机械设计课程设计---两级齿轮减速器.docx

机械设计课程设计计算说明书设计题目 二级斜齿轮减速器 学院 专业 班级 学号 设计者 指导老师 年 月 日目 录设计任务书 1一电动机的选择6二分配传动比7三传动装置的运动和动力参数计算8四 带传动设计10五高速级斜齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算14六低速级斜齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算21七轴的结构设计及强度计算28（一） 高速轴结构设计和校核28（二） 中间轴的结构设计和校核33（三） 低速轴的结构设计和校核38八轴承寿命校核42九平键的强度校核46十箱体的基本参数47设计小结52参考资料54附录：总装配图 55 零件图56机械设计课程设计任务书（两级齿轮减速器）班级 ，姓名 ，学号 ，指导教师 日期： 年 月 日 至 年 月 日一 传动系统参考方案（如下图所示）带式输送机由电动机驱动。电动机1通过联轴器2将动力传入两级圆柱齿轮减速器3，再通过联轴器4将动力传至输送机卷筒5，带动输送带6工作。二 原始数据输送带有效拉力 f= 4000 n；输送带工作速度v= 0.55 m/s （允许误差5%）；输送机滚筒直径d= 300 mm；减速器设计寿命为10年。三 工作条件两班制，常温下连续工作；空载起动，工作载荷平稳；三相交流电源，电压为380/220伏。四 设计任务每位学生应完成以下任务：1、设计计算说明书包括封面、目录、章节内容（可参考讲义）、小节、参考文献等基本内容，其中章节内容必须写出各计算项目、步骤、公式和计算数据，并将主要计算结果整理成表格。设计计算说明书的页数一般不少于20页。2、总装配图画出两级齿轮减速器总装配图，必须含标题栏、明细表、技术要求和主要配合尺寸及外形尺寸等。3、轴类零件画出输入轴和中间轴的零件工作图各一张，标出详细尺寸、公差、粗糙度，含标题栏、技术要求等。4、齿轮画出低速轴齿轮的零件工作图，要求同上。以上任务均要求在计算机上完成。设计计算说明书为word文档，图纸设计采用autocad。五 提交资料1、14项任务所完成的电子版资料；2、计算说明书打印稿（a4纸打印，将任务书放在目录之后、正文之前）；3、总装配图和零件图打印输出（a4纸打印，附在计算说明书最后）。项目内容及计算说明：计算结果：已知条件：卷筒直径d= 300（mm）运输带拉力f=4000（n）运输带速度v=0.55（m/s）一电动机的选择1)选择电动机类型和结构型式 根据工作条件，本设计方案中选用y系列三相笼型异步电动机。2）选择电动机额定功率： 由，得 因载荷平稳，电动机额定功率略大于，即，故选电动机的额定功率取。3)确定电动机转速 符合这一范围的同步转速有1000、1500和3000三种方案进行比较。根据课程设计讲义，选择1500电动机，型号为y132s-6表1 电动机数据及总传动比型号额定功率（kw）同步转速(/min)满载转速(r/min)中心高h（mm）轴身尺寸(mm)装键部位尺寸(mm)y132s-631000960132二分配传动比（1）计算总传动比： 根据电动机满载转速及工作机转速，可得传动装置所要求的总传动比为 （2）各级传动比分配 试分配传动比：带传动比：高速级传动比：低速级传动比：表2 各级传动比总传动比高速级传动比低速级传动比带传动比27.413.702.642.8三计算各轴转速、功率和转矩（运动和动力参数）：（1）计算各轴转速i轴转速： ii轴转速： iii轴转速： 卷筒轴转速： （2）各轴输入功率 i轴功率： ii轴功率： iii轴功率： 卷筒轴功率： （3）各轴输入转距电动机轴输出转矩： i轴转矩： ii轴转矩： iii轴转矩： 卷筒轴转矩： 表3 运动和动力参数轴名功率p/kw转矩t/n*m转速n（r/min）传动比i效率输入输出输入输出电动机轴2.226.069601轴2.5272.86342.863.700.962轴2.44261.4992.660.972.643轴2.37669.6235.100.974轴2.23629.4535.0310.98四带传动计算（1）原始数据电动机功率：电动机转速：v带理论传动比：（2）设计计算 1.