-
设计题目：单级直齿圆柱齿轮减速器
苏州大学文正学院：热能与动力工程专业
设计者：
学号：
指导老师：
二〇一三年十二月十五日
- 1 -
目
录
一、
设计任务书
…………………………………………………………………
3
< p>二、
电动机的选择
……………………………………
…………………………
4
三、
传动比分配
…………………………………………………………………
5
四、齿轮的设计计算
…………………………………………………………
6
五、轴的设计计算
…………
.
…………………………………………………
11
六
、
轴和键的选择
………………………………………
……
..
………………
18
七、润滑剂、润滑方式的选择
………………………………
………
19
八、联轴器的选择
……………………………………………………
………
19
九、箱体的设计
………………………………………………………………
20
总结
………………………………………………………………………………
21
参考文献
………………………………………………………………………
21
- 2 -
一、设计任务书
工作简图
单级直齿圆柱齿轮减速器齿轮传动设计
原始数据
运输带传递的有效圆周力
F=4000N
，
运输带速度
V=0.75m/s
，
滚筒的计算直径
D=300mm,
原动机为电动机，
齿轮单向传动，有轻微冲击。
- 3
-
二、电动机的选择
工作所需的电动机输出功率为
P
P
d
=
W
kw
< br>η
P
W
=
FV
kw
1000
所以
P
d
=
FV
1000
η
由电动机至工作之间的总效率（包括工作机效率）为
< br>η
=
η
1
η
2
η
3
η
4
η
5
η
6
η
1
,
η
2
,
η
3
,
η
4
,
η
5
,
η<
/p>
6
分别为带传动，齿轮传动的轴承，齿轮传动，链传
动，联轴器及卷筒的效率。
取
η<
/p>
1
=0.95
η
2
=0.9875
η
3
=0.975
η
4
=0.965
η
5
=0.99
η
6
=0.96
，
则
η
=0.95
×
0.9875
×
0.975
×
0.965
×
0.99
×
0.96=0.818
所以
P
d<
/p>
=
=
3
3
FV
1000
η
P
d
=3.667kw
- 4
-
4000
?
0
.
75
kw
1000
?
0
.
818
=3.667 kw
.
确定电动机转速
滚筒轴工作转速
60
?
1000
v
?
D
60
?
1000
?
0
.
756
=
?
?
300
n
< br>w
=
=
47.77 r/min
按推荐的合理传动比范围，
取
V
带传动的传动比
i
带
=2~4,
单级齿轮传动比
i
齿轮
=3~6
，
滚子链的传动比
i
链
< br>=2~6
，
则合理总传动比的范围为
i
总
=
i
带
i
齿轮
i
< br>链
=
（
2~4
）
（
3~6
）
（
2~6
）
=
（
12~144
）
，故
电动机的可选范围为
n
'
< br>d
=
i
总
n
w
=(12~144)
×
47.77=
（
573.25~6878.98
）
r/min
故选
Y132M1-6
P
额
=4kw
电动机转速为
同步转速
1000
r/min
满载转速
960
r/min
电动
机型
号
额
定
功
率
电
动
机
转
速
r/min
同步
转速
满载
转速
电动
机重
量
N
参考
价格
元
传动装置的传动比
总传动
比
电动机型号
Y132M1-6
P
额
=4kw
V
带
减速器
传动
2.8
29.92
总传动比
i=20.09
P
额
kw
4
Y132M
1-6
1000
960
730
350
83.77
三、传动比的分配
总传动比
i=
n
m
n
w
=
960
47
.
77
=20.09
各级平均传动比
< br>i
平均
?
3
i
总
=2.72
根据上述原则分配传动比：
i
20
.
09
若取
i
带
=2.2
，
i
< br>齿轮
=3.4
，则
i
链
?
总
?
=2.69
i
带
i
< br>齿轮
2
.
2
?
3< /p>
.
4
传动装置的运动和动力参数
各轴转速：
i
链
=2.69
n
1
=
n
电动机
i
带
n
电动机
?
960
=43
6.4 r/min
2
.
2
n
1
=436.4 r/min
n
2
=128.3r/min
n
3
=47.71 r/min
n
2
=
i
带
i
齿
轮
960
?
