机械设计课程设计二级展开式圆柱齿轮减速器

1、机械设计课程设计计算说明书 设计题目：二级展开式圆柱齿轮减速器设计者： 指导教师： 年 月 日一、传动方案拟定.2二、电动机的选择.2三、计算总传动比及分配各级的传动比.3四、运动参数及动力参数计算.3五、传动零件的设计计算.4六、轴的设计计算.11七、滚动轴承的选择及校核计算.13八、 键联接的选择及校核计算.15设计参数：1、 运输带工作拉力:f=2.7kn2、 运输带工作速度:v=1.6m/s 3、 滚筒直径：d=450mm；4、 工作寿命：10年，2班制，大修期3年， 所以，；h=28103005、 工作条件：载荷平稳，空载启动，室内工作，有粉尘；。传动装置设计：一、 传动方案：展开式

2、二级圆柱齿轮减速器。二、选择电机：1、 类型：y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机；2、 型号：工作机所需输入功率：pw =fv/1000kw=27001.6/10000.95=4.55kw电机所需功率：p0=p/1=4.55/0.890=5.11kw，其中，为电动机轴至卷筒轴的传动装置总效率1电机转速选：1500；所以查表选电机型号为：y132s-4 电机参数：额定功率：5.5 kw满载转速：1440电机轴直径：三、 传动比分配：传动装置总传动比i= / （）其中：为高速级传动比，为低速级传动比，且，取，则有：;四、传动装置的运动和动力参数1、 电机轴： ； ；2、 高速轴：;

3、；;3、 中间轴：; ;4、低速轴： ;5、工作轴：; ;将以上算得的运动的动力参数列表如下：轴名参数电动机轴i轴ii轴iii轴工作轴转速n(r/min467.9767.97功率p(kw)5.115.0084.8334.6654.55转矩t(nm)33.8933.21174.57655.4639.08传动比i1.005.4463.891.00效率0.980.9650.9650.975传动零件设计：一、齿轮设计（课本p147）高速级设计参数： 1、选材：大齿轮：45，调质处理表面淬火，硬度4050hbs；小齿轮：45，调质处理表面淬火，硬度4050 hbs。2、按齿面接

4、触强度设计(1)确定公式内的各项参数值1)试选载荷系数 1) 小齿轮的工作转矩：2)3)计算应力循环次数 4) 由图9-35查表的接触疲劳寿命系数5) 计算接触疲劳许用应力 取安全系数 ;(2) 计算齿轮参数1) 求小齿轮分度圆直径,代入中较小的值 2) 圆周速度 3) 计算齿宽 4) 5) 计算载荷系数 根据v=2.30m/s,8级精度,由图9-31得动载荷系数 直齿轮,假设,由表9-8查得由表9-7查得使用系数 ,由表9-9查得,由表9-32查得 ,故载荷系数6) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,7) 计算模数m3.按齿根抗弯强度设计 (1) 确定公式内的各项参数数值 1) 查图9

5、-39得大小齿轮的疲劳极限：;2) 由图9-38查得抗弯疲劳寿命系数: ;3) 取抗弯疲劳安全系数， 所以:4) 计算载荷系数 5)查取应力校正系数.由表9-11可查得,插值求得 6)查取应力校正系数.由表9-11可查得,插值求得 7)计算大,小齿轮的并加以比较 小齿轮的数值大. (2)设计计算 0对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m略大于由齿根弯疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数m的大小取决于抗弯强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可取由抗弯强度算得的模数1.40,并就近圆为标准值,按接触强度算得的分度直径,由 4. 几何尺寸计算 1)计算分度圆

6、直径 , 2)计算中心距 3)计算齿轮宽度 圆整,取 5.验算 ,合格 低速级：设计参数： 1、选材：大齿轮：45，调质处理表面淬火，硬度4050hbs；小齿轮：45，调质处理表面淬火，硬度4050 hbs。2、按齿面接触强度设计(1)确定公式内的各项参数值1)试选载荷系数 1) 小齿轮的工作转矩：2)3)计算应力循环次数 4) 由图9-35查表的接触疲劳寿命系数5) 计算接触疲劳许用应力 取安全系数 ;(3) 计算齿轮参数1) 求小齿轮分度圆直径,代入中较小的值 2) 圆周速度 3) 计算齿宽 4) 5) 计算载荷系数 根据v=0.682m/s,8级精度,由图9-31得动载荷系数 直齿轮,假

