[工学]课程设计分流式直齿圆柱齿轮减速器.doc

机械设计课程设计计算说明书题 目 设计运输机传动装置（分流式二级圆柱齿轮减速器） 指导教师 沈海宁 院 系 机械工程学院 班 级 机电2 学 号 100406022 姓 名 黎浩 完成时间 目录一设计任务书二、传动方案拟定. 三、电动机的选择. 四、计算总传动比及分配各级的传动比 五、运动参数及动力参数计算 六、传动零件的设计计算 七、轴的设计计算 八、滚动轴承的选择及校核计算 九、键联接的选择及计算 十、联轴器的选择.十一、润滑与密封.十二、参考文献十三、附录（零件及装配图）计 算 及 说 明结 果一 . 设计任务书1、 设计用于带式运输机的分流式二级直齿圆柱齿轮减速器。工作条件：单向运转，每天工作8小时，工作寿命8年，环境有灰尘，工作中有轻微震动，电源方式为三相交流，电压380伏，联轴器采用HL型。齿面采用软齿面，材料45号钢调制；轴材料为45号钢调制处理。原始数据：编 号4运输机工作拉力F/N2600运输带工作速度v/(ms-1)1.8卷筒直径D/mm2801.2 设计内容（1）确定传动装置的类型，画出机械系统传动方案简图；（2）选择电动机，进行传动装置的运动和动力参数计算；（3）传动系统中的传动零件设计计算；（4）绘制减速器装配图草图和装配图各1张（A0）;（5）绘制减速器箱体零件图1张（A1）、齿轮及轴的零件图各1张（A2） 2原始数据运输带曳引力F（N）：2600运输带速度V（m/s）：1.8滚筒直径D (mm)： 280二传动方案的拟定输送机由电动机驱动，电动机1通过联轴器2将动力传入减速器3，在经联轴器4传至输送机滚筒5，带动输送带6工作。传动系统中采用两级分流式直齿圆柱齿轮减速器=12000hF=5500NV=1.2m/sD=400mm分流式二级圆柱齿轮减速器三电动机的选择1 选择电动机类型 按已知工作条件和要求，选用Y系列一般用途的三相异步电动机2 选择电动机的容量1）滚筒所需功率： =FV/1000=23002.1/1000=4.83 kw 滚筒的转速=601000V/D=129.44r/min2）电动机至滚筒之间传动装置的总效率为： 其中， ，分别为传动系统中联轴器，齿轮传动及轴承的效率，是滚筒的效率，=0.99，=0.96，=0.98 =0.96 0.816 3）确定电动机的额定功率电动机的输出功率为=/ =4.83/0.816=8.09kw 确定电动机的额定功率 选定电动机的额定功率=7.5 kw 3、 选择电动机的转速 =129.44 r/min 该传动系统为分流式圆柱齿轮传动，查阅教材表18-1推荐传动比为=840 则总传动比可取 8至60之间 则电动机转速的可选范围为=8=8129.44=1035.54r/min =60=60129.44=5177.6r/min可见同步转速为1000r/min ，1500r/min ，3000r/min的电动机都符合，这里初选同步转速为1000r/min ，1500r/min ，3000r/min的三种电动机进行比较，如下表： 由参考文献1中表16-1查得：方案电动机型号额定功率（KW）电动机转速n/(r/min)质量/kg同步转速满载转速1Y132S2-27.5300029002.02.3702Y132M-47.5150014402.22.3813Y160M-67.510009702.02.01194Y160L87.5750720 2.02.0145 由表中数据，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量，价格以及总传动比，即选定方案2 四总传动比确定及各级传动比分配4.1 计算总传动比由参考文献1中表16-1查得：满载转速nm=1440 r / min；总传动比i=nm /=1440/129.44=11.124 4.2 分配各级传动比查阅参考文献1机械设计课程设计中表23各级传动中分配各级传动比 i1 =(1.31.5)i 取高速级的圆柱齿轮传动比= =3.94，则低速级的圆柱齿轮的传动比为 =/=11.124/3.94=2.82 =6.6kw=57.32r/min=0.816=8.09kw=11 kw=458.56r/min=3439.2r/min电动机型号为Y180L8i=12.74= 3.94=2.82 五计算传动装置的运动和动力参数1. 各轴转速电动机轴为轴，减速器高速级轴为轴，中速轴为轴低速级轴为轴，滚筒轴为轴，则 = 1440 r/min 1440/ 3.94 r/min=365.48 r/min 365.48/ 2.82 r/min = 129.60 r/min解得滚筒速度在输送带速度允许误差为5范围内2按电动机额定功率计算各轴输入功率 =7.5kw =7.50.99 kw=7.425kw =7.4250.960.98 kw =6.985kw =6.9850.960.98 kw =6.571kw =6.5710.980.99 kw =6.375kw2. 各轴转矩 =95507.5/1440 =49.73 =95507.425/1440 =49.24 =95506.985/365.48 =182.518 =95506.571/ 129.6 =484.205=95506.375/129.6 =469.762表3 轴的运动及动力参数项目电动机轴I高速级轴II中间轴III低速级轴IV带轮轴V转速（r/min4857.3057.30功率（kw）7.57.4256.9856.5716.375转矩()49.7349.24182.518484.205469.76传动比14.153.071效率0.990.940.940.97六、齿轮传动设计 1.