确定计算功率 由表8-7查得工作情况系数 2选取普通v带带型 根据，以及图8-11确定选用普通v带a型。3确定带轮基准直径和 a. 初选小带轮直径。 b. 验算带速 带的速度合适。 误差计算： 所以合适。 c. 计算大带轮的基准直径 根据表8-8，圆整为（4）确定普通v带的基准长度和传动中心距 a. 根据 即 初选。 b. 计算基准长度 根据表8-2，选c. 计算实际中心距a （5）验算小带轮上的包角 主动轮上的包角合适。（6）计算v带的根数z 由和,查书表8-4a得根据，和a型带，查书表8-4b得查书表8-5得，书表8-2得，于是 取3根（7）计算单根v带的初拉力的最小值 由表8-3得a型带的单位长度质量，所以应使带的实际初拉力。（8）计算压轴力 表4 传动零件的设计参数带型(mm)(mm)(mm)8003112315a（mm）（n）（n）554.51183.011017.67修正：考虑带传动的滑动率（） 表5 运动和动力参数（修正）轴名功率p/kw转矩t/n*m转速n（r/min）传动比i效率输入输出输入输出电动机轴2.6226.069601轴2.5272.86342.863.680.962轴2.44260.0893.170.972.633轴2.37684.0135.430.974轴2.23642.9735.0310.983. 带轮材料带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为ht150或ht200五高速级斜齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算1. 原始数据输入转矩= 小齿轮转速齿数比输入功率电动机驱动单向运转、双班制工作、工作寿命为5年、工作机 为带式运输机、载荷平稳。（设每年工作日为300天） 2.设计计算一)选齿轮类、精度等级、材料及齿数1)为提高传动平稳性及强度，选用斜齿圆柱齿轮；2)因为运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度；3)为简化齿轮加工工艺，选用闭式软齿面传动 小齿轮材料：45钢调质 大齿轮材料：45钢正火 4）初选小齿轮齿数 大齿轮齿数 5）初选螺旋角 二）按齿面接触强度设计计算公式： 1）确定公式内的各计算参数数值a) 初选载荷系数： b) 小齿轮传递的转矩： c) 齿宽系数： （表10-7）d) 材料的弹性影响系数： （表10-6）e) 区域系数 ：（图10-30）f) ，（图10-26） g) 应力循环次数: h) 接触疲劳寿命系数: （图10-19）i) 接触疲劳许用应力: 取安全系数由图10-19,得 取 2) 计算a) 试算小齿轮分度圆直径b) 计算圆周速度c) 计算齿宽b及模数 d) 计算纵向重合度 e) 计算载荷系数 使用系数 根据电动机驱动得 动载系数 根据、 7级精度, 按齿面接触强度计算时的齿向载荷分布系数 根据小齿轮相对支承为非对称布置、7级精度、 ，得 按齿根弯曲强度计算时的齿向载荷分布系数 根据，得 齿向载荷分配系数、 假设，根据7级精度，软齿面传动，得 f) 按实际的载荷系数修正所算得的分度圆直径 三) 按齿根弯曲强度设计 1)确定计算参数a）计算载荷系数k b）螺旋角影响系数 根据纵向重合系数，得c）弯曲疲劳系数 得 d）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数由图10-20c查得大、小齿轮的弯曲疲劳强度极限，e）计算当量齿数f）查取齿型系数应力校正系数 得 g)计算大小齿轮的 并加以比较 比较:所以大齿轮的数值大，故取0.01187。