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1、 设计题目 单级圆柱斜齿轮减速器单级圆柱斜齿轮减速器 能源与动力工程能源与动力工程 学院 能动能动 D41 班 学生姓名 学 号 2140301 日 期 2016 年年 12 月月 目 录 设计任务书 . 1 设计任务 . 1 具体工作任务 . 1 原始数据 . 1 工作条件 . 1 第一部分 传动系统方案的拟定 . 2 1.1 带式传送机传动系统方案 2 1.2 系统工作原理 2 第二部分 电动机的选择 . 2 2.1 电动机容量的确定 2 2.2 电动机转速的选择 3 2.3 电动机型号的选择 3 第三部分 传动比的分配 . 4 第四部分 传动系统的运动和动力参数计算 . 5 4.1 各轴
2、动力参数计算 5 4.2 传动系统参数汇总 6 第五部分 减速器传动零件的设计计算 . 6 5.1 选择齿轮材料及热处理方法 6 5.2 螺旋角、齿数及其相关系数的初取 6 5.3 许用弯曲疲劳应力 F 及齿轮主要参数的确定 . 7 5.4 验算齿根弯曲疲劳强度 8 5.5 验算齿面接触疲劳强度 9 5.6 齿轮结构设计结果 9 5.7 低速齿轮的设计 10 第六部分 减速器轴的设计计算 . 10 6.1 高速轴（1 轴）轴的强度设计计算 . 10 6.2 低速轴（2 轴）轴的强度设计计算 . 13 6.3 轴的结构设计 15 目录（续） 第七部分 减速器滚动轴承的选择与核算 . 17 7.1
3、 高速轴（1 轴）的轴承选择与核算 . 17 7.2 低速轴（2 轴）的轴承选择与核算 . 18 第八部分 键连接的选择与核算 . 20 8.1 高速轴（1 轴）联轴器段键的选择与核算 . 20 8.2 低速轴（2 轴）联轴器段键的选择与核算 . 20 8.3 低速轴（2 轴）齿轮轴毂段键的选择与核算 . 21 第九部分 联轴器的选择 . 22 9.1 高速轴联轴器 22 9.2 低速轴联轴器 22 第十部分 减速器铸造箱体的结构尺寸 . 22 第十一部分 减速器附件的选择 . 22 11.1 窥视孔（或称检查孔及窥视孔盖） 24 11.2 通气器 24 11.3 轴承盖 24 11.4 定位
4、销 24 11.5 启箱螺钉 24 11.6 油标 25 11.7 放油孔及放油螺塞 25 11.8 起吊装置 25 第十二部分 减速器润滑方式与密封方式的选择，润滑剂的选择 . 25 12.1 减速器的密封 25 12.2 齿轮的润滑 26 12.3 轴承的润滑 26 第十三部分 设计小结 . 26 第十四部分 参考文献 . 27 第 1 页，共 27 页 设 计 任 务 书 设计任务设计任务 设计带式输送机的传动系统，采用单级圆柱斜齿轮减速器及开式圆柱斜齿 轮传动。 具体工作任务具体工作任务 （1）绘制减速器装配图1张； （2）绘制零件工作图2张； （3）编写设计计算说明书1份。 原始数据
5、原始数据 输送带有效拉力F 6950 N； 输送带工作速度v 1.2 m/s（允许误差5%）； 输送带滚筒直径d 350 mm； 减速器设计寿命 5 年。 工作条件工作条件 两班制，常温下连续工作；空载启动，工作载荷平稳；电压为380/220V的 三相交流电源。 第 2 页，共 27 页 计 算 及 说 明 结 果 第一部分 传动系统方案的拟定 1.1 带式传送机传动系统方案带式传送机传动系统方案 带式输送机传动系统简图 1.电动机 2.联轴器 3.单级圆柱斜齿轮减速器 4.联轴器 5.开式圆柱齿轮传动 6.滚筒 7.输送带 1.2 系统系统工作原理工作原理 带式输送机由电动机输送， 电动机
6、1 通过联轴器 2 强动力传 入减速器 3，再经联轴器 4 和开式齿轮 5 将动力传输至输送机滚 筒 6，带动输送带 7 工作。 第二部分 电动机的选择 2.1 电动机容量的确定电动机容量的确定 由已知条件可以计算出工作机的有效功率 w 6950 1.2 8.34kW 10001000 F v P F6950N v1.2m/s d350mm w 8.34kWP 第 3 页，共 27 页 计 算 及 说 明 结 果 设： c 联轴器效率， c 0.99（附录 B-10，若非特别说明，本 说明书涉及图表均指参考文献2中的对应部分） b 滚动轴承效率， b 0.99（附录 B-10） g 开式圆柱齿
7、轮传动效率， g 0.97（附录 B-10） g 闭式圆柱齿轮传动效率，0.95 g （附录 B-10） cy 输送机滚筒效率， cy 0.96（附录 B-10） 4w 输送机滚筒轴（5 轴）至输送带间的传动效率 传动系统总效率的估算表达式 011223344w 式中 01c 0.99 12bg 0.99 0.970.9603 23bc 0.99 0.990.9801 34bg 0.99 0.950.9405 4bcy 0.99 0.960.9504 w 得传动系统总效率 011223344w 0.99 0.9603 0.9801 0.9405 0.95040.8329 工作机所需电动机功率
8、w r 8.34 10.01kW 0.8329 P P 2.2 电动机转速的选择电动机转速的选择 输送机滚筒轴的工作转速： w 6000060000 1.2 65.51r / min 350 v n d 2.3 电动机型号的选择电动机型号的选择 经查表（附录 B-10）按推荐的合理传动比范围，开式圆柱齿 轮传动比范围为：25，一级圆柱齿轮传动比范围为：35，因 此理论传动比范围为：625。可选择的电动机转速范围为 ndia 0.8329 r 10.01kWP w 65.51r / min n 第 4 页，共 27 页 计 算 及 说 明 结 果 nw(625)65.513931638r/min