高速级齿轮传动设计 （1）选择材料、精度及参数 a . 按图1所示传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动 b . 带式运输机为一般工作机器，速度不高，故选用 7级精度（GB10095-88） c . 材料选择。选择小齿轮材料为45钢（调质），大齿轮材料为45钢（调质）。 d . 初选小齿轮齿数=25，则大齿轮齿数=3.9425=99=3.94 e.选取齿宽系数查机械设计P205可知（0.71.15）：=1.152）按齿面接触强度设计 按下式试算 1）确定公式内的各计算数值 a . 试选=1.4 b. 分流式小齿轮传递的转矩=/2=24.62 c. 查图表（P207图10-6） 选取弹性影响系数=189.8 H=KHNLIMS 由机械设计图10-19取接触疲劳寿命系KHN1=0.92 KHN2=1.4 取失效概率为1 由图10-20lim1=lim2 =550mpa H=0.92*5501=506MPa f. 由式 N=60nj 计算应力循环次数 =60144088365=2.018109 =0.512 1092） 计算 a. 按式计算小齿轮分度圆直径 mm =40.43 mm b. 计算圆周速度 =3.1440.451440/（601000）m/s =1.75m/s c. 计算齿宽b及模数 b=1.1540.43mm=46.495mm =/= 1.617mm h =2.25=2.251.617mm=3.638mm b/h=12.78 e. 计算载荷系数K 使用系数=1.25，根据=3.048m/s，7级精度查图表（P194图10-8）得动载系数=1.05 查图表（P195表10-3）得齿间载荷分布系数=1.1 齿向载荷分布系数查表10-4 P197可得KH=1.4 由式 得载荷系数=1.251.051.11.4=2.02 f. 按实际载荷系数校正所得分度圆直径 由式 得=48.72mm g. 计算模数 =/=48.72/25 mm =1.9 4mm 3）按齿根弯曲疲劳强度设计 按式计算1） 确定计算系数a. 计算载荷系数由式 得=1.25111.35=1.35 b. 查取齿形系数查图表（P200表10-5）=2.65，=2.18c. 查取应力校正系数查图表（P表10-5）=1.58 ，=1.79d. 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，查图10-18P206弯曲疲劳寿命系数=0.83，=0.88 。查得小齿轮弯曲疲劳强度极限=380 MPa ，大齿轮弯曲疲劳强度极限=380 MPa ，由式 得=0.83380/1.4 MPa=225.28 MPa =0.88380/1.4 MPa=238.86 MPae. 计算大小齿轮的并加以比较 =2.651.58/225.28=0.01858 =2.1871.786/238.86=0.01635大齿轮的数值大2） 设计计算 mm =1.29mm 对比计算结果，由面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数 所以去模数为2分度圆直径为48.72 由以上计算结果，取=2 ，按接触疲劳强度得的分度圆直径=50 mm计算应有的齿数=48.72/2=24.36取=25 ，则=3.9425= 98 d1=50mm d2=196mm（4） 几何尺寸计算1） 计算中心距 mm 将中心距圆整为123mm2） 计算大小齿轮的分度圆直径 d1=50mm d2=196mm3） 计算齿轮宽度 =1.1550mm=57.5mm圆整后取=55mm ，=60mm4） 结构设计 由e2，小齿轮做成齿轮轴 由160mm=23360h 故所选用轴承满足寿命要求。确定使用深沟球轴承6009中速轴校核载荷水平面H垂直面V支反力F=1097.9=292.28弯矩=-3999.2=64860.79总弯矩MM=64983.96扭矩TT=110803.22按弯扭合成应力校核轴的强度 根据上表对危险截面进行校核，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，轴的计算应力 =14.79MPa前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查图表（P表15-1）得=60MPa，因此，故轴安全。2轴III上的轴承选择与计算由轴III的设计已知，初步选用深沟球轴承6006，由于受力对称，故只需要校核一个。其受力=1136.13N，=0，=3，n=365.48r/min1）查滚动轴承样本（指导书表15-5）知深沟球轴承6006的基本额定动载荷C=13200N，基本额定静载荷=8300N2）求轴承当量动载荷P 因为=0，径向载荷系数X=1，轴向载荷系数Y=0，因工作情况平稳，按课本（P表13-6），取P=（X+Y）=1.2（11136.13+0）N =1363.366NE e 3）验算轴承寿命 h=41387h=23360h 故所选用轴承满足寿命要求。确定使用深沟球轴承6006 低速轴校核载荷水平面H垂直面V支反力F=2228.5N=811.12N弯矩=374388=136268.16总弯矩MM=398416.09扭矩TT=519252按弯扭合成应力校核轴的强度 根据上表对危险截面进行校核，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，轴的计算应力 =10.06MPa前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查图表（P表15-1）得=60MPa，因此，故轴安全。