二级齿轮减速器说明书(同名79).doc

河 北 工 程 大 学 课 程 设 计 说 明 书2012/2013学年 第2学期机械设计课程设计说明书 题目名称 展开式二级圆柱齿轮减速器学院（系） 装备制造学院 专 业 过程装备与控制工程班 级 过控1101班 学 号 110640124 姓 名 张金娜 指导教师 高瑞贞河北工程大学2013年7月机械设计基础课程设计任务书设计数据：运输带传递的有效圆周力F=2950N运输带速度V=0.95m/s滚筒的计算直径D=405mm设计要求：原动机为电动机，齿轮单向传动，有轻微冲击。工作条件：工作时间10年，每年按300天计 单班工作（每班8小时）。传动示意图如下：目 录一、电动机的选择3二、确定传动装置的总传动比和分配传动比4三、计算传动装置的运动和动力参数：4四、普通V带传动设计5五、链传动设计6六、齿轮传动设计71.高速级齿轮的设计72.低速级齿轮的设计10七、轴的设计121.中间轴的结构设计122.高速轴的结构设计143.低速轴的结构设计17八、滚动轴承的选择及校核计算19九、键的选择及强度校核22十、联轴器的选择23十一、减速器的润滑23十二、减速器机体结构及尺寸24十三、参考资料25一、电动机的选择 1.选择电动机型号。 由于Y系列三相异步电动机有构造简单、制造使用方便、效率高、 转矩大、价格便宜的特点，故选择Y系列三相异步电动机。 2.确定电动机机所需功率P：P= FV/1000P=29500.95/1000=2.8kw 3.确定传动装置的效率 普通V带传动效率：1=0.95 一对滚动轴承的效率：2=0.99 圆柱齿轮的传动效率3=0.98 联轴器的传动效率4=0.99 链的传动效率5=0.97 卷筒的传动效率6=0.96 故传动装置的总效率为总=12432456=0.950.9940.9820.990.990.96=0.81 电动机所需最小名义功率 P0=P/=2.8/0.81=3.46kw 所以电动机所选额定功率Pe=4kw 4.确定电机转速 n卷筒=（6010000.95）/405=44.82r/min 取V带传动比i=24,二级圆柱齿轮减速器传动比i总=840 所以电动机转速的可选范围是： n电动机=n卷筒i总=358.561792.8r/min 根据电动机所需功率和转速查手册查出电动机型号为Y112M4型。其额定功率为4kw，满载转速1440 r/min。基本符合所需设计要求。 所选电动机主要参数列于表中名称符号参数值额定功率Pe4kw满载转速ne1440 r/min伸出端直径D28+0.009-0.004mm伸出端安装长度E60mm安装基础地脚螺栓距离190mmx140mm二、确定传动装置的总传动比和分配传动比 总传动比：i总= 1440/44.82=32.12 平均传动比：i平均 = =2.4 分配传动比：取i带=1.6 ；i链 =2;i齿2=1.3i齿2 则i齿2=i总/1.3i链i带=2.8 注：i带为带轮传动比，记为i1=1.6; i齿1为高速齿轮传动比， 记为i2 =3.6; i齿2为低速齿轮传动比， 记为i3 =2.8; i链为链传动比，记为i4=2;三、计算传动装置的运动和动力参数： 1.电动机轴输出参数： 2.高速轴参数 3.中间轴参数4.低速轴参数5输送轴参数 各轴的转速、功率和转矩列于表如下轴名称转速n/r.min-1功率p/kw转矩T/N.m电动机轴14403.4622.947高速轴9003.25434.529中间轴2503.157120.60低速轴89.293.063327.603输送轴44.642.941629.178四、普通V带传动设计 1.确定V带型号 查表13-4得：K=1.2 计算功率pc: 根据Pc=4.152 kw ne=1440 r/min,查表，选择A型V带。2.确定带轮基准直径查表A型V带轮最小基准直径da=75 mm主动轮直径不小于75mm,现取主动轮直径d1=100mm取带的滑动率=0.02 查表取d2=160mm 3.