河南职业技术学院机械设计基础课程设计设计计算说明书题目：设计绞车传动装置院系：机电工程系专业：数控技术姓名：胡现超年级：大二指导教师：邵堃苗志义二零一四年十二月目录：第一章简介 (2)第二章减速箱原始数据及传动装置选择 (2)第三章电动机的选择计算 (3)第四章圆柱齿轮传动设计 (5)第五章轴的设计 (7)第六章轴承的选择 (10)第七章联轴器的选择 (10)第八章键的选择 (12)第九章箱体的设计 (12)第十章减速器附件的设计 (12)参考文献 (14)第一章简介【摘要】减速器是一种密封在刚性壳体内的齿轮运动、圆柱齿轮传动所组成的独立部件，常在动力机与工作机之间的传动装置，本次设计的是螺旋运输机用的单级圆柱减速器。

运用AtuoCAD进行传动的二位平面设计，完成圆柱齿轮减速器的平面零件图与装配图的绘制，通过设计，理顺正确的思想，培养综合应用机械设计课程和其他先修课程的理论与生产实际来分析和解决机械设计问题的能力及学习机械设计的一般方法步骤，掌握机械设计的一般规律，进行机械设计基本技能的训练：例如计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范，进行计算机辅助设计和绘图的训练。

【关键词】圆柱齿轮齿轮传动减速器第二章减速箱原始数据及传动方案的选择2.1 原始数据卷筒圆周力F=5000N,工作转速n=60r/min，卷筒直径D=350mm。

间歇工作，载荷平稳，传动可逆转启动载荷是名义载荷的1.25倍。

传动比误差为±5%，每隔2min工作一次，停机5min，工作年限为10年，两班制。

2.2传动方案选择传动装置总体设计的目的是确定传动方案、选定电动机型号、合理分配传动比以及计算传动装置的运动和动力参数，为计算各级传动件做准备条件。

1—电动机；2—联轴器；3—斜齿圆柱齿轮减速器；4—开齿齿轮；5—卷筒注意点是使用这个船东方案应保证工作可靠，并且结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、传动效率高和使用维护便利。

第三章电动机的选择计算合理的选择电动机是正确使用的先决条件。

选择恰当，电动机就能安全、经济、可靠的运行；选择得不合适，轻者造成浪费，重者烧毁电动机。

选择电动机的内容包括很多，例如电压、频率、功率、转速、起动转矩、防护形式、结构形式等，但是结合运用的具体情况，需要选择的通常只是功率、转速、防护形式等几项比较重要的内容，因此在这里介绍一下电动机的选择方法与使用。

3.1 电动机选择步骤3.1.1 型号的选择电动机的型号很多，通常选用异步电动机。

从类型上可分为鼠笼式与绕线式电动机两种。

常用鼠笼式电动机有J、J2、JO、JO2、JO3系列小型异步电动机和JS、JSQ系列中型异步电动机。

绕线式有JR、JR O2系列小型绕线式异步电动机和JRQ系列中型绕线式异步电动机。

从电动机的防护形式上又可分为以下几种：1.防护式。

2.封闭式。

3.密封式。

3.1.2功率的选择选择电动机功率时，还要兼顾变压器的大小，一般来说，直接启动的最大一台鼠笼式电动机，功率不宜超过变压器容量的1/3.3.2 电动机的型号确定3.2.1根据已知的工作要求和条件，选用Y型全封闭鼠笼型三相异步电动机。

由n=60*1000v/π*D 可以得出v的转换经计算：v=1.10m/s。

=f*v=5000*1.10/1000=5.50kw①由公式P1②求电机功率P P=P*η1η=η1*η2*η3*η4*η5*η 6=0.99——弹性联轴器查阅资料可得：选取η1η=0.98——齿轮传动轴承2=0.97——斜齿轮传动η3=0.95——开式齿轮传动η4η5=0.99——卷筒轴的轴承η6=0.96——卷筒的效率则η=η1*η2*η3*η4*η5*η6=0.83P=P1/η=6.63kw卷筒工作转速为n=60r/min查表可知圆柱齿轮单级传动比：i0=3—5；开齿齿轮传动比：i1=3—5；则i=9—25；nd=i*n=540—1500r/min电动机符合这一范围的同步转速有750、1000、1500。

