【报告精选】机械设计基础课程设计卷扬机传动装置中的二级圆柱齿轮减速器设计

1、 机械设计根底课程设计说明书 设计题目 卷扬机传动装置中的二级圆柱齿轮减速器 院(系) 机电工程学院 专业 机械设计与制造 班级 学号 设 计 人 指导教师 完成日期 2021 年 12 月 29 日 目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc202176457 一、选择电动机 PAGEREF _Toc202176457 h 2二、传动比分配3 HYPERLINK l _Toc202176470 三、圆柱齿轮传动设计6 HYPERLINK l _Toc202176472 一、高速齿轮设计6 HYPERLINK l _Toc202176473 二、低速齿轮设计 PAG

2、EREF _Toc202176473 h 9 HYPERLINK l _Toc202176474 HYPERLINK l _Toc202176475 四、减速器轴的设计13 HYPERLINK l _Toc202176476 一、中间轴的设计13 HYPERLINK l _Toc202176477 二、输入轴的设计19 HYPERLINK l _Toc202176478 三、输出轴设计 PAGEREF _Toc202176478 h 24轴承寿命的校核28 一)、低速轴轴承的寿命计算28 二、高速轴轴承的寿命计算30 三、中间轴轴承的寿面计算31六、减速器键联接的设计32联轴器类型选择35 八

3、、减速器的润滑36九、总结37 十、参考文献37一、选择电动机1.工作机的功率： 2.查各零件传动效率值：联轴器弹性，轴承 ，齿轮 ， 卷筒 那么 3.电动机输出功率：4.工作机转速：电动机转速的可选范围： 取10005.选择电动机：查表19-1，选电动机型号为Y132S6，同步转速1000r/min，满载转速960r/min，额定功率为3Kw二、传动比分配1.传动比分配：取 ，那么 2.各轴转速：轴：轴： 轴： 3.各轴输入功率： 4.电机输出转矩：5.各轴的转矩： 6误差： 传动装置的运动和动力参数 ：轴 名功率 P/Kw扭转 T/Nmm 转速 n/r/min传动比 i效率 /%电 机 轴

4、2.6125964960199 轴2.582570496097 轴2.5013965397 轴2.43582613卷筒轴2.38576787199圆柱齿轮传动设计高速齿轮的设计1.齿轮材料、精度的选择及热处理方法：由于齿轮所传递的功率不大，故小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为217286HBS，=650Mpa，；大齿轮选用45钢调质，齿面硬度为197286HBS，=550Mpa，;齿轮均为软齿面，闭式。选用8级精度。许用应力确实定：查表11-5得 齿面接触强度设计： 取K=1.5表11-3，齿宽系数=0.8表11-6，表11-4, 初选螺旋角=12那么 螺旋角系数小齿轮的转矩： 取小齿轮齿数Z

5、1= 32 ，那么大齿轮齿数Z2= Z1i1=32179，故实际传动比为：协调设计参数： 齿轮法面模数 mn= 1.5mm ； 取中心距a= 165mm 螺旋角：4.计算分度圆直径和齿宽：小齿轮分度圆直径： 大齿轮分度圆直径：齿宽：b=d150.05= 40.04 mm取大齿轮齿宽b2=45 mm，那么小齿轮齿宽b1=50mm。5.齿轮弯曲强度校核：查图11-8得 ，查图11-9得 ，6.齿轮的圆周速度：对照表11-2可知选用8级精度是合宜的。低速齿轮的设计 齿轮材料、精度的选择及热处理方法：由于齿轮所传递的功率不大，故小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为217286HBS，=650Mpa，；大

6、齿轮选用45钢调质，齿面硬度为197286HBS，=550Mpa，;齿轮均为软齿面，闭式。选用8级精度。2.许用应力确实定：查表11-5得 3.齿面接触强度设计： 取K=1.5表11-3，齿宽系数=0.8表11-6，表11-4, 初选螺旋角=12那么 螺旋角系数小齿轮的转矩： 取小齿轮齿数Z3= 38 ，那么大齿轮齿数Z= Z3i2=38163，故实际传动比为：协调设计参数： 齿轮法面模数 mn= 2.0mm ； 取中心距a= 210mm 螺旋角：4.计算分度圆直径和齿宽：小齿轮分度圆直径： 大齿轮分度圆直径：齿宽：b=d179.40= 63.52 mm取大齿轮齿宽b4=65mm，那么小齿轮齿

