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1、 机械设计基础 课程设计说明书 设计题目 斜齿圆柱齿轮单级减速器 学院 班级 学号 设计人 沈沉 CAX 门户 指导教师 完成日期 2008 年 7 月 17 日 http:/ 1 机械设计基础 课程设计说明书 摘要： 此次设计任务是设计一用于带式运输机上的斜齿圆柱齿轮单击减速器，机器总体 由带传动、电动机、减速器、联轴器、卷筒、带式运输机等六部分组成。设计过程包 括方案设计、电动机选择、齿轮设计、轴的设计、键和联轴器选择、总体设计、草图 设计、装配设计、强度校核、干涉校核、公差设计、绘制图纸、编写计算说明书等多 个步骤。 以下是减速器最终方案的数字模型： 装配完成后的三维炸开模型 渲染后的模
2、型 2 目 录 一、已知条件. 3 二、初步方案设计. 3 三、带与带轮的设计. 4 四、齿轮设计. 5 五、初步绘制减速器草图. 6 六、轴的结构设计. 7 七、轴承的设计. 8 八、减速器附件设计. 9 九、公差设计与总装出图. 13 十、总结与展望. 15 参考文献 .15 附录 .15 3 设 计 计 算 及 说 明 结 果 一、一、已知条件已知条件 1、总体布置简图见任务书。 2、工作情况： 工作常满载，空载起动，单项运转，有轻微震动。 3、原始数据： 运输机圆筒转速 nw=45 r/min 减速器输出功率 Pw=3.5 kW 带速允许偏差 5% 使用年限 5 年 工作制度 2 班/
3、日 二、二、初步初步方案方案设计设计 1、拟定传动方案 选择电动机同步转速 1000 或 1500，总传动比约为 22 或 33。 2、选择电动机 电动机容量：输出功率 3.53.870.99 0.99 0.97 0.99 0.96W d iPPkW（由【1】表 2-4 查得） 由【1】表 20-1 选取 Y 型 4kW 电机。由于 i1=24、i2=36，电动机船 速范围 122701080 /mindwnniir 符合要求的的电机有以下两种 1 方案电机价格比较便宜，故选择 1 方案。 3、计算传动比 i1=24 i2=36 i=i1i2=21.3 所以可以暂取 i1=4、i2=5.325
4、 4、传动装置的动力参数 电动机为 O 轴，减速器高速轴为 I 轴，低速轴为 II 轴。 方案 型号 转速 转矩 i i1 i2 1 Y132M16 960r/min 2.2 21.3 4 5.325 2 2.0 16 4 4 电动机参数 型号 Y132M16 转速 960r/min 转矩 2.2 总传动比 21.3 i1=4、i2=5.325 4 设 计 计 算 及 说 明 结 果 各轴转速计算 960 /minomnnr 1240 /mino Innri 245.07 /minI IInnri 各轴功率计算 4oedPPkW 13.84IoPPkW 233.68IIIPPkW 各轴转矩计算
5、 95503973mo o oPTNng 9550152.8mI I IPTNng 9550779.8mII II IIPTNng 三、带与带轮的设计三、带与带轮的设计 现设采取普通 V 带方案 根据4.8CPkW（取1.2AK ） ，960 /minonr，由【2】图 13-15查出坐标点位于的 d1=80-100 虚线附近，取 d1=100mm 所以选用 A 型带，d2= d1 i1=400mm 带速 5.024/60 1000odnvm s（在 525 之间,合适） 各轴转速 960 /minonr 240 /minInr 45.07 /minIInr 各轴功率 4oPkW 3.84IP
6、kW 3.68IIPkW 各轴计算 3973moTNg 152.8mITNg 779.8mIITNg V 带方案 A 带 带轮直径 d1=100mm d2=400mm 5 设 计 计 算 及 说 明 结 果 初定中心距：0121.5()750addmm 带长：2 12 0012 0()2()2315.424ddLaddmma 对 A 型带选用 Ld=2500mm 长度 实际中心距：0 0842.32dLLaamm 验证包角：21 118057.3159.59120dd aoooo（合适） V 带根数：04.373()caLPzPP K K（取 5 根） （其中 Ka取 0.95，KL取 1.0
