用于带式运输机的展开式二级斜齿圆柱齿轮减速器.doc

课程设计机械设计 课程设计说明书课题名称： 带式输送机二级斜齿圆柱齿轮减速器专 业： 机械设计制造及其自动化班 别： 机电12-4姓 名： 黄庆煜学 号： 12024410413指导老师： 莫才颂 2015年 01 月 03 日 目录1、课程设计书及设计要求-22、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算-43、传动零件的设计计算（确定齿轮传动的主要参数）-74、轴的设计计算及校核及滚动轴承的选择和计算-155、箱体设计及说明-286、键联接的选择和计算-307、联轴器的选择-328、润滑和密封的选择-339、减速器附件的选择及说明-33参考资料-341. 机械设计课程设计任务书一、设计题目设计用于带式运输机的展开式二级斜齿圆柱齿轮减速器2、 原始数据(f6)原始数据学号 滚筒直径D(mm)输送带带速V(m/s)输送带从动轴的扭矩T(N.m)133500.3650三、工作条件每日两班制工作，传动不逆转，有轻微冲击，输送带速度允许误差为5%。四、要求1、图纸图面清洁，标注准确，符合国家标准；2、 设计计算说明书字体端正，计算层次分明。五、设计说明书主要内容1、内容（1）目录（标题及页次）；（2）设计任务书；（3）前言（题目分析，传动方案的拟定等）；（4）电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算；（5）传动零件的设计计算（确定带传动及齿轮传动的主要参数）；（6）轴的设计计算及校核；（7）箱体设计及说明（8）键联接的选择和计算；（9）滚动轴承的选择和计算；（10）联轴器的选择；（11）润滑和密封的选择；（12）减速器附件的选择及说明；（13）参考资料（资料的编号 及书名、作者、出版单位、出版年月）；2、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算1.电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算； （1）选择电动机的类型 按要求选择Y系列三相异步电动机，电压380V （2）选择电动机的容量 工作机转速=（60*1000v）/(*D)=(60*1000*0.3)/(*350)=16.38r/min电动机所需工作功率为： PP/工作机需要的工作功率： =T*=650*16.38/1000=1.11kw传动装置的总效率为： 滚动轴承的传动效率为 闭式齿轮的传动效率为 联轴器的效率为 传动滚筒的效率为 带效率 动机的效率为 =1.11kw/0.80=1.39kw 因载荷工作时有轻微振动，电动机额定功率略大于P即可。由表14-1，Y系列电动机技术数据，选动机的额定功率为2.2kw。 （3）确定电动机的转速 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格减速器的传动比，选定型号为Y132S-8的三相异步电动机，额定功率为2.2kw，满载转速710 r/min，同步转速750r/min。 2.确定传动装置的总传动比和分配传动比（1）总传动比由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为n/n710/16.38=43.34（2）各级传动装置传动比高速级传动比为 =7.51则低速轴传动比 43.34/7.51=5.773.计算传动装置的运动和动力参数电机轴： P0=Pd=1.39 KW n0=710r/min T0=13.41 N高速轴：P1= P1* n01=1.39*0.99=1.38 KW n1= n0=710r/min T1=13.40 N中间轴：P2=P1* n12=1.38*0.97*0.95=1.27 KW n2=710/7.51=94.54 r/min T2=12.25N低速轴：P3=P2*n23 =1.27*0.97*0.95=1.17 KW n3= = 94.54/5.77=16.38r/min T3= =682.14 N 滚筒轴： P4=P3* n34 =1.17*0.95*0.96=1.07KW n4= n3/1 =16.38/1=16.38 r/min T4= 623.84 N运动和动力参数结果如下表：轴名功率P KW转矩T Nm转速r/min输入输出输入输出电动机轴1.3913.41710高速轴1.381.3613.4013.27710中间轴1.271.2612.2512.1394.54低速轴1.171.16682.14675.3116.38滚筒轴1.071.05623.84617.6016.38轴承传动效率3、传动零件的设计计算（确定齿轮传动的主要参数）A高速齿轮的计算1选精度等级、材料及齿数（1）材料及热处理；选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。