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一、传动方案得确定……………、………………………………２
二、电动机得选择………………………………………、、…、、…、3
三、运动参数及动力参数计……………、………………………3
四、传动零件得设计计算………………………………、……、、、、4
五、联轴器得选择及校与计算……………………………、…、、、、8
六、轴得设计计算………………………、、、……………………、、8
七、滚动轴承得选择及校核计算…………………………、…、、、12
八、减速箱得附件选择………、、………………………………、、1４
九、润滑及密封……………………………………………、、、…、1５
参照文献………、、………………………………………………、、１6
计算过程及计算阐明
一、传动方案得确定
第一组:设计用于１0吨轻级起重机提高机构得一级圆柱斜齿轮减速器
工作条件：二班制工作,有轻微振动,有效期限１0年。
原始数据：减速器输出转速(r／mｉn) 350
减速器输出功率(KW) 3
传动比ｉ 2
η总＝0、92
P工作=3、2６KW
n电=750r/miｎ
nI=720 r/min
nＩI＝720 r/min
nIII=36０ r／mｉn
PＩ＝4 ＫW
PII=3、88 KW
ＰIＩI=3、６89KW
TI=５305６ N·mm
ＴIＩ＝51４６4 Ｎ·mｍ
TIII=９7861 N·mm
Ｚ1＝24
Z2＝48
[σＨ]1=524、4Mpａ
[σH]2=4８8、8Mpa
Ｖ＝１、５８ m／s
图1-１
二、电动机得选择
1、电动机类型得选择：Ｙ系列三相异步电动机
2、电动机功率选择:
(1)传动装置得总效率:
η总=η２2×η１×η23
=0、98２×０、９7×0、９92
=0、92
(其中联轴器效率η1=0、99，轴承效率η2=0、98
齿轮极度８级,效率η3=０、９7)
（２）电机所需得工作功率：
Ｐ工作= Pw/η总
＝３/0、92
=３、２６KＷ
３、确定电动机转速:
ｎ=i×n=2×３50=700ｒ/min
综合考虑电动机与传动装置尺寸、重量、价格与减速器得传动比,则选
b=41、91mｍ
ｍn＝1、69ｍｍ t
εβ==1、90３
d1=5５、４mm
m n２、24mm
K＝2、１５
ZV１＝2６、2７
ZV2=4８、4９
Z1=21
Ｚ２=42
ａ=８2mm
＝1４、２5
B1＝6０mm
B２ =55ｍｍ
Ｌ1=44mm
ｄｍin=25mm
dⅠ-Ⅱ=2５mm
dⅡ―Ⅲ=32mm
LⅠ―Ⅱ＝４2ｍｍ
dⅢ―Ⅳ=3５mm
ｄⅥ—Ⅶ=３5mｍ
LⅥ—Ⅶ=18mｍ
dⅣ—Ⅴ＝40mｍ
ＬⅣ—Ⅴ＝5７mｍ
LⅤ—Ⅵ＝8mｍ
LⅡ—Ⅲ＝40mm
LⅢ―Ⅳ=４5mm
ＭC２＝8４、7N·m
MＣ=９0、１N·ｍ
Mec=12７、9N·m
dｍiｎ=30mm
ｄⅠ-Ⅱ＝３0mm
ｄⅡ―Ⅲ=３5ｍｍ
LⅠ―Ⅱ=４２ｍm
n电=750r／min。
４、确定电动机型号
根据以上选用得电动机类型,所需得额定功率及同步转速，选定电动机型号为Ｙ160M1-8。
其重要性能:额定功率：4KＷ,满载转速720r/min,额定转矩２、0。质量120kg。
三、运动参数及动力参数计算
1、计算各轴转速
nI=ｎ电机=720 r/min
nIＩ=nI=７20 r/ｍin
nIII＝nＩI/i齿轮=７20／２=３60 r/min
计算各轴得功率
ＰI=P工作=4 ＫＷ
PIＩ=PI×η1×η２=4×０、9９×０、９8=３、88 KW
ＰIＩＩ=ＰＩI×η2×η3=３、88×0、98×0、9７=３、68９KW
计算各轴扭矩
TＩ=9、55×106ＰI/nI=９、55×106×4/７２0=530５6 N·mm
TIＩ=９、55×1０6PIＩ/ｎＩI=９、５5×１０６×３、88/７２0
