1 一级圆柱齿轮减速器设计说明书 一、传动方案拟定…………….………………………………3 二、电动机的选择…………………………………………….4 三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比…….…….6 四、传动装置的运动和动力设计……………………………..7 五、齿轮传动的设计…………………………………………..15 六、传动轴的设计………………………….…………………..18 七、箱体的设计………..…………………….………………….27 八、键连接的设计………………………………………………29 九、滚动轴承的设计……………………………………………31 十、润滑和密封的设计………………………………………32 十一、联轴器的设计……………………………………………33 十二、设计小结……………………………………………….....33 2

计算过程及计算说明 一、传动方案拟定 设计单级圆柱齿轮减速器 １、工作条件：输送带常温下连续工作，空载起动，工作载荷平稳，使用期限5年，两班制工作，输送带速度容许误差为±5%，环境清洁。 ２、原始数据：输送带有效拉力F=6500N； 带速V=0.8m/s； 滚筒直径D=335mm； 方案拟定： 采用开始齿轮传动与减速齿轮的组合，即可满足传动比要求；同时由于带传动具有良好的缓冲、吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。 3

二、电动机选择 1、电动机类型和结构的选择：选择Y系列三相 异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。 2、电动机容量选择： 电动机所需工作功率为： 式（1）：Ｐd＝ＰＷ／ηa(KW) 由式(2)：ＰＷ＝ＦV/1000(KW) 因此Pd=FV/1000ηa(KW) 由电动机至运输带的传动总效率为： η总=η１³η２³η２³η３³η４³η5

式中：η1、η2、η3、η4、η5分别为开式齿轮传

动、轴承、圆柱齿轮传动、联轴器和滚筒的传动效率。 取η１=0.98（开式齿轮传动），η２＝0.98，η３＝0.98,η４＝0.99

（弹性联轴器），η5=0.96(卷筒)。

则： η总=0.98³0.98³0.98³0.98³0.99³0.97

=0.886 所以：电机所需的工作功率： Pd= FV/1000η总 4

=(6500³0.8)/(1000³0.886) =5.87(KW) 3、确定电动机转速 卷筒工作转速为： n卷筒＝60³1000²V/（π²D） =(60³1000³0.8)/（335²π） =45.63（r/min） 根据《机械设计基础课程设计指导书》上推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’=3～６，取开式齿轮传动比I1’=２～４ 。则总传动比理论范围为：I a’＝６～２４。 故电动机转速的可选范围为: N d’=Ｉa’³n卷筒 =(6～24)³45.63 =274～1095(r/min) 则符合这一范围的转速有：720、1000 r/min )，根据容量和转速，由指导书附表9-1查出两种适用的电动机型号（制表如下）: 方 案 电 动 机 型 号 额定功率 电动机转速 (r/min) 电动机重量 kg 传动装置传动比

同步转速 满载转速 总传动比 开式齿轮传动 减速

器 1 Y160L-8- 7.5 750 720 140 15.77 4 3.9 2 Y160M-6 7.5 1000 970 116 21.2 4 5.3

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格 5

中心高H 外形尺寸 L³(AC/2+AD)³HD 底角安装尺寸 A³B 地脚螺栓孔直径 K 轴 伸 尺 寸 D³E 装键部位尺寸 F³GD 160 605³382.5³315 254³210 15 42³110 12³45

三、确定传动装置的总传动比和分配各级传动比：

由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n 1、可得传动装置总传动比为： I a =nm/n=nm/n卷筒 =720/45.63 =15.77

以及带传动、减速器传动比，我们选择第一种方案。 此选定电动机型号为Y160L-8，其主要性能：

电动机主要外形和安装尺寸： 6 2、分配各级传动装置传动比： 总传动比等于各级传动比的乘积， I a =i0³i1 （式中i0、i1分别为带传动 和减速器的传动比） 为使带传动的尺寸不至过大，满足齿轮传动的传动比大于带传动的传动比要求，取i0=4（普通开式

齿轮i0=2～4）， 因为: I a =i0³i1

所以: i1＝I a／i0

＝15.77/4 ＝3.94 四、传动装置的运动和动力设计： 将传动装置各轴由高速至低速依次定为Ⅰ轴，Ⅱ轴，其中： i0,i1为相邻两轴间的传动比； η01，η12为相邻两轴的传递效率；

