二级直齿减速器课程设计181.9%1.45%260%112.75%140.doc
二级直齿减速器课程设计181.9%1.45%260%112.75%140
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减速器课程设计
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二级直齿减速器课程设计181.9%1.45%260%112.75%140,减速器课程设计
- 内容简介：
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减速器设计说明书 设计参数 ： 1、 运输带工作拉力 : 1.9F kN ； 2、 运输带工作速度 : 1.45 /v m s ( 5%) ； 3、 滚筒直径： 260D mm ； 4、 滚筒工作效率： 0.96W ； 5、 工作寿命： 8 年单班制工作，所以， 8 3 0 0 8 1 9 2 0 0Hh ； 6、 工作条件： 连续单向运转，工作时有轻 微振动。 传动装置设计： 一、 传动方案 ： 展开式二级圆柱齿轮减速器。 二、 选择电机 ： 1、 类型： Y 系列三相异步电动机； 2、 型号： 工作机所需输入功率： 2 . 8 71000W WFvP k W; 电机所需功率：1 2 33 . 1 5WWd PPP k W ; 其中，W为滚筒工作效率， 0.96 1为高速级联轴器效率， 0.98 2为两级圆柱齿轮减速器效率， 0.95 3为高速级联轴器效率， 0.98 电机转速 n 选： 1500 /minr ； 所以查表选电机型号为： Y112M-4 电机参数： 额定功率：mp 4Kw 满载转速：mn 1440 /minr 电机轴直径： 0 .0 0 90 .0 0 428 mmmdnts三、 传动比分配 ： 121440 1 3 . 51 0 6 . 5mwni i in 总（ 6 0 1 0 0 0 1 0 6 . 5 / m i nw vnrD） 其中：1i为高速级传动比，2i为低速级传动比，且12(1 .3 1 .5 )ii， 取121.5ii，则 有：124.5, 3ii； 四、 传动装置的运动和动力参数 1、 电机轴： 3 .1 5mdP P kW； 1 4 4 0 / m i nmnr； 3 . 1 59 5 5 0 9 5 5 0 2 0 . 8 91440mm mPT N mn g； 2、 高速轴：1 3 . 0 8 7mP P k W联； 1 1 4 4 0 / m i nmn n r； 1113 . 0 8 79 5 5 0 9 5 5 0 2 0 . 4 7 31440PT N mn g； 3、 中间轴：21 3 . 0 1P P k W承 齿； 2 1 1/ 1 4 4 0 / 4 . 5 3 2 0 / m i nn n i r ； 2223 . 0 19 5 5 0 9 5 5 0 8 9 . 8 3320PT N mn g； 4、低速轴：32 2 . 9 3 5P P k W承 齿； 3 2 2/ 3 2 0 / 3 1 0 6 . 7 / m i nn n i r ； 3332 . 9 3 59 5 5 0 9 5 5 0 2 6 2 . 71 0 6 . 7PT N mn g； 5、工作 轴：3 2 . 8 7 6oP P k W联； 3 1 0 6 . 7 / m i non n r； 2 . 8 7 69 5 5 0 9 5 5 0 2 5 7 . 41 0 6 . 7oo oPT N mn g； nts传动零件设计： 一、齿轮设计 （课本 p175） 高速级（斜齿轮） ： 设计参数： 111213 . 0 8 7 ;2 0 . 4 7 3 ;1 4 4 0 / m i n ;3 2 0 / m i n ;4 . 5 ;19200P kWT N mnrnrihg寿 命 t1、选材： 大齿轮： 40Cr，调质处理，硬度 300HBS； 小齿轮： 40Cr，表面淬火，硬度 4050HRC。 2、确定许用应力： 1）许用接触应力： li mHbH H LHKS 而： 2 2 2l i m 1 1 7 2 0 / ( 1 7 4 8 2 0 ) / 8 3 6 /Hb H R C N m m N m m N m m 2 2 2l i m 2 2 6 9 / ( 2 3 0 0 6 9 ) / 6 6 9 /Hb H B S N m m N m m N m m 因为lim 2 lim 1H b H b，所以，只需考虑 2H。 