＝5１464 N·mm
ＴIII=９、55×１06PIII/nIII=9、55×106×3、６89/3６０
=9７861 N·ｍm
对以上得运动与动力参数得计算总结,
加以汇总,列出表格（表1)。
表1
轴
名
转 速
r/min
功 率
P/KW
扭 矩
N·mm
dⅢ―Ⅳ＝40mm
dⅥ—Ⅶ=4０mm
ＬⅥ—Ⅶ＝１９mm
ｄⅣ—Ⅴ=55mm
ＬⅣ—Ⅴ=52mｍ
LⅤ—Ⅵ=8ｍm
dⅤ—Ⅵ＝５3mm
LⅡ—Ⅲ=４0mm
ＬⅤ—Ⅵ=2０mｍ
LⅢ―Ⅳ＝45mm
d2=10８、２mｍ
Ft=18０89Ｎ
Fr＝658Ｎ
LA=LB=7ｍm
FＡX＝433N
ＦAZ=１１90、25N
MC1=30、31N·m
ＭC2=83、3１Ｎ·ｍ
MC=88、６５Ｎ·ｍ
Mec=542、9N·m
σe=６0Mpa
＝５8400h
6237５h
电
机
轴
720
4
53056
输
入
轴
720
3、88
51464
输
出
轴
360
3、689
97861
四、传动零件得设计计算
1、齿轮传动得设计计算
(１)选择齿轮材料级精度等级
考虑减速器传递功率不大,因此齿轮采用软齿面
小齿轮选用4０Cr调质，齿面硬度为２4０~260HBＳ,
根据教材P2１０表10-8精度等级选8级（GB10０95-8８)。
齿面粗糙度Ra≤１、6～3、２μｍ。
( 2 ）按齿面接触疲劳强度设计
d1t≥(2kT1(ｕ+1)（ ZＨ ZE/[σH］) 2/φｄｕ εą）1/３
确定有关参数如下：
① 传动比i齿=2
取小齿轮齿数Z1＝２４。则大齿轮齿数:
Z2=iZ1=2×24=４8
齿数比u＝i=2
② 由教材P205表1０－７取φd=1
③ 小齿轮传递得转矩Ｔ1
T１=９、５5×１06×P/ｎ１=9、5５×106×3、88／720
=51464N·ｍm
④ 载荷系数k
取ｋｔ=1
⑤由书本10－30选用区域系ZH=2、43３
⑥由书本10－2６查得εą1 ＝0、7８5 εą2 =0、8５5
则 εą=εą１+εą2 =0、7８5+０、8５5=1、64
⑦由书本1０-６查得材料得弹性影响系数ZE＝18９、８MＰ½
⑧选用螺旋角。初选螺旋角β=14度。
⑨许用接触应力［σＨ]
[σH]=σHlimkＨN/SH
由教材P２09图10－21查得:
σHｌｉmZ1＝５７0Mｐa σHlimＺ2=５２0Ｍpａ
由教材P２06式10-1３计算应力循环次数NL
N1=60ｎjＬh=６0×７20×1×(１６×3６5)
=2、49×109
N2=Ｎ1/ｉ=2、49×109/２＝1、２5×1０8
由教材P２07图１0－19查得接触疲劳得寿命系数：
KHN1=0、９2 KHN２＝0、94
通用齿轮与一般工业齿轮，按一般可靠度规定选用安全系数SH=1、0
[σH]1=σHlim1 KHN1/SH=5７０×0、92／1、0Ｍpa
=５24、４Mpa
［σH]2＝σHliｍ2 KHN２/SH=520×0、94/1、０Mpa
＝４88、8Mpａ
(３）齿轮参数计算
①试算小齿轮分度圆直径d１ｔ,由计算公式得
ｄ1ｔ≥（２kT1（u+1)( ＺH ZE/[σH］） 2/φdｕ εą)１/３
=[2×1×514６４×(2+1)(２、433×189、８/5２4、4）２/1×2×1、6４]1／3mm
=41、91mm
②计算圆周速度
V=πd1ｔn１／60×1000＝３、1４×41、91×720/6０×1000
＝1、５８ m/ｓ
③计算齿宽b与摸数mnt
b=φdd1t＝1×4１、91=4１、９１mm
mｎt=d1tcosβ/ Z1=41、9１×cos１４／2４=1、６９mm
h=２、25 mｎt＝2、２5×1、６9=3、8mm
b/ｈ=41、９1/3、８＝11、０３
④计算纵向重叠度εβ
εβ=0、31８φd Z1tanβ＝0、３18×1×24×tａｎ１4=１、903
