天津大学减速器计算说明书模板-3周.doc

机械设计基础课程设计1计算说明书设计题目： 链板式运输机传动装置学生姓名 学院名称 专 业 学 号 指导教师 年 月 日机械设计基础课程设计2任务书编号334设计题目：链板式运输机传动装置1 电动机 2、4联轴器 3圆柱齿轮减速器 5链轮 6开式齿轮传动原始数据项 目设 计 方 案1234链条曳引力P（牛顿）5500600050005000链条速度v（米/秒）0.30.40.350.3链条节距t（毫米）125125150150链条齿数z7667开式齿轮传动的传动比i开552.22.2每日工作时数T（小时）16161616传动工作年限（年）6677注：传动不逆转，有轻微的振动，起动载荷为名义载荷的1.5倍，链速允许误差为5%。设计工作量：设计说明书 1份，减速器装配图 1张，减速器零件图 张目 录（根据具体的设计方案列出说明书目录。说明书一般不少于15页，内容应包括：联轴器的选择，传动件工作能力计算过程，轴的强度校核（输出轴），轴承的寿命计算（输出轴上轴承），键的强度校核（输出轴上的键），减速器的部分结构尺寸，润滑方式，技术要求等）1、2、一、1.设计要求 12.选择电动机 13、计算传动装置的运动和动力参数 14、传动件的设计计算 24.1圆锥直齿齿轮设计 24.2圆柱斜齿轮设计 64.3开式齿轮 11二、三、计算过程与说明结果1、设计要求设计一用于链板式运输机传动装置，其为圆锥-圆柱斜齿齿轮减速器。链条有效拉力F=5000N,链速V=0.3m/s,链节距为150mm。寿命7年，传动不逆转，有轻微震动，链速允许误差为5%。2、选择电动机2.1电动机类型和结构形式；2.2电动机容量2.2.1链轮的输出功率由F=1000 ,知 2.2.2电动机输出功率 Pd=Pw / 取1=0.94（开齿轮）, 2=0.97（圆柱齿轮） , 3=0.95（链轮）, 4=0.95（圆锥齿轮）, 5=0.99（滚珠轴承）；=0.99（联轴器）=12（6）（5）543=0.743 故 Pd=1.5/0.74=2.014KW; 2.23电动机额定功率由此可知选取型号为Y100L1-4，功率为2.2KW,n=1420r/min.3、计算传动装置的运动和动力参数3.1对于链轮输出功率与转速V=可知 n=17.14r/min 3.2传动装置的总传动比I=n/n=1420/17.14=82.853.3分配各级传动比选择开式齿轮传动比i=5.5,圆锥齿轮i=3,圆柱斜齿齿轮i=5.03.4各轴转速共6根轴，各轴序号如简图n1=1420 r / minn2=n1 =1420 n3 = n2 / i1=1420 /3= 473.3r / minn4= n3 / i=473.3/5=94.67r/min n5=n4 =94.67 r / minn= n5/ i3=17.2r/min3.5各轴输入功率：P1=2.2KWP2=P3=2.20.99=2.178kwP3=P254=2.178kw0.950.99=2.048kwP4= 2.0480.990.94=1.967kwP6=P463=1.9670.990.99=1.928kwP5= P531=1.794kw3.6各轴输入转距：T1=9550P/n1=95502.2/1420=14.796NmT2= 9550P/n2=14.648NmT3=9550P/n3=41.32NmT4=9550P/n4=198.42NmT5=9550P/n5=996.09NmT6=9550P/n6=194.49Nm4.传动件的设计计算4.1圆锥直齿齿轮设计 4.1. 1.选定齿轮的精度等级、材料及齿数 1）圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用7级精度 2）材料选择 由机械设计手册（第五版）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 3）选小齿轮齿数为Z1=20大齿轮齿数Z2=203=604.1.2.按齿面接触疲劳强度设计 (1).确定公式内各计算数值1）.试选载荷系数1.52）.小齿轮传递转距 T2=14.648Nmm3）.由机械设计手册（第五版）选取齿宽系数0.25 4）.由机械设计手册（第五版）查得材料的弹性影响系数5）.由机械设计手册（第五版）图10-21d查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限6）.计算应力循环次数 7).由机械设计手册（第五版）查得接触疲劳寿命系数8).计算接触疲劳许用应力取失效率为1%，安全系数S=1，故 (2).计算1).试算小齿轮分度圆直径, 2).计算圆周速度 5).计算模数 取整为2.5mm6)计算齿轮相关系数 7)圆整并确定齿宽 圆整取4.2圆柱斜齿轮设计 4.2. 1. 选定齿轮的精度等级、材料及齿数 1）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度 2）材料选择 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 3）选小齿轮齿数为,大齿轮齿数,取 4) 选取螺旋角。初选螺旋角4.2.2.按齿面接触疲劳强度设计 （1）.公式内各计算值1).试选2).由机械设计手册（第五版）选取区域系数Z=0.98 3).初选=144).小齿轮传递转距5).由机械设计手册（第五版）选取齿宽系数 6).由机械设计手册（第五版）查得材料的弹性影响系数7).由机械设计手册（第五版）查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限8).应力循环次数 9).由机械设计手册（第五版）查得接触疲劳寿命系数10).计算接触疲劳许用应力取失效率为1%，安全系数S=1，故 11).许用接触应力（2）.计算1). 试算小齿轮分度圆直径 3).计算齿宽b及模数 取2 4）几何尺寸计算 （1）.计算中心距 将中心距圆整为124mm（2）按圆整后的中心距修正螺旋角 因值改变不多，故等值不必修正。 （3）.计算大、小齿轮的分度圆直径 （4）.计算齿轮宽度 圆整后取 （5）计算当量齿数 2).计算圆周速度 则可知选等级8适宜4.2.3.按齿根弯曲强度校核 （1）.确定计算参数 1）.计算载荷系数 2）.齿形系数YFa和应力修正系数YSa 由齿数z1=20 z2=120查表可得YFa1=2.80 YSa1=1.55 YFa2=2.16 YSa1=1.81 3）.