机械设计课程设计-两级圆柱齿轮减速器设计

1设计计算与说明主要结果1.传动方案的分析传动方案如下：为两级圆柱齿轮减速器。齿轮为斜齿轮，总传动比大，结构简单，应用广。斜齿轮传动时，传动平稳。链传动运动不平稳，为减小冲击和振动，将其布置在低速级。2.电动机的选择1.工作机的输出功率：32000.953040wPFVw滚筒的转速：6010006010006010000.9546.522390minwwDnVvrnD2.工作机的有效功率联轴器功率10.993齿轮功率20.97链轮功率30.92轴承功率40.99输送带功率50.955总效率为241234578.85%工作机输出功率3040w滚筒转速46.522r/min总效率78.85%2设计与计算说明主要结果3.电动机的选择：所需电机功率wdPP=3040/78.85%=3855.22w。参考文献查表20-1，可取Y112M-4型号。额定功率4KW满载转速1440r/min额定转矩2.2最大转矩2.3质量43Kg中心高H=112mm。外伸轴段D与E为28mm和60mm。3.转动装置的设计1.计算总转动比：mwnin=1440/46.522=30.953。2.分配各级转动比为使两极的大齿轮有相近的浸油深度，高速转动比1i和低速转动比2i为1i/2i=1.1-1.5。取1.3链转动比为2-4。取2.4。123iii=30.953可求出1i=4.095，2i=3.150，3i=2.4。3.各轴转速1mnn=1440r/min121nni=1440/4.095=351.65r/min232nni=351.65/3.15=113.95r/min4.各轴输入功率03.855dppkw1013.8550.9933.828ppkw2123.8280.96033.676ppkw3233.6760.96033.530ppkw4343.6760.91083.215ppkw5.各轴输入转矩0009550PTn95503.855/1440=25.57N.m电动机型号Y112M-4各级转动比依次为4.0953.150.2.4转速为1440r/m351.65r/m113.95r/m各轴输入功率为3.855kw3.828kw3.676kw3.530kw3.215kw各轴输入扭矩25.57N.m3设计计算与说明主要结果1119550PTn95503.828/1440=25.39N.m2229550PTn95503.676/351.65=99.83N.m3339550PTn95503.530/113.95=295.84N.m4449550PTn95503.215/46.522=660.28N.m以上数据整理如下：项目电动机轴高速轴中间轴低速轴卷轴转速（r/min65113.9546.522功率（KW）3.8553.8283.6763.5303.215转矩（N.m）25.5725.3999.83295.84660.28转动比14.0953.152.4效率0.9930.96030.96030.91084.转动件的设计（一）高速级齿轮的设计1.选择精度，材料，齿数。参考文献（2）第十章一般工作机，速度不高，选7级。小齿轮为40Cr，调质处理，硬度280HBS，大齿轮为45钢，调质处理，硬度240HBS。小齿轮齿数选21，大齿轮选85。初选螺旋角14度2.按齿面接触强度计算：即23121ttHEtHdKTuZZdu1）确定各计算值1，试选tK=1.6，2.由图10-30选取区域系数HZ=2.433。3.由图10-26查得1=0.77，2=0.93。1+2=1.7。4.由表10-7选取齿宽系数d=1。5.由10-6查得材料影响系数EZ=189.812MPa6.由图10-21d，按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限lim1=600MPalim2=550MPa。25.39N.m99.83N.m295.84N.m660.28N.m精度7级材料40Cr齿数21/854设计计算与说明主要结果应力循环次数。1N=160hnjL/2=6014401（1030028）/2=2.07369102N=1N/（21i）=0.506375910由图10-19取接触疲劳寿命系数1HNK0.9，2HNK0.95取失效概率1%，安全系数为S=1。1H=1HNKlim1/S=0.9600=540MPa。2H=2HNKlim2/S=0.95550=522.5MPa。7.许用接触应力H=（1H+2H）/2=531.21MPa。