⑤计算载荷系数K
已知使用系数ＫＡ＝1,根据Ｖ＝1、58 m/ｓ，7级精度，由图１0-8查得动载荷系数KV=1、14；由表1０－4查得KＨβ＝１、45;
由图１0-13查得KFβ=１、３5
由表１0-3查得KＨα=KFα＝１、4。故载荷系数
K=ＫAＫVKHαKHβ=1×1、1４×１、1×1、4５=2、３１
⑥按实际得载荷系数校正所算得分度圆直径,
由式(１０-10a)得
d1=ｄ1t（K/Kｔ）１／3=４1、91×(2、３1／1)1／３＝55、４mｍ
⑦计算模数m n。
m ｎ＝d1coｓβ／Z1=５5、4×ｃos1４/2４＝２、２4mm
(４)按齿面弯曲强度设计
由教材Ｐ216式10-11
<1>确定计算参数
计算载荷系数
Ｋ=ＫＡKVKFαＫＦβ=１×1、14×1、4×1、35=2、１5
根据纵向重叠度εβ=１、903,
从图10-2８查得螺旋角影响系数Yβ=0、88
计算当量齿数
ＺV1= Z1/cos3ß=24/coｓ314=２6、27
ZV2= Ｚ2/cｏs３ß=4８/cos314＝48、４9
由齿形系数
由表10-5查得YFɑ1＝2、65;YＦɑ2＝2、35
查取应力校正系数
由表1０－５查得ＹFｓ1=1、５8；ＹFｓ2=1、68
计算弯曲疲劳许用应力
由教材P208 10－20c查表得小齿轮得弯曲疲劳极限=480MPａ 大齿轮=360MPa
取弯曲疲劳安全系数S＝1、４ 由式１0－12得
=·/S＝２９１、4３ ＭPa
＝22６、２9 Ｍpａ
⑦计算大小齿轮得并加以比较
=０、0１437
=０、０１７4３
大齿轮数值大
<2>设计计算
ｍｎ≥２、４7７mｍ
对比计算成果 由齿轮接触mn不小于齿根弯曲疲劳强度得计算得法面模数 ，取mn=2、5 已可以满足强度但为了同步满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得分度圆直径
d1=55、4mm来计算应有得齿数。于就是由
Z1＝ d1ｃosß/ mn=55、4×ｃｏs14/2、5=21、７
取Z1=21,则Z2=i Z１=2×21=4２
（５）几何尺从计算
计算中心距
a= (Z１ +Z2) ｍn/2 ｃoｓß＝(２1+4２)×2、5/2 cos14＝81、１8mm
将中心距圆整为82mm
按圆整得中心距修正螺旋角
=14、２５
值变化不大,故参数、、等不必修正。
③计算大小齿轮得分度圆直径
=５4、1mm
=１0８、２mm
④计算齿轮宽度
ｂ=φdｄ１＝１×5４、1＝5４、1ｍｍ
圆整后取Ｂ2 =55mm B１=60mm
五、联轴器得选择及校与计算
类型选择
为了隔离振动与冲击,选用弹性套柱联轴器
载荷计算
公称转矩 Ｔ=５30５6 Ｎ·mm
由教材P351 表1４-1查得KA=2、3,由式(１4-1)得计算转矩为:
Tcａ=KA T=２、3×53、056=12２、03 N·m
型号选择
从GＢ 4323-8４中查得TL5型弹性套柱销联轴器得许用转矩为12５ Ｎ·m,许用最大转速为46０0r／min,
轴径为2５、28、30、32mm,故合用。半联轴器长度
L＝62ｍm,半联轴器与轴配合得毂孔长度Ｌ１=44mm。
六、轴得设计计算
输入轴得设计计算
１、按扭矩初算轴径
①选用45调质,硬度217~255HＢS
根据教材Ｐ3７0（15－2)式,并查表15－3,取Ａ0＝115
ｄ≥11５×(4/７20)1/3ｍm=２0、37mm
考虑有键槽，将直径增大5%,则
d＝20、３7×(1+5%)mm=2１、3９mm
∴选dｍin＝25mm
2、轴得构造设计
(1)轴上零件得定位,固定与装配
单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称布置,齿轮左面由轴肩定位,右面用套筒轴向固定，周向用平键连接。两轴承分别以轴肩与套筒定位。
