机械设计课程设计计算说明书-二级展开式圆柱斜齿轮减速器

1、设 计 计 算 内 容计算结果一、设计任务书1要求：连续单向运转，工作时有轻微振动，空载启动，使用年限8年，小批量生产，单班制工作，输送带速度允许误差。2已知：带的圆周力F=1000N，带速度V=18m/min,卷筒直径D=260mm。3设计任务：减速器装配图一张； 零件工作图2张； 零件说明书1份。二、传动方案的拟定 采用二级传动方案，一级传动采用斜齿轮传动其余为圆柱直齿轮传动。293 电动机选择1.电动机的类型和结构形式的选择 经综合分析，选用Y系列三相交流异步电动机，此系列电动机具有高效节能、噪声小、振动小、运行安全可靠的特点。 Y系列电动机，额定电压为380V，额定频率为50HZ.。

2、本设计中电动机采用封闭式结构。2.电动机容量的选择 滚筒转矩 滚筒转速 工作机所需功率 传动装置总效率 所需电机输出 查表2.1选用Y112M-4电动机主要参数电动机额定功率（KW）4电动机满载转速1440电动机伸出端直径（mm）28j6电动机伸出端安装长度（mm）604、 整个传动系统运动和动力参数的选择与计算（一）方案选择根据传动装置的工作特征和对工作的要求选择两级展开式传动方案（二）传动比的分配及转速校核1. 总传动比 运输机驱动卷筒转动 2.传动比分配及齿数比 考虑到两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应有相近的浸油深度 所以 拟定 高速级传动比 低速级传动比 拟定齿数为22 拟定齿数为28

3、实际总传动比i=3.检验工作机驱动卷筒的转速误差 卷筒的实际转速 转速误差 合乎要求（三）减速器各轴传动功率计算 1.传动装置的传动功率计算 滑块联轴器效率 弹性联轴器效率 球轴承效率 8级精度一般齿轮传动（油润滑）效率 斜齿轮效率 带式运输机为通用工作机，取电动机额定功率计算（1）.各轴的转速：高速轴 轴：中间轴 轴：低速轴 轴: (2).各轴的输入功率（kw） 轴： 轴： 轴: （3）各轴输入扭矩的计算（N·m） 高速轴转矩 轴： 中间轴转矩 轴： 底数轴转矩轴： 将各轴的运动和动力参数列于表1。 轴的名称功率（KW）转速（r.min）转矩（N .mm）轴3.924144026*

4、10轴3.842348.162105.395*10五齿轮传动设计 (一)高速齿轮传动设计 (1)选择材料确定极限应力由教材表10-1选小齿轮材料为40Cr调质，250HBS从图10-25 。大齿轮为45钢质，220HBS在同图上差得疲劳极限应力。估算大齿轮许用应力 (2)按接触疲劳强度估算小齿轮直径。小齿轮直径按教材的齿轮接触强度计算公式计算，并取Ad=85 =1.算得 齿宽b=34.33 （3）校核接触疲劳强度圆周速度v=3.14*34.33*1440/60000=2.59 m.s模数模数m取1.5螺旋角中心距此后将进一步做接触疲劳强度校核，故可先取稍小的a=88.14mm，并重新计算螺旋角

5、分度圆直径 由教材10-2查得K=1，查图10-8得K=1.1求齿间载荷分配度系数K (K1.2) 选求=2=2*25999.875/34.32=1515.144 N K/b=1*1515.144/34.33=44.135<100 Nmm端面重合度=轴向重合度=重合度=+=3.636端面压力角=基圆柱面上=K=K=/=1.767查教材表10-4得齿向载荷分布系数=1.5载荷系数K=KKKK=2.916弹性系数Z=189.8 Mpa查教材图得节点系数Z=2.41重合度系数Z螺旋角系数Z=校核 =ZZZ（3）弯曲疲劳强度校核齿形系数 当量齿数Z=z/cos=22/cos15.94237

6、76; =24.747 Z= z/cos=91cos15.94237° =101.629由教材图10-17、10-18得 =2.68 =2.22 =1.56 =1.82当量齿轮重合度= =1.6531重合度系数Y=0.25+螺旋角系数Y=1-0.25=0.4995 Y=1-=0.734028齿间载荷分布系数K=1.767<=3.162 K=1.767齿向载荷分布系数K，因b/h=34.33/（1.5*2）=11.44<12由教材图10-13 K=1.44载荷系数K= KKKK=1*1.1*1.767*1.44=2.7989由教材图10-24 =580Mpa =440Mpa