则：电动机型号Y132M2—6，满载转速：960r/min。

开齿齿轮传动比i1=4；综合考虑方案2更合适梭巡电动机外型尺寸和安装尺寸如下表所示：3.2.2总传动比的确定及分配有选定电动机的满载转速和工作主轴转速，可得：i=161.各轴转速：Ⅰ轴转速： nⅠ=n=960r/min；Ⅱ轴转速： nⅡ=nⅠ/i=80r/min；Ⅲ轴转速： nⅢ=nⅡ/i1=20r/min；2.各轴的输出功率：Ⅰ轴功率：PⅠ=P1*η1*η2=5.34kw；Ⅱ轴功率：PⅡ= PⅠ*η2*η3=5.07kw；Ⅲ轴功率：PⅢ= PⅡ*η4*η5*η6=4.58kw；3.各轴的输入转矩：Ⅰ轴转矩：TⅠ=9550 PⅠ/ nⅠ=53.12N²m；Ⅱ轴转矩：TⅡ=9550 PⅡ/ nⅡ=605.23N²m；Ⅲ轴转矩：TⅢ=9550 PⅢ/ nⅢ=2186.95N²m；第四章圆柱齿轮传动设计4.1齿轮材料及精度的选择因传递功率较大，选用硬齿面齿轮组合。

小齿轮用20CrMnTi渗碳淬火，硬度为56～62HRC；大齿轮用40Cr表面淬火，硬度为50～55HRC。

选择齿轮精度等级为8级。

4.2 齿面接触疲劳强度设计因两齿轮均为钢制齿轮，所以可以用公式求出mn。

确定有关参数与系数。

mn ≥1.17(kT1cos2βY F Y S/Ψd z12[σF])1/3²²²²²²²²²²²²²²²²²²²①⑴转矩T1；T1=9.55³106³P/n1=5.47³104N²mm⑵载荷系数K：K=1.4。

⑶齿数在、螺旋角β和齿宽系数Ψd：因为是硬齿面传动，取z1=20，则z2=i z1=80初选螺旋角β=14°。

当量齿数zv ，为：zv1=z1/cos3β=21.89≈22zv2=z2/ cos3β=87.56≈88查表可知齿形系数YF1=2.75，YF1=2.21。

应力修正系数YS1=1.58，YS2=1.78.选取Ψd =b/d1=0.8.⑷许用弯曲应力[σF]：查σFlim1，小齿轮按16CrMnTi5查；大齿轮按调质钢查，得σFlim1=880MPa，σFlim2=740MPa。

查表可知：S F=1.4N1=60njLh=2.52³109；N2= N1/i=6.31³108。

由图可知YNT1=1，YNT2=1；由公式得：[σF]1= Y NT1σFlim1/ S F=629 MPa[σF]2= Y NT2σFlim2/ S F=529 MPaYF1 YS1/[σF]1=0.0069MPa-1YF2 YS2/[σF]2=0.0074MPa-1由式①可得：m n≥3.25mm。

因为是硬齿面，mn 选大些。

由标准模数值可得：mn=4mm。

⑸确定中心距a及螺旋角β：传动的中心距a=ma (z1+ z2)/2a=164.88mm取a=165mm。

确定螺旋角为β=arcosma (z1+ z2)/2a=14°8′2″此值与初选β值相差不大，故不用重新计算。

4.3 校核齿面接触疲劳强度σH=3.17Z E[K T1（u+1）/bd12u]1/2≤[σH] 确定相关参数：⑴分度圆直径d:d1= maz1/ cosβ=82.5mmd2= maz2/ cosβ=330mm⑵齿宽b：b=Ψd d1=66mm取b2=70mm，b1=75mm。

⑶齿数比u： u=i=4⑷许用接触应力[σH]：由图得：σHlim1=1500MPa，σHlim2=1220MPa。

查表得：SH=1.2.由图得：ZNT1=1，ZNT2=1.04。

由公式得：[σH]1= Z NT1σHlim1/ S H=1250 MPa[σH]2= Z NT2σHlim2/ S H=1057 MPa由表可知：ZE=189.8MPa1/2∴σH=265.55MPaσH〈[σH]2，齿面接触疲劳强度校核合格。