取弯曲疲劳安全系数S=1.25 4）由机械设计手册（第五版）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限 5）由机械设计手册（第五版）取弯曲疲劳寿命系数 6）计算弯曲疲劳许用应力 得 7）.计算 故安全4.3开式齿轮 4.3.1.选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数 1）按传动方案，选用开式直齿圆柱齿轮传动 2）圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用8级精度 3）材料选择 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 4）选小齿轮齿数为,大齿轮齿数4.4.2.按齿面接触疲劳强度设计 （1）.确定公式内各计算数值1）.试选载荷系数1.32）.小齿轮传递转距3）.由机械设计手册（第五版）表10-7选取齿宽系数1 5).查取齿形系数和应力校正系数 由机械设计手册（第五版）查得5).由机械设计手册（第五版）查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限6).计算应力循环次数 2).由机械设计手册（第五版）图10-18查得弯曲疲劳寿命系数3).计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，故 6）. 计算大、小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大。（2）. 设计计算 取成3（1）. 计算分度圆直径 （2）. 计算中心距 （3）. 计算齿轮宽度 圆整后取 5轴的初步估算1、 基本轴径估算 由设计要求，初定减速器中间轴的轴径选用40Cr（调质处理），计算常数为C=108，其余各轴选取45号钢（调质处理）计算常数为C=112， （1）、减速器高速轴的计算 选取轴的材料为45钢（调质），根据机械设计手册（第五版），取C=112,得。轴上有双键，轴径增加7%得13.82mm，又因为由外伸部分取标准值16mm。 （2）、减速器中间轴的计算 选取轴的材料为40（调质），根据机械设计手册（第五版）取，得，轴上有双键，轴径增加7%得18.31mm，圆整为19mm轴的最小直径显然是安装滚动轴承的直径和。 （3）、减速器输出轴的计算 选取轴的材料为45钢（调质），根据机械设计手册（第五版），取，得，轴上有双键，轴径增加7%得 32.95mm，又因为轴外伸，取标准值35.5mm。输出轴的最小直径为安装联轴器的直径。 （4）、开式齿轮主动轴的计算 选取轴的材料为45钢（调质），根据机械设计手册（第五版），取，得，轴上有双键，轴径增加7%得32.72mm，圆整为33.主动轴的最小直径为安装联轴器的直径。 （5）、开式齿轮传动轴的计算 选取轴的材料为45钢（调质），根据机械设计手册（第五版），取，得，轴上有双键，轴径增加7%得56.41mm，又因为有开式齿轮，取标准值56mm。主动轴的最小直径为安装联轴器的直径。 6轴的设计计算8联轴器的选择输入轴的最小直径为安装联轴器的直径，联轴器的计算转矩，查机械设计手册（第五版），由于转矩变化很小，故取，则 查机械设计课程设计选HL3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为160000，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为38mm。输入轴选HL1型弹性柱销联轴器，其公称转矩为160000，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为38mm。输出轴选选HL4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250000，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为84mmi=5.5i=3i=5.0参考文献12.注意：参考文献按标准格式（可参考某些书籍后面的参考文献格式）设计任务书目 录 5、轴的设计计算 155.1输入轴设计 155.2中间轴设计 215.3输出轴设计 296、滚动轴承的选择及计算 366.1输入轴滚动轴承计算 366.2中间轴滚动轴承计算 376.3输出轴滚动轴承计算 387、键联接的选择及校核计算 397.1输入轴键计算 397.2中间轴键计算 397.3输出轴键计算 408联轴器的选择 409、润滑与密封 4110、设计小结 42参考文献 43附录：A输出轴零件图一张A斜齿圆柱齿轮零件图一张A减速器装配图一张5.1输入轴设计5.1.1、求输入轴上的功率、转速和转矩 5.1.2、求作用在齿轮上的力已知高速级小圆锥齿轮的分度圆直径为mm而 圆周力、径向力及轴向力的方向如图所示5.1.3.初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。5.1.4.轴的结构设计（1）. 拟定轴上零件的装配方案如下(2). 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）.为了满足半联轴器的轴向定位，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由机械设计课程设计手册初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承303006，其尺寸为，而。这对轴承均采用轴肩进行轴向定位，由机械设计课程设计查得30310型轴承的定位轴肩高度，因此取3）取安装齿轮处的轴段6-7的直径；为使套筒可靠地压紧轴承，5-6段应略短于轴承宽度，故取。4）轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求，求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离，故取5）锥齿轮轮毂宽度为64.9mm，为使套筒端面可靠地压紧齿轮取6）由于，故取（3）.