7、宽b3=70mm。5.齿轮弯曲强度校核：查图11-8得 ，查图11-9得 ，6.齿轮的圆周速度：对照表11-2可知选用8级精度是合宜的。各齿轮几何参数计算结果如下表：名称代号计算公式 结果高速级低速级中心距a165210传动比i4.3法面模数mn由强度计算，并为标准值2.0端面模数mtmt=mn/cos62.08法面压力角n 2020端面压力角t20.785螺旋角一般取=8201齿数Z3217938163分度圆直径dd=mnz/cos齿顶圆直径dada=d+2m282.96齿根圆直径df齿宽BB2=2d1，B1=B2+(510)50457065螺旋角方向 左右左右四、减速器轴的设计中间轴的设计

8、： 考虑到该减速器功率不大，高速轴选取40Cr调质，齿面硬度为217286HBS。列出轴的功率，转速，转矩： ： 查表14-2，取C=102，得 由于该轴段有两个键槽，应该把轴适当增大3%5%，又考虑轴承对轴的要求，取最小直径为d=30mm，轴承取角接触球轴承，型号为7026C，其尺寸B=16，d=30mm。3.轴的结构设计：4.根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度：A段与轴承相配合，取直径d=30mm，长度L=46mm；B段与低速小齿轮相配合，齿轮的宽度b=70mm，故取长度L=68mm，直径d应 在d的根底上加上加两倍非定位轴肩，非定位轴肩的长度为h=2mm，故直径为 ；C段直径d应

9、在d的根底上加上加两倍定位环轴肩，取定位环轴肩长度为 h=5mm，故直径，长度为L=15mm；D段与高速大齿轮相配合，齿轮的宽度b=45mm，故取长度L=43mm，直径与B段直径相同，即；E段直径应与A段直径相同，即，长度L=45mm。轴承支承跨距： L=L1+L2+L3+L4+L5-B=46+68+15+43+45-16=201mm5.按弯矩合成力校核轴的强度:绘出轴的受力简图: FtD FrD FaDBA 63mm DC FaC FtC FrC LAB=201mm LAC= L1+L2 -b/2 =46+68-70/2=63mmLCD =b/2+L3+ b/2=70/2+15+ 45/2=

10、72 .5mmLBD =L+L5- b/2=43+45-45/2=65 .5mm计算小齿轮的圆周力径向力和轴向力： 圆周力径向力轴向力计算大齿轮的圆周力径向力和轴向力： 圆周力径向力轴向力计算水平面支承反力： BA 力矩平衡公式： 水平面弯矩：计算垂直面支承反力： 63mm C 72.5mm D A B 131mm 力矩平衡公式： 垂直面弯矩：对C点力偶突变值：集中力偶：对D点力偶突变值：集中力偶：可见弯矩突变值等于集中力偶的大小，说明垂直面的计算结果正确。 计算C、D初的合成弯矩：C处 左： 右：D处 左： 右：计算危险面的当量弯矩：因为C处内力最大，所以C处为危险截面，计算该处当量弯矩，视

11、扭矩为脉动循环性质，取扭矩校正系数a=0.6。 计算C处所需轴径：查表14-1得 ,查表14-3得。 由于C处开有一个键槽，故将直径增大5%，得d=29.28mm，它小于该处的实际尺寸d=34mm，该轴合格。高速轴的设计1.选择轴的材料： 考虑到该减速器功率不大，高速轴选取40Cr调质，齿面硬度为217286HBS。列出轴的功率，转速，转矩： 2.初步计算轴的最小直径： 查表14-2，取C=102，得 由于该轴段有一个键槽，应该把轴适当增大3%5%，又考虑轴承对轴的要求，取最小直径为d=20mm，轴承取角接触球轴承，型号为7026C，其尺寸B=16，d=30mm。3.轴的结构设计：4.根据轴向

12、定位的要求，确定轴的各段直径和长度：A段与联轴器相配合，取直径d=22mm，长度L=62mm；B段与轴承端盖相配合，取直径d=25mm，长度L=60mm；C段与轴承相配合，取直径d=30mm，长度L=26mm；D段直径d应在d的根底上加上加两倍定位轴肩，定位轴肩的长度为h=2.5mm，故直径为 ，长度L=94mm， ； E段接有高速小齿轮，故取直径d=53，长度L=50mm；F段取长度L=12mm，直径与D段直径相同，即；G段直径应与C段直径相同，即，长度L=26mm。轴承支承跨距： L=L3+L4+L5+L6+L7-B=26+94+50+12+26-16=192mm5.按弯矩合成力校核轴的强