7、寿命系数 Y=0.9 安全系数S=1.25 =Y /S=580*0.9/1.25=417.6Mpa =Y/ S=440*0.9/1.25=316.8Mpa验算 = =122.411<=417.6Mpa = =10.47<=316.8Mpa强度足够高速级齿轮传动的几何尺寸名称计算公式结果发面模数m1.5发面压力角20°螺旋角15.94236861°分度圆直径d34.32mmd141.96mm齿顶圆直径da=d+2ha*m37.32mmDa=d+2ha*m1144.96mm齿根圆直径df=d-2h*m31.32mmdf=d-2h*m138.96mm中心距a=88.1

8、4mm齿宽b=b+（510）40mmb35mm齿轮的结构设计小齿轮采用轮轴结构大齿轮的结构按下表（二）低速级齿轮设计（1）材料选择。由教材表10-1，选择小齿轮材料为40Cr（调质），齿轮面硬度280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），齿面硬度240HBS.(2)选小齿轮齿数z=28，大齿轮齿数z=uz=89按齿面接触强度设计确定直径，即 dt确定公式参数值拟定K=1.3T=105395.5269 N.mm由教材表选取=1由图10-20查得区域系数Z=2.5由表10-5查得材料的弹性影响系数Z=189.9Mpa由式10-9计算接触疲劳强度用重合度系数Z = =1.7394146Z=计算接触疲劳

9、许用应力由教材图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为=600Mpa =550Mpa计算应力循环次数N=60njl=5.824*10N=N/u=5.824*10*=1.832*10由教材图10-23查取接触疲劳寿命系数K=0.90 K=0.95安全系数S=1 (3)试计算小齿轮分度圆直径 圆周速度 v=1.10564 m.s 齿宽 b=1*60.681=60.681 mm由教材表10-2查得使用系数K=1根据速度v和7级精度等级由图10-8查得动载核系数K=1计算齿轮圆周力 F=2T/d=2*105395.5269/60.68108895 =3473.752 NKF/b=1*347

10、3.752/60.681 =57.25<100 N.mm 查教材表10-2得区域载荷系数Z=1.2 查教材表10-4得K=1.417 K=KK Z K=1*1*1.2*1.417=1.7004 d 相应模数m=d/z=66.5044/28=2.375(3)按弯曲疲劳强度设计由式计算 m 拟定K=1.3计算弯曲疲劳强度用重合度系数 Y=计算由教材图10-17查得齿形系数由教材图10-18查得应力修正系数 由教材图10-24查得小齿轮和大齿轮弯曲疲劳极限应力为 由教材图10-22查得弯曲疲寿命系数为 取安全系数S=1.4 m（4）调整齿轮模数圆周速度 v=齿宽 b=齿宽比b/h=b/（2ha

11、*+c*）m=12.447计算实际载荷K根据 v=0.80267 m.s，7级精度查图10-8得动载系数K=1.02F=2T/d=4784.942 N KF/b=108.618 N/mm>100 N/mm查表10-3得出齿间载荷分配系数K=1.1查图10-13得K=1.48载荷系数K= KK K K=1.661m=m=1.76709687取模数值为 m=2算出小齿轮齿数z=d/m=33 z=u几何尺寸计算计算分度圆直径 d=zm=33*2=66mm d=zm=105*2=210mm计算中心距 a=（d+ d）/2=138 mm b=1*66=66 mm 小齿轮齿宽取b=70 mm 大齿轮

12、齿宽 b=66 mm为了便于安装中心距调整为a=140 mm圆整中心距的强度校核（1）计算变位系数和 计算合角、齿数和、变为系数和、中心距变动系数和齿顶高降低系数 =z+ z=33+105=138 =x+x=（inv-inv）/（2tan）=1.0557分配变位系数x、x由教材图10-21b可知，坐标（=/2，/2）=（69，0.528）在图10-21b，L14线和L15线之间x=0.516，x=0.512（2）齿面接触疲劳强度校核 查教材表10-2得使用系数K=1 查教材图10-8查得动载荷系数K=1.02 查教材表10-3得齿间载荷系数K=1.1 查教材表10-4得齿向载荷系数K=1.41

13、7K= K K K K=1.59T=103595.5269 N.mm=1d=66 mmu=3.2查教材图10-20得Z=2.37查教材表得Z=189.8 Mpa计算Z Z=0.6824 (3)齿根弯曲疲劳校核 查教材表10-3 K=1.1 查教材图10-13 K=1.4 K=KK K K=1.59324 查教材图10-17 =2.08 =2.07 =1.924 =1.948 低速级齿轮传动参数名称计算公式结果模数m2压力角22.14°齿数z33z105分度圆直径66mmd210mm齿顶圆直径70mm214mm齿根圆直径61mm205mm中心距a140mm齿宽b=b+470mmb66m