轴上的周向定位圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按由表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为50mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故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，此处选轴的尺寸公差为k6。（4）. 确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为5).求轴上的载荷载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T 6).按弯扭合成应力校核轴的强度根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢（调质），由表15-1查得，故安全。5.1.5. 精确校核轴的疲劳强度（1）. 判断危险截面截面5右侧受应力最大（2）. 截面5右侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面5右侧弯矩M为截面5上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45钢，调质处理。由机械设计手册（第五版）表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机械设计手册（第五版）附表3-2查取。因，经插值后查得又由机械设计手册（第五版）附图3-1可得轴的材料敏感系数为故有效应力集中系数为由机械设计手册（第五版）附图3-2查得尺寸系数，由机械设计手册（第五版）附图3-3查得扭转尺寸系数轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则综合系数为又取碳钢的特性系数计算安全系数值故可知安全。5.2中间轴设计5.2.1、求输入轴上的功率、转速和转矩 5.2.2、求作用在齿轮上的力已知圆柱斜齿轮的分度圆直径为而 已知圆锥齿轮的平均分度圆直径为而 圆周力、径向力及轴向力的方向如图所示5.2.3.初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。5.2.4.轴的结构设计（1）. 拟定轴上零件的装配方案如下(2). 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由机械设计课程设计初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306，其尺寸为，这对轴承均采用轴肩进行轴向定位，由机械设计课程设计查得30306型轴承的定位轴肩高度，因此取套筒直径37mm。2）取安装齿轮处的轴段；锥齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位，已知锥齿轮毂长L=55mm，为了使套筒端面可靠地压紧端面，此轴段应略短于轮毂长，故取，齿轮的右端面采用轴间定位，轴间高度，故取，则轴环处的直径为。3）已知圆柱斜齿轮齿宽，为使套筒端面可靠地压紧端面，此轴应略短于轮毂长，故取。 4）箱体小圆锥齿轮中心线为对称轴，则取。（3）.轴上的周向定位圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按由表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为22mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；圆柱齿轮的周向定位采用平键连接，按由表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为56mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故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，此处选轴的尺寸公差为。（4）. 确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为5.2.5.求轴上的载荷载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T 5.2.6.按弯扭合成应力校核轴的强度根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为40（调质），由机械设计手册（第五版）表15-1查得，故安全。5.2.7，精确校核轴的疲劳强度精确校核轴的疲劳强度（1）. 判断危险截面截面5右侧受应力最大（2）. 截面5右侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面5右侧弯矩M为截面5上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45钢，调质处理。由机械设计手册（第五版）表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按附表3-2查取。因，经插值后查得又由附图3-1可得轴的材料敏感系数为故有效应力集中系数为由附图3-2查得尺寸系数，由附图3-3查得扭转尺寸系数轴按磨削加工，由机械设计手册（第五版）附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则综合系数为又取碳钢的特性系数计算安全系数值故可知安全。（3）. 截面5左侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面5左侧弯矩M为截面5上的扭矩为截面上的弯曲应力轴的材料为45钢，调质处理。由机械设计手册（第五版）表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按附表3-2查取。因，经插值后查得又由附图3-1可得轴的材料敏感系数为故有效应力集中系数为由机械设计手册（第五版）附图3-2查得尺寸系数，由机械设计手册（第五版）附图3-3查得扭转尺寸系数轴按磨削加工，由机械设计手册（第五版）附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则综合系数为又取碳钢的特性系数计算安全系数值故可知安全。