对于调质处理的齿轮， 1.1HS 。 8226 0 6 0 3 2 0 1 9 2 0 0 3 . 6 9 1 0HN n t h ； 查表（ HBS 为 300）有循环 基数 70 2 .5 1 0HN ，故，02HHNN，所以， 1HLK 。 2l i m 2 669 6 0 8 /1 . 1HbH H LHK N m mS 2 2）许用弯应力： l i mFbF F c F LFKKS 查表有： 2l i m 1 6 0 0 /Fb N m m nts 2l i m 2 1 . 8 1 . 8 3 0 0 5 4 0 /Fb H B S N m m 取 2FS ，单向传动取 1FcK ，因为， 8603 . 6 9 1 0 4 1 0F V H FN N N 所以取 1FLK ，则有： 2l i m 1 600 3 0 0 /2FbF F c F LFK K N m mS 1 2l i m 2 540 2 7 0 /2FbF F c F LFK K N m mS 2 3）齿轮的工作转矩： 1113 . 0 8 79 5 5 0 9 5 5 0 2 0 . 4 7 31440PT N mn g 4）根据接触强度，求小齿轮分度圆直 径： 1 131 2 11ddHTK idKi 其中， 3 27 3 /dK N m m（钢制斜齿轮），11 , 1 . 1 7 , 4 . 5d Ki 。 1 1 331 2 211 2 0 4 7 3 1 . 1 7 4 . 5 17 3 3 1 . 3 51 6 0 8 4 . 5d dHTK id K m mi 所以，取 114 1 , 2 0 , 2nd m m z m m m ， 则有 12 1 14190db d m mz z i1 111222c o s ( ) 1 2 . 7( ) 1 1 2 . 7 52 c o s1 8 4 . 5c o snnnmzdma z z m mmzd m m 5）验算接触应力： 1 13112 1VH H EdT K K iZ Z Zdi 其中，取 nts 1 . 7 6 c o s 1 . 7 2 ;10 . 7 8 ;HaZZ K12111 , 1 . 8 8 3 . 2 ( ) c o s 1 . 6 4aK zz 22 7 1 /EZ N m m而，齿轮圆周速度为：11 4 1 1 4 4 0 3 . 0 9 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0dnv m s 故， 1.12HVK （ 7 级精度）， 所以 ，最终有， 2223 5 4 . 6 5 / 6 0 8 /HHN m m N m m 6）验算弯曲应力： 1212 VFF dnT K KYdm 其中， 11222 0 , 4 . 1 59 0 , 3 . 7 5FFzY（ x=0） 211222300 7 2 . 2 3 /4 . 1 5270 7 2 /3 . 7 5FFFFN m mYN m mY 12FFYY，所以应验算大齿轮的弯曲应力 1 222 22 212 2 2 0 4 7 3 1 . 1 7 1 . 1 23 . 7 5 5 9 . 8 /4 1 1 2VF F FdnT K KY N m mdm 低速级（直齿轮）： 设计参数： 111223 . 0 1 ;8 9 . 8 3 ;3 2 0 / m i n ;1 0 6 . 7 / m i n ;3;19200P k WT N mnrnrihg寿 命 t1、选材： 大齿轮： 40Cr，调质处理，硬度 300HBS； nts小齿轮： 40Cr，表面淬火，硬度 4050HRC。 2、确定许用应力： 1）许用接触应力： li mHbH H LHKS 而： 2 2 2l i m 1 1 7 2 0 / ( 1 7 4 8 2 0 ) / 8 3 6 /Hb H R C N m m N m m N m m 2 2 2l i m 2 2 6 9 / ( 2 3 0 0 6 9 ) / 6 6 9 /Hb H B S N m m N m m N m m 因为lim 2 lim 1H b H b，所以，只需考虑 2H。 对于调质处理的齿轮， 1.1HS 。 