=128.3r/min
2
.
2
?
3
.
4
n
3
=
n
电动机
i
带
i
齿轮<
/p>
i
链
?
1440
=47.71 r/min
2
.
2
?
2
.
69
?
3
.
4
计算公式：
T
1
=9550
各轴功率：
P
i
Nm
n
i
P
1
=
P
=3.78 kw
电动机
η
带
- 5 -
< /p>
P
2
=
P
=3.34 kw
电动机
η
带
η
轴承
η
< br>齿轮
2
P<
/p>
3
=
P
η
η
轴承
η
齿轮
η
链
=3.21 kw
电动机
带
P
1
=3.78 kw
P
2
=3.34 kw
P
3
=3.21 kw
各轴转矩：
T
1
=9550
3
.
78
p
1
=82.6 N
·
m
?
9550
×
436
.
4
n
1
3
.
< p>34
p
2
=248.6
N
·
m
?
9550
128
.
3
n
2
3
.
21
p
3
=642.5 N
·
m
?
9550
×
47
.
71
n
3
计
算
及
说
明
T
2
=9550
T
1
=
82.6 N
·
m
T
2
=248.6
N
·
m
T
3
=642.5
N
·
m
结
果
小齿轮
40Cr
，调制，
齿面硬度
HB S1=250
大齿轮
45
号钢正火，
< br>齿面硬度
HBS2=240
T
3
=9550
四、齿轮的设计计算
齿轮传动设计
已知
P
2
=3.34kw
，
i
齿
=3.4
，
n
2
=128.3r/min
(1)
选择齿轮材料，确定许应力
小齿轮用
40Cr
，调制处理，
250HBS
，
?
H
lim
1
=700MPa
，
?
FE
1
=590MPa
，
大齿
轮用
45
钢，
240HBS
，
?
H
lim
1
=580MP
a
，
?
FE
2
< br>=450MPa
(
课本表
11-1)
由表
11-5
，取
S
H
=
1.1
，
S
F
=1.2
5
?
?
?
H
1
=
?
H
lim
1
700
s
< br>H
=
1
.
1
=636.4(MPa)
?
?
?
H
2
=
?
H
lim
2
s
H
=
=
580
=527.3(MPa)
1
.
1
?
?
?
F
< br>1
=
?
FE
1< /p>
S
F
590
?<
/p>
472
（
MPa
）
1
.
25
450
?
360
（
MPa
）
1
.
25
?
?
?
F
2
=
?
FE<
/p>
2
S
F
=
- 6 -
按齿面接触强度设计
由于齿轮单传动，有轻微
冲击，选用
8
级精度制造（表
11-2
）
。取载荷系数
K=1.4
（表
11-3
< p>），齿宽系数
Φ
d
=1.1
（表
11-6
）
，小齿轮上的转矩
K=1.4
T
2
=95
50
×
3
P
2
n
2
3
.
34
128
.
< p>3
?
a
=1.1
=9.55
×
10<
/p>
×
5
T
1
=2.47
×
10
5
（
N
·㎜）
=2.
47
×
10
（
N
·㎜）
取
Z
E
=188
（表
11-4
）
D
1
≥
3
2
KT
1
u
?< /p>
1
Z
E
Z
H
2
（
）
?
σ
H
?
Φ
d
u
6
2
?
1
.
4
?
2
.
47
?
10
3
.
4
?
1
188
?
2
.
5
2
=
3
?
?
（
）
mm=81.1
（㎜）
1
.
< p>11
.
1
580
齿数
Z
1
=30
，则
Z
2
?
i
Z< /p>
1
=3.4
×
30=102
，故Ⅱ轴实际传动比
i
齿
?<
/p>
误差为零，模数
m=
102
=3.4
，
30
81
.
1
=2.7mm
30
z
1
=30
z
2
=102
齿宽
b=
Φ
< br>d
d
1
=1.1
×
81.1=89.2mm,
取
b
2
=90mm,
则
b
1
=
b
2
+
5=95mm
（按表
4-1
）
取
< br>m=3mm
，实际的
d
1
=90mm
，
d
2
=
Z
2
m
=306mm
a=198
（㎜）合适
=472MPa
中心距
d
1
?
d
2
90
?