2) 计算四) 分析对比计算结果对比计算结果，取已可满足齿根弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的来计算应有的， 取 取 满足、互质五）几何尺寸计算 1)计算中心距a将a圆整为138mm2)按圆整后的中心距修正螺旋角 改变不大，可不必修正。 3）计算大小齿轮的分度圆直径、 4）计算齿轮宽度b 圆整后 六）验算 与初设相符 设计符合要求六低速级斜齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算1. 原始数据输入转矩小齿轮转速齿数比输入功率电动机驱动单向运转、双班制工作、工作寿命为5年、工作机 为带式运输机、载荷平稳。（设每年工作日为300天） 2.设计计算一)选齿轮类、精度等级、材料及齿数1)为提高传动平稳性及强度，选用斜齿圆柱齿轮；2)因为运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度；3)为简化齿轮加工工艺，选用闭式软齿面传动小齿轮材料：45钢调质 大齿轮材料：45钢正火 4）初选小齿轮齿数 大齿轮齿数 5）初选螺旋角 二）按齿面接触强度设计计算公式： mm 1）确定公式内的各计算参数数值g) 初选载荷系数h) 小齿轮传递的转矩 i) 齿宽系数（表10-7）j) 材料的弹性影响系数 （表10-6）k) 区域系数（图10-30）l) ，（图10-26） g) 应力循环次数: h) 接触疲劳寿命系数: （图10-19）i) 接触疲劳许用应力:取安全系数由图10-19,得 取 2) 计算e) 试算小齿轮分度圆直径f) 计算圆周速度g) 计算齿宽b及模数 h) 计算纵向重合度 e) 计算载荷系数 使用系数 根据电动机驱动得 动载系数 根据、 7级精度, 按齿面接触强度计算时的齿向载荷分布系数 根据小齿轮相对支承为非对称布置、7级精度、,得 按齿根弯曲强度计算时的齿向载荷分布系数 根据、 齿向载荷分配系数、 假设，根据7级精度，软齿面传动，得 f) 按实际的载荷系数修正所算得的分度圆直径 三) 按齿根弯曲强度设计 1)确定计算参数a）计算载荷系数k b）螺旋角影响系数 根据纵向重合系数得c）弯曲疲劳系数 得 d）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数由图10-20c查得大、小齿轮的弯曲疲劳强度极限，e）计算当量齿数f）查取齿型系数应力校正系数 得 g)计算大小齿轮的 并加以比较 比较: 所以大齿轮的数值大，故取0.01138。2) 计算四) 分析对比计算结果对比计算结果，取已可满足齿根弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的来计算应有的， 取 取 满足、互质五）几何尺寸计算 1)计算中心距a将a圆整为160mm2)按圆整后的中心距修正螺旋角 改变不大，可不必修正。 3）计算大小齿轮的分度圆直径、 4）计算齿轮宽度b 圆整后 六）验算 ，与初设相符 设计符合要求 七轴的结构设计及强度计算（一） 高速轴的结构设计和强度计算： 1.原始数据： 2.估算轴的最小直径高速轴选用材料：45号钢，调质处理。 根据 取a 0 =126由于需要考虑轴上的键槽放大, 取3. 轴的结构设计1) 确定各轴段直径 2) 确定各轴段长度 4. 疲劳强度及刚度验算1)原始数据： 2) 3)校核轴的强度a作作水平面受力分析 b作垂直面受力分析 c作弯矩图 水平面弯矩 垂直面弯矩 合成弯矩 作转矩图 作当量弯矩图因单向回转视扭矩为脉动循环，故c截面处的为：4）按当量校核c处 查表45钢 ，故合适。（二） 中间轴的结构设计和强度计算：1.估算轴的最小直径中间轴选用材料：45号钢，调质处理。 根据 取a 0 =126由于需要考虑轴上的键槽放大, 取2. 