设计用于带式运输机的二级圆柱齿轮减速器.doc

机械设计课程设计计算说明书 题 目 用于带式运输机的展开式 二级直齿圆柱齿轮减速器 院 别 机 电 工 程 学 院 专业班级 机械设计制造及其自动化12专升本 设 计 人 学 号 原始数据 （数 成 绩 目 录第1章 传动装置的总体设计11.1 讨论传动方案11.2 选定电动机11.3 确定传动装置的总传动比和分配传动比31.4 传动装置的运动和动力参数3第2章 传动零件的设计计算52.1 带传动的设计计算52.2 齿轮传动的计算7第3章 轴、键及轴承的设计计算13第4章 联轴器的选择25第5章 润滑方式的确定26第6章 减速器箱体设计和附件设计27总 结29参考文献30第1章 传动装置的总体设计1.1 讨论传动方案1） 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2） 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3） 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大,将V带设置在高速级。4） 工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限为10年，小批量生产，单班制工作，运输带速度允许误差为5%。在中小型机械厂小批量生产。5）已知条件：运输带卷筒直径360mm，运输带工作速度1.2m/s，运输机工作轴转矩800N.m其传动方案如下： 1.2 选定电动机（1）选择电动机的类型和结构型式 根据经济性、使用要求、工作条件等选择，选Y系列三相异步电动机。(2)选择电动机的额定功率 查机械基础课程设计课本P97表9-15： 带传动效率：0.96每对轴承传动效率：0.99圆柱齿轮的传动效率：0.96联轴器的传动效率：0.993卷筒的传动效率：0.96说明：电机至工作机之间的传动装置的总效率：=.=0.818=(8001.2)/180= 5.33kw ,=6.52kw查机械基础课程设计课本P202表17-1，=7.5kw确定电机转速：取V带传动比i=23， =(1000601.2)/(360)=64r/min二级圆柱齿轮减速器传动比i=840所以电动机转速的可选范围是：=.=64.(23).(840)=10247680r/min方案电动机型号额定功率同步转速r/min额定转速r/min1Y160M-67.5KW10009702Y132M-47.5KW150014403Y132S2-27.5KW30002920符合这一范围的转速有：1000、1500、3000综合考虑电动机和传动装置的尺寸、和带传动、减速器的传动比，可见第2种方案比较合适，因此选用电动机型号为Y132M-4，其主要参数如下：额定功率kW满载转速同步转速ADEFGHLAB7.514401500216388010331325152801.3 确定传动装置的总传动比和分配传动比 =/=1440/64=22.5 分配传动比：取=2.95,则=22.5/2.95=7.63 取经计算=3.15,=2.42注：为带轮传动比，为高速级传动比，为低速级传动比。1.4 传动装置的运动和动力参数 计算各轴的转速、功率、转矩并列表备用。（1）各轴功率（输入功率） =6.520.96=6.26kw =6.260.960.99=5.95kw，=5.950.960.99=5.65kw（2）各轴转速 小带轮的转速为电机的满载转速。 =1440/2.95=488r/min=488/3.15=155r/min =155/2.42=64r/min 。 （3）各轴转矩 T1=9550P1/n1=95506.26/488=122.5N.m T2=9550P2/n2=95505.95/155=366.6N.m T3=9550P3/n3=95505.65/64=843.1N.m第2章 传动零件的设计计算2.1 带传动的设计计算计算项目计算内容计算结果1.确定计算功率2选择V带的带型3确定带轮的基准直径并验算带速4确定中心距a，和V带基准长度5验算小带轮包角查课本P156表8-7得KA=1.1，=KA.根据计算功率和小带轮转速根据V带带型，确定小带轮基准直径，应使 。验算带速，=（）/(100060)=6.78m/s,符合要求。大带轮基准直径=.，查课本p157表8-8.初定中心距a0，0.7（+）2（+）计算相应的带长Ldo，2+(+)/2+(-)2/4,查表得Ld实际中心距a+（-）/2180-(-)57.3/a90计算单根V带额定功率P，查课本P152表8-4a得。P=1.064kw。表8-4b，P=0.17kw。