机械设计说明书电子版

1、1 / 27机械设计基础课程设计计算说明书山东英才学院机械设计制造及其自动化专业08机制普本1班班级设计者一组指导教师周春梅、孙向东、孙芹、黄书亮2011年1_月13日2 / 27目录1 / 27.设计任务书及有关条件1.1设计题目及运动示意图：设计一用于带式运输机的两级斜齿齿轮减速器。运动示意图如图（11）所示：1.2工作条件：工作有轻微振动，经常满载、空载起动、单班制工作，运输带允许速度 误差为 5%减速器小批量生产，使用寿命五年。1.3原始数据：已知条件运输带拉力F（KN）卷筒直径D（mm）带速V(m /s)数据1.64601.401.4设计工作量：1、 减速器装配图一张（A1 号图纸）

2、2、 减速器上箱体工作图一张（A2 号图纸）2、减速器中间轴工作图一张（A3 号图纸）3、 设计计算说明书一份（A4 纸，6000-8000 字）二.选择传动方案综合考虑，我们采用齿轮传动和带传动组成此传动方案。根据齿轮传 动和带传动的不同特点，我们把带传动放在高速端与电动机相连，则齿轮 传动F 1.6KND 460mmv 1.40m/s1、减速器装配图一张（A1 号图纸）2 、零件工作图两张（轴、箱体各一张，分别用A3 A2 图纸）3、设计计算说明书一份（A4 纸，6000-8000 字）2 / 27放在低速端与工作机相连。传动方案如图（2-1 ）所示：3 / 27三.电动机的选择及其分配传

3、动比3.1选择电动机：电动机是通用机械中应用极为广泛的原动机，是由专业生产厂家批 量生产的系列化定型产品。其中丫系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电 动机具有效率高、性能好、震动小等优点，适用于空气中不含易燃易爆 或腐蚀性气体的场所和无特殊要求的机械上。根据课程设计对电动机无 特殊的要求，可选用此系列的电动机。3.1.1 确定电动机的功率：工作机所需的功率PFV1600 1.4KW 2.33KW1000滚1000 0.96电动机所需的功率P0取带式输送机的效率为 0.96，V 带传动的效率为 0.94，圆柱齿轮的传动 效率为 0.97，弹式联轴器的传动效率为 0.99，滚子轴承的传动效率为 0.9

4、8。（文献 2表 3-1 ）则:232232连轴V轴承齿轮0.990.94 0.980.970.816P 2 33P KW 2.855KW0.816确定电动机的额定功率Pm使Pm（11.3）P。2.855 3.68KW取Pm3KW（文献 2表 3-2）3.1.2 确定电动机的转速：60 1000v60 1000 1.4- 工作机卷筒轴的转速n - -r /min 58.16r/minD3.14 460查阅文献 2表 3-1 得：V 带的传动比iv24，二级减速器的传动比Pm3KW4 / 27i减8 405 / 27传动装置的总传动比i总16 160总、电动机的转速可取范围为n总i总n （16

5、160） 58.16r/min 930.56 9305.6r / min符合此转速要求的电动机同步转速有 1000r/min、1500r/min、3000r/min 四种，考虑传动装置的结构紧凑，电动机体积大小，经济条 件，加工难易程度等综合因素，最后选择同步转速为 1500r/min 的丫系列电动机 Y100L2-4,其满载转速n。1420r/min电动机 Y100L2-4n01420r /min电动机型号功率同步转速满载转速Y100L2-43KW1500r / mi nn01420r/ mi n电动机参数如表（3-1 ）所示:表（3-1）3.2分配传动比及其参数的计算：3.2.1 分配传动

6、比：传动装置的总传动比为i总匹 上42024.42总n58.16传动比的分配是传动系统总体设计的一个重要环节，能否合理分配传动 比，直接影响到传动系统的外廓尺寸、重量、结构、润滑条件、成本及 工作能力。为便于两级圆柱齿轮减速器采用浸油润滑方式，应使高速级 和低速级大齿轮的浸油深度大致相等，即两个大齿轮的直径应相近。本 减速器属于展开式软齿面圆柱齿轮减速器，两级齿轮的配对材料相同、 齿宽系数相等、齿面接触强度接近相等，传动比可根据经验公式h ,（1.31.4）i （i1为高速级传动比；i 为总传动比）进行分配。i总24 42综合考虑取 V 带的传动比i012.1则减速器总传动比i 11.6iv2