验算带速 带速在525 m/s范围内，合适4.取V带基准长度La和 中心距a：初步选取中心距a： 按照0.7(d1+d2) a0 2(d1+d2) 即182a0120符合要求。 6.求V带根数Z： 查表得， P0=1.32,P0=0.15,KL=0.97，K=0.97 则 =3.3所以取Z=47.求作用在带轮轴上的压力F： 查表得q=0.1 kg/m， 故得单根V带的初拉力： = =114.26 N作用在轴上压力： 8.带轮的结构设计： 主动带轮结构采用实心式，孔径由高速轴确定，键槽A型，轮槽角34。从动带轮为四孔板式带轮，键槽A型，轮槽角38。槽间距 e=150.3mm,，槽边距fmin=9，轮毂宽:B带轮=（z1）e2f=(41)15mm29mm=63mm五、链传动设计1.确定链轮齿数 查表得，Z1=27 大链轮齿数Z2=iZ1=227=542.确定链条节数 初定中心距a0=40p = =120.96取链节数Lp=1213计算功率 查表得KA=1， Pc=KAP=3.063kw4.确定链条节距 ，其中采用单排链，Km=1，故查表得出采用16A链条，节距P=25.4mm 5.计算实际中心距将中心距设计成可调节的，不必计算实际中心距。可取aa0=40P=1016mm 6.计算链速 7. 确定作用在轴上的压力 六、齿轮传动设计1高速级齿轮的设计 n1=900r/min,p1=3.254kw,T1=34.529N.m 选择材料及确定材料的许用应力 由表得小齿轮用45钢调质处理 齿面硬度229286HBS 大齿轮用45钢调质处理 齿面硬度117250HBS Hlim1=620MPa , Hlim2=540MPaFlim1=460MPa , Flim2=420MPa 最小安全系数 SH=1.1, SF=1.25 按齿面接触疲劳强度设计设齿轮按8级精度制造，取载荷系数K=1.3，齿宽系数=0.8 查表得ZE=188 标准齿轮ZH=2.5 初选螺旋角=10 其中 取Z1=20,则Z2=i120=72 模数查表 取mn=2.5中心距齿宽b=dd1=0.850.77=40.62 mm取b2=45 mm b1= 50 mm 校核轮齿弯曲疲劳强度 当量齿数 Zv1=Z1/cos=21 Zv2=Z2/ cos=75 查表得，YFa1=2.81 YSa1=1.55YFa2=2.24 YSa2=1.75 =68.46 Mpa =61.61Mpa 齿轮的圆周速度 =2.39 m/s 查表应选9精度，但考虑中小制造厂一般为滚齿制造，故选为8级精度。 计算齿轮作用在轴上的力 齿轮1圆周力 =1360.21N 齿轮1径向力 =502.71N 齿轮1轴向力 =239.84N齿轮2圆周力 =1360.21N 齿轮2径向力 =502.71N 齿轮2轴向力 =239.84N齿轮的参数及几何尺寸高速级齿轮参数及几何尺寸 mm参数几何尺寸符号小齿轮大齿轮法面模数mn2.52.5法面压力角n2020法面齿顶高系数hn*11法面齿顶隙系数Cn*0.250.25齿顶高ha2.52.5齿根高hf3.1253.125螺旋角1010分度圆直径d50.77182.78齿顶圆直径da55.77187.78齿根圆直径df44.52176.53齿数Z2072齿宽b5045传动中心距a116.772.低速级齿轮的设计 n2=250r/min,p2=3.157kw,T2=120.609N.m 选择材料及确定材料的许用应力 由表得小齿轮用40Cr钢调质处理 齿面硬度241286HBS 大齿轮用40Cr钢调质处理 齿面硬度229268HBS Hlim3=700MPa , Hlim3=650MPaFlim4=500MPa , Flim4=460MPa 最小安全系数 SH=1.1, SF=1.25 按齿面接触疲劳强度设计设齿轮按8级精度制造，取载荷系数K=1.3，齿宽系数=0.8 查表得ZE=188 标准齿轮ZH=2.5 初选螺旋角=10 其中 取Z3=28,则Z4=i228=79 模数查表 取mn=2.5中心距齿宽b=dd3=0.871.08=56.86 mm取b4=60 mm b3= 65 mm 校核轮齿弯曲疲劳强度 当量齿数 Zv3=Z3/cos=29 Zv4=Z4/ cos=83 查表得，YFa3=2.55 YSa3=1.61YFa4=2.22 YSa4=1.77 =29.41 Mpa =28.151Mpa 齿轮的圆周速度 =0.93 m/s 查表应选9精度，但考虑到中小制造厂一般为滚齿制造，故选为8级精度。