7、设,由表9-8查得由表9-7查得使用系数 ,由表9-9查得,由表9-32查得 ,故载荷系数6) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,7) 计算模数m3.按齿根抗弯强度设计 (1) 确定公式内的各项参数数值 1) 查图9-39得大小齿轮的疲劳极限：;2) 由图9-38查得抗弯疲劳寿命系数: ;3) 取抗弯疲劳安全系数， 所以:4) 计算载荷系数 5)查取应力校正系数.由表9-11可查得,插值求得 6)查取应力校正系数.由表9-11可查得,插值求得 7)计算大,小齿轮的并加以比较 小齿轮的数值大. (2)设计计算 0对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m略大于由齿根弯疲劳强度计算的模数,

8、由于齿轮模数m的大小取决于抗弯强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可取由抗弯强度算得的模数2.40,并就近圆整为标准值,按接触强度算得的分度直径,由 4. 几何尺寸计算 1)计算分度圆直径 , 2)计算中心距 3)计算齿轮宽度 圆整,取 5.验算 ,合格 所以，计算得齿轮的参数为：高速级 大2401.52214225小4412030低速级大2152.52213545小558650 二、初算轴径 （轴的材料均用45号钢，调质处理）高速轴：，（外伸轴，a=107），根据联轴器参数选择 ；中间轴：，（非外伸轴，a=118），具体值在画图时确定；低速轴：，（外伸

9、轴，a=107），根据联轴器参数选择 。三、轴承的润滑方式选择：高速级齿轮的圆周速度为： 所以，轴承采用油润滑。高速级小齿轮处用挡油板。 四、输入轴的设计计算1、轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配两级展开式圆柱齿轮减速器中可将齿轮安排在箱体两侧，齿轮由由轴肩定位，套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩定位，轴承两端分别用端盖密封与固定。采用过渡配合固定。（2）确定轴各段直径和长度i段：d1=22mm 长度取l1=52mmii段:d2=25mm初选用6205型滚动球轴承，其内径d=25mm,外径d=52 mm,宽度b=15mm考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁

10、应有一定距离。通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此,故ii段长：l2=60mmiii段 :安装轴承的轴肩定位，d3=30mm l3=3mm段直径d4=25mm长度 l4=40mm段直径d5=35mm. 长度l5=28mm该轴段安装高速小齿轮，齿轮分度圆直径为44mm，可以判断e2.5m,因此，该齿轮为齿轮轴。vi段安装轴承的轴肩定位,l6=5mm vii段 该段为支撑段，取d8 =25mm l=15mm初选用6205型滚动球轴承，其内径d=25mm,外径d=52 mm,宽度b=15mm中间轴的设计计算1、轴的结构设计（1）轴的零件定位，固定和装配齿轮

11、的一端用轴肩定位，另一段用套筒固定，传力较方便。两端轴承常用同一尺寸，以便加工安装与维修，为便于装拆轴承，轴承上轴肩不宜太高。轴承两端分别用端盖密封与固定。（2）确定轴的各段直径和长度i段：取d1=35mm初选6027型滚动球轴承，其内径为35mm，外径为72mm，宽度为17mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长20mm，则该段长l1=37mm 。ii段：安装高速大齿轮段长l2=23mm 直径d2=40mm。iii段：固定ii段齿轮轴肩取d3=50mm l3=8mmiv段：取d4=40mm l4=48mm该轴段安装低速小齿轮，齿轮分度圆直径为55 mm，安装轴

12、径为40mm，可以判断e2.5m,因此，该齿轮为齿轮轴。齿轮距iii段轴径4mm。v段：d5=35mm l5=30mm轴承选6027型滚动球轴承，内径d=35mm,外径d=72mm，宽度b=17mm(3)按弯扭复合强度计算低速小齿轮求分度圆直径：已知d1=55mm求转矩：已知tii=174.57nm求圆周力ft：ft=2tii/d1=2174.57103/55=6348n求径向力fr：fr=fttan=63480.364=1929.8n高速大齿轮求分度圆直径：已知d1=240mm求转矩：已知tii=174.57nm求圆周力ft：ft=2tii/d1=2174.57103/240=1454.75