PⅠ，PⅡ为各轴的输入功率（KW）； P’Ⅰ，P’Ⅱ 为各轴的输出功率（KW）； TⅠ，TⅡ为各轴的输入转矩（N²m）； T’Ⅰ，T’ Ⅱ为各轴的输出转矩（N²m）； nⅠ,nⅡ为各轴的转速（r/min）。 7

可按电动机轴至工作运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数: 1、运动参数及动力参数的计算: （1）计算各轴的转数： Ⅰ轴：nⅠ=nm =720（r/min） Ⅱ轴：nⅡ= nⅠ/ i1

=720/3.94=182.7(r/min) 卷筒轴：nⅢ= nⅡ/ i2 =182.7/4=45.63(r/min) （2）计算各轴的功率： Ⅰ轴： PⅠ=Pd³η01 =Pd³η1 =5.87³0.98=5.75（KW） Ⅱ轴： PⅡ= PⅠ³η12= PⅠ³η2³η3 =5.75³0.98³0.98 =5.52（KW） 卷筒轴: PⅢ= PⅡ²η23= PⅡ²η3²η4 =5.52³0.98³0.99³0.98=5.25（KW） 计算各轴的输入转矩： 因为电动机轴输出转矩为： Td=9550²Pd/nm=9550³5.87/720

由《机械零件》表1得到： η1=0.98 η2=0.98 η3=0.98 η4=0.99 8

=77.8（N²m） Ⅰ轴： TⅠ= Td²η01= Td²η1 =77.8³0.98³0.98=74.7（N²m） Ⅱ轴： TⅡ= TⅠ²i1²η12= TⅠ²i1²η2²η3 =74.7³3.94³0.98³0.98³0.98=277（N²m） 卷筒轴：T Ⅲ= TⅡ²η23= TⅡ²η3²η4 =277³4³0.98³0.98³0.98³0.98 =1022（N²m） 计算各轴的输出功率： 由于Ⅰ～Ⅱ轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率： 所以：P’Ⅰ=PⅠ³η=5.75³0.98=5.63（KW） P’Ⅱ= PⅡ³η=5.52³0.98=5.4（KW） P’Ⅲ= PⅢ³η=5.25³0.98³0.99=5.09(KW) 计算各轴的输出转矩： 由于Ⅰ～Ⅱ轴的输出转矩分别为输入转矩乘以轴承效率： 所以：T’Ⅰ= TⅠ³η =74.7³0.98=73.2（N²m） T’ Ⅱ= TⅡ³η =277³0.98=271.4(N²m) i0为带传动传动比 i1为减速器传动比 滚动轴承的效率η在本设计中取0.98。 9 T’Ⅲ = TⅢ³η =1022³0.98³0.99=991.5 (N²m)

综合以上数据，得表如下: 轴名 效率P （KW） 转矩T （N²m） 转速n r/min 传动比i 效率

η 输入 输出 输入 输出

电动机轴 5.87 77.8 720 3.94 0.98 Ⅰ轴 5.75 5.63 74.7 73.2 720

1.00 0.96 Ⅱ轴 5.52 5.4 277 271.4 182.7 4.00 0.97 卷筒轴 5.25 5.09 1022 991.5 45.63 10

五、齿轮传动的设计： (1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。 小齿轮选硬齿面，大齿轮选软齿面，小齿轮的材料为45号钢调质，齿面硬度为250HBS，大齿轮选用45号钢正火，齿面硬度为200HBS。 齿轮精度初选8级 (2)、初选主要参数 Z1=20 ，u=3.94 Z2=Z1²u=20³3.94=78.85 取ψa=0.3，则ψd=0.3²（i+1）²=1.48 （3）按齿面接触疲劳强度计算 计算小齿轮分度圆直径

d1≥ 21123］［ζΨεHHEZZZuudkT 确定各参数值 ○1 载荷系数 查《机械零件》表6-6 取K=1.0 ○2 小齿轮名义转矩 T1=9.55³106³P/n1=9.55³106³5.75/720 =0.747³105 N²mm

○3 材料弹性影响系数 由《机械零件》表6-7 ZE=189.8MPa