机械设计课程设计--减速器设计计算书.doc

河北建筑工程学院课程设计计算书 设计项目计算与说明结果一 电动机的 选择 1、电动机的容量选择 工作机所需有效功率Pw各部件的工作效率传动机构的总效率工作机所需的功率选择电动机电动机的参数电动机尺寸2、传动比的分配滚筒的转速为传动系统的总传动比为定各级系统的传动比1减速箱的传动比2高速级传动比3低速级传动比3、传动系统各轴的转速、功率和转矩计算0轴(电动机轴)1轴（减速器高速轴）2轴（减速器中间轴）3轴（减速器低速轴）4轴（开式圆柱齿轮高速轴）5轴（卷扬机滚筒轴）由上面的计算可得下表第二部分 传动件的设计计算一：减速器箱体外传动装置的设计计算1. 开式齿轮的设计计算选定齿轮参数1 选定齿轮类型2 选定齿轮精度3 选定材料4选取齿数按照齿根弯曲强度计算1确定公式内各计算数值a查各齿轮弯曲疲劳强度极限b计算应力循环次数c选取弯曲疲劳寿命系数d计算弯曲疲劳需许用应力e计算载荷系数K动载系数齿向载荷分布系数使用系数齿间载荷分配系数f查取齿形系数g查取应力校正系数h.计算大小齿轮的并加以比较i查取齿宽系数2设计计算3几何尺寸计算a各分度圆直径b.计算中心距c计算齿轮宽度5校核几何尺寸6校核齿高比主要设计计算结果二、减速器箱体内传动装置的设计计算1.高速级斜齿轮传动的设计及校核选定齿轮类型、精度等级、材料、齿数1选定齿轮类型2精度等级3材料4齿数5初选螺旋角按齿面接触强度计算1确定公式内的各计算数值a.确定b.确定区域系数c.确定d.取齿宽系数e.确定小齿轮的转矩f.材料弹性影响系数g.齿轮接触强度极限h.应力循环次数i.接触疲劳寿命系数j.计算接触疲劳许用应力k.许用接触应力2计算齿轮参数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，齿高h,及齿宽齿高比d.计算载荷系数K使用系数动载系数齿间载荷分布系数齿向载荷分配系数e.计算纵向重合度f.按实际载荷系数校正所得分度圆直径g.计算模数h计算分度圆直径及中心距a按齿根弯曲强度校核弯曲疲劳极限弯曲疲劳寿命系数求的值计算载荷系数K查齿形系数及应力校正系数计算螺旋角校核弯曲强度2.低速级斜齿轮传动的设计计算选定齿轮类型、精度等级、材料、齿数1选定齿轮类型2精度等级1 材料4齿数5初选螺旋角按齿面接触强度计算1确定公式内的各计算数值a.确定b.确定区域系数c.确定d.取齿宽系数e.确定小齿轮的转矩f.材料弹性影响系数g.齿轮接触强度极限h.应力循环次数i.接触疲劳寿命系数j.计算接触疲劳许用应力k.许用接触应力2计算齿轮参数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.计算载荷系数K使用系数动载系数齿向载荷分布系数齿间载荷分配系数e.计算纵向重合度f.按实际载荷系数校正所得分度圆直径g.计算模数计算分度圆直径及中心距计算齿宽计算按齿根弯曲强度校核a.计算弯曲疲劳极限b.弯曲寿命系数计算弯曲许用应力计算载荷系数计算当量齿数查螺旋角影响系数查取齿形系数及应力校正系数c. 校正弯曲应力 三轴径估算及联轴器、轴承的设计计算1.减速器高速级传动轴的计算轴的估算及联轴器的选择轴上的功率、转速、转矩作用在齿轮上的力初步确定轴的最小直径轴的结构设计1 根据轴向定位的要求确定轴各段长度和直径a. 的长度轴承的选择初步选取滚动轴承取安装齿轮处的轴段4-5的直径的长度，的长度3轴上零件的周向定位4确定轴倒角和圆角位置对轴的校核a.求该轴垂直面受力及弯矩，并做出受力图和弯矩图b.求水平方向所受各力c.求各合成弯矩并做出合成弯矩图.作扭矩图e.做当量弯矩图f.校核B截面2.减速器中间轴的计算轴径的估算及联轴器的选择求2轴上的功率、转速、转矩求作用在齿轮上的力初步确定轴的最小直径轴的结构设计1根据装配方案的要求，选用图示的装配方案轴承的选择a.初步选取滚动轴承b. 取安装齿轮处的轴段2-3的直径c. ，的长度2轴上零件的周向定位3确定轴倒角和圆角位置对轴的校核4求轴上的载荷a.求该轴受力及弯矩，并做出受力图和弯矩图b.求该轴垂直面受力及弯矩并作出受力图及弯矩图c.求水平方向所受各力，各弯矩并作出受力图及弯矩 图d.求出各合成弯矩并作出合成弯矩图e.作扭矩图f.做当量弯矩图g.校核截面B C截面B截面C3.减速器低速级传动轴的计算轴径的估算及联轴器的选择3轴上的功率、转速、转矩作用在齿轮上的力初步确定轴的最小直径轴的结构设计1根据装配方案的要求，选用图示的装配方案2根据轴向定位的要求确定轴各段长度和直径a. 