306
=
mm=198mm
故合适
< p>
2
2
（
1
）验算齿 轮弯曲强度
?
F
?<
/p>
2
KT
1
Y
F
Y
S
?
< br>?
?
F
?
（书
11-5
）
bz
1
m
2
a
a< /p>
齿轮系数
Y
F
a
1
=2.6
（图
11-8
）
Y
S
a
1
=1.62
（图
11-9
）
Y
F
a
2
=2.2,
Y
S
a<
/p>
2
=1.8
?
F
1
=
2
KT
< br>1
Y
F
1
Y
S
1
bz
1
m
2
a
a< /p>
2
?
1
.
4
?
10
5
?
2
.
47
?
2
.
6
?< /p>
1
.
62
=
=120
（
MPa
）
＜
90
?
30
?
3
2
?
?
F
?
1<
/p>
?
?
F
?
=120(MPa)
1
- 7 -
Y
Y< /p>
?
F
2
=
σ
F1
Fa
2
sa
2
Y
Fa
1
Y
sa
1
=
120
?
（
2
）计算齿轮的圆周速度
?
d
1
n
1
3
.
1 4
?
90
?
128
.
3
V
?
?
?
0
.
6
m/s
60
?
1000
60
?
1000< /p>
对照表（
11-2
）
，选
8
级精度是适宜的
强度足够
（
3
）齿轮的几何尺寸的确定
*
齿
轮
圆
直
径
d
< br>a
1
由
《
机
械
零
件
设
计
手
册
》
得
h
*
?
1
，
c
?
0
.
25
a
8
级精 度合适
*
d
a
1
?
d
1<
/p>
?
2
h
a
1
?
z
1
?
2< /p>
h
a
m
?
(
30
?
2
?
1
)
?
3
?
96
mm
2
2
.
2
?
1
.
8
=113<
/p>
（
MPa
）＜
2
.
6
?
1
.
62
?<
/p>
?
F
?
=360
MPa
安全
?
?
F
?
=113(MPa)
2
?
?
*
d
a
2
?
d
2
?
2
h
a
2
< p>?
z
2
?
2
h
a
m
?
(
< p>102?
2
?
1
)
< p>?3
?
312
mm
?
?
d
a
1
< p>?
96
㎜
齿距
P=3.14m=9.42mm
*
齿根高
h
f
?
(
h
a
?
*
)
m
=
（
1+0.25
）×
3=3.75mm
d
a
2
?
312
㎜
*
齿顶高
h
a
?
h
a
m
?
1
×
3=3mm
齿根圆直径：
d
f1
?
d
1
?
2
h
f
=48-3.75
×
2=82.5mm
d
f2
?
d
2
?
2
h
f
=306-3.75
×
2=298.5mm
（
4
）齿轮结构设计
因Ⅰ轴上小齿轮较小，所以采用齿 轮轴结构，大齿轮采用采用锻造毛坯的腹板
式结构，大齿轮的尺寸计算如下：
轮轴厚度
C
1
< br>?
0
.
3
b
1
?
0
.
3
?
9 5
?
28
.
5
mm
C
2
?
0
.
3
b
< br>2
?
0
.
3
?
90
?
27
mm
因为
l
h
?
b
，所以
长度
l
h
1
?
100
mm
l
h
2
?
9 5
mm
d
f
1
?
82
.
5
㎜
d
f
2
?
298
.
5
㎜
h=9
㎜
l
h
1
=66.7mm
1
.
5
l
d
s
2
?
h
2
=
63.3mm
1
.
5
d
s
1
?
- 8 -
轮毂直径
d
h1
?
1
.
6
d
s
1
?
1
.
6
?
66
.
7
?
106
.
7
mm
d
h2
?
1
.
6
d
s
2
?
1< /p>
.
6
?
63
.
73< /p>
?
101
.
3
mm
< br>
d
h1
?
10 6
.
7
mm
d
h2
?
101
.
3
mm
所以轮毂内径为
D
1
?
d
a
1
?
2
h
?
2
?
1
?
96
?
2
?
(
3
.
75
?
3
)
?
2
?
9
?
64
.
5< /p>
mm
D
2
?
d
a
2
?
