减速器课程设计方案计算说明书

机械设计课程设计胶带输送机传送装置减速器说明书分院:机电与能源工程分院专业班级：机械设计制造及其自动化0９４班姓名：学号:指导老师:日期:2０１2年4月目录一、设计任务······················································3二、分析·······················································4三、设计内容·······················································5(一)传动装置总体设置··············································5（二）齿轮的设计····················································7（三）轴的设计·····················································1６（四)轴承的校核·············································２7(五)键连接强度校核···············································２８四、设计小结·····················································29五、参考文献·····················································29一、设计任务设计一用于胶带输送机卷筒（如图）的传动装置.原始条件和数据:胶带输送机两班制连续单向运转，载荷平稳，空载起动，室内工作,有粉尘；使用期限1０年，大修期3年。该机动力源为三相交流电，在中等规模机械厂批生产。输送带速度允许误差为±５%。选择组数据原始数据编号I07输送带工作拉力F（Ｎ）25０0输送带速度(m／ｓ)1.6卷筒直径(ｍm)450二、分析1、题目分析根据题目，此胶带输送机每日工作1６小时,载荷平稳,空载起动,无需考虑起动力矩。在室内工作,因此,结构不能太大。有粉尘，采用闭式结构,密封要求较高。使用期限十年，大修期限三年，在大修期时更换滚动轴承等零部件。使用期限较长。在中等规模机械厂小批生产。2、传动方案的拟定根据以上的条件，决定采用普通齿轮传动.因为齿轮传动具有外廓尺寸小，传动精度高，工作寿命长等优点.因为有较大的传动比，采用两级闭式齿轮传动。考虑工况,要求箱体的长度较小，因此采用二级展开式圆柱齿轮传动。3、传动装置运动简图如下图：三、设计内容设计内容计算及说明备注（一)传动装置的运动和动力参数计算选择电动机选择电动机类型确定电动机功率确定电动机转速计算传动装置的总传动比和分配各级传动比传动装置总传动比分配传动装置各传动比计算传动装置的运动和动力参数各轴转速计算各轴输入功率计算各轴输入转矩计算（二）齿轮的设计一)减速器的高速级齿轮传动设计选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数按齿面接触强度计算按齿根弯曲强度计算几何尺寸计算(１）计算中心距（2）计算齿轮宽度二)减速器的低速级齿轮传动设计选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数按齿面接触强度计算按齿根弯曲强度设计几何尺寸计算(1)计算中心距(2）计算齿轮宽度(三)轴的设计一）第一根轴的设计（高速轴)1、确定轴上的功率、转速和转矩2、确定作用在齿轮上的力３、初步确定轴的最小直径４、轴的结构设5、求轴上的载荷６、按弯扭合成应力校核轴的强度二）第二根轴的设计（中间轴）确定轴上的功率、转速和转矩2、确定作用在齿轮上的力3、初步确定轴的最小直径４、轴的结构设计5、求轴上的载荷6、按弯扭合成应力校核轴的强度三）第三根轴的设计及计算（低速轴）１、确定轴上的功率、转速和转矩2、求作用在齿轮上的力３、初步确定轴的最小直径４、轴的结构设计5、求轴上的载荷6、按弯扭合成应力校核轴的强度（四)轴承的校核一）高速轴的轴承寿命校核二）中速轴的轴承寿命校核三）低速轴的轴承寿命校核（五)键连接强度校核。按已知条件和工作要求选用系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机式中，，,电动机的输出功率按如下公式计算式中,为电动机轴至卷筒轴的传动装置总效率。由公式计算式中,为电动机和Ｉ轴之间联轴器的效率;为一对滚动轴承的效率；为一对齿轮的效率;为轴和工作轴之间联轴器的效率，由[１]18页表得，，。故ﻩ因载荷平稳，电动机额定功率只需略大于即可。按［1]３27页中表系列电动机技术数据，选电动机的额定功率为确定电动机转速卷筒轴作为工作轴，其转速为:传动装置总传动比：按［1］1１页中表推荐的各传动机构传动比的范围：两级展开式圆柱齿轮减速器传动比范围为，可见电动机转速的可选范围为符合这一范围的同步转速有、，为减少电动机的重量和价格，由［1］３27页中表选常用的同步转速为的系列电动机,其满载转速为。对于两级展开式圆柱齿轮减速器，一般按齿轮浸油润滑要求,即各级大齿轮直径相近的条件分配传动比，常取,式中、分别为减速器高速级和低速级的传动比。取解计算传动装置的运动和动力参数由[1］20页式已知，，，各轴转速计算各轴输入功率计算由［1］２1页中式各轴输入转矩计算由［１］21页中式轴名参数电动机轴Ⅰ轴Ⅱ轴Ⅲ轴工作轴转２96７．96７。9功率4.784。724.5１4。3１4．２6转矩3１.7031。30157.０３6０6.19599．