5.3输出轴设计5.3.1、求输入轴上的功率、转速和转矩5.3.2、求作用在齿轮上的力已知圆柱斜齿轮的分度圆直径为而 圆周力、径向力及轴向力的方向如图所示5.3.3.初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢（调质），根据机械设计手册（第五版）表15-3，取，得，输出轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取连轴器型号。联轴器的计算转矩，查表14-1，由于转矩变化很小，故取，则 查机械设计课程设计选HL4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250000，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为84mm。5.3.4.轴的结构设计（1）. 拟定轴上零件的装配方案如下(2). 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）.为了满足半联轴器的轴向定位，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径，左端用轴端挡圈定位，按轴端挡圈直径，半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故取1-2段的长度应比略短些，现取。2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由机械设计课程设计初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30312，其尺寸为，而。3）左端轴承采用轴肩进行轴向定位，由机械设计课程设计手册查得30311型轴承的定位轴肩高度，因此取，齿轮右端和右轴承之间采用套筒定位，已知锥齿轮齿宽为85mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度故取。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，则轴环处的直径为。轴环宽度，故取4）轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求，求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距，故取5）箱体小圆锥齿轮中心线为对称轴，则取。（3）.轴上的周向定位齿轮、半联轴器的周向定位采用平键连接，按由机械设计手册（第五版）表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为56mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样半联轴器与轴连接，选用平键14mm9mm70mm,半联轴器与轴的配合为；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为。（4）. 确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为5.3.5.求轴上的载荷载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T 6.按弯扭合成应力校核轴的强度根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢（调质），由机械设计手册（第五版）表15-1查得，故安全。5.3.6，精确校核轴的疲劳强度精确校核轴的疲劳强度（1）. 判断危险截面截面7右侧受应力最大（2）. 截面7右侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面7右侧弯矩M为截面7上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45钢，调质处理。由机械设计手册（第五版）表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机械设计手册（第五版）附表3-2查取。因，经插值后查得又由机械设计手册（第五版）附图3-1可得轴的材料敏感系数为故有效应力集中系数为由机械设计手册（第五版）附图3-2查得尺寸系数，由机械设计手册（第五版）附图3-3查得扭转尺寸系数轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则综合系数为又取碳钢的特性系数计算安全系数值故可知安全。6、滚动轴承的选择及计算6.1输入轴滚动轴承计算初步选择滚动轴承，由机械设计课程设计初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306，其尺寸为， =10/3,C=55800N,载荷水平面H垂直面V支反力F则 故 ，故合格6.2中间轴滚动轴承计算初步选择滚动轴承，由机械设计课程设计初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306，其尺寸为，载荷水平面H垂直面V支反力F则 故 故 ，故合格6.3输出轴滚动轴承计算初步选择滚动轴承，由机械设计课程设计初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30312，其尺寸为， 载荷水平面H垂直面V支反力F则 故 故 ，故合格7、键联接的选择及校核计算7.1输入轴键计算7.1.1校核联轴器处的键连接该处选用普通平键尺寸为，接触长度，则键联接所能传递的转矩为： ，故单键即可。7.1.2校核圆锥齿轮处的键连接该处选用普通平键尺寸为，接触长度，则键联接所能传递的转矩为：，故单键即可7.2中间轴键计算7.2.1.校核圆锥齿轮处的键连接该处选用普通平键尺寸为，接触长度，则键联接所能传递的转矩为： ，故单键即可。7.2.2.校核圆柱齿轮处的键连接该处选用普通平键尺寸为，接触长度，则键联接所能传递的转矩为：，故单键即可7.3输出轴键计算7.3.1.校核联轴器处的键连接该处选用普通平键尺寸为，接触长度，则键联接所能传递的转矩为