14、m齿轮结构设计六 轴设计（一） 中间轴设计1.轴承材料选择中间轴是齿轮轴，应与齿轮3的材料一致，故材料为45钢调质，由教材查出=95Mpa； 2.轴的初步估算z=89 d=141.96mm b=35mm z=33 d=66mm b=70mm d 查教材表得C=112 d=112 d取整为25mm轴承选用7206C 孔径30mm 宽度16mm 3.轴结构的设计 根据轴上零件的定位，装配及轴的工艺性要求。(1) 各轴段直径的确定(2) 初选滚动轴承下，代号7206C，轴颈直径d=d=30mm 齿轮和2处轴头径d=d=42mm l=28mm l=34mm(含2mm越程槽) l=70 l=5mm l=

15、14mm （3）计算轴上的作用力 齿轮2： = 齿轮3： (3) 计算反支 垂直面支反力（XZ平面） 绕点B的力矩 N 绕点A力矩 垂直平面内的弯矩图C处弯矩：=*46=7921.2N.mm =*46-*d/2=-22181.42N.mmD处弯矩: =-*54=-34732.8N.mm =-*54=-34732.8N.mm水平面弯矩图C处弯矩：=*46=98729.8N.mmD处弯矩：=*54=115414.2N.mm合成弯矩图C处：=N.mm =N.mmD处 = N.mm = N.mm计算当量弯矩应力校正系数a=aT=0.58*105395.5269=61129.41N.mmC处:M=M=9

16、9047.1N.mmM=D处：M=M=50382.6N.mm校核轴径C面d=强度足够D面d=强度足够由机械设计课程设计查表6.1 查出键槽尺寸b*h=12*8（t=5.0 r=4.0）6.2 查出键长L=304.5 查出导向锥面尺寸a=3 =30°4.3 查得砂轮越程槽尺寸b=2（h=0.3 r=0.8）安全系数法校核轴的疲劳强度对一般减速器的转轴仅使用弯曲应力法校核强度即可，而不必进行安全系数法校核。本处仅对安全系数校核法作应用示例。(1) 判定校核的危险面(2) 轴材料的机械性能材料为45钢，调质处理，由教材查得：=600Mpa =350Mpa=0.44=264Mpa =0.3=

17、180Mpa=1.7=449Mpa =288Mpa=0.18=0.25 （3）面C的安全系数抗弯断面系数抗扭断面系数弯曲应力幅弯曲平均应力扭转切应力幅平均切应力=5.35Mpa键槽所引起的应力集中系数由教材中表查出K=1K=1.54同样由教材查出表面状态系数=0.29查出尺寸系数 K/（）=1.29弯曲配合零件的综合影响系数（K）=2.3取（K）=2.3进行计算K/（）=1.39剪切配合零件的综合影响系数（K）=0.4+0.6（K）=1.78取（K）=1.78计算由齿轮计算的循环次数3.408*10>10*1025*10 寿命系数K=1 S=S 综合安全系数S=面C具有足够的强度（二）高

18、速轴设计1.轴承材料选择中间轴是齿轮轴，应与齿轮3的材料一致，故材料为40Cr钢调质，由教材查出=95Mpa； 2.轴的初步估算z=22 d=34.32mm b=40mm d 查教材表得C=112 d=112 d取整为25mm轴承选用7206C 孔径30mm 宽度16mm 3.轴结构的设计 根据轴上零件的定位，装配及轴的工艺性要求。(4) 各轴段直径的确定(5) 初选滚动轴承下，代号7206C，轴颈直径d=d=30mm 齿轮和2处轴头径d=36mm d=d=31mm d=36mm l=14mm l=8.5 l=2mm l=40mm l=64.5mm l=10mm l=14mm （3）计算轴上的

19、作用力 齿轮1： =(6) 计算反支 垂直面支反力（XZ平面） 绕点B的力矩 440N 绕点A力矩 垂直平面内的弯矩图C处弯矩：=*44.5=19580N.mm =*44.5-*d/2=12153.2N.mmD处弯矩: =-*104.5=-22498.9N.mm =-*104.5=-22498.9N.mm水平面弯矩图C处弯矩：=*44.5=46050.8N.mmD处弯矩：=*104.5=46053.2N.mm合成弯矩图C处：=N.mm =N.mmD处 = N.mm = N.mm计算当量弯矩应力校正系数a=aT=0.58*105395.5269=61129.41N.mmC处:M=M=99047.