计算齿轮作用在轴上的力齿轮3圆周力 =3393.36N 齿轮3径向力 =1254.14N 齿轮3轴向力 =598.34N齿轮4圆周力 =3393.36N 齿轮4径向力 =1254.14N 齿轮4轴向力 =598.34N 齿轮的参数及几何尺寸低速级齿轮参数及几何尺寸 mm参数几何尺寸符号小齿轮大齿轮法面模数mn2.52.5法面压力角n2020法面齿顶高系数hn*11法面齿顶隙系数Cn*0.250.25齿顶高ha2.52.5齿根高hf3.1253.125螺旋角1010分度圆直径d71.08200.55齿顶圆直径da76.08205.55齿根圆直径df64.83194.30齿数Z2879齿宽b6560传动中心距a135.81七、轴的设计1.中间轴的结构设计材料的选择并确定许用弯曲应力：选用45号钢调质处理。查表 =60 Mpa 按扭转强度确定轴的最小直径查表得C=120： dC=120=27.94mm考虑到键槽対轴的削弱，将轴径增大7%， 即取dmin=(1+7%)27.94=29 mm设计轴的结构轴的装配方案如下在第1、5段安装轴承，初选角接触球轴承7007C，轴承内径d=35mm,宽度B=14mm, 外径D=62mm,对轴的力作用点与外圈大端面的距离a3=13.5mm,所以d1=d5=35mm在第2段安装齿轮3第4段安装齿轮2,d2,d4应略大于d1,d5,所以d2=d4=40mm齿轮2轮毂宽与齿轮宽度相等b3=65mm,所以L2=62mm齿轮3轮毂宽与齿轮宽度相等b2=45mm,所以L4=43mm第3段的轴肩高度h=（0.07-0.1）d2=2.8-4，取h=3,所以d3=46mm齿轮3左端面与箱体距离与高速轴齿轮右端面距箱体内壁距离均取1=10mm。齿轮2与齿轮3距离定为L3=10.5mm,则箱体内壁之间距离为Bx=21+L3+b3+( b2+ b1)2=143mm齿轮2的右端面与箱体内壁距离2=13+( b1- b2)2=12.5mm,轴承内端面距箱体内壁距离=12mmL1=B+1+3=39mm, L5=B+2+2=40.5mm轴上力的作用点之间的距离=55mm=65.5mm=47.5mm按弯曲强度校核轴承 轴的受力图和弯矩图如下在水平面内所以FAx=-958.47N方向与图中方向相反。由得，FDx=207.04N在垂直面 FAy=-2267.02N与图中方向相反 FDy=-2486.55N与图中方向相反。 计算、绘制弯矩图： 水平面内 垂直面内 求合成弯矩图 求危险截面当量弯矩： 从图可见，B-B,C-C处截面最危险， 其当量弯矩为：（取折合系数=0.6） B、C是危险截面，B的当量合弯矩大所以只需校核B 60MPa所以轴安全。2.高速轴的结构设计 材料的选择并确定许用弯曲应力：选用45号钢调质处理。查表 =60 Mpa 按扭转强度确定轴的最小直径查表得C=120： dC=18.42mm考虑到键槽対轴的削弱，将轴径增大7%， 即取dmin=(1+7%)d=20 mm设计轴的结构轴的装配方案如下 在第1段安装带轮，d1=25mm,B带=63mm,L带=50mm,L1=48mm在第2段的轴肩高度h=（0.07-0.1）d1=1.75-2.5mm，,所以d2=30mm在第3、7段安装轴承，初选角接触球轴承7007C，轴承内径d=35mm,宽度B=14mm, 