机械设计课程设计二级直齿圆柱齿轮减速器设计说明书3(共21页)

1、西华大学PAGE PAGE 23目录(ml)第一节 设计(shj)任务书1第二节 传动(chundng)方案的拟定及说明2第三节 电动机的选择2第四节 计算传动装置的运动和动力参数3第五节 传动件的设计计算4第六节 轴的设计计算9第七节 滚动轴承的选择及计算15第八节 键联接的选择及校核计算 17第九节 联轴器的选择18第十节 润滑与密封18第十一节 设计小结19参考资料目录 20第一节 设计(shj)任务题目(tm)：设计一用于带式带式运输机传动装置中的展开(zhn ki)式二级圆柱斜齿轮减速器总体布置简图1电动机；2联轴器；3齿轮减速器；4联轴器；5卷筒。 二.工作情况：载荷平稳、单向旋转

2、三.原始数据运输带的拉力（N）:2600卷筒的直径D（mm）：220运输带速度V（m/s）：1.1带速允许偏差（）：5使用年限（年）：8工作制度（班/日）：2四.设计内容1.电动机的选择与运动参数计算；2.斜齿轮传动设计计算3.轴的设计4.滚动轴承的选择5.键和联轴器的选择与校核；6.装配图、零件图的绘制7.设计计算说明书的编写五.设计(shj)任务1减速器总装配图一张2齿轮、轴零件图各一张3设计(shj)说明书一份六.设计(shj)进度1.第一阶段：总体计算和传动件参数计算2.第二阶段：轴与轴系零件的设计3.第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制4.第四阶段：装配图、零件图的绘制及计

3、算说明书的编写 第二节 传动方案的拟定及说明传动机构类型为：展开式二级圆柱斜齿轮减速器。故只对传动机构进行分析论证。本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂，轴向尺寸大，两边轴较长、刚度差。第三节电动机的选择电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和减速器的传动比，所以选用常用的封闭式Y系列的电动机。电动机容量的选择1.卷筒所需功率PwPwFV=2.86 kw2.电动机的输出功率PdPw/由表1-7查出:1=0.99，为输入联轴器的效率，2=0.99，为第一对轴承的效率，3=0.99，为

4、第二(d r)对轴承的效率，4=0.99，为第三(d sn)对轴承的效率，5=0.98，为每对齿轮啮合传动的效率（齿轮为7级精度(jn d)，稀油润滑），6=0.99，为输出联轴器的效率，7=0.96, 为卷筒的效率，12345670.990.990.990.990.980.960.88；所以Pd3.25kW电动机转速的选择初选为同步转速为1500r/min的电动机电动机型号的确定由表121查出，电动机型号为Y112M-4的三相异步电动机,其额定功率为4kW，满载转速1440r/min。基本符合题目所需的要求。第四节 传动装置的运动和动力参数计算传动装置的总传动比及其分配计算总传动比卷筒转速n

5、w=601000V/(D)=95.54r/min96r/min由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为：inm/nw15.07合理分配各级传动比因为i15.07，取i15。由于减速箱是展开式布置，所以i13，i2=5速度偏差为0.467%5%，所以可行。各轴转速、输入功率、输入转矩各轴转速nnw14401440r/minnn/ i11440/3480r/minnn/ （ii）96 r/min各轴输入功率 PP140.993.96 kW PP253.960.990.983.84 kW PP353.840.990.983.73 kW各轴输入转矩轴 T9550 P/

6、 n=95503.96/1440=26.26Nm 轴 T9550 P/ n=95503.84/480= 76.4Nm 轴 T9550 P/ n=95503.73/96=371.1Nm列表(li bio)如下：项 目电动机轴高速轴I中间轴II低速轴III卷筒转速（r/min）144014404809696功率（kW）43.963.843.732.86转矩（N*M）26.2626.2676.4371.1371.1传动比11351效率10.990.980.980.96第五节 传动件设计(shj)计算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(jnxng)计算。一、低速级齿轮的设计计算

7、1选精度等级、材料及齿数材料及热处理考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线齿轮（1）齿轮材料及热处理大小齿轮材料为40Cr。齿面渗碳淬火，齿面硬度为4855HRC；（2）齿轮精度选择7级，齿根喷丸强化。2初步设计齿轮传动的主要尺寸因为硬齿面齿轮传动，具有较强的齿面抗点蚀能力，故先按齿根弯曲疲劳强度设计，再校核持面接触疲劳强度。又（1）按齿面接触强度设计按式（1021）试算，即 dt1） 确定公式内的各计算系数 试选Kt1.6试选小齿轮齿数=20，则大齿轮齿数=100因为齿轮为硬齿面，宜选取较小齿宽系数d0.8由图1030选取区域系数ZH2.433由图1026查得0.7