2
h
?
2
?
2
?
312
?
2
?
(
3
.
75
?
3
)
?
2
< p>?9
?
280
.
5
< p>mm
中心距
a=198mm
，模数
m=3
，其他数据 如下：
齿
轮
种
齿
数
分度圆直
齿宽
b
齿顶圆直
齿根圆直径
轮毂内径
D
z
类
径
d
径
d
a
d
f
中心距
a=198mm
102
306mm
90mm
312mm
298.5mm
280.5mm
大齿轮
模数
m=3
30
90mm
95mm
96mm
82.5mm
64.5mm
小齿轮
采用油池润滑，因齿轮的圆周速度不是太大，根据设计要求，大齿轮浸油深度＜
其分度圆半径的
1/3~1/6
，则取大齿轮浸油深度为
30mm,
油底油面高度为
40mm,
以
2
保证足够的油量。
润滑油牌号为
L-ckc(
书本表
11-7)
；
润滑油年粘度为
200
mm
/
s
(
图
11-22)
（
5
）带轮轮毂长
l
与链轮轮毂
l
的计 算
1
、带轮轮毂长
l<
/p>
带
由课本表
13-8
得
k
A
?
1
P
c
?
K
A
P
=3.61kw
?
1
?
3
m
?
9
mm
?
?
2
由课本图
13-5
选 用
A
型普通
V
带
取小带轮基准直径
d
1
=10
0mm,
带速
v=
k
A
?
1
P
c
?
K
A
P
=3.61kw
V=5.02m/s
?
d
1
n
电机
60
?
100
=5.02m/s(
在
5~30m/s
范围内
)
D
2
?
n
1
d
1
(
1
?
?
)
?
i
带
d
1
(
1
?
?
)
?
2
.
2
?
100
?
(
1
?
0
.
02
)
?
215
.
6
mm
(
式
13-9)
n
2
由表
13-9
圆整
d
2
=224mm
- 9 -
a
0
?
1
.
5
(
d
1
?
d
2<
/p>
)
=486mm
带所需的基准长度
D
2
?
215
.
6
mm
L
0
?
2
a
0
?
?
2
(
d
1
?
d
2
)
?
(
d
2
?
d
1
)
?
488
.
59
mm
< br>
（式
13-2
）
4
a
0
d
2
< br>=224mm
由表
13-2
得
L
d
=1600mm
a=
a
0
?
l
d
?
l
0
< br>=541.7mm
(
式
13-16)
2
< br>d
?
d
?
1
?
180
?
?
2
1
?
57
.
3
?
?
166
.
88
?
a
由课本表
13-3
得
P
0
=0.95
?
P
0
=0.11
，
K
< br>?
=0.97
，
K
1
=0.99
Z
?
Pc
Pc
?
?
3
.
60
，取
Z=4
?
< br>P
0
?
?
P
0
?
?
P
< br>0
?
k
?
k
1
查设计手册得
带轮设计为孔板式（四孔板）
取大轮轮毂孔径
d=25mm,
则其轮毂长
l
带
=
（
1.5~2
）
d=50mm
链的传动设计
1)
链轮齿数
?
P
0
=0.11
K
?
=0.97
K
1
=0.99
Z=4
查课本表
1 3-12
得，
z
1
?<
/p>
25
，则
z
< br>2
?
z
1
i
链
=68
2)
链轮节数
初定中心距为
a
0
?
40
p
。可得
a
z
1
?
z
2
p
z
2
?
z
1
L
p
?
2
?
?
(
)
?
126
?
130
p
2
a
2
?
取链节数为
130
。
3)
计算功率
查表得，工况系数为
K
A
?
1.0
，故
P
c
?
K
A
p
?
< p>3.
66
kw
a
0
?
40
p
z
25<
/p>
K
Z
?
(
1
)
1.08
?
(
)
1.08
?
1.345< /p>
19
19
采用单排链，
K
m
＝
1.0
，故
P
0
?
p
c
3
.
66
?
?
2
.
7
kw
k
z
1
35
查图
13-33
得，需采用< /p>
12A
链条，节距ｐ＝
19.05mm
K
A
?
1.0
- 10 -
-
-
-
-
-
-
-
-
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