二级直齿圆柱齿轮减速器机械原理设计.doc

机械原理课程设计设计题目: 二级直齿圆柱齿轮减速器 设计者： 陆铮 学院： 能动学院 班级： 流体1302 日期： 2016 年 1 月 4 日 1 月 20 日目 录设计任务 3一、传动方案的拟定及电动机的选择 4二、v带的设计计算 8三齿轮传动设计 10四、轴的设计计算 17五、滚动轴承的选择及校核21六、键联接的选择及校核 22七、联轴器的选择22八、箱体结构 23九、减速器附件的选择23十、润滑与密封26十一、设计小结27十二、参考资料目录29带式运输机传动装置的设计1. 设计题目 带式运输机传动装置。传动装置简图如右图所示。(1)带式运输机数据传动装置总效率约为=82%。数据编号123456运输带转矩t/ nm130162175.5240150181.5运输带工作速度v/(m/s)1.61.71.61.81.51.55卷筒直径d/mm320270260300240250(2)工作条件使用年限8年，每天工作8小时。载荷平稳，环境清洁。空载启动，单向、连续运转。2.设计任务1)完成带式运输机传动方案的设计和论证，绘制总体设计原理方案图；2)完成传动装置的结构设计；确定带传动的主要参数及尺寸；齿轮减速箱的设计；3)减速器装配图一张；(零号图纸)零件图若干张；（折合零号图纸一张）4)设计说明书一份。（正反十页以上，800010000字）4.说明书内容根据运输带的参数，选择合适的电动机，分配各级传动比，并计算传动装置各轴的运动和动力参数。减速器外传动零件设计：普通v带传动。减速器内传动零件设计：闭式一级（展开式二级）圆柱齿轮传动。其他结构设计。 - 2 -设计计算及说明结果一、传动方案的拟定及电动机的选择一、传动方案传动方案给定为三级减速器（包含带轮减速和两级圆柱齿轮传动减速），说明如下：为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和拟定传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速，即一般常选用同步转速为的电动机作为原动机，因此传动装置总传动比约为16-160。根据总传动比数值，可采用任务书所提供的传动方案就是以带轮传动加二级圆柱齿轮传动。二、电动机选择1电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件，选用一般用途的y132m-4吗系列三项异步电动机。它为卧式封闭结构2电动机容量1) 卷筒轴的输出功率p ， 2) 电动机输出功率d 传动装置的总效率 式中，为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由参考书1表2-5查得：联轴器；滚子轴承效率（一对）；圆柱齿轮传动；卷筒轴滑动轴承；v带传动=0.96则故 3电动机额定功率由1表2-6选取电动机额定功率4电动机的转速为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由任务书中推荐减速装置传动比范围，则电动机转速可选范围为可见只有同步转速为3000r/min的电动机均符合。选定电动机的型号为y132m-2。主要性能如下表：电机型号额定功率满载转速y132m-22.2kw2890r/min5、计算传动装置的总传动比并分配传动比1）、总传动比=（符合16160）2)、分配传动比 ： 假设v带传动分配的传动比，则二级展开式圆柱齿轮减速器总传动比二级减速器中：高速级齿轮传动比低速级齿轮传动比三、计算传动装置的运动和动力参数1各轴转速 减速器传动装置各轴从高速轴至低速轴依次编号为：轴、轴、轴。各轴转速为：2各轴输入功率按电动机所需功率计算各轴输入功率，即3各轴输入转矩t(nm)将计算结果汇总列表备用。项目电动机高速轴中间轴低速轴滚筒轴n转速（r/min）2890963.3260.3596.4396.43p 功率（kw）1.591.531.471.411.38转矩t(nm)5.2515.1753.92139.64136.70i传动比33.72.71效率0.960.960.960.98二、v带的设计计算1设计带传动的主要参数。已知带传动的工作条件：两班制（共16h），连续单向运转，载荷平稳，所需传递的额定功率p=1.59kw小带轮转速 大带轮转速，传动比。设计内容包括选择带的型号、确定基准长度、根数、中心距、带的材料、基准直径以及结构尺寸、初拉力和压轴力等等（因为之前已经按选择了v带传动，所以带的设计按v带传动设计方法进行）1）、计算功率 =2)、选择v带型 根据、选择a型带3）、确定带轮的基准直径并验算带速v(1)、初选小带轮的基准直径，取小带轮基准直径（2）、验算带速v 因为5m/s11.35m/s90 包角满足条件。