外径D=62mm,对轴的力作用点与外圈大端面的距离a3=13.5mm,所以d3=d7=35mm轴承靠近箱体内壁的端面距箱体内壁取，挡油环轴孔宽度初定为B1=15mm，L3=L7=B+B1=29mm,在第5段安装齿轮1, d5=df1=44.52mm, L5=50mm4、6段直径可略大于轴承定位轴肩直径，d6=d4=40mmL6=+1-B1=7mmL4=Bx+-1-b1-B1=79.5mm初选轴承座的宽度L=58mm,轴承端盖凸缘厚度为Bd=10mm,取端盖与轴承座间的调整垫片厚度为t=2mm,取带轮凸缘端面距轴承端面距离K=28mm轴上力的作用点之间的距离=117mm=120mm=47.5mm按弯曲强度校核轴承 轴的受力图和弯矩图如下 在水平面内所以FBx=965.35N 由得，FDx=-558.55N方向与图中方向相反。在垂直面 FBy=-385.73N与图中方向相反 FDy=-974.48N与图中方向相反。 计算、绘制弯矩图： 水平面内 垂直面内 求合成弯矩图 求危险截面当量弯矩： 从图可见，B-B,C-C处截面最危险， 其当量弯矩为：（取折合系数=0.6） B、C是危险截面，需校核B，C 60MPa所以轴安全。 60MPa所以轴安全。3.低速轴的结构设计材料的选择并确定许用弯曲应力：选用45号钢调质处理。查表 =60 Mpa 按扭转强度确定轴的最小直径查表得C=120： dC=38.mm考虑到键槽対轴的削弱，将轴径增大7%， 即取dmin=(1+7%)d=41.72 mm设计轴的结构轴的装配方案如下 在第1段安装链轮，d1=45mm, L1=60mm在第2段的轴肩高度h=（0.07-0.1）d1=3.15-4.5mm，,所以d2=52mm在第3、6段安装轴承，初选角接触球轴承7212C，轴承内径d=55mm,外径D=110mm,宽度B=22mm,对轴的力作用点与外圈大端面的距离a3=22.4mm,所以d3=d6=55mm，轴承采用脂润滑，需要挡油环，挡油环宽度初定为B1，故L3=B+B1=37mm在第5段安装齿轮4, 为便于安装d5应略大于d6，d5=60mm,b4=60mm, L5=58mm在第4段的轴肩高度h=（0.07-0.1）d5=4.2-6mm，,所以d4=72mm齿轮左端面距箱体内壁距离4=1+（b3-b4)2=12.5mm， L4=Bx+-4-b4-B1=65mmL6=B2+4+2 =48.5mmL2=L+Bd+K2+t- B=46mm轴上力的作用点之间的距离=54.1mm=109.6mm=98.4mm按弯曲强度校核轴承 轴的受力图和弯矩图如下 在水平面内所以FAx=-1922.16N 方向与图中方向相反由得FCx=6779.76N。在垂直面 FAy=2271.91N FCy=1121.45N 计算、绘制弯矩图： 水平面内 垂直面内 求合成弯矩图 求危险截面当量弯矩： 从图可见，B-B,C-C处截面最危险， 其当量弯矩为：（取折合系数=0.6） 60MPa所以轴安全。 Fs1所以左端的轴承被放松，右端轴承被压紧则轴承的轴向分力轴承的当量动载荷B：则取e=0.43 所以：X=0.44，Y=1.3 D：则取e=0.43 所以：X=1，Y=0 因为PB PD只需校核轴承B校核滚动轴承寿命查表fp=1.1,ft=1所以轴承寿命足够 2.中间轴滚动轴承 选择轴承型号 中间轴选择角接触球轴承7007C，查变Cr=19500N, Cor=14200N作用在轴承上的载荷内部派生力,外部轴向力因为Fs2+FAFs1所以左端的轴承被放松，右端轴承被压紧则轴承的轴向分力因为Fa1Fa2,FAFD，所以只需校核轴承A。轴承的当量动载荷 因为：则取e=0.47 所以：X=0.44，Y=1.19 校核滚动轴承寿命 查表fp=1.1,ft=1所以轴承寿命足够。 3.低速轴滚动轴承 选择轴承型号 低速轴选择角接触球轴承7212C，查变Cr=61000N, Cor=48500N作用在轴承上的载荷内部派生力,外部轴向力因为Fs1+FAFs2所以左端的轴承被放松，右端轴承被压紧则轴承的轴向分力轴承的当量动载荷A：则取e=0.43 所以：X=0.44，Y=1.3 D：则取e=0.43 所以：X=1，Y=0 因为PA PC只需校核轴承C校核滚动轴承寿命查表fp=1.1,ft=1所以轴承寿命足够九、键的选择及强度校核1.