创新实践Ⅱ—传动装置设计--两级圆拄齿轮减速器.doc

线订装辽宁工程技术大学 传动装置设计 说明书创新实践 传动装置设计 计算说明书 机械工程学院 学院（系） 机械工程及 自动化 专业 机械03-2 班设 计 者 指导教师 2005 年 12 月 30 日辽宁工程技术大学目 录1、设计任务书22、电动机的选择计算22.1选择电动机的转速22.2所需电动机的输出功率22.3选择电动机的型号23、传动装置的运动和动力参数计算33.1分配传动比33.2各轴功率、转速和转矩的计算44、传动零件的设计计算54.1（滚子链传动或v带传动）的设计计算54.2减速器箱内的圆柱齿轮传动的设计计算75、轴的设计计算145.1减速器高速轴的设计145.2减速器低速轴的设计156、滚动轴承的选择及其寿命计算196.1减速器高速轴滚动轴承的选择及其寿命计算196.2减速器低速轴的滚动轴承选择及其寿命计算197、键联接的选择和验算207.1减速器大齿轮与低速轴的键联接207.2减速器低速轴轴伸的键联接207.3减速器高速轴轴伸的键联接218、联轴器的选择219、润滑与密封219.1减速器齿轮传动润滑油的选择219.2减速器轴承润滑方式和润滑剂的选择219.3减速器密封装置的选择、通气器类型的选择2110、设计体会 2211、参考资料目录 23计算内容1、 设计任务书设计题目：两级圆拄齿轮减速器传动装置示意图2、 电动机的选择计算2.1选择电动机的转速2.1.1计算传动滚筒的转速pr=pw/=11.52/0.76nw=60v/d=(600.24)/(0.24)2.1.2选择电动机的转速根据表 查得电动机的转速为9702.2所需电动机的输出功率2.2.1工作机的功率pw=fv/1000=48000.24/10002.2.2传动装置的总效率开*齿*承*联*卷筒 =0.950.970.980.990.962.2.3所需电动机的输出功率*pr=pw/=11.52/0.76=2.3选择电动机的型号选的型号为y225s-8 传动比小结构紧凑。其主要性能数据如下表 方案号电动机型号额定功率 /kw同步转速/（r/min满载转速/（r/min总传动比1y180m-418.515001470127.82y200l1-618.5100097084.33 y225s-818.575073063.53传动装置的运动和动力参数计算3.1分配传动比3.1.1总传动比电动机的传动比为84.3 为总传动比3.1.2各级传动比的分配开式齿轮传动比 46 选6因为 i=i1i2i3.所以 i=i/i开=84.3/6i减=i/i联=14.05/1 i1=i2=i减/i1=14.05/4.353.2各轴功率、转速和转矩的计算0轴：电动机轴p0=prn0=970r/mint0=9.55p1/n1=9.5515.1510/9701轴：联轴器p1=p00=p0联=15.150.99n1=n0/i01=n0/i联=970t1=9.55p1/n1=9.5514.9910/9702z轴：减速器中间轴p2=p1*12=p1*齿*承=14.990.970.98n2=n1/n12=970/4.55st2=9.55p2/n2=9.5514.2510/213.193轴 减速器低速轴p3=p2*23=p2*齿*盛=14.250.970.98n3=n2/i23=213.19/3.37t3=9.55p3/n3=9.5513.5410/63.264轴p4=p3*34=p3*承*联=13.540.990.98n4=n3/i34=n3t4=9.55p4/n4=9.5513.1310/63.265轴p5=p4*34=p4*承*开=13.130.980.95n5=n4/i45=63.26/5.5t5=9.55p5/n5=9.5512.2210/11.56轴p6=p6筒=12.220.96n6=n5t6=9.55p4/n4=9.5511.7310/11.52 计算结果汇总列表如下：轴序号功率p /kw转速n/（r/min转矩t/n.m传动形式传动比效率015.15970149.17联轴器10.99114.99970147.58214.25213.19638.34齿轮4.350.97313.5463.262044.06413.1363.261982.16齿轮传动3.220.97512.2211.510147.91联轴器10.994、传动零件的设计计算4.1（滚子链传动或v带传动）的设计计算开式齿轮的设计：选材 小齿轮 选 ht350 hbs 230280 大齿轮 选 ht300 hbs 210269 由箱体得出 开式齿轮传动比 i1=4.36 i2=3.23 i1*i2=14.08 i=5.99确定齿轮传动精度：vr=（0.0130.022）n1 =0.0263.26所以齿轮的精度选10级小齿轮分度圆直径d1m齿宽系数 选0.4小齿轮齿数选 18大齿轮齿数 185.99=107.82齿数比 u=5.94传动比误差 u/u=0.008=0.8%小齿轮转矩t 1982.16载荷系数k k=ka*kv*k*k使用系数 ka 1.00动载荷系数 kv 1.1齿后载荷分布系数 k：1.22 =0 =1.88-3.2（1/z1+1/z2）cos=1.88-3.2（1/18+1/107）cos13得k 求kfa=1/yy=0.25+0.75/得kfa=1/0.66 得 k=1.111.221.51齿形系数 yfa=2.91应力修正系数 ysa=1.53重合度系数 y=0.66=yn*yx/sf查表得min=200 yx=0.96 yn=1 sf=1.25=2000.961/1.25mm10.6m（1+15%）=11.6中心距的确定a=d=mz=1218=216mmd=mz=12107=1284mmb=0.4216=86.4mm b=b b=86.4mm b=b+（510）=91.4mm4.2减速器箱内的圆柱齿轮传动的设计计算箱体内减速器采用 斜齿圆柱齿轮计算齿轮的m小齿轮用45号钢：表面淬火因为齿轮效率为0.97 所以用8级精度的齿轮因为是非对称布置 所以 选0.5小齿轮齿数用22 z=4.35z=4.3522齿数比 u=4.36传动比误差：u/u=0.002小轮转矩：t=147.58n.mvt=（0.0130.022）n1载荷系数 k=k*kv*k*k使用系数 ka 选1.00动载荷系数 kv 选 1.16齿向载荷分布系数 k 选1.15齿间载荷分配系数：k =13=1.88-3.2（1/z1+1/z2）cos+z1tan =1.88-3.2（1/22+1/96）cos13+220.5tan13得k=1.45则载荷系数k的初值 k=11.161.151.45重合度系数：y y=0.25+0.75/=0.25+0.75/1.78齿形系数：yfa=2.75应力修正系数 ysa=1.57螺旋角系数 y=1-*=0.91弯曲疲劳强度寿命系数 yn：1弯曲疲劳极限 yx：1安全系数 sf=1.25min=650=minyn*yx/sf=11/1.25650mm 2.31 中心距 a=181.7 要对中心距圆整求 cos=0.983 cos=0.983 d= d= b=*d1=0.567.3=33.65 b取整得35 所以b=b 圆整 小轮 b=b+（510）=40 斜齿轮的vt=dn/60000 =3.1467.3970/60000校合齿轮： 与估算k相差不大 kv1=1.17 k=1.15=+ =1.88-3.2（1/z1+1/z）cos+z1tan =1.88-3.2（1/22+1/96）cos10.6+1/3.14220.5tan10.6 =1.70+0.67 查表得 k=1.45k=11.171.151.45 查表得以下值节点影响系数 z 2.46重合度系数 z 0.82弹性系数 z 189.8螺旋角系数 z=0.99=*z*z/s 查表得以下值：齿面工作硬化系数 z 1.07齿面接触强度的安全系数 s：1.0接触疲劳极限应力 min=1150接触强度寿命系数 z ：1.0 =11501.01.07/1.0=1230.5 =z*z*z*z=189.82.460.820.99 对第二个齿轮的校合=189.8*2.46*0.82*0.99 因为 所以齿轮的接触强度足够对2轴上齿轮的设计1：材料 45号钢经表面淬火2：按弯曲疲劳强度进行计算 采用斜齿圆柱齿轮传动v（0.0120.021）n =0.02213.19 mn查表得以下值：齿宽系数 选0.5小齿轮数 z1选26 大齿轮齿数 z2=i*z1=3.22*26齿数比 u=84/26 u=（3.23-3.22）/3.22=0.0035%小齿轮的转矩t1 t1=6384.3n.m载荷系数 k=k*k*k*k查表得以下值使用系数 k 选1动载荷系数k的初值的确定 k=1.1齿向载荷分布系数 k 选1.08齿间载荷分配系数 k =13 =+=1.88-3.2（1/z1+1/z2）+z1tan =1.88-3.2（1/36+1/84）cos13+260.5tan13得k=1.46k=1*1.46*1.1*1.08查表得以下值：齿形系数 y y=2.63螺旋角系数 y=1-=1-0.95重合度系数 y=0.25+0.75/=0.25+0.75/1.68应力修正系数 y 选1.6=minyn*yx/sf查表得以下值yx=1.0 yn=1.0 sf=1.25min=650n/mm m 3.15对中心距的计算：a=mn=4=225.87 圆整=cosm（z1+z2）/2a分度圆 d=mnz1/cos=426/cos12.1=106.3mmd=mnz2/cos=484/cos12.1=343.56mm齿宽 b=*d=0.5106.3=53.15mm大轮齿宽 b=b 圆整小轮齿宽 b=b+（510）=60mm校核齿面疲劳强度 =ze*zh*z*z查表得以下值：弹性系数 ze=189.8n/mm2节点影响系数 zh=2.45 =+=1.88-3.2（1/26+1/84）cos12.1+*26*0.5*tan12.1=1.68+0.89k 选1.45k=11.451.11.08查表得以下值节点影响系数 z 选2.46重合度系数 z 选0.77螺旋角系数 z=0.99 =min*z*z/sh查表得以下值min=1150 sh=1.0z=1.0 z=1.07 =1074.7/mm =1074.7mm =189.8*2.45*0.77*0.99=730.05n/mm =189.8*2.45*0.77*0.99因为 所以齿面接触疲劳强度符合要求5、轴的设计计算5.1减速器高速轴的设计5.1.1选择轴的材料轴的选材为45号钢5.1.2初步估算轴伸直径高速轴的功率为14.99kw 转速为970 a选108d=a=108=26.9mm 5.1.3选择联轴器，设计轴的结构，初选滚动轴承从左到右 依次为轴段1-70由于电动机的直径为55mm 与之相配的联轴器的型号为hl4联轴器 与联轴器相配的 轴段1直径为40 长度为82mm轴段2 直径46mm 长度63mm 端盖轴段3 直径 50mm 长度45mm 轴承和挡油盘轴段4 直径56mm 长度60mm 轴段5 齿轮轴段6 直径56mm 长度23mm 挡油盘轴段7 直径 50mm 长度22mm 轴承5.2减速器低速轴的设计5.2.1选择轴的材料轴的选材为45号钢5.2.2按转矩初步估算轴伸直径低速轴的功率为13.54kw 转速为63.26 a选108d=a=108=49.96mm5.2.3设计轴的结构，初选滚动轴承（画出轴的结构图）从左到右依次为轴段1-7轴段1 直径71mm 长度142mm 联轴器轴段2 直径76mm 长度62mm 轴承盖轴段3 直径 80mm 长度50mm 轴承轴段4 直径 92mm 长度 44mm 挡油盘轴段5 直径 100mm 长度10mm 轴段6 直径92mm 长度52mm 齿轮轴段7 直径 80mm 长度52mm 轴承和挡油盘5.2.4轴的计算简图5.2.5求垂直面内的支承反力，作垂直面内的弯矩图计算f=11899.29n f=4426.54n f=2546.45n垂直支反力 r= r=-1251.42n5:2.6求水平面内的支承反力，作水平面内的弯矩图水平支反力为 r=8060.8n r=4222.32n5.2.7求合成弯矩，作合成弯矩图m=4.6210n5.2.8作转矩图扭矩t为2044060n5.2.9求当量弯矩，作当量弯矩图m=1308800n5.2.10校核轴的强度精确校核轴的疲劳强度判断危险截面截面右侧弯矩m 为m=4.63105（105-83）/105截面上的扭矩t为 