8、6，0.92，则1.68 由表106查得材料的弹性影响(yngxing)系数ZE189.8由图1021,按齿面硬度查得小齿轮的接触(jich)疲劳强度极限，查取1100MPa； 由式1013计算(j sun)应力循环次数N160n1jLh604801（283008）1.105N2N1/52.21由图1019查得接触疲劳寿命系数KHN10.95；KHN20.97 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数S1，由式（1012）得H10.951100MPa1045MPaH20.971100MPa1067MPaH(H1H2)/21056MPa2） 计算 试算小齿轮分度圆直径d1td1t =58.7

9、48 计算圆周速度v= =1.48m/s 计算齿宽b及模数mntb=dd1t=0.858.748mm=46.9984.mm= =2.85h=2.25=2.252.85mm=6.413mmb/h=46.9984/6.413=7.33 计算纵向重合度 =0.3180.820 =1.269 计算载荷系数K已知载荷平稳，所以取KA=1根据v=1.48m/s,7级精度，由图108查得动载系数KV=1.04；由表104查与直齿轮的相同，按硬齿面，非对称布置查得=1.281由表1013查得KF=1.19由表103查得KH=KH=1.4。故载荷系数K= =11.041.41.281=1.865 按实际的载荷系

10、数校正所得的分度圆直径，由式（1010a）得=61.824mm 计算模数mn= mm=2.9993按齿根弯曲强度设计由式(1017) 1） 确定计算参数 计算载荷系数K=11.041.41.19=1.733根据纵向重合度=1.269，从图1028查得螺旋角影响系数 Y0.88 计算当量齿数=/cos =20/cos =20.061=/cos =100/cos =103.061 查取齿型系数由表105查得=2.80；=2.18 查取应力校正系数由表105查得=1.55；=1.790 计算F查10-20（d）图，取700Mpa。取失效概率(gil)为1，安全系数S1，KFN1=0.9KFN2=0.

11、92F1=450MpaF2=460MPa 计算(j sun)大、小齿轮的并加以(jiy)比较 =0.009435=0.008215小齿轮的数值大。2） 设计计算mn =2.7699对比两计算结果，法面模数相差不多。取标准值，=3，=61.8244几何尺寸计算1） 计算中心距=19.996，取=20则=100a =185.5mm ，a圆整后取186mm2） 按圆整后的中心距修正螺旋角 =3） 计算(j sun)大、小齿轮的分度圆直径d1 =62.000d2 =310.0004） 计算齿轮(chln)宽度b=dd1=49.6mm圆整B1=50mm，B2=45mm5） 结构设计以大齿轮(chln)为

12、例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式为宜。如图5-1所示，其他有关(yugun)尺寸参看大齿轮零件图。图5-1二、高、低速级齿轮参数列表(li bio)如下：（备注：高速级齿轮参照低速级齿轮设计计算）名称高速级低速级中心距a(mm)83186法面摸数(mm)23螺旋角（）1545214593旋向小齿轮左右大齿轮右左齿数202060100分度圆直径（mm）4150062000(mm)124500310000齿顶圆直径（mm）4650077000(mm)129500325000齿根圆直径(mm)3650047000(mm)119500295000齿宽（mm）455

13、0（mm）4045齿轮等级精度77材料及热处理40Cr，齿面条之后淬火，齿面硬度5862HRC40Cr，调质后淬火，齿面硬度4050HRC第六节 轴的设计(shj)计算具体(jt)二级齿轮减速器轴的方案设计一轴的结构设计1高速(o s)轴I材料为20CrMnTi,经调质处理，硬度为241286HBS，查得对称循环弯曲许用应力。按扭转强度计算，初步计算轴径，取mm由于(yuy)轴端开键槽，会削弱轴的强度，故需增大轴径5%7%，取最小轴径=18mm2轴II材料(cilio)为45钢，经调质处理(chl)，硬度为217255HBS，查得对称循环弯曲许用应力。按扭转强度计算，初步计算轴径，取A=110

14、mm，取安装滚动轴承处轴径=25mm3轴III材料为45，经调质处理，硬度为2420250HBS，查得对称循环弯曲许用应力。按扭转强度计算，初步计算轴径，取mm由于轴端开键槽，会削弱轴的强度，故需增大轴径5%7%，取最小轴径=40mm轴I，轴II，轴III的布置方案与具体尺寸分别如图61，图62，图63所示。图61图6-2图6-3二.低速(d s)轴III的强度(qingd)校核1.计算(j sun)低速轴上的载荷（1）求作用在大齿轮上的力齿轮的圆周力；齿轮的径向力齿轮的轴向力 (2) 根据轴的设计计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。如图6-4所示，图6-4从轴的结构简图和弯扭图可以看出C截面是轴

15、危险(wixin)截面。现计算截面C处的，及：载荷水平面H垂直面V支反力，弯矩，总弯矩，扭矩T=371100 2.按弯扭合成应力(yngl)校核轴的强度 只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面C即可。根据(gnj)式（15-5）及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6.轴的计算应力为，所以，故安全。3精确校核轴的疲劳强度（1） 判断危险截面截面A,B只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过度配合所引起的应力集中会削弱轴的疲劳强度，但由于州的最小直径是按照扭转强度较为宽裕确定的，所以由于截面IV处受的载荷较大，直径较小，所以判断为危险截面截面A,B均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度影响来看，截

