机械设计课程设计-两级圆柱齿轮减速器设计（完整图纸） .doc

设计计算与说明主要结果1. 传动方案的分析传动方案如下： 为两级圆柱齿轮减速器。齿轮为斜齿轮，总传动比大，结构简单，应用广。斜齿轮传动时，传动平稳。链传动运动不平稳，为减小冲击和振动，将其布置在低速级。2. 电动机的选择1.工作机的输出功率： 滚筒的转速： 2.工作机的有效功率 联轴器功率 齿轮功率 链轮功率轴承功率 输送带功率总效率为78.85%工作机输出功率3040w滚筒转速46.522r/min总效率78.85%设计与计算说明主要结果3.电动机的选择：所需电机功率=3040/78.85%=3855.22w。参考文献 查表20-1，可取y112m-4型号。额定功率4kw 满载转速1440r/min 额定转矩2.2 最大转矩2.3 质量43kg中心高h=112mm。外伸轴段d与e为28mm和60mm。3. 转动装置的设计1. 计算总转动比： =1440/46.522=30.953。2. 分配各级转动比为使两极的大齿轮有相近的浸油深度，高速转动比和低速转动比为/=1.1-1.5。取1.3链转动比为2-4。取2.4。=30.953可求出=4.095，=3.150，=2.4。3. 各轴转速 =1440r/min=1440/4.095=351.65r/min=351.65/3.15=113.95r/min4. 各轴输入功率 5. 各轴输入转矩 95503.855/1440=25.57n.m 电动机型号y112m-4各级转动比依次为4.0953.150.2.4转速为1440r/m351.65r/m113.95r/m各轴输入功率为3.855kw3.828kw3.676kw3.530kw3.215kw各轴输入扭矩25.57n.m设计计算与说明主要结果95503.828/1440=25.39n.m95503.676/351.65=99.83n.m9550 3.530/113.95=295.84n.m95503.215/46.522=660.28n.m以上数据整理如下：项目电动机轴高速轴中间轴低速轴卷轴转速（r/min65113.9546.522功率（kw）3.8553.8283.6763.5303.215转矩（n.m）25.5725.3999.83295.84660.28转动比14.0953.152.4效率0.9930.96030.96030.91084.转动件的设计（一）高速级齿轮的设计1.选择精度，材料，齿数。参考文献（2）第十章一般工作机，速度不高，选7级。小齿轮为40cr，调质处理，硬度280hbs，大齿轮为45钢，调质处理，硬度240hbs。小齿轮齿数选21，大齿轮选85。初选螺旋角14度2.按齿面接触强度计算：即1） 确定各计算值1，试选=1.6，2.由图10-30选取区域系数=2.433。3.由图10-26查得=0.77，=0.93。+=1.7。4.由表10-7选取齿宽系数=1。5.由10-6查得材料影响系数=189.86.由图10-21d，按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600mpa=550mpa。25.39n.m99.83n.m295.84n.m660.28n.m精度7级材料40cr齿数21/85设计计算与说明主要结果应力循环次数。=/2=6014401（1030028）/2=2.0736=/（2）=0.506375由图10-19取接触疲劳寿命系数0.9，0.95取失效概率1%，安全系数为s=1。=/s=0.9600=540mpa。=/s=0.95550=522.5mpa。7.许用接触应力=（+）/2=531.21mpa。2）计算1.=35.55mm 2.v=2.680m/s3.b=35.551=35.55mm=/=h=2.25=2.251.643=3.70mmb/h=35.55/3.70=9.6084. 计算纵向重合度=0.318=0.318121tan14=1.6655.计算载荷系数ka=1.5由v=2.680m/s，7级精度，由图10-8查得动载系数kv=1.1由表10-13查=1.33 ，表10-4查=1.415由表10-3查=1.4所以k=kakv=1.51.11.41.415=3.269按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径为设计计算与说明主要结果=45.11计算模数=（45.11cos）/21=2.08mm3.按齿根弯曲强度计算 确定系数k=kakv=1.51.11.41.33=3.0723由纵向重合度从图10-28查螺旋影响系数=0.88计算当量齿数=22.988=93.05查齿形系数由表10-5查： 由10-20c 查小齿轮的弯曲疲劳极限为500mpa，大齿轮的为380mpa。由图10-18取弯曲疲劳系数为，取弯曲疲劳安全系数s=1.4，且为对称循环。=212.5mpa=167.2mpa。计算大小齿轮的，并比较=2.691.575/212.5=0.01994，=2.1941.783/167.2=0.023397。