7、.1i总24.42减速器高速级传动比i121.3i ,1.3 11.6 3.9低速级传动比i34七需3G 2.1i123.9i3433.2.2 计算传动装置的运动参数和动力参数高速轴轴的转速nI2勞676.2”讪I 轴的传动功率P,Pm联V3 0.99 0.94KW2.80KWI 轴的传动扭矩TIP2 8955019550N m 39.54N mnI676.2中间轴U轴的转速 nnni676.2i123.9173.38rmin6 / 277 / 27II轴的传动功率PnR滚齿2.8 0.98 0.97KW 2.66KWII轴的传动扭矩Tn9550里95502.66N m 146.52N mn1

8、73.38低速轴川轴的转速n，+宁57.79rmin川轴的传动功率PmPn滚齿2.66 0.98 0.97KW 2.53KW川轴的传动扭矩T皿9550也9550N m 418.09N mn皿57.79减速器运动参数和动力参数见表3-2减速器轴转速人n传动功率 KW传动扭矩 N mI 轴676.22.8039.54n轴173.382.66146.52:川轴57.792.53418.09（表 3-2）四.带传动的零件设计计算由前计算可知 V 带传动的参数见下表 4-1 :传动功率PO转速n。传动比i013KW1420%in2.14.1确定V带类型:V 带功率PCKAP。1.1 3KW 3.3KW根

9、据工作条件，查阅【文献 1】（表 9-21 ）取KA1.1由n。1420 r min R 3.3KW查阅【文献 1】（图 9.13 ）与之相对应的V 带类型为 A 型 V 带。减速器运动和动力参数详见表 3-28 / 274.2确定A型V带及带轮基本尺寸:查阅【文献 1】（表 9.6、表 9.9）取小带轮基准直径ddl112m m,设 V带相对滑动率0.02，大带轮基准直径dd2根据公式dd2i01ddl（1） 2.1 112 （1 0.02）mm 230.496mm根据【文献 1】（表 9.3）大带轮基准直径应圆整取dd2236mmV 带中心距a根据公式0.7（dd1dd2） a。2（dd1

10、dd2）得a0243.6 696mm，取a0500mm小带轮包角符合要求。带速v忽F畀m 8氓5%带速v在带速允许范围525/范围内，合适，不必再修改。dd1112mV 带基准长度Ld根据公式 Ld022a。-(dd1dd2)(dd1血血) )得d1d24aLd01554.048mm根据【文献 1】（表 9.4）Ld应圆整取Ld1600mm实际中心距aLdLd0a-25001600 1554.048mm 522.98mmLd1600mma 522.98mm中心距调整范围amina 0.015Ld498.98mmamaxa 0.03Ld570.98mm实际传动比dd2dd12361122.107

11、大轮转速nd214202.107673.94 m s速度误差nd2673.94676.2676.2100%0.33%5%符合要求。1180dd2dd157.3180236 112-57.3166.41120522.981166.41V 带根数 Z 应根据公式Z-PC_PCP。（P。P）K KL进行计算。9 / 27查阅【文献 1】（表 9.4 ）取KL0.99,（图 9.12 ）取K 0.9710 / 2713PoKbnjl）由（表 9.18 ）取Kb1.0275 103，由（表 9.19 ）取传动比系数 心1.1373则3.3313 1.0275 1031420 （1） 0.99 0.971

12、.1373小带轮结构如下图 4-1 所示:1000 3.31） 0.1 8.322N 163.33N2 2 8.320.97带轮轴上所受的压力FQ2ZF0sin12 2 163.33 si n166.41612.47N FQ2 2五.减速器圆柱齿轮设计5.1选材及确定设计准则：5.1.1 选择齿轮材料及精度等级：按【文献 11（表 11.8）选择齿轮的材料为小齿轮 1、3 选用 45 钢调质，硬度为 220 250HBS;大齿轮 2、4 选用 45 钢正火硬度为 220 250HBS;因为是普通减速器，由（表 11.20）选用 8 级精度，要求齿面粗糙度Ra3.2 6.3 m5.1.2 确定设