9、。 进行综合考虑价格、 重量、 传动比等因素， 选定电机型号为： Y160M-4 的三相异步电动机，额定功率 Pm11kW，满载转速为 nm970r/min。 电机主要外形尺寸： 电动机轴伸直径 D42mm， 电动机轴伸 长度 E110mm，电动机中心高 H160mm。 第三部分 传动比的分配 带式输送机传动系统的总传动比 m w 1460 22.29 65.51 n i n 由传动系统的方案可知，两个联轴器处 01 1i， 23 1i 由附录 B-10，圆柱齿轮传动-开式齿轮（脂润滑）-单机传动比取 46，这里取开式圆柱斜齿轮的传动比 34 5i 则 12 012334 22.29 4.46
10、 1 1 5 i i iii 传动系统各传动比分别为 01 1i， 12 4.46i， 23 1i， 34 5i Pm11kW nm970r/min D42mm E110mm H160mm 22.29i 01 1i 12 4.46i 23 1i 34 5i 第 5 页，共 27 页 计 算 及 说 明 结 果 第四部分 传动系统的运动和动力参数计算 4.1 各轴动力参数计算各轴动力参数计算 传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下： 0 轴（电动机轴） 0m 1460r / minnn 0r 10.01kWPP 0 0 0 10.01 9550955065.48N m 1460 P T n 1
11、轴（减速器高速轴） 0 1 01 1460 1460r /min 1 n n i 1001 10.01 0.999.9099kWPP 100101 65.48 1 0.9964.8252N mTT i 2 轴（减速器低速轴） 1 2 12 1460 327.3543r /min 4.46 n n i 2112 9.9099 0.96039.5165kWPP 211212 64.8252 4.46 0.9603277.6423N mTT i 3 轴（开式圆柱齿轮传动高速轴） 2 3 23 327.3543 327.3543r / min 1 n n i 3223 9.5165 0.98019.3
12、271kWPP 322323 277.6423 1 0.9801272.1172N mTT i 4 轴（开式圆柱齿轮传动低速轴、即输送机滚筒轴） 3 4 34 327.3543 65.4709r /min 5 n n i 4334 9.3271 0.94058.7721kWPP 433434 272.1172 5 0.94051279.6311N mTT i 上述结果及传动比分配部分的计算数据均汇总在 4.2 节的表 格之中，以便对比查阅。要特别说明的是，该表中，对电动机轴 所填的数据为输出功率和输出转矩， 对其他各轴所填的数据为输 入功率和输入转矩。 第 6 页，共 27 页 计 算 及 说
13、 明 结 果 4.2 传动系统参数汇总传动系统参数汇总 传动比及传动效率汇总表 采用 45 号钢， 表面淬火 小齿轮 4550HRC 大齿轮 4050HRC 1.7K d 0.7 a 0.3 轴号 电机 单机圆柱斜齿轮 减速器 开式圆柱 齿轮传动 工作机 0 轴 1 轴 2 轴 3 轴 4 轴 n/(r /min) 1460 1460 327.3543 327.3543 65.4709 P /kW 10.0100 9.9099 9.5165 9.3271 8.7721 T /(Nm) 65.48 64.8252 277.6423 272.1172 1279.6311 两轴连接件 及传动件 联轴
14、器 闭式齿轮 联轴器 开式齿轮 i 1 4.46 1 5 0.99 0.9603 0.9801 0.9405 第五部分 减速器传动零件的设计计算 5.1 选择齿轮材料及热处理方法选择齿轮材料及热处理方法 两齿轮均选硬齿面，参考表 8-4（第五部分所查图、表及公 式均源自参考文献1，以下不再特别说明） ，大、小齿轮的材料 均采用 45 号钢，表面淬火，小齿轮齿面硬度为 4550HRC，大 齿轮齿面硬度为 4050HRC。齿轮精度初选 8 级。 5.2 螺旋角、齿数及其相关系数的初取螺旋角、齿数及其相关系数的初取 （1）初取载荷系数 K 已知小齿轮的转矩 1 64.8252N mT ，一般可在K
15、1.61.8 范围内选取，故初取载荷系数 1.7K （2）选取齿宽系数 d 及 a 参考表 8-9 初选齿宽系数，齿轮相对于轴承对称布置，取 d 0.7，根据式（8-36） a 2 0.7 0.3 4.04 1 （3）初取重合度系数 Y 及螺旋角系数 Y 第 7 页，共 27 页 计 算 及 说 明 结 果 初设螺旋角10， a 1.8，由式（8-23） 0.75 0.25 1.8 Y0.67 由图 8-41， 0.93Y。 （4）初取齿宽 1 z、 2 z 参考 8.8 节，初取 1 20z ， 2 89z 。 5.3 许用许用弯曲弯曲疲劳应力疲劳应力 F 及及齿轮主要参数的确定齿轮主要参数的确定 （1）查取齿形系数 YFa及应力修正系数 YSa 由公式 v 3 cos z z 计算知当量齿数 v1 21z， v2 93z。 按图 8-28，YFa12.78，YFa22.20； 按图 8-29，YSa1