（2）精度等级选用7级精度；（3）试选小齿轮齿数z124，大齿轮齿数z2z1*i=24*7.51=180.24；选螺旋角，初选螺旋角=142 按齿面接触强度设计因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算。 （1）确定公式内的各计算数值1）试选Kt1.352）选取齿宽系数d13）材料的区域系数ZH2.4354） 则5 5）小齿轮传递的转矩为105.42 N.m6)材料的弹性影响系数ZE189.87）小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1600MPa 大齿轮的解除疲劳强度极限Hlim2550MPa8）计算应力值环数N=60nj =607101（2836510）=2.4810N=2.4810/7.51=3.31109）查图4.20得：Z=1.03 Z=1.0810）齿轮的接触疲劳需用应力取失效概率为1%,安全系数S=1,=1.03600=618=1.08550=594 许用接触应力（2）设计计算小齿轮的分度圆直径d=计算圆周速度计算齿宽b和模数计算齿宽b b=24.4mm计算模数mt=1.02 初选螺旋角=14=计算齿宽与高之比 h=2.25 mt=2.25*1.02=2.30 = =10.61计算纵向重合度=0.318=1.903计算载荷系数K使用系数=1.35根据,7级精度, 查课本由图4.9得动载系数K=1.18查课本由图4.12得K=1.11查课本由表4-5 得: K=1.2故载荷系数:K K K K =1.35*1.18*1.2*1.11=2.12按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径:d=d=24.4=28.36计算模数:=(3). 齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式:1) 确定公式内各计算数值 计算载荷系数KK K K K =1.35*1.18*1.2*1.11=2.12轴向重合度 1.903 螺旋角影响系数Y =0.88计算当量齿数zz/cos24/ cos1426.27 zz/cos180/ cos14196.63查取齿形系数 图4.18Y2.592 Y2.211应力校正系数Y图4.16Y1.596 Y1.775弯曲疲劳寿命系数:K=0.86 K=0.93 弯曲疲劳应力=计算大小齿轮的 大齿轮的数值大.选用.2）设计计算 计算模数按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=2mm z=13.76那么z=103 3 几何尺寸计算（1）计算中心距 a=120.28将中心距圆整为120（2）按圆整后的中心距修正螺旋角=arccos因值改变不多,故参数,等不必修正.（3）计算大.小齿轮的分度圆直径d=28.737d=211.419（4）计算齿轮宽度B=圆整的 B低速齿轮的计算1选精度等级、材料及齿数（1）材料及热处理；选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。（2）精度等级选用7级精度；（3）试选小齿轮齿数z124，大齿轮齿数z2138；2 按齿面接触强度设计 （1）确定公式内的各计算数值1）试选Kt1.62）选取尺宽系数d13）材料的区域系数ZH2.4354） 则 5）小齿轮传递的转矩为24.4 N.m6)材料的弹性影响系数ZE189.8Mpa7）小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1600MPa 大齿轮的解除疲劳强度极限Hlim2550MPa8）计算应力值环数N=60nj =607101（2836510）=2.4810N=2.4810/7.51=3.31109）查图4.20得：Z=1.03 Z=1.0810）齿轮的接触疲劳需用应力取失效概率为1%,安全系数S=1,=1.03600=618=1.08550=594 许用接触应力（2）设计计算小齿轮的分度圆直径d=计算圆周速度计算齿宽b和模数计算齿宽b b=12.70mm计算摸数m 初选螺旋角=14=计算齿宽与高之比 h=2.25 mt=2.52*0.51=15mm = =10.99计算纵向重合度=0.318=1.903计算载荷系数K使用系数=1.25根据,7级精度, 查课本由图4.9得动载系数K=1,查课本由图4.12得K=1.35查课本由表4-5 得: K=1.4故载荷系数:K K K K =1.25*1*1.4*1.35=2.3625按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径d=d=12.7=14.46计算模数=(3). 齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式1) 确定公式内各计算数值 计算载荷系数KKK K K K=1.25*1*1.4*1.35=2.3625轴向重合度 1.903 螺旋角影响系数0.88计算当量齿数zz/cos24/ cos1426.27 zz/cos138/ cos14150.98查取齿形系数 Y2.592 Y2.195应力校正系数YY1.596 Y1.775弯曲疲劳寿命系数:K=0.82 K=0.84 弯曲疲劳应力=计算大小齿轮的 大齿轮的数值大.选用.2）设计计算 计算模数按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=1mm z=17.26=14.03 那么z=14*5.75=80.5=81 z=14z=81 3 几何尺寸计算（1）计算中心距 a=48.95（2）按圆整后的中心距修正螺旋角=arccos因值改变不多,故参数,等不必修正.（3）计算大.小齿轮的分度圆直径d=14.42d=83.48（4）计算齿轮宽度B=圆整的 4、轴的设计计算及校核及滚动轴承的选择和计算1、轴1（高速轴）的设计：初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调制处理。根据表6-1，取=112，于是得dC112mm=13.98mm与联轴器采用单键连接， 则轴允许的最小直径d=13.98*(1+0.05)=14.05mm角接触轴承的选型设计：将角接触轴承反装，F=1.23kN=F*=296.93N=*sin1190.93N (压力角为20)两轴承径向分力：=0.5*=595.47N高速级选择左选，则轴承11被放松，轴承12被压紧=0.68=404.9196N=+=296.93+404.9196N=701.8496N=1.180.68根据教材，x=0.41,y=0.87=x*+y*=854.75N 由c=,=23360h得； C=10.802kN 根据寿命要求选择7005AC型角接触轴承；则轴上安装轴承的轴径为20轴的结构设计1） 拟定轴上零件的装配方案假设轴直径的最大部分为28mm,其e=34.5-1.6-28-3.3=1.6而1.6=2.56 即e0.68根据教材，x=0.41,y=0.87=x*+y*=932.8N由c=,=23360h得； C=7.2kN 根据寿命要求选择7005AC型角接触轴承；则轴上安装轴的直径径为25；3，轴3（低速轴）的设计：选取轴的材料为45钢，调制处理。根据表15-3，取C=112，于是得dCmm=36.87mm暂定轴与滚筒的连接采用单键，则轴的最小直径d1.06*34.85mm=36.94mm角接触轴承的选型设计：将角接触轴承反装，F=2820.58kN=F*=677N=F*=2737.98N=*sin20=936.25N两轴承径向分力：=0.5*=468N高速级选择左选，则轴承11被放松，轴承12被压紧=0.68=318.32N=+=677+318=995N=2.120.68根据教材，x=0.41,y=0.87=x*+y*=815.11N 由c=,=23360h得； C=4.12kN 根据寿命要求选择角接触轴承轴承内径为大于15，结合扭转强度的要求，选择角接触球轴承7010AC,安装内径50mm;轴的结构设计2） 拟定轴上零件的装配方案输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径（如上图），为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩，考虑到转矩化很小，故取1.3，则=*T=326.7*1.5=490.05N*m按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查标准GB/T5014-1985或手册，选用YL9型凸缘联轴器，其公称转矩为400N*m。半联轴器的孔径=38mm，故取YL4半联轴器长度L=82mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度=164mm取齿轮距箱体内壁之距离为25 mm。