4.4 验算齿轮圆周速度v：V=πd1n1/60³1000=4.15m/s。

符合8级精度的速度范围。

第五章轴的设计5.1轴的材料与许用应力由传动功率可知属于中小型功率，对材料无特殊要求，故选用45钢并调质处理。

查表可得：σB=650MPa；[σ-1b]=60MPa。

5.2 轴径的估算查表可得：C=107～118；又∵d≥C（P/n）1/3=42.8～47.2mm考虑到轴的最小直径处安装联轴器，会有键槽的存在，故将直径加大3%～5%,取为44.09～47.2mm。

由设计手册取标准直径：d1=45mm。

5.3 轴的结构设计由于设计的是单机减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安装半联轴器。

⑴确定轴上零件位置和固定方式：要确定轴的结构形式，必须先确定轴上零件的装配顺序和固定形式。

齿轮从轴的右端装入，齿轮的左端用轴环定位，右端用套筒固定。

这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定。

齿轮周向固定采用平键连接。

轴承对称安装于齿轮两侧，其轴向用轴肩固定，周向采用过盈配合固定。

⑵确定各轴段直径：轴段1直径最小，d1=45mm；考虑到要对安装在轴段1上的联轴器进行定位，轴段2上应有轴肩，同时为了能很顺利地在轴段2上安装轴承，轴段2必须满足轴承内径的标准，故轴段2的直径：d2=50mm；用相同的方法确定轴段3、4的直径d3、d4分别为：55mm、60mm；为了便于拆卸左轴承，可查6208型滚定轴承的安装高度为3.5mm，取d5=47mm。

⑶确定各轴段的长度：齿轮轮毂宽度为60mm，为保证齿轮固定可靠，轴段3的长度应略微短于齿轮轮毂的宽度，却为58mm；为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁间应有一段间距，取改间距为15mm；为保证轴承安装在箱体轴承座孔内（轴承宽度18mm），并考虑轴承的润滑，取轴端面距箱体内壁的距离为5mm，所以轴段4长度为20mm，轴承支点距离l=118根据箱体结构及联轴器距轴承盖要有一段距离的要求，取l′=75mm；查阅联轴器相关资料取l″=70mm；在轴段1、3上分别加工出键槽，使两键槽处于轴的同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的轮毂宽度小约5～10mm，键槽宽度按轴段直径可查手册得到。

⑷轴的结构细节：圆角、倒角、退刀槽等尺寸。

5.4 轴径的弯矩合成强度的校核⑴轴的受力图：⑵水平面内的弯矩图：支点反力：FHA = FHB=F/2=2500NⅠ—Ⅰ截面处的弯矩为：MHⅠ=2500³118/2 N²mm =147500N²mm Ⅱ—Ⅱ截面处的弯矩为：MHⅡ=2500³29 N²mm =72500N²mm⑶做垂面内的弯矩图：支点反力为：FVA =Fr2/2- Fa2²d/2l=-435NFVB =Fr2- FVA=1840.6NⅠ—Ⅰ截面左侧的弯矩为：MV1左= FVA³l/2=-25665NⅠ—Ⅰ截面右侧的弯矩为：MV1右= FVB³l/2=108595.4NⅡ—Ⅱ截面处的弯矩为：MVⅡ= FVA²29=-12615N⑷做合成弯矩图：M=（MH 2+ MV2）1/2Ⅰ—Ⅰ截面：MⅠ左=（MHⅠ2+ MVⅠ左2）1/2=149716.2NMⅠ右=（MHⅠ2+ MVⅠ右2）1/2=183164.4NⅡ—Ⅱ截面：MⅡ =（MHⅡ2+ MVⅡ2）1/2=73589.3N⑸求转矩图：T=9.55³106³P/n=955000N²mm⒃求当量弯矩：因减速器可逆转，故认为转矩为对称循环变化，修正系数α=1. Ⅰ—Ⅰ截面：MeⅠ=[MⅠ右2+ （αT）2]1/2=972406.4NⅡ—Ⅱ截面：MeⅡ=[MⅡ2+ （αT）2]1/2=957831.1N⑺确定危险截面和校核强度：由图可以看出，截面Ⅰ—Ⅰ、Ⅱ—Ⅱ所受转矩相同，但弯矩MeⅠ>MeⅡ，且轴上有键槽，故截面Ⅰ—Ⅰ可能为危险截面。