表8-5得K=0.925，表8-2得K=1.01，于是P=（P+P）.K.Kz=/P（F）=500（2.5-K）/(K.z.v)+qvq=0.1kg/mF=2zFsin（/2）选择A型V带=90mm=280mm=500mm=1761mm=1800mma=520mm=159P=1.15kwz=7F=133NF=667N2.2 齿轮传动的计算（1）高速级传动比计算项目 计算内容计算结果1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数2按齿面接触强度设计3计算圆周速度v4计算齿宽B5计算载荷系数6按实际载荷系数所得分度圆直径7计算模数m8按齿根弯曲强度设计按所示传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动运输机为一般工作机器，速度不高，故用7级度 材料选择。由课本P191表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。选小齿轮齿数=22大齿轮齿数=69.74, 选70公式，选择载荷系数K=1.3，T1=129.69， 由表10-7选齿宽系数=1弹性系数=189.8MPa，查小齿轮接触疲劳强度极限=600MPa，大齿轮接触疲劳强度极限=550MPa，由P207取接触疲劳寿命系数K=0.98，=1.03.计算接触疲劳许用应力，取安全系数S=1，由式（10-12）得，=K/S =./SZ计算小齿轮分度圆直径，代入中较小值计算大齿轮的分度圆直径代入上式得V1=1.66m/sV2=0.74m/sB1=.=1*66.18=66.18B2=.=1*93.35=93.35根据v=1.44m/s，9级精度由图10-8查得动载荷系数=1.15，直齿轮，=1，由表10-2查使用系数=1，表10-4查，插值法得=1.423 =1.35，故载荷系数K=（K/K）m=d/z=77.792/22=3.5公式m,由图10-20c查得小齿轮弯曲疲劳极限=500MPa，大齿轮弯曲疲劳极限=380MPa。由图10-18取弯曲疲劳寿命系数=0.85，=0.88，计算弯曲疲劳许用应力，取安全系数S=1.4，得=/S =/S载荷系数K=，查齿形系数=2.65，=2.226查应力校正系数，=1.58，=1.764，计算大小齿轮的/=0.01379，/=0.01644.圆整为标准值m=2mm，按接触强度算得的分度圆直径=61mm，算出小齿轮齿数=/m大齿轮齿数=124计算分度圆直径=m=39*2=78mm =124*2=248mm计算中心距a=（+）/2=（78+248）/2=163mm计算齿宽 b=.=1*78=78mm b=.=1*248=248mm=70=588MPa=566MPa=66.18mm=93.35V1=1.66m/sV2=0.74m/sB1=56.53mmB2=93.35K=1.5=77.792mmm=3.5mm=332.14MPa=257.86MPaK=1.553m1.925mm=124=78mm=248mma=163mmB=78mm=248mm（2）低速级传动比计算项目计算内容计算结果1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数2按齿面接触强度设计3计算圆周速度v4计算齿宽b5计算载荷系数6按实际载荷系数所得分度圆直径7计算模数m8按齿根弯曲强度设计9几何尺寸计算按所示传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动 运输机为一般工作机器，速度不高，故用9级精度 材料选择。由课本P191表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。选小齿轮齿数=24，大齿轮齿数=54.2公式，选择载荷系数K=1.3，T=394.8N.m，由课本P205表10-7选齿宽系数=1，由表查得弹性系数=189.8MPa，查小齿轮接触疲劳强度极限=750MPa，大齿轮接触疲劳强度极限=550MPa，由P207取接触疲劳寿命系数K=0.90，=0.95.计算接触疲劳许用应力，取安全系数S=1，由式（10-12）得，=K/S =./S计算小齿轮分度圆直径，代入中较小值2.32v=b=.根据v=0.84m/s，9级精度由图10-8查得动载荷系数=1.15，直齿轮，=1，由表10-2查使用系数=1，表10-4查，插值法得=1.423 =1.35，故载荷系数K=（K/K）m=/公式m,由图10-20c查得小齿轮弯曲疲劳极限=500MPa，大齿轮弯曲疲劳极限=380MPa。由图10-18取弯曲疲劳寿命系数=0.85，=0.88，计算弯曲疲劳许用应力，取安全系数S=1.4，得=/S =/S载荷系数K=，查齿形系数=2.65，=2.226查应力校正系数，=1.58，=1.764，计算大小齿轮的,/=0.01379，/ =0.01644,取大值代入.