半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按由手册查得平键截面bh=10882，半联轴器与轴的配合为H7/k6轴的校核1，轴3（低速轴）按弯扭组合强度校核： 对齿轮的受力分析：总的力F=2820N =F*sin=686 N =F*=2737N =*sin20=936N=*20=2572NX平面（水平面）+=0+122+(122+75)=0解得：=-1.15N=-934NY平面（垂直平面）+=0122+(122+75)=0解得：=-979N=-1592N根据x,y平面弯曲图形则弯曲的的最大值M:M=138431N.mm其扭矩图如下：其危险截面为轴3与联轴器的结合面，其抗弯曲截面系数W为： W=4314.167d,为轴的直径t,为轴上键槽的深度b,为键的宽度所以按弯扭组合强度校核： ，轴的计算应力N.mm,折合系数,轴所受的弯矩N.mm，轴所受的扭矩，抗弯截面系数 求得：=37.78Mpa45号钢的安全系数去1.5则=236.67Mpa所以 此轴安全。对于轴向分力对轴的稳定性，这里不进行分析校核了（它不属于细长轴）2，对轴2（中间轴）按弯扭组合强度校核：对齿轮2进行受力分析： 对于齿轮2(B)F1=1133.3N=F*=275.5N，=F*=1099N =，*sin20=375.88N （x方向)=，20=1032.72N (y方向) 对于齿轮3 (C) F2= =2890 =F*=694.5N= F*=-2805N=*sin20=959.37N （x方向） =* 20=2635.8N (y方向)X平面（水平面）： +-+=0*81.5+*153/2-*122.5+*30+*197=0解得：=355.18N=228.3NY平面+=0*81.5+*122.5+*197=0解得：=-1602.3N=-2066.2N轴2的扭矩图：根据x,y平面弯曲图形则弯曲的的最大值M:M=167436N.mm其危险截面为轴2（中间轴）与齿轮2的结合面，其抗弯曲截系数W为：W=4710.635d,为轴的直径t,为轴上键槽的深度b,为键的宽度所以按弯扭组合强度校核： ，轴的计算应力N.mm,折合系数,轴所受的弯矩N.mm，轴所受的扭矩，抗弯截面系数 求得：=35.97Mpa45号钢的安全系数去1.5则=236.67Mpa所以 此轴2(中间轴)安全。3，对轴3（高速轴）按弯扭组合强度校核:对齿轮1的受力分析：F= =1.205kn=F*sin=293.1N=F* =1168.8N=*sin20=-400N=*=-1098.35NX平面（水平面）： -+=0 -*35/2 -*63.5+*197=0解得： =254N=155.0NY平面（垂直平面）：-+=0-*63.5+*197=0解得：=744N=354N轴1（高速轴）的扭矩图：根据x,y平面弯曲图形则弯曲的的最大值M:M=72326.92N.mm其危险截面为轴2（中间轴）与齿轮2的结合面，其抗弯曲截面系数W为： W=459.765d,为轴的直径t,为轴上键槽的深度b,为键的宽度所以按弯扭组合强度校核： ，轴的计算应力N.mm,折合系数,轴所受的弯矩N.mm，轴所受的扭矩，抗弯截面系数 求得：=0.16Mpa45号钢的安全系数去1.5则=236.67Mpa所以 1.220齿轮端面与内箱壁距离25箱盖，箱座肋厚8.58.5轴承端盖外径+（55.5）82（1轴）87（2轴）108（3轴）轴承旁联结螺栓距离82（1轴）87（2轴）108（3轴）6、键联接的选择和计算（1）a,低速级的校核两键均采用圆头普通平键与齿轮联接处的键为查表得6-7查得许用应力=100120Mpa，取其中间值=110Mpa，键工作长度L=L-b=50-14=36mm，键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.45mm, 得(合格)b,低速级与联轴器联接处键为查表得6-7查得许用应力=100120Mpa，键工作长度，键与轮毂键槽的接触高度=5mm,得（合格）（2）中间轴键校核：两键均采用圆头普通平键与宽齿轮联接处键为:查表得6-2查得许用应力=100120Mpa，取其中间值=110Mpa，键工作长度，键与轮毂键槽的接触高度得 (合格)与细齿轮联接处键为查表得6-7查得许用应力=100120Mpa，取其中间值=110Mpa。键工作长度，键与轮毂键槽的接触高度,得 合格(3)轴1（高速轴）与联轴器配合的键键为查表得6-7查得许用应力=100120Mpa，键工作长度，键与轮毂键槽的接触高度 （合格）7、联轴器的选择由于凸缘联轴器的诸多优点，所以考虑选用它。联轴器的