20、1N.mmM=D处：M=M=50382.6N.mm校核轴径C面d=强度足够D面d=强度足够由机械设计课程设计查表6.1 查出键槽尺寸b*h=12*8（t=5.0 r=4.0）6.2 查出键长L=304.5 查出导向锥面尺寸a=3 =30°4.3 查得砂轮越程槽尺寸b=2（h=0.3 r=0.8）安全系数法校核轴的疲劳强度对一般减速器的转轴仅使用弯曲应力法校核强度即可，而不必进行安全系数法校核。本处仅对安全系数校核法作应用示例。(3) 判定校核的危险面(4) 轴材料的机械性能材料为45钢，调质处理，由教材查得：=600Mpa =350Mpa=0.44=264Mpa =0.3=180Mp

21、a=1.7=449Mpa =288Mpa=0.18=0.25 （3）面C的安全系数抗弯断面系数抗扭断面系数弯曲应力幅弯曲平均应力扭转切应力幅平均切应力=5.35Mpa键槽所引起的应力集中系数由教材中表查出K=1K=1.54同样由教材查出表面状态系数=0.29查出尺寸系数 K/（）=1.29弯曲配合零件的综合影响系数（K）=2.3取（K）=2.3进行计算K/（）=1.39剪切配合零件的综合影响系数（K）=0.4+0.6（K）=1.78取（K）=1.78计算由齿轮计算的循环次数3.408*10>10*1025*10 寿命系数K=1 S=S 综合安全系数S=面C具有足够的强度（三）低速轴设计1

22、.轴承材料选择低速轴是材料为40Cr钢调质，由教材查出=95Mpa； 2.轴的初步估算z=105 d=210mm b=66mm d 查教材表得C=112 d=112 d取整为25mm轴承选用7206C 孔径30mm 宽度16mm 3.轴结构的设计 根据轴上零件的定位，装配及轴的工艺性要求。(7) 各轴段直径的确定(8) 初选滚动轴承下，代号7206C，轴颈直径d=d=30mm 齿轮和2处轴头径d=36mm d=36mm d=52mm d=42mm d=30mm d=25mm l=14mm l=40mm l=10mm l=64mm l=25mm l=110mm （3）计算轴上的作用力 齿轮1：

23、计算反支 垂直面支反力（XZ平面） 绕点B的力矩 408.16N 绕点A力矩 垂直平面内的弯矩图C处弯矩：=*97=39585.7N.mm =*97=39585.7N.mmD处弯矩: =-*56=-3536.5N.mm =-*56=-3536.5N.mm水平面弯矩图C处弯矩：=*97=188417.65N.mmD处弯矩：=*56=108780N.mm合成弯矩图C处：=N.mm =N.mmD处 = N.mm = N.mm计算当量弯矩应力校正系数a=aT=0.58*105395.5269=61129.41N.mmC处:M=M=99047.1N.mmM=D处：M=M=50382.6N.mm校核轴径C

24、面d=强度足够D面d=强度足够由机械设计课程设计查表6.1 查出键槽尺寸b*h=12*8（t=5.0 r=4.0）6.2 查出键长L=304.5 查出导向锥面尺寸a=3 =30°4.3 查得砂轮越程槽尺寸b=2（h=0.3 r=0.8）安全系数法校核轴的疲劳强度对一般减速器的转轴仅使用弯曲应力法校核强度即可，而不必进行安全系数法校核。本处仅对安全系数校核法作应用示例。(5) 判定校核的危险面(6) 轴材料的机械性能材料为45钢，调质处理，由教材查得：=600Mpa =350Mpa=0.44=264Mpa =0.3=180Mpa=1.7=449Mpa =288Mpa=0.18=0.25

25、 （3）面C的安全系数抗弯断面系数抗扭断面系数弯曲应力幅弯曲平均应力扭转切应力幅平均切应力=5.35Mpa键槽所引起的应力集中系数由教材中表查出K=1K=1.54同样由教材查出表面状态系数=0.29查出尺寸系数 K/（）=1.29弯曲配合零件的综合影响系数（K）=2.3取（K）=2.3进行计算K/（）=1.39剪切配合零件的综合影响系数（K）=0.4+0.6（K）=1.78取（K）=1.78计算由齿轮计算的循环次数3.408*10>10*1025*10 寿命系数K=1 S=S 综合安全系数S=面C具有足够的强度七 轴承寿命校核 I轴上轴承7206AC的寿命计算预期寿命：（四年）已知，17571h>44800h故I轴上轴承7206AC须在四年大修时进行更换。 II轴上轴承7206AC的寿命计算预期寿命：已知，17800h>44800h故II轴上轴承7206AC须在四年大修时进行更换。 III轴上轴承7206AC的寿命计算预期寿命：已知，7956h>44800h故III轴上轴承7206AC须在四年大修时进行更换。八、箱体尺寸： 箱体壁厚=14mm 箱盖壁厚=14mm 箱座凸缘厚度b=13mm 箱盖凸缘厚度b=13mm 地脚螺栓直径d=16mm 地脚螺栓数目n=6 机座与机盖联接螺栓