7、9，0P与P分别由【2】表 13-3，13-5 查得） 四、齿轮设计四、齿轮设计 考虑到此减速器速度不高，但转矩较大，采用软硬齿面结合的方法。 小齿轮采用 40MnB调质， 齿面硬度 241286HBS，lim1730HMPa，1600FEMPa。 大 齿 轮 采 用 ZG35SiMn 调 质 ， 齿 面 硬 度 为 241269HBS ，lim2620HMPa，1510FEMPa。 由【2】表 11-5，可以取 SH=1， SF=1.25，ZH=2.5， ZE=189.8 按 弯 曲 强 度 设 计 计 算1 10.7336FE F FMPaS，2 20.7285.6FE F FMPaS。
8、假设，按 8 级精度制造。取载荷系数 K=1.2，齿宽系数0.8d ，初取螺旋角15o，齿数取 Z 1=19 ，Z2=5.32519=101 实际传动比 u=5.316 带长 Ld=2500mm 中心距 842.3amm V 带根数：z=5 小 齿 轮 采 用 40MnB调质， 齿面硬度 241286HBS 大 齿 轮 采 用 ZG35SiMn 调质，齿 面 硬 度 为 241269HBS 齿数取 Z1=19 Z2=101 减速器实际传动 比 5.316 6 设 计 计 算 及 说 明 结 果 当量齿数 1 1321.08coszz，2 23112.07coszz 由【2】图 11-8 得，1
9、2.88FaY，22.22FaY 由【2】图 11-9 得，11.57SaY，21.82FaY 因为1122120.013460.01415FaFaFasaFFYYYY ， 所以应对小齿轮进行弯曲强度计算 法向模数 22232 212cos3.285FaSa n dFkT YYmz（取 mn=3.5） 中心距 12()217.402cosnm zza（圆整为 220mm） 确定螺旋角 12()arccos17 2029“2nm zz ao分度圆直径 1 169.67cosnm zd，2 2364.83cosnm zd 对齿面进行校核 1 lim22 121615.26HEHHKT uZ Z Z
10、MPabdu（合格） 1 10.875/4/60 1000d nvm sm s五、初步绘制减速器草图五、初步绘制减速器草图 1、确定齿轮位置和箱体内壁线112 ，210 ，310 2、确定轴承座端面位置 3、初算轴的直径 131 129.74PdAn（d1取 30） 法向模数 取 mn=3.5 中心距 a=220mm 螺旋角 17 2029“o分度圆直径 169.67d 2364.83d 可以采用 8 级精度 7 设 计 计 算 及 说 明 结 果 232 252.29PdAn（d2取 55） 下图为初步绘制的减速器草图 六、轴的结构设计六、轴的结构设计 小齿轮轴受力情况 1 1 124.38
11、6tTFkNd，1 1tan1.672costn rFFkN ， 11tan1.672rtnFFkN 由前一步初步绘制的减速器草图可以得知各力相对于轴的大致位置关系，并且根据此关系画出弯矩图，即可求出个危险点应力情况。 当量弯矩（弯矩图略） 222 1111()()(0.6)156.419erQtIMMMMTN mg （材料为 40MnB，1b=75） 大齿轮的轴受力情况（选择 45 号钢作为材料） 2 2 221.606tTFkNd，2 2tan4.211costn rFFkN ， 22tan1.315rtnFFkN 222 2222()()(0.6)487erQtIIMMMMTN mg 齿轮轴材料为 40MnB 8 设 计 计 算 及 说 明 结 果 32 1d =55mm43.290.1ebMmm（材料为钢 45，1b=60） 并采用 CAE 软件进行检验： 齿轮轴的 V on Miss 应