轴的结构设计1) 确定各轴段直径 2) 确定各轴段长度 3. 疲劳强度及刚度验算1)原始数据： 2) 3)校核轴的强度a作作水平面受力分析 b作垂直面受力分析 c作弯矩图 水平面弯矩 垂直面弯矩 合成弯矩作当量弯矩图因单向回转视扭矩为脉动循环，故c截面处的为：4）危险截面在a处，按当量校核a处 查表45钢 ，故合适。（三） 低速轴的结构设计和强度计算： 1.估算轴的最小直径低速轴选用材料：45号钢，调质处理。 根据 取a 0 =126由于需要考虑轴上的键槽放大, 取该段轴需与联轴器连接，为使该段直径与连轴器的孔径相适应，所以需同时选用连轴器，又由于本减速器属于中小型减速器，其输出轴与工作机轴的轴线偏移不大。其次为了能够使传送平稳，所以必须使传送装置具有缓冲，吸振的特性。因此选用lt9弹性套柱销联轴器。（表8-5）2. 轴的结构设计1) 确定各轴段直径 2) 确定各轴段长度 3. 疲劳强度及刚度验算1)原始数据： 2) 3)校核轴的强度a作作水平面受力分析 b作垂直面受力分析 c作弯矩图 水平面弯矩 垂直面弯矩 合成弯矩作当量弯矩图因单向回转视扭矩为脉动循环，故c截面处的为：4）危险截面在a处，按当量校核a处 查表45钢 ，故合适。八 轴承寿命校核 1. 轴的轴承寿命校核1)轴承类型: 该对轴承为6207型深沟球轴承。2) 受力分析与支座反力合成计算 3) 验算轴承寿命 a)求出相对轴向载荷对应的值由设计手册表6-1查得，由插值法查书表13-5可得b)用线性差值法求值与值，则由插值法查书表13-5可得： ，则由插值法查书表13-5可得： ，c)求当量动载荷由书表13-6可得：d)验算轴承寿命2. ii轴的轴承寿命校合： 1)轴承类型：该对轴承为6208型深沟球轴承。2)受力分析与支座反力合成计算 3) 验算轴承寿命a)求出相对轴向载荷对应的值由设计手册表6-1查得，由插值法查书表13-5可得：b)用线性差值法求值与值，则查书表13-5可得： ，则查书表13-5可得： ，c)求当量动载荷由书表13-6可得： d)验算轴承寿命3. 轴的轴承寿命校合：1)轴承类型：该对轴承为6213型深沟球轴承。2)受力分析与支座反力合成计算3) 验算轴承寿命a)求出相对轴向载荷对应的值、由设计手册表6-1查得，由插值法查书表13-5可得：b)用线性差值法求值与值，则查书表13-5可得： ，则查书表13-5可得： ，c)求当量动载荷由书表13-6可得： d)验算轴承寿命九 平键的强度校核 键、轴和轮毂的材料都是钢，由书表6-2查得许用挤压应力 ，取其平均值。 1. 键的工作长度， 键与轮键槽的接触高度 由式(6-1)可得2.键的工作长度，键与轮键槽的接触高度由式(6-1)可得3.键的工作长度，键与轮键槽的接触高度由式(6-1)可得4.键的工作长度，键与轮键槽的接触高度由式(6-1)可得十 箱体的基本参数1. 箱体结构形式及材料本减速器采用剖分式箱体，分别由箱座和箱盖两部分组成。用螺栓联接起来，组成一个完整箱体。剖分面与减速器内传动件轴心线平面重合。此方案有利于轴系部件的安装和拆卸。剖分接合面必须有一定的宽度，并且要求仔细加工。为了保证箱体刚度。在轴承座处设有加强肋。箱体底座要有一定宽度和厚度，以保证安装稳定性和刚度。减速器箱体用ht200制造。铸铁具有良好的铸造性能和切削加工性能，成本低。铸造箱体多用于批量生产。2. 箱体主要结构尺寸表（单位：mm）名称数值(mm)箱座壁厚箱盖壁厚箱体凸缘厚度加强肋厚地脚螺钉直径地脚螺钉数目轴承旁联接螺栓直径m12箱盖、箱座联接螺栓直径m10轴承盖螺钉直径和数目高速轴选用m8n=4中间轴选用m8n=4低速轴选用m10n=6轴承盖（轴承座端面）外径高速轴112中间轴120低速轴170观察孔盖螺钉直径df、d2、d3至箱外壁距离dfc1=24d120d216df、d2、d3至凸缘边缘距离dfc2=22d118d214轴承旁凸台高度和半径h由结构确定，外壁至轴