13、度:绘出轴的受力简图: Fr FtA 137mm Fa 55mmBC LAB=192mm LAC= L3+L4 +b/2-B/2 =26+94+50/2-8=137mmLBC= L6+L7 +b/2-B/2 =12+26+50/2-8=55mm计算齿轮的圆周力、径向力和轴向力： 圆周力径向力轴向力计算水平面支承反力： Ft=102755mm137mmB CRBHRAH力矩平衡公式： 水平面弯矩：计算垂直面支承反力： Fa FrBA 137mm 55mm C 力矩平衡公式：垂直面弯矩：在C处的突变值：集中力偶：可见弯矩突变值等于集中力偶的大小，说明垂直面的计算结果正确。 计算C处的合成弯矩： 左

14、： 右：可见C处右侧的合成弯矩较大。计算危险面的当量弯矩：因为C处内力最大，所以C处为危险截面，计算该处当量弯矩，视扭矩为脉动循环性质，取扭矩校正系数a=0.6。 计算C处所需轴径：查表14-1得 ,查表14-3得。 它小于该处的实际尺寸，该轴合格。 低速轴的设计1.选择轴的材料： 考虑到该减速器功率不大，高速轴选取40Cr调质，齿面硬度为217286HBS。列出轴的功率，转速，转矩： 2.初步计算轴的最小直径： 查表14-2，取C=102，得 由于该轴段有两个键槽，应该把轴适当增大10%15%，又考虑联轴器对轴的要求，取最小直径为d=50mm，联轴器的型号为LT9，孔径d=50mm，长度L=

15、110mm，轴承取角接触球轴承，型号为7212C，其尺寸B=22，d=60mm。3.轴的结构设计：4.根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度：A段与联轴器相配合，取直径d=50mm，长度L=110mm；B段与轴承相配合，取直径d=60mm，长度L=111mm；C段与低速大齿轮相配合，取直径d=65mm，长度L=63mm；D段直径d应在d的根底上加上加两倍定位轴肩，定位轴肩的长度为h=4mm， 故直径为 ，长度L=14mm， ； E段取长度L=60mm，直径与C段直径相同，即；F段直径应与B段直径相同，即，长度L=32mm。轴承支承跨距： L=L3+L4+L5+L6+a=63+14+60+3

16、2+24=193mm 注：a为一个轴套和一个封油盘的长度之和。5.按弯矩合成力校核轴的强度:绘出轴的受力简图: Fr Ft FaCBA LAB=193mm LAC= a +LLBC= L4+L5 +L6+L计算齿轮的圆周力、径向力和轴向力： 圆周力径向力轴向力计算水平面支承反力： Ft CBRBHRAH力矩平衡公式： 水平面弯矩：计算垂直面支承反力： Fa FrBA C N力矩平衡公式：垂直面弯矩：在C处的突变值：集中力偶：可见弯矩突变值等于集中力偶的大小，说明垂直面的计算结果正确。 计算C处的合成弯矩： 左： 右：可见C处右侧的合成弯矩较大。计算危险面的当量弯矩：因为C处内力最大，所以C处为

17、危险截面，计算该处当量弯矩，视扭矩为脉动循环性质，取扭矩校正系数a=0.6。 计算C处所需轴径：查表14-1得 ,查表14-3得。它小于该处的实际尺寸，该轴合格。轴承寿命的校核 低速轴轴承的寿命计算1.轴承类型：NN，计算系数e=0.38，Y=1.40。计算轴承的径向载荷Fr1 和Fr2 Fa A B 77mm C 168mm 圆柱齿轮平均分度圆处圆周力Ft与径向力Fr的合力为： 根据力矩平衡公式得： 3.计算轴承的内部轴向力：4.确定轴承的轴向载荷：.Fa+S2=1035+2846=3881N,. S1=1539N轴系的轴向合力：因此轴承1被放松，轴承2被压紧，那么两轴承的轴向载荷为Fa1

18、=1539N Fa2=2846N 5.计算当量动载荷：由于 ，查表16-11得X1= 1，Y1= 0； ， 查 11得X2=1 ，Y2= 0 。 所以6.计算轴承的寿命： 由于两支撑用相同的轴承，故按当量动载荷较大的轴承2计算；角接触球轴承的寿命指数=3，查表16-9取冲击载荷系数fp4，查表16-8取温度系数ft1，预期额定寿命： 可见选用7212C轴承是适宜的。 高速轴轴承的寿命计算1.轴承类型：NN，计算系数e=0.38，Y=1.40。计算轴承的径向载荷Fr1 和Fr2： Fa 18mm 12111111 FFr FffF F 123123121 A 137 C m 55 B 圆柱齿轮平