的长度轴承的选择b.初步选取滚动轴承c.取安装齿轮处的轴段6-7的直径d. 的长度e. ，的长度3轴上零件的周向定位4确定轴倒角和圆角位置对轴的校核求轴上的载荷a.求该轴垂直面受力及弯矩，并做出受力图和弯矩图b.求水平方向所受各力c.求各合成弯矩并做出合成弯矩图d.作扭矩图校核B截面安全系数法校核a.截面C处的应力最大b.截面C的右侧校核 求，求，求，求，理论应力集中系数， 求敏性系数，有效应力集中系数，尺寸系数 扭转尺寸系数表面质量系数综合系数 刚特性系数，求 精确校核截面D求，材料等效系数求安全系数4、减速器低速轴轴承的校核轴承的额定寿命为1初选轴承2轴承的受力情况求轴向的径向载荷求轴承的派生轴向力， 求两轴承的当量动载荷 ， 计算轴承寿命 5、低速轴轴上两个键的设计计算选择键的类型许用挤压应力选键长键的工作长度键与轮毂键槽接触高度实际挤压应力第三部分、减速器的润滑构造及装配图设计一、减速器润滑方式，润滑剂及密封方式的选择1、 齿轮的润滑方式及润滑剂的选择高速轴齿轮圆周速度中间轴大齿轮圆周速度中间轴小齿轮圆周速度低速轴齿轮圆周速度浸油深度齿轮润滑剂的选择2、滚动轴承的润滑方式和润滑剂的选择滚动轴承润滑方式的选择滚动轴承润滑剂的选择3、滚动轴承密封选择4、箱体密封选择二、减速器箱体的构造及附件的设计计算低速级中心距a箱座壁厚 箱盖壁厚箱座凸缘厚度b箱盖凸缘厚度箱座底凸缘厚度地脚螺栓直径地脚螺栓数目n轴承旁连接螺栓直径箱盖与箱座联接螺栓直径联接螺栓的间距l轴承端盖螺钉直径视孔盖螺钉直径定位销直径d、至外箱壁距离、至凸缘边缘距离，轴承旁凸台半径凸台高度h外箱壁至轴承座端面距离大齿轮顶圆与内机壁距离齿轮端面与内机壁距离箱盖肋厚箱座肋厚m轴承端盖外径轴承旁联接螺栓距离s附图按照设计要求以及工作条件 KW由手册表12-8c联轴器效率 c=0.99g闭式圆柱齿轮传动效率 g=0.97g1开式圆柱齿轮传动效率g1=0.95b一对滚动轴承效率，b=0.99cy输送机滚筒效率，cy=0.965w输送机滚筒轴和钢绳间的传送效率01=c=0.99仅由联轴器决定。12=bg=0.990.97=0.96023=bg=0.990.97=0.96034=bc=0.990.99=0.98045=bg1=0.990.95=0.9405w=bcy=0.990.96=0.95001122334455w =0.9900.9600.9600.9800.9400.950 KW由手册表19-1查得，满足PwPr,转速为1000r/min-1500r/min条件的电动机为Y112M-44.0 KW 1500r/min由手册表19-3电动机中心高H=112mm轴伸出部分与联轴器相接段直径D=38mm长度E=80mmr/min由传动简图可知取开式圆柱齿轮传动的传动比 =4由计算可得两级圆柱齿轮传动总传动比为： 为便于两级圆柱齿轮减速器采用浸油润滑，当两级齿轮的配对材料相同，齿面硬度HBS=350，齿宽系数相等的时候，考虑齿面接触强度接近相等的条件，故高速级传动比： n=n=14403.85 KWN mr/minKWN r/minKWN mr/minKWN mr/minKWNmr/minKWN m轴号功率P/kW转矩T/(Nm)转速传动比i效率电动机轴3.8525.5144010.991轴3.8125.2514404.80.962轴3.6576116.353003.460.963轴3.51386.586.710.984轴3.44378.7786.740.955轴3.268143921.68由工作条件和运动简图可选择由课本表10-1初估小齿轮齿数为=18，由传动比为4可得大齿轮齿数为=由课本公式10-5由图10-20（c）查得两齿轮由图10-18查取取弯曲疲劳安全系数S=1.4由，7级精度，查图10-8得=1.1，查表10-3得，直齿轮；由表10-2查得使用系数；由表10-4用插值法查得7级精度小齿轮相对轴承不对称布置时；设，由，查图10-13得由表10-5查得由表10-5查得由表10-7=mmmmmmmmmm 与估计值相同，可以b=126mm h=2.25m=15.75mm与估计值相同，可以中 心 距：法 面 模 数：齿 数： 分度圆直径 齿 高：齿 宽：齿轮精度等级：7级材料及热处理：小齿轮45号钢，调质 大齿轮HT300，淬火由工作条件和运动简图可选择由工作条件由课本表10-1初选小齿轮齿数为，大齿轮齿数为初选螺旋角为由图10-30由图10-26由表10-7由表10-6由图10-21d由图10-19取失效概率为1%，安全系数为S=1MPaMPamm圆整后 已知查表10-2，.5，由v=2.77m/s，7级精度，查图10-8得=1.1查表10-4得查图10-13得查表10-3得mm=48.98=236.7=145.8由表10-20查得10-18表得 取弯曲疲劳安全系数S=1.4表10-5 所以，所选尺寸符合要求。 