化时的许用应力。

从弯矩图可以看出，A段的计算弯矩最大，这里的计算应力为:

D段轴线直径最小，此处计算应力为:

(安全)

⑥轴的结构图如零件图所示。

2.低速轴的设计

(1).轴材料的选择:45钢，淬火和回火，HBS=230。

(2)轴最小直径的初步估算:A=110，

两把钥匙，所以

考虑联轴器的机构要求和轴的刚度，选择联轴器处的轴径，根据密封的大小，轴承处的轴径选择为30214轴承T=26.25。

(3)轴的结构设计，轴径和轴向尺寸的初步确定:考虑

-从螺栓头端面到皮带轮端面的距离，

K -轴承盖M12螺栓头的高度。查表可以给出k=7.5mm，选择6个螺栓。

L -联轴器的长度，L=125mm。

获取:

(4)根据弯曲合成应力检查轴的强度。

①计算作用在作用轴上的力。

齿轮的力分析:周向力:n

径向力:

轴向力:

(3)计算反作用力:

水平面:

垂直平面，

③做弯矩图。

水平弯矩:

垂直弯矩:

复合弯矩:

④做扭矩图T2 = 1364.07牛·米

当扭转剪力为脉动循环应变力时，取该系数，则:

⑤根据弯扭复合应力校核轴的强度。

轴的材质是45钢，调质处理，它的抗拉强度极限，应力对称变化时的许用应力。

从弯矩图可以看出，C段的计算弯矩最大，这里的计算应力为:

D段轴线直径最小，此处计算应力为:

(安全)

(5)轴的结构图如零件图所示:

八、滚动轴承的选择和计算

1.高速轴滚动轴承的选择及寿命计算

①所选轴承:型号为30310的圆锥滚子轴承(每轴安装一对)。

②轴承a的径向载荷。

轴承b的径向载荷:

对于30310圆锥滚子轴承来说，轴向力就是从中得到的。

所以轴承a是“松弛”的，轴承b是“压缩”的，那么

计算等效动载荷

对于轴承1

对于轴承2(根据机械设计表9.1)

轴向载荷:

因为，根据轴承一查寿命。

(从表13-1可以查得C=122kN)。

因此，满足使用寿命要求。

2.低速轴滚动轴承的选择及寿命计算

①选用轴承:型号为30214圆锥滚子轴承。