大齿轮数大模数为2.08设计计算与说明主要结果设计计算=1.59mm综合比较可取模数为2.5mm。可满足弯曲强度和接触强度。4.几何尺寸计算 中心距a=136.556mm将中心距圆整为136mm则=其改变不是很大，不必修正。大小齿轮分度圆直径大小齿轮吃宽分别取55mm，60mm。（二）低速级齿轮设计1.选择精度，材料，齿数。一般工作机，速度不高，选7级。小齿轮为40cr，调质处理，硬度280hbs，大齿轮为45钢，调质处理，硬度240hbs。小齿轮齿数选26，大齿轮选82。初选螺旋角14度2.按齿面接触强度计算：即1） 确定各计算值1，试选=1.6，2.由图10-30选取区域系数=2.433。3.由图10-26查得=0.73，=0.88。+=1.61。4.由表10-7选取齿宽系数=1。5.由10-6查得材料影响系数=189.86.由图10-21d，按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600mpa模数为1.59最后取2.5中心距为136分度圆直径为53.89218.11齿宽为60557级45钢齿数26/82设计计算与说明主要结果=550mpa。应力循环次数。=/2=60351.651（1030028）/2=0.75955=/（2）=0.24113由图10-19取接触疲劳寿命系数0.91，0.94取失效概率1%，安全系数为s=1。=/s=0.91600=546mpa。=/s=0.94550=517mpa。7.许用接触应力=（+）/2=531.5mpa。2）计算1.=58.02mm 2.v=1.0680m/s3.b=58.021=58.02mm=/=h=2.25=2.252.165=4.8732mmb/h=58.02/4.8732=11.9095. 计算纵向重合度=0.318=0.318126tan14=2.0615.计算载荷系数ka=1.5由v=1.069m/s，7级精度，由图10-8查得动载系数kv=1.06由表10-13查=1.40 ，表10-4查=1.42由表10-3查=1.4所以k=kakv=1.51.061.41.42=3.16092设计计算与说明主要结果按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径为=72.827计算模数=（72.872cos）/26=2.718mm3.按齿根弯曲强度计算 确定系数k=kakv=1.51.061.41.4=3.1164由纵向重合度从图10-28查螺旋影响系数=0.88计算当量齿数=28.462=89.764查齿形系数由表10-5查： 由10-20c 查小齿轮的弯曲疲劳极限为500mpa，大齿轮的为380mpa。由图10-18取弯曲疲劳系数为，取弯曲疲劳安全系数s=1.4，且为对称循环。=225mpa=174.8mpa。计算大小齿轮的，并比较=2.541.615/225=0.018232，=2.2181.778/174.8=0.021561。大齿轮数大模数为2.718设计计算与说明主要结果设计计算=2.195mm 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取模数2.5，可满足弯曲疲劳强度，但为了满足接触疲劳强度需按接触疲劳强度算得的分度圆直径72.827mm来计算应有的齿数，齿轮1取28，则齿轮2取3.15 28=894.几何尺寸计算 中心距a=150.727mm将中心距圆整为150mm则=其改变不是很大，不必修正。大小齿轮分度圆直径大小齿轮吃宽分别取75mm，80mm。（三）链轮的设计1.取小链轮齿数为17，则大链轮齿数为41。参考文献（2）第九章由表9-7查得ka=1.4，由9-13查得kz=1.35。则单排链计算功率为2由=6.67kw，及转速113.95r/min。查图9-11可选20a-1。插表9-1，链条节距为p=31.75mm。3.计算链节数和中心距取=1000mm相应的链节数为取链节数为94模数为2.195最后取2.5齿数为28/89中心距为150分度圆直径为71.79228.21齿宽为8075齿数为17/41设计计算与说明主要结果查表9-7得到中心距系数=0.24814则链的的最大中心距为4 .由v和链号，查图9-14可知采用滴油润滑。5. 有效圆周力： 压轴力系数，则压轴力为n其总的转动比为其误差为0.25%5.轴的设计（一）高速轴 参考文献第15章1. =3.828kw，=1440r/min，t=25390n.mm。2.作用在齿轮上的力3.该轴上的齿轮直径小，为齿轮轴，选40cr，调质处理。根据表15-3取a0=112因轴上有键槽其最小直径需扩大7%，为16.6mm。故可选弹性柱销联轴器。选hl2联轴器2252gb5014-854.轴的尺寸如下图：最大中心距993速度1.025有效圆周力3443压轴力3960相对误差0.25%设计计算与说明主要结果5.