8226 0 6 0 1 0 6 . 7 1 9 2 0 0 1 . 2 3 1 0HN n t h ； 查表（ HBS 为 300）有循环基数 70 2 .5 1 0HN ，故，02HHNN，所以， 1HLK 。 2l i m 2 669 6 0 8 /1 . 1HbH H LHK N m mS 2 2）许用弯应力： l i mFbF F c F LFKKS 查表有： 2l i m 1 6 0 0 /Fb N m m 2l i m 2 1 . 8 1 . 8 3 0 0 5 4 0 /Fb H B S N m m 取 2FS ，单向传动取 1FcK ，因为， 8601 . 2 3 1 0 4 1 0F V H FN N N 所以取 1FLK ，则有： 2l i m 1 600 3 0 0 /2FbF F c F LFK K N m mS 1 2l i m 2 540 2 7 0 /2FbF F c F LFK K N m mS 2 3）齿轮的工作转矩： nts 1113 . 0 19 5 5 0 9 5 5 0 8 9 . 8 3320PT N mn g 4）根据接触强度，求小齿轮分度圆直径： 1 231 2 21ddHTK idKi 其中， 3 28 4 /dK N m m（钢制直 齿轮），20 . 8 , 1 . 1 3 , 3d Ki 。 1 2 331 2 221 8 9 8 3 0 1 . 1 3 3 18 4 6 4 . 70 . 8 6 0 8 3d dHTK id K m mi 所以，取 117 0 , 2 8 , 2 . 5d m m z m m m ，则有 12 1 212225684( ) 1 4 02210db d m mz z ima z z m md m z m m 5）验算接触应力： 1 13112 1VH H EdT K K iZ Z Zdi 其中，取 1 .7 6 , 1HZZ（直齿轮）， 22 7 1 /EZ N m m而，齿轮圆周速度为：11 7 0 3 2 0 1 . 1 7 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0dnv m s 故， 1.1HVK （ 7 级精度）， 所以，最终有， 2224 9 6 . 8 4 / 6 0 8 /HHN m m N m m 6）验算弯曲应力： 1212 VFF dnT K KYdm 其中， 11222 8 , 3 . 98 4 , 3 . 7 5FFzY（ x=0） nts 211222300 7 6 . 9 /3 . 9270 7 2 /3 . 7 5FFFFN m mYN m mY 12FFYY，所以应验算大齿轮的弯曲应力 1 222 22 212 2 8 9 8 3 0 1 . 1 3 1 . 13 . 7 5 8 5 . 4 5 /7 0 0 . 8 2 . 5VF F FdnT K KY N m mdm 所以 ，计算得齿轮的参数为 ： d m z a b *ah *c 高速级 大 184.5 2 90 112.75 45 12.7 1 0.25 20 小 41 20 50 低速级 大 210 2.5 84 140 55 小 70 28 62 二、联轴器选择 高速级 ： 2 0 .8 9T N m g ，电机轴直径： 28D mm ，所以，选择 4( )YL 钢 制 ； 低速级： 2 6 2 .7T N m g 所以，选择 9( )YL 钢 制 ； 三、初算轴径 3 PdCn（轴的材料均用 45 号钢 ，调质处理 ） 高速轴 ：3m i n 3 . 1 51 0 7 1 3 . 8 91440d m m ，（外伸轴， C=107） ， 根据联轴器参数选择 min 22d mm； 中间轴：3m i n 3 . 0 11 1 8 2 5320d m m ，（非外伸轴， C=118） ， 具体值在画图时确定； 低速轴：3m i n 2 . 9 3 51 0 7 3 2 . 31 0 6 . 7d m m ，（外伸轴， C=107） ， 根据联轴器nts参数选择 min 42d mm。 四、 轴承的 润滑 方式选择： 高速级齿轮的圆周速度为：11 4 1 1 4 4 0 3 . 0 9 / 2 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0dnv m s m s 所以，轴承采用油润滑。