16、面、处过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面C上应力最大。截面的应力集中和截面相近，但截面不受扭矩作用，同时轴径也较大，故也不必作强度校核。截面C上虽然应力最大胆应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端）而轴径达，故截面C也不必校核。截面、显然更不必校核。键槽应力集中系数比过盈配合小，因而低速轴只校核截面左右两侧即可。（2） 截面左侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 弯矩M为 ；截面弯曲应力为 扭矩为 T=371.1Nm。扭转(nizhun)切应力为 轴的材料(cilio)为45钢，调质处理。由表15-1查得，截面上由于轴肩而形成的理论应力集中(jzhng)系数及，按附表3-

17、2查取=2.04 ，=1.50。又由附图3-1查取轴材料的敏性系数，故有效应力集中系数为，由附图3-2的尺寸系数由附图3-3的扭转尺寸系数轴按磨削加工，由附图3-4查得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即。则按式（3-12）和（3-12a）得到综合影响系数为：取碳钢特性系数为 计算安全系数的值，取S=1.31.5。按式（15-6）（15-8）则得（由轴向力Fa引起的压缩应力作计入但因其值甚小，可忽略。）故可知(k zh)其安全。（3）截面(jimin)右侧抗弯截面(jimin)系数 抗扭截面系数 弯矩M为 ；截面弯曲应力为扭矩为 T=371.1Nm扭转切应力为过盈配合处的，由附表3-8查得，并

18、取。所以，轴按磨削加工，由附图3-4查得表面质量系数为故综合系数为计算(j sun)截面(jimin)右侧的安全系数(nqun xsh)的值，取S=1.31.5。按式（15-6）（15-8）则得（由轴向力Fa引起的压缩应力作计入但因其值甚小，可忽略。）所以低速轴截面右侧的强度也是足够的。因无瞬时过载以及严重的应力循环对称性，故可略去静强度校核。至此，轴的设计及计算结束。第七节 滚动轴承的选择及计算一、滚动轴承的选择1 I轴：滚动轴承30205 2. II轴：滚动轴承302053. III轴：滚动轴承30210二、低速轴III轴的计算校核查GB/T 297-94得圆锥滚子轴承30210的基本额定

19、动载荷C=73200N,基本额定静载荷。1轴III受力分析齿轮的圆周力；齿轮的径向力齿轮(chln)的轴向力2计算轴上的径向(jn xin)载荷经计算(j sun)得垂直面内,。水平面内，图713轴承的校核轻微冲击，查表得冲击载荷系数计算轴承A受的径向力轴承B受的径向力计算派生轴向力查表（13-7）得3000型轴承附加轴向力 。查GB/T 297-94得圆锥滚子轴承30210的Y=1.4,e=0.42。则 轴承A ，轴承B 计算轴承所受轴向载荷由于，即B轴承放松，A轴承压紧由此得, 计算当量载荷轴承A e=0.48, 则,轴承(zhuchng)B e=0.48, 则轴承(zhuchng)寿命计

20、算(j sun)因，按轴承A计算计算滚动轴承的预期寿命取减速器的使用寿命为轴承的预期寿命，则因为，所以所选轴承满足寿命要求。第八节 键联接的选择及校核计算一、键联接的选择1高速轴8736（双头）， 6640（单头） 2.中间轴8736（双头） ，8745（双头）3.低速轴 161036（双头），12880（单头） 二、低速轴上键的校核计算健、轴、轮毂的材料都是钢，由表（6-2）查得许用挤压应力，取。 1校核齿轮键 161036（双头）键的工作长度，。由式（6-1）可得：所以键161036（双头），满足要求。2校核联轴器键 12880（单头）键的工作长度，。由式（6-1）可得：所以键12880（

21、单头），满足要求。第九节 联轴器的选择(xunz)电动机轴与减速器高速轴连接(linji)用的联轴器，由于轴转速高，为减小起动载荷、缓和冲击，故选用具有较小转动惯量和弹性的联轴器。并考虑轴的直径和连接长度，所以选用LX1联轴器 GB/T 5014-2003。减速器低速轴与卷筒连接用的联轴器，由于轴转速较低，不必要求具有较小的转动惯量，但传递转矩较大。又因两者常不在同一底座上，要求有较大的轴线偏移补偿。同时考虑工作环境、装拆 维护(wih)方便及经济，所以选用 GL7F 联轴器 GB/T 6096-2002。第十节 润滑与密封一、润滑的选择1.齿轮润滑考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。2.轴承润滑采用脂润滑二、密封方法的选取 选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。 第十一节 设计(shj)总结经过三周的努力,我终于将机械设计课程设计做完了.在这次作业过程中,我遇到了许多困难,一遍又一遍的计算,一次又一次的设计方案修改这都暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足，接受了盲目计算的教训。至于画装配图和零件图,由于前期计算比较充分(chngfn),整个过程用时不到三天,在此期间,我还得到了许多同学和老师的帮助.在此我要向他们表示最诚挚的谢意.尽管