19、均分度圆处圆周力Ft与径向力Fr的合力为： 根据力矩平衡公式得： 3.计算轴承的内部轴向力：4.确定轴承的轴向载荷：N轴系的轴向合力： Fa+S2=303+530=833N,. S1=138N因此轴承1被放松，轴承2被压紧，那么两轴承的轴向载荷为 Fa1 =138N Fa2=833N 5.计算当量动载荷：由于 ，查表16-11得X1= 1，Y1= 0； ， 查表16-11得X2=0.44 ，Y2= 1.00 。所以6.计算轴承的寿命： 由于两支撑用相同的轴承，故按当量动载荷较大的轴承2计算；角接触球轴承的寿命指数=3，查表16-9取冲击载荷系数fp4，查表16-8取温度系数ft1，预期额定寿命

20、：可见选用7206C轴承是适宜的。中间轴轴承的寿命计算1.轴承类型：NN，计算系数e=0.38，Y=1.40。1 和Fr2：圆柱齿轮平均分度圆处圆周力Ft与径向力Fr的合力为： 小齿轮： 大齿轮： 109m 65.5 A C D B 83mm 57mmDD 根据力矩平衡公式得： 3.计算轴承的内部轴向力：4.确定轴承的轴向载荷：Fa1-Fa2+S2=1064-295+16=785N,. F S1=947N轴系的轴向合力：因此轴承1被放松，轴承2被压紧，那么两轴承的轴向载荷为Fa1 =785N Fa2 =947N 5.计算当量动载荷：由于 ，查表16-11得X1= 1，Y1=0； ， 查表16-

21、11得X2=0.44 ，Y2= 1.00。所以6.计算轴承的寿命： 由于两支撑用相同的轴承，故按当量动载荷较大的轴承2计算；角接触球轴承的寿命指数=3，查表16-9取冲击载荷系数fp4，查表16-8取温度系数ft1，预期额定寿命： 可见选用7212C轴承是适宜的。六、减速器键联接的设计1.高速轴与联轴器联接键的设计：选用圆头普通平键A型 按轴径d=22mm查课程设计书表14-24选择键A668GB1095-2003用联轴器长B=62mm，参考表14-24确定键的长度：L=54 mm。 强度校核： 键的材料选用45钢，联轴器材料为45钢，查教材表10-10，键联接的许用应力P=1002000Mp

22、a。 键的工作长度： l=L-b=54-6=48mm0-12=38mm 挤压应力：平安 合理 挤压强度平安： 选用圆头普通平键A型 按轴径d=34mm及轮毂长B=70mm，查课程设计书表14-24，选键A1089，参考表14-24确定键的长度l=63mm8-m .强度校核： 键材料选用45钢，大齿轮材料为45钢，查教材表10-10得，许用应力P =100120Mpa。 键的工作长度： l=L-b=63-10=53mm 挤压应力： 挤压强度平安。3.中间轴与小齿轮联接键的设计： 选用圆头普通平键A型 按轴径d=34mm及轮毂长B=45mm，查课程设计书表14-24，选键A1089，参考表14-2

23、4确定键的长度l=36mm8-m 强度校核： 键材料选用45钢，大齿轮材料为45钢，查教材表10-10得，许用应力P =100120Mpa。 键的工作长度： l=L-b=36-10=26mm 挤压应力： 挤压强度平安。4.低速轴和联轴器联接键的设计： 选用圆头普通平键A型按轴径d=50mm查课程设计书表14-24选择键A1490GB1095-2003，根据轮毂B=112mm参考表14-24确定键的长度l=104mm-5=79mm 校核强度键材料选择45钢，联轴器材料为45钢，查教材表10-10得，许用应力P =1001200Mpa。键的工作长度l=L-b=104-14=90mm挤压应力 挤压强

24、度平安5.低速轴和大齿轮联接键的设计： 选用圆头普通平键A型按轴径d=65mm查课程设计书表14-24选择键A1811GB1095-2003，根据轮毂B=65mm查课程设计书表14-24确定键的长度l=56mm。强度校核键材料选用 455钢，大齿轮材料为45钢，查教材表10-10得，许用应力P =1001200Mpa。键工作长度l=L-b=56-18=38mm。挤压应力挤压强度平安。七、联轴器类型选择联轴器的计算转矩： Tca=KAT21高速轴与电动机轴联轴器的选择与计算查教材表17-1得，工作情况系数KA5，故 联轴器的计算转矩Tca =KAT2=1.553.61=80.415Nmm 根据工作