圆整为标准值m=2mm，按接触强度算得的分度圆直径=100mm，算出小齿轮齿数=/m 大齿轮齿数=2.26*100=226计算分度圆直径=m=100mm，=2*226=452mm计算中心距a=（+）/2=（100+452）/2=276mm计算齿宽 b=.=1*100=100mm=54=566.5MPa=618MPa=103.5mmv=0.84m/sb=103.5mmK=1.636=112mmm=4.67mm=303.57MPa=238.86MPK=1.553m3.25mm=50=226=100mm=452mma=1276mm=100mm=90mm第3章 轴、键及轴承的设计计算 计算项目计算内容计算结果1 各轴段直径的确定2校核该轴3轴承寿命校核：4弯矩及轴的受力分析图5键的设计与校核: 1各轴段直径的确定2校核该轴：3轴承寿命校核：4弯矩及轴的受力分析图5键的设计与校核：从动轴的设计：1确定各轴段直径2确定各轴段长度3校核该轴：4 轴承寿命校核5 弯矩及轴的受力分析图6 键的设计与校核1.材料选用45号钢调质处理，=100。=装小带轮的电动机轴径mm，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且所以查手册取mm。L1=1.75d1-3mm因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册取mm，L2=58mm。段装配轴承且，所以查手册62页表6-1取。选用6009轴承。L3=B+2=16+10+2=28mm段主要是定位轴承，取mm。L4根据箱体内壁线确定后在确定。装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴： 查手册51页表4-1得：得：e=5.96.25。段装配轴承所以 mm L6= L3=28mm。作用在齿轮上的圆周力为：径向力为=tg20作用在轴1带轮上的外力：F=667N1=73mm，2=211mm，3=96mm求垂直面的支反力：=-求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：=求水平面的支承力：由得:求并绘制水平面弯矩图：=求F在支点产生的反力：=+F求并绘制F力产生的弯矩图： =F =F在a处产生的弯矩： =求合成弯矩图：考虑最不利的情况，把与直接相加。=+(+)=+(+)求危险截面当量弯矩：从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）=+()计算危险截面处轴的直径：因为材料选择调质，查，得许用弯曲应力，则：d/(0.1)因为，所以该轴是安全的。轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查课本259页表16-9，10取取按最不利考虑，则有：= (+)+=(+)+则=10(C/(P)/(60n) 因此所该轴承符合要求。根据=36mm，=122.5N.m，确定V带轮选铸铁HT200，查表,由于在范围内，故轴段上采用键：, 采用A型普通键.键校核：L1=1.75d1-3=60综合考虑取=50，查表表10-10，所选键为：材料：选用45号钢调质处理。查取C=100。根据式得：C（p/）段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+=18+10+10+2=40mm。装配低速级小齿轮，且取，L2=93mm，因为要比齿轮孔长度少。段主要是定位高速级大齿轮，所以取，L3=10。装配高速级大齿轮，取 L4=62.5-2.5=60mm。段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取=40mm，查手册62页表6-1选用6208轴承，L=B+3+=18+10+10+2=43。作用在2、3齿轮上的圆周力：1=74mm，2=117mm，3=94mm =2T/d = 2T/d 径向力：=tg20=tg20求垂直面的支反力:=(+)-/(+)=+-计算垂直弯矩：=-(+)-求水平面的支承力： =+(+)/(+)=+-计算、绘制水平面弯矩图：= =-(+)+求合成弯矩图，按最不利情况考虑：=(+)=(+)求危险截面当量弯矩：从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）=+()+()计算危险截面处轴的直径： n-n截面:d/(0.1) m-m截面:d/(0.1)由于，所以该轴是安全的。轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查表16-9，10取取= (+)=(+)则=10(C/(P)/(60n)，因此所该轴承符合要求。已知=45mm=366.6N.m由于所以取因为齿轮材料为45钢。