t=2044060n.mm抗弯截面系数 w=0.1d抗扭截面系数 wt=0.2d截面上的弯曲应力 =97020/77868.8截面上的扭转剪应力 =2044060/155737.6弯曲应力幅 =1.24n/mm2弯曲平均应力 =0扭转剪应力的应力幅与平均应力相等 =/2=6.56n/mm2确定影响系数 轴的材料45号钢 调制处理 由表面淬火 查表4-1得 =600n/mm2 =275n/mm2 =140n/mm2轴肩圆角处的有效应力集中系数 k k 根据r/d d=80 r=1.6 d=80 所以r/d=0.02 d/d=80/80=1 表4-5 得 k=1.96 k=1.36尺寸系数 查表得 =0.65 =0.79表面质量系数 =0.9材料弯曲扭转的特性 =0.1 =0.05s=s=s=10.76、滚动轴承的选择及其寿命计算6.1.1选择轴承类型及初定型号高速轴的轴承 型号为30210型 圆锥滚子轴承轴承代号ddtb30210509021.75206.2减速器低速轴的滚动轴承选择及其寿命计算6.2.1选择轴承类型及初定型号低速轴的轴承 型号为30216型 圆锥滚子轴承轴承型号ddtb302168014028.25266.2.2计算轴承的受力水平支反力 根据前面已知 r=8060.8n r=4222.3n垂直支反力 根据前面已知 r=176.5n r=-1251.42nr=r=6.2.3计算当量动载荷轴承的派生轴向力s=r/（2y）=8062.73/2.8s=r/(2y)=4403.85/2.8轴向力 f=2546.45n 因为f+rr 所以a=2546.45+2879.55 a=2879.55n轴承当量动载荷的计算 e=0.42 a/r=5426/8062.73=0.67ep=xr+ya=0.48062.73+0.755426 a/r=2879.55/4403.85=0.65 p=4403.850.4+2879.550.756.2.4计算轴承寿命l=7、键联接的选择和验算7.1减速器大齿轮与低速轴的键联接减速器大齿轮用键 为b型键 bh=2214 键的长度为45mm键的校核： 校核公式为 = 直径d=92mm k=h/2 k=7 l=45mm b型键l=l=45 =141.06150所以键合格7.2减速器低速轴轴伸的键联接 用的键为bh=2012 键长为125mm7.3减速器高速轴轴伸的键联接用的键为bh=128 键长为70mm8、联轴器的选择高速轴外伸段和低速轴为伸轴段联轴器的选择下表：型号主动端d从动端d轴孔长度 hl455mm40mm84mmhl6 71mm70mm 142mm 选用键的型号 为a型键9、润滑与密封9.1减速器齿轮传动润滑油的选择抗氧防锈工业齿轮油 代号689.2减速器轴承润滑方式和润滑剂的选择用锂脂润滑9.3减速器密封装置的选择、通气器类型的选择因为多灰尘环境应选用有过滤灰尘作用的网式通气器10、设计体会（另起一页） 我设计的是双级圆柱齿轮减速器，经过几周的时间加上指导教师对我的帮助和指导，使我的设计得以在规定的时间内完成，在这几周的设计中我的体会很多。 首先，这次设计使我知道，设计是个比较苦和比较麻烦的工作，要想的面面俱到，稍有一点点的疏忽就会造成重大的失误就会使几天的工作白干，所以作为一名设计者要细心，要有吃苦耐劳的精神。 其次，课程设计使我对来大学2年多所学的知识得到了全面的回顾和总结。已经忘了许多的机械图学在这次设计中得以复学而且比以前运用的熟练。对机械工程设计学的知识可以说是一个总结，加深了对机械设计和机械零件，传动原理等知识的掌握和了解，学到了许多以前在书中所学不到的知识，可以说是上大学以来学到东西最多的几周。 再次，在设计中难免出现一些解决不了的问题，我们几个题目一样的同学经常在一起研究，这样又争进了大家之间的友谊和团队精神，指导老师也不厌其烦的为我们解答了许多问题我忠心的感谢老师对我的帮助。 总之这次设计使我受益非浅。11、参考资料目录（另起一页）机械设计工程学（上）机械设计工程学（下）几何测量与公差材料力学结论栏nw=11.5r/minpw=15.15kw=0.761pr=15.15kwi=14.05