齿轮精度等级：7级材料及热处理：小齿轮40Cr，调质 大齿轮45钢，淬火由工作条件和运动简图可选择由工作条件由课本表10-1初选小齿轮齿数为大齿轮齿数为 取90初选螺旋角为初选由图10-30由图10-26由表10-7 由表10-6 由图10-21d 由图10-19取失效概率为1%，安全系数为S=1已知查表10-2得，由v=0.92m/s，7级精度查图10-8得=1.1查表10-4得查表10-3得 由图10-20c 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数 取弯曲疲劳安全系数S=1 所以，所选尺寸符合要求。 1440 r/min25.25 N m由式15-2初估直径，选取轴的材料为45号钢，由式15-3，取，则输入轴的最小直径为安装联轴器处的直径，为使所选的直径同联轴器孔径相适应，需同时选取联轴器型号，联轴器转矩为，由于转矩变化和冲击强度中等，故，则，应使小于联轴器的公称转矩，查表17-1（手册）选的联轴器为HL2弹性柱销联轴器。电动机轴为D=28mm，则半联轴器的孔径为，半联轴器的长度为62mm，半联轴器与轴配合的的毂孔长度为详见附图1为满足联轴器的轴向定位要求，1-2轴段右端需制出一轴肩，故2-3段直径为；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径，D=35mm；半联轴器与轴配合的毂孔长度为，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器而不压在轴的端面上，故1-2段长度比略短一些，取轴承同时受径向力和轴向力作用，参照工作要求并根据，由轴承产品目录初步选取0基本游隙、标准精度等级的圆锥滚子轴承30207，尺寸为，右端滚动轴承采用轴肩进行定位，由手册查得30207型轴承的定位轴肩高度 h= 7mm，因此，取，齿轮左端与箱体内壁间距16mm，已知齿轮轴的宽度为55mm，轴承右端面距箱体内壁为8mm，故取，取轴承端盖总宽度为38mm，根据轴承端盖的装拆方便及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=8mm，取半联轴器与轴的同向定位均采用平键连接，半联轴器与轴的连接选用平键为，配合为，滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处轴的直径尺寸公差为m6由表15-2 弯矩图为受力图为弯矩图为弯矩图为扭矩为脉动循环，轴材料为45号钢，硬度大于200HBS，可以求得弯矩图为 55MP所以，高速级轴符合要求。由式15-2初估直径，选取轴的材料为45号钢，由式15-3，取，则详见附图2轴承同时受径向力和轴向力作用，参照工作要求并根据，由轴承产品目录初步选取0基本游隙、标准精度等级的圆锥滚子轴承30206，尺寸为，右端滚动轴承采用轴肩进行定位，由手册查得30206型轴承的定位轴肩高度 h= 6mm，因此取，齿轮与轴承间采用套筒定位，已知两齿轮轮毂的宽度分别为，齿轮3为齿轮轴，齿轮2距箱体内壁，轴承距箱体内壁故取，齿轮的右端采用轴肩定位轴肩高度，故取h=6mm，轴环处直径， 安装齿轮的轴段比齿轮宽度短可知，。安装轴承后，轴肩与轴承间隙用套筒与挡油盘填充，齿轮与轴的周向定位均采用平键。由，查表6-1得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长度40mm。同时为了保证齿轮与轴配合由良好的对中性，选择齿轮轮毂与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处轴的直径尺寸公差为m6参考表15-2 把数值代入上式可求出弯矩图为扭矩为脉动循环，轴材料为45号钢，硬度大于200HBS，当量弯矩图为此轴安全由前面的计算结果可知由式15-2初估直径，选取轴的材料为45号钢，由式15-3，取，则输入轴的最小直径为安装联轴器处的直径，为使所选的直径同联轴器孔径相适应，需同时选取联轴器型号，联轴器转矩为，由于转矩变化和冲击强度中等，故，则，应使小于联轴器的公称转矩，查表17-1（手册）选的联轴器为HL4弹性柱销联轴器。