轴的受力分析如下：计算如下；力如下（1）设计计算与说明主要结果（2）弯距如下（1）（2）取最大值40385，扭矩为253906.校核轴的强度取齿轮中心处和齿轮左侧校核。中心处：齿轮左侧处材料为40cr，调质处理，由表15-1查得=70mpa。故可以满足。（二）中速轴1. =3.676kw，=351.65r/min，t=99830n.mm。2.作用在齿轮上的力齿轮2的分度圆直径为218.11mm最大弯矩为40385扭矩为25390强度满足设计计算与说明主要结果齿轮2上的同齿轮1的力相同，方向相反。3.该轴上的齿轮直径小，为齿轮轴，选45钢，调质处理。根据表15-3取a0=1124.轴的尺寸如下图：受力图如下：设计计算与说明主要结果5计算：力如下：=2781+942-2128=2595n（1）352+361-1038=-325n（2）836+352-1038=150n。弯矩如下：（1）（2）总弯矩如（1）设计计算与说明（2）最大值为（2）中的，扭矩为99830。6.较核轴的强度。由图知道最大弯矩和扭拒在齿轮3的中心处，并较核齿轮3左侧的轴肩处的强度。左侧轴肩处的弯矩为材料为45钢，调质处理，由表15-1查得=60mpa。故可以满足（三）低速轴1. =3.676kw，=351.65r/min，t=99830n.mm。2.作用在齿轮上的力同齿轮三的力大小相等，方向相反。 3.该轴上的齿轮直径小，为齿轮轴，选45钢，调质处理。根据表15-3取a0=112由于有两个键槽直径需扩大1.1倍，为34.55mm。故最小处取为36mm。4.尺寸如下最大弯矩为147468强度满足最小直径36设计计算与说明主要结果5.受力图如下：计算如下：（1）设计计算与说明主要结果（2）弯矩如下：（1）2处的明显要小很多。（2）2处的明显要小很多。由尺寸图可以知道轴1处的弯矩最大，直径相对最小6.材料为40cr，调质处理，由表15-1查得=70mpa。故可以满足。7.轴1处的轴肩受的弯矩相对很大，切受扭矩。有应力集中，过度配合。需校核该轴键左侧，右侧没有装配，且直径较大，不需校核。抗弯截面系数 抗扭截面系数该处弯距是341259 ，扭矩295840 。截面上的弯曲应力为最大弯矩为345312强度满足设计计算与说明截面上的扭转切应力为轴的材料为40cr，调质处理，由表15-1查得，=735mpa，=355mpa，=200mpa。截面上由于应力集中形成的理论应力集中系数按附表3-2查取。因r/d=0.0267，d/d=1.2，查得=2.09，=1.66。又由附图3-1可得。故有效应力集中系数为由附图3-2的尺寸系数=0.75，由附图3-3的扭转系数=0.85。轴按磨削加工，由附图3-4的表面质量系数为轴未经表面强化处理，即=1可得综合系数为；计算安全系数：s=1.5故可知其安全。主要结果安全系数满足设计计算与说明6.轴承的校核1.高速轴上的轴承校核。 参考文献（2）13章轴承为6206型号，无派生轴向力。1.正向时，轴承1受轴向力为218n。则插值法求得e=0.207，y=2.13，x=0.56。两轴承的径向力分别为，2.反向时，轴承2受轴向力为218n。两轴承的径向力分别为，综合可选879n，20961/300/2/8=4.37年，则轴承在经济使用期限内。2.中速轴上的轴承校核轴承为6306型号，无派生轴向力。1.正向时，轴承2受轴向力为416n。则插值法求得e=0.222，y=1.977，x=0.56。两轴承的径向力分别为主要结果轴承为6206型号寿命为4.37年轴承为6306设计计算与说明主要结果，2.反向时轴承1受轴向力，为416n。两轴承的径向力分别为，综合可选2103n，16712/300/2/8=3.48年，则轴承在经济使用期限内。3.低速轴上的轴承校核轴承型号是7309c，有派生力。1.正向时，两轴承的径向力分别为fa=634n。初选e=0.4，fa和轴承1的径向力一致，。，。查表得，。寿命为3.48年轴承为7309c设计计算与说明主要结果，。所以，。，。查表，无变化。查表得y=1，x=0.44。2.反向时，两轴承的径向力分别为fa=634n。初选e=0.4，fa和轴承2的径向力一致，。，。查表得，。，所以，。设计计算与说明主要结果，。查表，变化很小。查表得y=1，x=0.44。综合取5831n，21451/300/2/8=4.47年，则轴承在经济使用期限内。7.键的校核1.联轴器上的键，选择键b645gb1096-79。为刚性动连接，。满足强度要求。2.齿轮2上的键，选择键1063gb1096-97。为刚性动连接，。满足强度要求。3.齿轮3上的键，选择1040gb1096-79。为刚性动连接，。满足强度要求。4.齿轮4上的键，选择1663gb1096-79。为刚性动连接，。寿命为4.47年强度满足强度满足强度满足设计计算与说明主要结果满足强度要求。5.链上的键，选择双键c1040gb1096-79。为刚性动连接，满足强度要求。键的计算参考文献（2）第六章8.减速器附件的选择1.端盖的设计参考文献（1）表9-9确定，为使制造方便，可灵活变动，取相对一致的值，如端盖的厚度一直。2.通气器参