1６传动比5。254。04效率0.98７0。９５5０。95５０．9９２选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数选用直齿圆柱齿轮传动。输送机为一般工作机器，速度不高，故选用八级精度。材料选择.由[2]１91页中表选择小齿轮材料为Ｃｒ（调质),硬度为，大齿轮材料为4５钢(调质)，硬度为，二者材料硬度差为。选小齿轮齿数，大齿轮齿数按齿面接触强度计算由如下设计计算公式进行试算，即确定公式内的各计算数值试选载荷系数。计算小齿轮传递的转矩由［2]２05页中表选取齿宽系数。由[2］201页中表查得材料的弹性影响系数。由[2]21０页中图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限;大齿轮的接触疲劳强度极限。由如下公式计算应力循环次数式中，为齿轮每转一圈时，同一齿面啮合的次数；为齿轮的工作寿命（单位为，一年工作天）。由［2]２０7页中图取接触疲劳寿命系数；.计算接触疲劳许用应力取失效概率为,安全系数，得：计算试算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值计算圆周速度计算齿宽及模数齿高之比齿高计算载荷系数根据，八级精度,由［2]1９４页中图查得动载荷系数。由[２］1９5页表查得由［2］１９3页中表查得使用系数。由[２］196页表查得,由[2］1９6页中图查得;故载荷系数.按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径由如下公式计算得计算模数按齿根弯曲强度计算弯曲强度的设计式为计算载荷系数。确定公式内的各计算数值查取齿形系数.由［2]２00页表查得;查取应力校正系数。由[２]2０0页表查得；由［2]2０8页中图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限;大齿轮的弯曲疲劳强度极限。由［2］206页中图取弯曲疲劳寿命系数，计算弯曲疲劳许用应力设计计算取弯曲疲劳安全系数,得计算大、小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大,取大齿轮数据;圆整为标准值m=１。5mm小齿轮齿数大齿轮齿数几何尺寸计算计算中心距计算齿轮宽度取，齿轮齿轮模数中心距齿数3２1６8分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径齿宽减速器的低速级齿轮传动设计选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数选用直齿圆柱齿轮传动。输送机为一般工作机器，速度不高,故选用八级精度.材料选择。由[２]１91页中表选择小齿轮材料为Cr(调质),硬度为，大齿轮材料为４5钢（调质）,硬度为,二者材料硬度差为。选小齿轮齿数２４，大齿轮齿数,取.由如下设计计算公式进行试算，即按齿面接触强度计算确定公式内的各计算数值试选载荷系数。计算小齿轮传递的转矩由［2]20５页中表选取齿宽系数。由[２］201页中表查得材料的弹性影响系数。由[２］２10页中图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限计算应力循环次数式中，为齿轮每转一圈时，同一齿面啮合的次数；为齿轮的工作寿命（单位为，一年工作天).由[２]2０7页中图取接触疲劳寿命系数；。计算接触疲劳许用应力取失效概率为，安全系数，得计算试算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值计算圆周速度计算齿宽及模数齿高之比齿高计算载荷系数根据,八级精度，由[２]1９４页中图查得动载荷系数。由［２］195页表查得由[２]19３页中表查得使用系数.由[２]1９6页表查得，由［2]19６页中图查得；故载荷系数。按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径得计算模数按齿根弯曲强度设计确定公式内的各计算数值弯曲强度的设计式为计算载荷系数.查取齿形系数.由[2]20０页表查得；查取应力校正系数.由［2]２０0页表查得;由[２］20８页中中图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限。由[2］２06页中图取弯曲疲劳寿命系数，计算弯曲疲劳许用应力设计计算取弯曲疲劳安全系数，得计算大、小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大,取大齿轮数据;圆整为标准值小齿轮齿数大齿轮齿数几何尺寸计算计算中心距计算齿轮宽度取,齿轮３齿轮４模数中心距齿数３1分度圆直径齿顶圆直径齿宽高速轴的设计第一根轴的设计确定轴上的功率、转速和转矩已知,，确定作用在齿轮上的力初步确定轴的最小直径先按［1］101页中式５-1，初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为４5钢，调质处理。,根据［1］102页中，取,于是得高速轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩,查［2］3５1页中表,考虑到转矩变化很小,故取,则:按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查［1］３１7页中表，选用型凸缘联轴器，其公称转矩为。半联轴器的孔径故取,半联轴器与轴配合的毂孔长度。