（2)确定轴各段直径与长度
①输入轴得最小直径显然就是安装联轴器处得轴得直径d1
通过比较选择dⅠ-Ⅱ＝２5mm,为了满足半联轴器得轴向定位规定。Ⅰ—Ⅱ轴段右端需制出一轴肩,故取Ⅱ―Ⅲ段得直径ｄⅡ―Ⅲ＝32ｍｍ;左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径D＝35ｍｍ。半联轴器与轴配合得毂孔长度L1=４4mm,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴得端面上,故Ⅰ—Ⅱ段得长度应比L1略短某些,现取LⅠ―Ⅱ＝42mｍ。
初步选择滚动轴承。因轴承同步受有径向力与轴向力得作用,故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作规定并根据
dⅡ―Ⅲ＝32mm,由轴承产品目录中初步选用0基本游隙组、原则精度级得单列圆锥滚子轴承３２０0７，
其尺寸为d×D×T=３５mm×62mｍ×１８mm,
故dⅢ―Ⅳ= dⅥ—Ⅶ=35ｍm;而
④ 取安装齿轮得轴承Ⅳ—Ⅴ得直径dⅣ—Ⅴ=40mm；齿轮得左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂得宽度为60mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段略短于轮毂宽度，故取LⅣ—Ⅴ=5７ｍm。齿轮得右端采用轴肩定位，轴肩高度h>0、0７d,故取h=4ｍm，则轴环处得直径dⅤ—Ⅵ＝48mｍ。轴环宽度b≥1、4h,取LⅤ—Ⅵ＝8mm
⑤ 轴承端盖得总宽度为１０mｍ。根据轴承端盖得装拆及便于对轴承添加润滑脂得规定,取端盖得外端面与半联轴器右端面间得距离L=30ｍm，故取LⅡ—Ⅲ=4０ｍm。
齿轮距箱体内壁之距a=1６ｍm,考虑到箱体得铸造误差，在确定滚动轴承位置时,应距箱体内壁一段距离s,取s=８mm,前面已选出滚动轴承,宽度T=1８mm
LⅢ―Ⅳ＝T＋s+ａ+(60-５7)=18＋8+16+３=45mm
至此，已初步确定了轴得各段直径与长度。
3、轴上零件得周向定位
齿轮、半联轴器与轴得周向定位均采用平键连接。
按dⅣ—Ⅴ＝4０mm由表6－1查得平键截面b×h=12×８,键槽用键槽铣刀加工,长为36mm,同步为了保证齿轮与轴配合有良好得对中性，故选择齿轮轮毂与轴配合为H7/n６ ;同样，半联轴器与轴得连接,选用平键为8
×7×20,半联轴器与轴得周向配合定位就是有过渡配合来保证得，此处选轴得直径尺寸公差为m6。
4、轴上零件得周向定位
参照表１5-2,取轴端倒角为1×45•,
5、求轴上得载荷
绘制水平面弯矩图如图：
图６-1
截面C在水平面上弯矩为:
MＣ２=ＦＡZＬ／２=121０、7×70＝84、7N·ｍ
（4）绘制合弯矩图(如图d)
MC=(MC1２+ＭC22)1/2＝(30、82+84、7２)１/2＝90、1N·m
(5)绘制扭矩图（如图e）
转矩: =90、8 N·m
(6）绘制当量弯矩图(如图f)
转矩产生得扭剪文治武功力按脉动循环变化,取α=1,截面C处得当量弯矩:
Mec＝[MＣ2+(α·T)2］１/２
=[9０、12+(1×90、８)2]1/2=１2７、9N·ｍ
(7)校核危险截面Ｃ得强度
由式(１5-5)
σe=Meｃ/0、1d３3=127、9/0、1×３６3
=27、４1MＰａ< [σ-1]ｂ=６0ＭPａ
∴该轴强度足够。
输出轴得设计计算
１、按扭矩初算轴径
①选用45调质,硬度217~2５５HBS
根据教材P３７0(1５-2）式,并查表15－３,取Ａ0=115
d≥１1５×（4／３60)1/3mm=25、6６mｍ
考虑有键槽,将直径增大5％，则
d=２０、3７×(1＋5%)mm=26、94ｍm
∴选dmｉn=30mｍ