（6）、计算带的根数单根v带所能传达的功率 根据=2890r/min和=75mm. 用插值法求得=1.00kw 已知a型v带，小带轮转速=2890r/min,传动比 i=/=3， 查表8-4b得=0.11kw，表8-5得包角修正系数=0.95,表8-2得带长修正系数=0.96z= =2.64/（(1+0.11)*0.95*0.96）=2.61 故取3根.（7）、计算单根v带的初拉力和最小值500*+qvv=76.41n（8）、计算带传动的压轴力=2zsin(/2)=451.9n（9）、带轮的设计结构a.带轮的材料为:ht200b.v带轮的结构形式为:腹板式. 三.齿轮传动设计高速级齿轮设计1）、选择材料热处理方式 根据工作条件与已知条件知减速器采用闭式软齿面 (hb=350hbs),8级精度,查表10-1得：小齿轮 40cr 调质处理 hb1=280hbs 大齿轮 45钢 调质处理 hb2=240hbs2)、按齿面接触强度计算: 取小齿轮=24，则=，取=89并初步选定0确定公式中的各计算数值a.因为齿轮分布非对称，载荷比较平稳综合选择kt=1.3b.由图10-30选取区域系数zh=2.425c.由图10-26查得, ,则d.计算小齿轮的转矩:。确定需用接触应力e.由表10-6查得材料的弹性影响系数ze=189.8mpaf.由图10-2查得小齿轮的接触疲劳强度极限 因软齿面闭式传动常因点蚀而失效,故先按齿面接触强度设计公式确定传动的尺寸,然后验算轮齿的弯曲强度,查表9-5得齿轮接触应力=600mpa大齿轮的为=550mpa计算应力循环次数：i.由图10-19取接触疲劳寿命系数=0.90 ， =0.96 =/s=540mpa= /s=506 mpa 3）、计算（1）计算圆周速度: v=n1/60000=1.82m/s （2)计算齿宽b及模数b=d=34.9mm=cos/=1.45mmh=2.25=3.2625mmb/h=42.9/4.66=10.7（3）、计算纵向重合度 =0.318dtan=1.704（4）、计算载荷系数由表10-8.10-4.10-13.10-3分别查得:故载荷系数（5）、按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式1010a 得 =38.08mm（6）、计算模数= cos/z1=1.59mm 4）、按齿根弯曲强度设计 由式10-17(1)、计算载荷系数:(2)、根据纵向重合度=1.704,从图10-28查得螺旋角影响系数(3)、计算当量齿数齿形系数 ，（4）、由1图10-5查得由表10-5 查得由图10-20c但得=500 mpa =380 mpa由图10-18取弯曲疲劳极限=0.85,=0.88计算弯曲疲劳应力:取安全系数s=1.4,由10-12得:=/s=307.14 mpa=/s=282.86 mpa（5）、计算大小齿轮的，并比较 且，故应将代入1式（11-15）计算。（6）、计算法向模数对比计算结果,为同时满足接触疲劳强度,则需按分度圆直径=39mm来计算应有的数,于是有:取1.5mm；（7）、则，故取=26.则=96.2，取（8）、计算中心距 取a1=92mm（9）、计算大小齿轮分度圆直径:=（11）、确定齿宽 取 5）、结构设计：（略）配合后面轴的设计而定低速轴的齿轮设计1） 、选择材料热处理方式（与前一对齿轮相同）(hb=350hbs),8级精度,查表10-1得小齿轮 40cr 调质处理 hb1=280hbs 大齿轮 45钢 调质处理 hb2=240hbs2）、取小齿轮=20，则=59 取=59，初步选定03）、按齿面接触强度计算:确定公式中的各计算数值a.因为齿轮分布非对称，载荷比较平稳综合选择kt=1.6b.由图10-30选取区域系数c.由图10-26查得则d.计算小齿轮的转矩: 确定需用接触应力e.由表10-6查得材料的弹性影响系数ze=189.8mpaf.由图10-2查得小齿轮的接触疲劳强度极限 因软齿面闭式传动常因点蚀而失效,故先按齿面接触强度设计公式确定传动的尺寸,然后验算轮齿的弯曲强度,查表9-5得齿轮接触应力=600mpa大齿轮的为=550mpah.由式10-13计算应力循环系数 i.由图10-19取接触疲劳寿命系数=0.96 =0.97 =/s=576mpa= /s=533.5 mpa=(+)/2=554.8 mpa4）、计算(1)、圆周速度:v=n1/60000=1.21m/s（2）、计算齿宽b及模数b=d=1x65.87=65.87mm=/ =3.18mmh=2.25=7.16mmb/h=65.87/7.16=9.200(3)、计算纵向重合度=0.318dz1tan=1.704a 由表10-8.10-4.10-13.10-3分别查得:故 载荷系数 k=1*1.12*1.2*1.458=1.960 （4）、按实际的载荷系数校正所得分度圆直径由式10-10a得 =70.48mm（5）计算模数= /=1.5mm5）、按齿根弯曲强度设计 由式10-17上式中计算当量齿数齿形系数 ，由1图10-5查得由图10-20c但得=500 mpa =380 mpa由图10-18取弯曲疲劳极限=1.2,=1.35d计算弯曲疲劳应力:取安全系数s=1.4,由10-12得:=/s=314.28mpa=/s=289.3mpae比较 且，故应将代入1式（11-15）计算。