3输出轴上的轴承选择与计算由轴IV的设计知，初步选用深沟球轴承6210，由于受力对称，只需要计算一个，其受力=2371.52 N，=0，=3 ，转速n=129.6/min 1）查滚动轴承样本（指导书表15-3）知深沟球轴承6013的基本额定动载荷C=38500N，基本额定静载荷=30500N 2）求轴承当量动载荷P 因为=0，径向载荷系数X=1，轴向载荷系数Y=0，因工作情况平稳，按课本（P表13-6），取=1.2，则 P=（X+Y）=1.2（12371.52+0）N =2845.82N3）验算轴承寿命 h=318422=2336000h 故所选用轴承满足寿命要求。确定使用深沟球轴承6014。九、键连接的选择与校核计算1输入轴与联轴器的键连接 1) 由高速轴的设计知初步选用键C12870，=49.73 2) 校核键连接的强度 键、轴和轮毂的材料都是钢，由课本（P表6-2）查得许用应力=100-120MPa，取=110MPa。键的工作长度=L-b=70mm-6mm=64mm，键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.58mm=4mm。由式可得 =249.73/46438MPa=10.22MPa=110MPa 可见连接的强度足够，选用键C128702齿轮2与中速轴的键连接 1)设计知初步选用键10850，=182.518 2) 校核键连接的强度 键、轴和轮毂的材料都是钢，由课本（P表6-2）查得许用应力=100-120MPa，取=110MPa。键的工作长度=L-b=56mm-10mm=46mm，键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.58mm=4mm。由式可得 =2182.518/44635MPa=56.68MPa=110MPa 可见连接的强度足够，选用键108503齿轮3中速轴的键连接 1) 由轴III的设计知初步选用键128100，=182.518 2) 校核键连接的强度 键、轴和轮毂的材料都是钢，由课本（P表6-2）查得许用应力=100-120MPa，取=110MPa。键的工作长度=L-b=100mm-12mm=88mm，键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.58mm=4mm。由式可得 =2182.518/48840MPa=25.92MPa=110MPa 可见连接的强度足够，选用键1081004齿轮4与低速轴的键连接1) 由轴IV的设计知初步选用键2214100，=484.205 2) 校核键连接的强度 键、轴和轮毂的材料都是钢，由课本（P表6-2）查得许用应力=100-120MPa，取=110MPa。键的工作长度=L-b=100mm-22mm=78mm，键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.514mm=7mm。由式可得 =2484.205/77880MPa=22.17MPa=110MPa 可见连接的强度足够，选用键22141005联轴器与低速轴的键连接 1) 由轴IV的设计知初步选用键1811110，=484.205 2) 校核键连接的强度 键、轴和轮毂的材料都是钢，由课本（P表6-2）查得许用应力=100-120MPa，取=110MPa。键的工作长度=L-b=110mm-18mm=92mm，键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.511mm=5.5mm。由式可得 =2484.205/5.59260MPa=31.89MPa=110MPa 可见连接的强度足够，选用键12100十、联轴器的选择1输入轴（轴II）的联轴器的选择 根据轴II的设计，选用HL型弹性套柱销联轴器（35钢），其尺寸如下表所示型号T（）（r/min）（mm）L（mm）转动惯量（）HL36305000481120.62输出轴（轴IV）的联轴器的选择 根据轴IV的设计，选用HL3型弹性柱销联轴器（35钢），其尺寸如下表所示型号T（）（r/min）（mm）L（mm）转动惯量（）HL412504000631423.4十一、减速器附件设计1视孔盖 选用A=120mm的视孔盖。2通气器 选用通气器（经两次过滤）M181.53油面指示器 根据指导书表9-14，选用2型油标尺M164油塞 根据指导书9-16，选用M161.5型油塞和垫片5起吊装置 根据指导书表9-20，箱盖选用吊耳d=20mm6定位销 根据指导书表14-3，选用销GB117-86 A6307起盖螺钉 选用螺钉M820十二、润滑与密封1齿轮的润滑 采用浸油润滑，由于高速级大齿轮浸油深度不小于10mm，取为油深h=57mm。根据指导书表16-1，选用全损耗系统用油 L-AN22。2滚动轴承的润滑 由于轴承的=38400160000 =8181.9160000 =4370160000 故选用脂润滑。根据表16-4 ，选用滚动轴承脂ZGN69-23密封方法的选取 由于凸缘式轴承端盖易于调整轴向游隙，轴II及轴IV的轴承两端采用凸缘式端盖，而嵌入式端盖易于安装和加工，轴III选用外圈无挡边滚子轴承，故选用嵌入式端盖。由于采用脂润滑，轴端采用间隙密封。总结机械设计是机电类专业的主要课程之一，它要求我们能结合课本的学习，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程是艰辛而又充满乐趣的，在这短暂