13、n求径向力fr：fr=fttan=1454.750.364=529.5n求支反力fz、fz、ry、ry在垂直面中可得ry+ ry=fr+fr 以ry 为支点，由力矩方程可得43fr+ （43+43）fr= （43+43+45）ry 代入数据，可得：ry=1018.6nry =1440.7n在水平面中 同理可得：fz=2554.25nfz=4644.9n截面c在垂直面弯矩为mc1=115.63nm(3)截面c在水平面弯矩为mc2=209.02nm(4)计算合成弯矩mc=（mc12+mc22）1/2=（115.632+209.022）1/2=238.87nm(5)计算当量弯矩：取=1mec=mc2

14、+(t)21/2=238.872+(1174.57)21/2=295.86nm(6)校核危险截面c的强度由式（10-3）e=mec/（0.1d）=295.86103/(0.1313)=99.31mpa-1b=268mpa此轴强度足够输出轴的设计计算1、轴的结构设计（1）轴的零件定位，固定和装配两级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承非对称分布，齿轮右面用轴肩定位，左面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承依次从右面装入。（2）确定轴的各段直径和长度初选6210型深沟球轴承，其

15、内径为50mm，大径90mm,宽度为20mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则1段长41mm，2段安装齿轮段长度为43mm，d=52mm,轴肩定位为3mm,3段d=54mm,l=40mm,4段取套筒长为20mm，初选6210型深沟球轴承，其内径为50mm，大径90mm,宽度为20mm，故此段长40mm，5段d=48mm，l=45mm，六段d=47mm，l=50mm。七、滚动轴承的选择及校核计算根据根据条件，轴承预计寿命163003=14400小时1、计算输入轴承（1）已知n=1440r/min两轴承径向反力：fr1=fr2=500.2n初先两轴承

16、为滚动球轴承6205型根据课本得轴承内部轴向力fs=0.63fr 则fs1=fs2=0.63fr1=315.1n(2) fs1+fa=fs2 fa=0故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端fa1=fs1=315.1n fa2=fs2=315.1n(3)求系数x、yfa1/fr1=315.1n/500.2n=0.63fa2/fr2=315.1n/500.2n=0.63根据课本得e=0.68fa1/fr1e x1=1 fa2/fr214400h预期寿命足够2计算中间轴承 (1)已知n=264.4r/min fa=0 fr=faz=903.35n试选6210型深沟球轴承根据课本得fs=0.063fr

17、,则fs1=fs2=0.63fr=0.63903.35=569.1n(2)计算轴向载荷fa1、fa2fs1+fa=fs2 fa=0任意用一端为压紧端，1为压紧端，2为放松端两轴承轴向载荷：fa1=fa2=fs1=569.1n(3)求系数x、yfa1/fr1=569.1/903.35=0.63fa2/fr2=569.1/930.35=0.63根据课本p263表（11-8）得：e=0.68fa1/fr1e x1=1y1=0fa2/fr214400h此轴承合格3、计算输出轴承(1)已知n=67.94r/minfa=0 fr=faz=903.35n试选6210型深沟球轴承根据课本得fs=0.063fr

18、,则fs1=fs2=0.63fr=0.63903.35=569.1n(2)计算轴向载荷fa1、fa2fs1+fa=fs2 fa=0任意用一端为压紧端，1为压紧端，2为放松端两轴承轴向载荷：fa1=fa2=fs1=569.1n(3)求系数x、yfa1/fr1=569.1/903.35=0.63fa2/fr2=569.1/930.35=0.63根据课本p263表（11-8）得：e=0.68fa1/fr1e x1=1y1=0fa2/fr214400h此轴承合格八、键联接的选择及校核计算i轴：1输入轴与联轴器联接采用平键联接轴径di1=16mm,li1=52mm查手册得，选用a型平键，得：键 bh=5mm5mm l=li1-b=52-5=47mmti=17n?m h=5mm根据课本式得p=4ti/di1hl=4171