取半联轴器的孔径为，半联轴器的长度为112mm，半联轴器与轴配合的的毂孔长度为详见附图3为满足联轴器的轴向定位要求，1-2轴段右端需制出一轴肩，故2-3段直径为；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径，D=46mm；半联轴器与轴配合的毂孔长度为，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器而不压在轴的端面上，故1-2段长度比略短些，取轴承同时受径向力和轴向力作用，参照工作要求并根据，由轴承产品目录初步选取0基本游隙、标准精度等级的圆锥滚子轴承30210，尺寸为，右端滚动轴承采用轴肩进行定位，由手册查得30210型轴承的定位轴肩高度 h= 6mm，因此取，,，齿轮右端与右端轴承间采用套筒定位，已知齿轮轮毂的宽度为80mm，为使套筒端面可靠的接近齿轮，此轴段应略短于轮宽，故取，齿轮的右端采用轴肩定位轴肩高度，故取h=4mm，轴环处直径，轴环宽度，取轴承端盖总宽度为42mm，根据轴承端盖的装拆方便及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=18mm，取齿轮4与2轴上的齿轮3相对应，则两轴的长度应对应相等，由此可得，齿轮左侧轴应与1，2轴相对应，所以， 齿轮、半联轴器与轴的同向定位均采用平键连接，按，由表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为，同时为了保证齿轮与轴配合由良好的对中性，选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，半联轴器与轴的连接选用平键为，配合为，滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处轴的直径尺寸公差为m6由表15-2AB=139.5mm BC=64.5mm 弯矩图为弯矩图为弯矩图为扭矩为脉动循环，轴材料为45号钢，硬度大于200HBS，可以求得=1.31.5所以该剖面的强度满足要求。滚动球轴承30210，由表15-1（手册）查得，则由表15-1得，由表13-7 由表13-7 向左轴承一被压紧，轴承二被放松查表13-5查出X，Y 查表13-6，得,故按轴承2的寿命计算 滚动轴承的为 所以轴承符合要求选用平键连接固定联轴器的键在轴端，选用C型固定齿轮的键在轴中间，选用A型轴为45号钢，齿轮为40Cr，半联轴器为灰铸铁，有中等冲击，查表6-2根据，取键长根据，从表得取键长 ,齿轮采用油润滑。，齿轮采用浸油润滑。查表4-3（手册），高速级大齿轮浸油深度 应为，低速级大齿轮浸油深度应为=（10 25.03）mm，两齿轮相比较，2齿轮浸油深度应为42mm，4齿轮浸油深度为将齿轮浸于减速器油池内，当齿轮转动时，将润滑油带到啮合处，同时也将油甩至箱壁上用以散热。由表16-1（手册），齿轮润滑采用中负荷工业齿轮油，代号为220，运动粘度为：因为两齿轮的速度大于2m/s，故滚动轴承采用油润滑。 由表16-1（手册），轴承和齿轮采用同种润滑油进行润滑，采用中负荷工业齿轮油，代号为220，运动粘度为：滚动轴承采用毡圈油封，由表16-9（手册）毡圈尺寸为：高速轴：3045297中间轴3045297低速轴4561448箱体剖分面上应该用水玻璃密封或者密封胶密封。a=180mm=0.025a+3=6.5mm8mm取为8mm 取为8mmb=1.5=1.58=12mm=1.5=12mm=2.5=20mm=0.036a+12=0.036140+12=17.04,取M18取n=4=0.75=13.5mm，=（0.50.6）=910.8，取M10150200,取=170mm=(0.40.5),取=8mm=（0.30.4），取=6.4mmd=（0.70.8）=78mm，取d=8mm查表4-2得，=20mm查表4-2得，=18mm=18mm根据低速级轴承座外径取h=50mm=44mm，取，取=0.85=6.8mm，取=7mmm=0.85=6.8mm，取m=7mms=112mmY型三相异步电动机=3.1KW01=0.9912=0.96023=0.96034=0.9805w=0.94045=0.950=0.800=3.85KWY112M-44.0 KW1500r/minH=112mmD=38mmE=80mmn=21.7r/mini=66= =116.584.803.46n=14