13、计准则：由于该减速器为闭式齿轮传动，且两齿轮均为齿面硬度HBS 小于等于350 的软齿面，齿面点蚀为主要的失效形式。应先按齿面接触疲劳强度 进行设计计算，确定齿轮的主要参数和尺寸，然后再按弯曲疲劳强度校 核齿根的弯曲强度。5.2对第一副齿轮的设计：5.2.1 按齿面接触疲劳强度设计：（1）载荷系数 K查【文献 11（表 11.10 ）取 K 1.11.03 取 Z=2Z=2单根 V 带的初拉力F01000Pc2.52Zv21） qvF。163.33N612.47 N（图4-1）11 / 27查图 11.28 得ZN11.05，ZN21.1(2)齿数 zi、螺旋角和齿宽系数小齿轮的齿数Z1取为

14、27，则大齿轮的齿数Z2i12Z13.9 27 105.3大齿轮圆整取Z2105z127Z2105实际齿数比uZ11053.8927u1u3.9 3.89齿数比误差FT 0.25%5%，符合要求。u3.9初选螺旋角12因二级斜齿圆柱齿轮不对称布置而齿轮表面又为软齿面，由【文献 1】(表 11.19 )取d0.60.6(3)许用接触应力由【文献 1】(图 11.25)查得Hiim1560MPa，H lim 253MPa由表 11.9 查得SH1。N160 676.2 1 (8 300 5)4.87 108N2Ni124.87 1083.91.25 108ZN1H Iim1SH1.05 560MP

15、a 588MPaZN2 H lim 21.1 530MPa 583MPa12 / 27取许用接触应力H583MPaH583MPa故d176.433KTI(u 1)76.431.1 39.54 103(3.9 1)-2-mm0.6 3.9 58349.27mm模数 mnd|cosZi49.27 cos12 - mm271.78mm由表 11.3 取标准模数mn2mm(4)确定中心距 a 和螺旋角m2ZiZ2a -2 cos2 (27105)mm 134.94mm2cos12m122mm13 / 27圆整后，取中心距a12135mm圆整中心距后确定的螺旋角为5.2.2 按齿根弯曲疲劳强度校核(1)

16、当量齿数mHzZ2)12arccos2ai22arccos-271052 13512.101此值与初选螺旋角的值相差不大，所以不必重新计算(5)主要尺寸计算d1m12z1cos122 27 mmcos12.10155.227mmd2皿cos122 105mmcos12.101214.77mmbdd10.6 55.227 mm 33.136mm取b234mm，b b2(5 10)mm 40mm1212.101d155.227mmd2214.77mmd 34mmb140mm由【文献 1】(式 11.37)得出，女口FF，则校核合格Zv1Z13cos27cos312.10129Z2Zv23cos12

17、1053cos 12.101112(2)齿形系数YF查表 11.12 得YF12.56，YF22.17(3)应力修正系数 Ys查表 11.13 得(4)许用弯曲应力YF由图 11.26 查得由表 11.9 查得由图 11.27 查得由式(11.16)可得YS11.63，YS21.84F lim 2190MPaSF1.3YN1YN21F 1YN1Flim 1SFFlim1210MPa，210MPa 162MPa1.3a12135mm14 / 27齿根弯曲强度校核合格（5）验算齿轮的圆周速度dm3.14 55.227 676.2丿 彳 “Jvms 1.95ms60 1000 60 1000由表 1

18、1.21 可知，选 8 级精度是合适的。5.3对第二副齿轮的设计：5.3.1 按齿面接触疲劳强度设计：（1）载荷系数 K查【文献 1】（表 11.10 ）取 K 1.1（2） 齿数Z3、螺旋角和齿宽系数d小齿轮的齿数z3取为 35，则大齿轮的齿数z4i34z33 35 105z335初选螺旋角13z4105因二级斜齿圆柱齿轮不对称布置而齿轮表面又为软齿面，由【文献 1】（表 11.19 ）取d0.6d0.6（3）许用接触应力H由【文献 1】(图11.25)查得Hlim3560MPa，Hlim4530MPaYN2Flim2190SF1.3MPa 146MPaF11.6KTicosbm-iz-!12YF1YS11.6 1.1 39.54 103COS12.10134 22272.56 1.6276.85MPaF1YF2YS2YF1YS12.17 1.8276.85MPa 73.18MPa2.56 1.62F176.85MPaF273.18MPa1.1 560MPa616MPa15 / 27由表 11.9 查得SH1。N36n皿jLh60173.38 1(8 300 5)1.2 108N31.2 1087N44 10i343查图11.28得ZN31