高速轴与带轮配合处键联接高速轴与带轮配合处选用平键bh=87mm，t=4mm,L=40mm，l=L-b齿轮材料为钢，挤压应力所以键安全2.中间轴与齿轮2配合处键联接中间轴与齿轮2配合处选用平键bh=128mm，t=5mm,L=36mm，l=L-b齿轮材料为钢，挤压应力所以键安全3.中间轴与齿轮3配合处键联接中间轴与齿轮3配合处选用平键bh=128mm，t=5mm,L=56mm,l=L-b齿轮材料为钢，挤压应力所以键安全4.低速轴与齿轮4配合处键联接低速轴与齿轮4配合处选用平键bh=1811mm，t=7mm,L=50mm,l=L-b齿轮材料为钢，挤压应力所以键安全5.低速轴与链轮配合处键联接低速轴与链轮配合选用平键bh=149mm，t=5.5mm,L=40mm,l=L-b齿轮材料为钢，挤压应力所以键安全十、联轴器的选择1.计算载荷查表得K=1.3，计算转矩Tc=KT=817.93N.m2.选择联轴器的型号 查表初选联轴器HL4型弹性柱销联轴器，公称转矩Tn=1250N.m,许用转速n=4000r/min,Y型轴孔圆柱形，孔直径d=45mm,轴孔长度L1=84mm,总长L=112mm。 Tc= 817.93N.mTn=1250N.m n=44.64r/minn=4000r/min 所以安全。十一、减速器的润滑 1.齿轮传动的润滑 高速级齿轮 v1=2.39m/s;低速级齿轮 v2=0.93m/s由于齿轮圆周速度小于12m/s，所以齿轮采用油润滑，选用L-CKC68全损耗系统用油（GB443-1989），大齿轮浸入油中的深度约为12个齿高，且不少于10mm。2.轴承润滑高速轴 dn=3.1510 4r/min中间轴 dn=0.8810 4r/min低速轴 dn=0.5410 4r/min故可以用脂润滑.由表选用钙基润滑脂L-XAAMHA2(GB491-1987)，只需填充轴承空间的1/31/2，并在轴承内侧设档油环，使油池中的油不能进入轴承以致稀释润滑脂.十二、减速器机体结构及尺寸减速器箱体参数：高速级中心距a12116.77mm低速级中心距a34135.81mm箱座厚度=0.025a+3810mm箱盖厚度11 =0.02a+388mm箱盖凸缘厚度b1b1=1.5112mm箱座凸缘厚度bb=1.512mm箱座底凸缘厚度b2b2=2.525mm地脚螺钉直径dfdf =0.036a+12M16地脚螺钉数目na2504轴承旁联结螺栓直径d1d1=0.75 df10mm盖与座联结螺栓直径d2d2=(0.50.6) df8mm轴承端盖螺钉直径d3d3=(0.40.5) df8mm视孔盖螺钉直径d4d4=(0.30.4) df8mm定位销直径dd=(0.70.8)d26mmdf，d1，d2至外箱壁的距离C126mm20mm16mmdf， d2至凸缘边缘距离C230mm20mm外箱壁至轴承端面距离l1L1=C1+C2+(510)55mm联接螺栓d2的间距l105mm大齿轮顶圆与内箱壁距离1 1 1.212mm箱盖加强筋厚度m1m1 0.8518mm箱座强筋厚度mm0.8510mm轴承端盖外径D2D2=D+(55.5)d3 72mm 80mm100mm轴承旁联结螺栓距离SSD272mm80mm100mm 十三、参考资料1 杨可桢，程光蕴，李仲生，机械设计基础，北京：高等教育出版社，2006.52 吴宗泽, 机械设计课程设计手册, 北京：高等教育出版社，2006.113指导书：机械设计基础课程设计 曾宗福主编4指导书：机械设计课程设计 周海主编P=2.8kw总=0.81P0=.3.36kwPe=4kwY112M4型电动机i总=32.12i1=1.6i2=3.6i3=2.8i4=2Pc=4.152kw选A型普通V带d1=100mmd2=160mm符合要