2）计算1.23121ttHEtHdKTuZZdu24321.62.539104.09512.433189.8531.251.74.095=35.55mm2.V=11601000tdn=2.680m/s3.b=d1td=35.551=35.55mmntm=1tdcos/1z=35.55cos14/211.643mmh=2.25ntm=2.251.643=3.70mmb/h=35.55/3.70=9.6084.计算纵向重合度=0.318d1ztan=0.318121tan14=1.6655.计算载荷系数Ka=1.5由V=2.680m/s，7级精度，由图10-8查得动载系数Kv=1.1由表10-13查FK=1.33，表10-4查HK=1.415由表10-3查HK=FK=1.4所以K=KaKvHKHK=1.51.11.41.415=3.269按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径为5设计计算与说明主要结果311tKddKt=33.26935.551.6=45.11计算模数nm=11cos/dz=（45.11cos014）/21=2.08mm3.按齿根弯曲强度计算213212FaSaFdKTYCOSYYmnZ确定系数K=KaKvFKFK=1.51.11.41.33=3.0723由纵向重合度从图10-28查螺旋影响系数Y=0.88计算当量齿数33011/cos21/cos14vzz=22.98833022/cos85/cos14vzz=93.05查齿形系数由表10-5查：12.69FaY22.194FaY11.575SaY11.783SaY由10-20c查小齿轮的弯曲疲劳极限为500MPa，大齿轮的为380MPa。由图10-18取弯曲疲劳系数为10.85FNK，20.88FNK取弯曲疲劳安全系数S=1.4，且为对称循环。1110.855000.70.71.4FNFNFKS=212.5MPa21220.883800.70.71.4FNFNFKS=167.2MPa。计算大小齿轮的FaSaFYY，并比较111FaSaFYY=2.691.575/212.5=0.01994，222FaSaFYY=2.1941.783/167.2=0.023397。大齿轮数大模数为2.086设计计算与说明主要结果设计计算213212FaSanFdKTYCOSYYmZ=1.59mm综合比较可取模数为2.5mm。可满足弯曲强度和接触强度。4.几何尺寸计算中心距a=12()/2cosnzzm=0(2185)2.5/2cos14=136.556mm将中心距圆整为136mm则=021852.5cos13.02682136ar其改变不是很大，不必修正。大小齿轮分度圆直径110212.553.89coscos13.0268nzmdmm220852.5218.11coscos13.0268nzmdmm大小齿轮吃宽分别取55mm，60mm。（二）低速级齿轮设计1.选择精度，材料，齿数。一般工作机，速度不高，选7级。小齿轮为40Cr，调质处理，硬度280HBS，大齿轮为45钢，调质处理，硬度240HBS。小齿轮齿数选26，大齿轮选82。初选螺旋角14度2.按齿面接触强度计算：即23121ttHEtHdKTuZZdu1）确定各计算值1，试选tK=1.6，2.由图10-30选取区域系数HZ=2.433。3.由图10-26查得1=0.73，2=0.88。1+2=1.61。4.由表10-7选取齿宽系数d=1。5.由10-6查得材料影响系数EZ=189.812MPa6.由图10-21d，按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限lim1=600MPa模数为1.59最后取2.5中心距为136分度圆直径为53.89218.11齿宽为60557级45钢齿数26/827设计计算与说明主要结果lim2=550MPa。应力循环次数。1N=160hnjL/2=60351.651（1030028）/2=0.759559102N=1N/（22i）=0.24113910由图10-19取接触疲劳寿命系数1HNK0.91，2HNK0.94取失效概率1%，安全系数为S=1。1H=1HNKlim1/S=0.91600=546MPa。2H=2HNKlim2/S=0.94550=517MPa。7.许用接触应力H=（1H+2H）/2=531.5MPa。2）计算1.23121ttHEtHdKTuZZdu24321.69.8832103.1512.433189.8531.51.613.15=58.02mm2.V=11601000tdn=1.0680m/s3.b=d1td=58.021=58.02mmntm=1tdcos/1z=58.02cos14/262.165mmh=2.25ntm=2.252.165=