查表10-10得,L=93-18=75取键长为75mm. 另一个取键长为48mm所以所选键为: bh：14975 bh：14948因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式得：=C()考虑到该轴段上开有键槽，因此取=44.5(1+5)=46.7mm查手册9页表1-16圆整成标准值为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径。查手册85页表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值，因此取。设计轴段，为使轴承装拆方便，查手册62页，表6-1，取，采用挡油环给轴承定位。选轴承6215:。设计轴段，考虑到挡油环轴向定位.设计另一端轴颈，取，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。 轮装拆方便，设计轴头，取，查手册9页表1-16取。设计轴环及宽度b使齿轮轴向定位，故取取有联轴器的尺寸决定.，mm其它各轴段长度由结构决定。求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。1=97.5mm，2=204.5mm，3=116mm作用在齿轮上的圆周力： =2/径向力：=tg20求垂直面的支反力：=2/(+2)=-计算垂直弯矩：= =求水平面的支承力:=/(+2)=-计算、绘制水平面弯矩图。=2求F在支点产生的反力=F/(+2)=+F求F力产生的弯矩图: =F =F在a处产生的弯矩： =求合成弯矩图。考虑最不利的情况，把与直接相加。=+(+)求危险截面当量弯矩。从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）=+()计算危险截面处轴的直径。因为材料选择调质，查表14-1得，表14-3得许用弯曲应力，则：d/(0.1) =50.7mm考虑到键槽的影响，d=1.0550.7,因为，所以该轴是安全的。轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，取取按最不利考虑，则有：=(+)+则=10(C/(P)/(60n),该轴承寿命为年,所以轴上的轴承是适合要求的。因为d1=47mm,装联轴器表10-9选键为,表10-10得因为L1=107初选键长为100,所以所选键为: mm,装齿轮查表10-9选键为表10-10得因为=88mm初选键长为70mm,所以所选键为:：221470.d=23.4mmmm=60mmmmL2=58mmmm=28mmmmmmL6= L3=28mm=3920N=1426.8N=1060N=367N=77.4Nm=77.4Nm=2912.4N=1007.6N=212.6Nm=212.6Nm=225.5N=892.5N=64N.m=16.5Nm=16.5Nm=242.8Nm=242.8Nm=253.7Nmd34.8mm=3324.8N=1964.9N=66885hmmL1=40mmmmL2=93mmmmL3=10mmmmL4=60mm=40mmL=43mm=3712N=6546N=1351N=2382N=214.6N=1245.6N=15.9Nm=117Nm=4907N=5351N=363.1Nm=256.2Nm=363.4Nm=281.6Nm=357.3N.m424.8N.md41.4mm=4911.7N=5494N=12506h=47mmmm=80mm=6176.6N=2248N=1522N=726N=148.5Nm=148.4Nm=4182.5N=1994.1N=407.8NM=407.8NM=1707N=6151N=515.5N.m=166.6N.m=166.6N.m=600.6N.m=785.2N.md=53.3mmP=6157.8N=16569h第4章 联轴器的选择计算联轴器所需的转矩： 查表17-1取 =1264.7N.m查手册94页表8-7选用型号为HL6的弹性柱销联轴器。第5章 润滑方式的确定因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。第6章 减速器箱体设计和附件设计 名称符号计算公式结果箱座厚度10箱盖厚度9箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径M24地脚螺钉数目查手册6轴承旁联结螺栓直径M12盖与座联结螺栓直径=（0.5 0.6）M10轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）10视孔盖螺钉直径=（0.30.4）8定位销直径=（0.70.8）8，至外箱壁的距离查手册表1123422