f法向模数对比计算结果,为同时满足接触疲劳强度,则需按分度圆直径=53.4mm来计算应有的数,于是有:取2.0mm .则g中心距 取a1=108mm计算大小齿轮分度圆直径:= 齿宽 取4)、齿轮结构设计：（略）配合后面轴的设计而定。四、轴的设计计算1高速轴的设计1）按齿轮轴设计，轴的材料取与高速级小齿轮材料相同，45钢，调质处理，取2）初算轴的最小直径 高速轴为输入轴，最小直径处跟v带轮轴孔直径。因为带轮轴上有键槽，故最小直径加大5%，=13.965mm。，故取=16mm。 1段：=19mm l=50mm 2段：=21mm， l=65mm 3段：=25mm，与轴承（7005c）配合，取轴承内径 l=20mm 4段：=30mm， l=72.5mm 5段：=42mm,l=45mm 6段， =25mm, 与轴承（7005c）配合，取轴承内径 l=20mm2、中间轴的设计计算1）、按齿轮轴设计，轴的材料取与高速级小齿轮材料相同，45钢，调质处理，取a=1152）初算轴的最小直径 因为带轮轴上有键槽，故最小直径加大6%，=20.36mm。根据减速器的结构，轴的最小直径应该设计在与轴承配合部分，初选7005c，故取=25mm 1段:=25mm,与轴承（7205）配合 l=22mm 2段：=29mm，l=63mm 3段：=32mm，l=10mm 4段：=29mm, 非定位轴肩，与齿轮配合 l=38mm 5段：=25mm, l=24.5mm3、低速轴的设计计算 轴的材料选用45钢（调质），查得=110所以轴的直径: =26.63mm。因为轴上有两个键槽，故最小直径加大6%，=26.94mm。由表13.1(机械设计课程设计指导书)选联轴器型号为gyh3轴孔的直径=28mm，长度l=50mm。 1段: =40mm, 与轴承（7008c）配合 l=27.5mm 2段: =43mm l=58mm 3段: =46mm,l=55mm 4段: =40mm,l=23mm 5段: =37mm,l=65mm 6段: =32mm,l=82mm轴的校核计算,1、 高速轴: 求轴上载荷 已知：设该齿轮轴齿向是右旋，受力如右图： 支反力: 合成弯矩=/w=18.7mpa55mpa轴材料选用45钢，查手册符合强度条件!2、中间轴求轴上载荷已知：由材料力学知识可求得支反力:合成弯矩=/w=43mpa55mpa轴材料选用45钢 查手册符合强度条件!3、低速轴:求轴上载荷已知：支反力: 合成弯矩=/w=26mpa 15箱座肋厚 轴承端盖外径+（55.5）77，77，97十、润滑和密封方式的选择1.齿轮的润滑 所以，采用油润滑。高速级小齿轮处用挡油板。2、滚动轴承的润滑 采用飞溅润滑在箱座凸缘面上开设导油沟，并设挡油盘，以防止轴承旁齿轮啮合时，所挤出的热油溅入轴承内部，增加轴承的阻力。3、润滑油的选择 齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备选用l-an15润滑油4、密封方式选取： 选用凸缘式端盖，易于调整轴承间隙，采用端盖安装毡圈油封实现密封。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决定。十一、设计小结 这次课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们在迈向社会，从事职业工作前一个必不可少的过程。在这次课程设计中，我发现不管是我们组还是班上其他同学，都齐心合力的把老师分配给我们的任务出色的完成了。尽管有些设计和数据不是专用的那么标准，但是我们班的同学在此次的设计中，把协调合作、分工完成体现的淋漓尽致。短短三周的课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识是如此的不足。课堂上所学的知识并不会用，另外，课堂上也有部分知识并不太清楚，于是我们又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我们本次课程设计的第二大收获。整个设计基本上满意，由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。对于我们组而言，当初太多的困难困扰了我们。在设计和计算过程中，并非每个组员都能在各个方面参与，因为是小组完成设计，所