轴的结构设计半联轴器与轴配合的毂孔长度，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上面而不压在轴的端面上，故段的长度应比略短一些，现取。为满足半联轴器的轴向定位要求,轴段右端需制出一轴肩，故取段的直径.初选深沟球轴承。参照工作要求，并根据,查［１］29１页中表初步选取深沟球轴承，其尺寸为,故；。根据算得的Ⅳ—Ⅴ段的宽度为.取齿轮距箱体内壁的距离。半联轴器与轴的周向定位采用平键连接.按由[1］217页中表查得平键截面,键槽用键槽铣刀加工，长为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的,选轴的直径尺寸公差为。求轴上的载荷计算力垂直面得：②水平面得：总弯距选用４5号钢的∴安全第二根轴的设计确定轴上的功率、转速和转矩已知,，.确定作用在齿轮上的力初步确定轴的最小直径先按[1］1０1页中公式5-１,初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为钢，调质处理.根据［1］102页中，取，于是得中间轴的最小直径下显然是安装轴承处轴的直径和。为使所选的轴直径和与滚动轴承的孔径相适应,故需同时选取滚动轴承的型号。参照工作要求并根据。轴的结构计算选择深沟球轴承，由［１]291页中表深沟球轴承，其尺寸为，故。因安装齿轮的Ⅱ-Ⅲ段和Ⅳ－Ⅴ其直径,齿轮３的齿根圆直径,故采用。轴段Ⅲ-Ⅳ为轴肩，直径。取齿轮和齿轮距箱体内壁的距离为和，考虑到箱体的铸造误差,在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离,取。齿轮的周向定位采用平键连接。按，由［1］217页中表查得平键截面,键槽用键槽铣刀加工，长分别为；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。求轴上的载荷计算力垂直面得：水平面得:选用45号钢的∴安全第三根轴的设计确定轴上的功率、转速和转矩已知，,。确定作用在齿轮上的力初步确定轴的最小直径先按［1］10１页公式5—1，初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为钢,调质处理。根据[1］１0２页中，取，于是得中间轴的最小直径下显然是安装轴承处轴的直径为使所选的轴直径和与滚动轴承的孔径相适应，故需同时选取滚动轴承的型号。参照工作要求并根据。联轴器的计算转矩,取，则：按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查［1］3１７页中表，选用型凸缘联轴器,其公称转矩为。半联轴器的孔径，故取，半联轴器与轴配合的毂孔长度为。轴的结构设计为了满足半联轴器的轴向定位要求，段左端需制出一轴肩，故取段的直径；半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故段的长度应比短一些，现取。初步选择滚动轴承。选用深沟球轴承。参照工作要求并根据,由［1]291页中表选择深沟球轴承，其尺寸为。故。取安装齿轮的轴段的直径；齿轮的左端与右边的轴承之间采用套筒定位。齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接.按,由［1］217页中表查得平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长为，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为;同样，半联轴器与轴的连接,选用平键为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。求轴上的载荷计算力垂直面得：水平面得:选用4５号钢的∴安全高速轴的轴承寿命校核初步确定当量动载荷Ｐ,根据公式按照［2]321页表13—５,取X=1，Y=０。表13－6,取。确定轴承应有的基本额定动载荷值Ｃ，根据公式对于球轴承，。根据[1]2９1页，取深沟球轴承60０8基本动载荷。所以选择一对6０08轴承合适.中速轴的轴承寿命校核1、初步确定当量动载荷P，根据公式按照[２]３21页表１３－5，取X=1，Ｙ=0.表１３—６，取.确定轴承应有的基本额定动载荷值C,根据公式对于球轴承，.根据[1］29１页，取深沟球轴承6209基本动载荷.所以选择一对６209轴承合适。低速轴的轴承寿命校核1、初步确定当量动载荷P,根据公式按照［2]321页表13—5，取Ｘ＝1,Ｙ＝0.表１3-6，取。2、确定轴承应有的基本额定动载荷值C，根据［２]3１９页公式１３-6,对于球轴承,.根据［１]29１页，取深沟球轴承6２08基本动载荷。所以选择一对６０１０轴承合适。键连接强度校核普通平键连接的强度条件为公式中：T为传递转矩;为键与轮毂键槽的接触高度，,为键的高度；为键的工作长度；为轴的直径为键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压力,见[２］10６页表6－2.根据公式，得键1:键2：键３：键4：键5：根据［2］106页表6—2，取１00～1２0MPa所以五个键均满足要求。四、设计小结机械设计课程设计是机制专业的主要课程之一，它要求学生能结合课本的学习,综合运用所学的基础和技术知识,联系生产实际和机器的具体工作条件,去设计合用的零部件及简单的机械,起到从基础课程到专业课程承先启后的桥梁作用，有对机械设计工作者进行基础素质培养的启蒙作用。机械设计课程设计的过