高速级小齿轮处用挡油板。 五、 箱体的结构尺寸： （ 机械设计课程设计 手册 p173） 箱座壁厚：20 . 0 2 5 3 8a m m ，而 0 . 0 2 5 1 4 0 3 6 . 5 8m m m m ， 所以，取 8mm 。 箱盖壁厚：120 . 0 2 5 3 8a m m ，所以，取1 8mm 。 箱座、箱盖、箱底座凸缘的厚度：1 1 21 . 5 1 2 ; 2 . 5 2 0b b m m b m m 箱座、箱盖的肋厚：110 . 8 5 6 . 8m m m m 轴承旁凸台的半径：12Rc轴承盖外径：23( 5 5 . 5 )D D d（其中， D 为轴承外径，3d为轴承盖螺钉的直径）。 中心高： ( 3 0 5 0 ) 2 0 1 0 7 . 5 4 0 2 0 1 6 7 . 5H m m m m m m 大 齿 轮 顶 圆 半 径取： 168mm ； 地脚螺钉的直径： 16fd mm（因为：12 2 5 2 . 7 6a a m m）；数目： 6。 轴承旁联接螺栓的直径：1 0 . 7 5 1 2fd d m m； 箱盖、箱座联接螺栓的直径：2 0 . 5 8 , 1 6 0fd d m m l m m 间 距轴承盖螺钉的直径：3 0 . 5 8 ,fd d m m数目： 4； 窥视孔盖板螺钉的直径：5 8d mm。 12,fd d d至箱外壁的距离：1 1 1 1 22 5 ; 1 8 ; 1 6fc m m c m m c m m 2,fdd至凸缘边缘的距离：2 2 1 2 22 3 ; 1 6 ; 1 4fc m m c m m c m m 。 外箱壁到轴承座端面的距离：1 1 1 2 1 6 4 0l c c m m 。 齿轮顶圆与内箱壁距离：1 1 .2 9 .6 mm ，取：1 12.5mm。 齿轮端面与内箱壁距离：2 18mm ，取：2 12mm。 nts 六、 初选轴承： 高速轴： 205， 5 2 ; 1 5D m m B m m； 中间轴： 306, 7 2 ; 1 9D m m B m m； 低速轴： 2209, 8 5 ; 1 9D m m B m m； 轴承端盖外径：235D D d高速轴：235 4 0 9 2D D d D m m ; 中间轴：235 4 0 1 1 2D D d D m m ； 低速轴：235 4 1 2 5D D d D m m 七、 轴的强度核算： 轴所 受的力： 高速级：112 2 2 0 . 4 7 3 9 9 8 . 7 1 0 0 00 . 0 4 1tTF N Nd ; t a n 1 0 0 0 t a n 2 0 373c o s c o s 1 2 . 7tnr FFN ; t a n 1 0 0 0 t a n 1 2 . 7 2 2 5 . 4atF F N 。 低速级：112 2 8 9 . 8 3 2 5 6 6 . 60 . 0 7tTFNd ； t a n 2 5 6 6 . 6 t a n 2 0 9 3 4 . 2r t nF F N ； 轴的受力分析： 高速轴： 2 0 .4 7 3 ;1 0 0 0 ;3 7 3 ;2 2 5 .4tCrCaCT N mFNF N mF N mggg由力平衡有： 2 9 0 ; 7 1 0 ;2 2 5 . 4 ;1 3 5 . 5 ; 2 3 7 . 5 ;t B t Da B ar B r DF N F NF F NF N F N nts 受力如图： 1 2 0 1 6 . 2 6C r BM F N m g； 1 2 0 3 4 . 8C tBM F N m g； 22 3 8 . 4C C CM M M N m g 2 0 .4 7 3T N m g ； 选材为 45 号钢调质处理，所以 查表有： 26 5 0 /B N m m 2211 6 0 / , 2 1 5 /bbN m m N m m 11 0 . 2 8bb ； 22( ) 3 9VCM M T N m g； 所以，危险截面为截面 C 311 8 . 60 . 1 VCCbMd m m ； 而此处 3 1 1 8 . 6Cd m m m m， 所以，此处满足强度要求，安全。 中间轴： 1 0 0 0 ;3 7 3 ;2 2 5 .42 5 6 6 .69 3 4 .28 9 .8 3tCrCaCtBrBFNF N mF N mF N mF N mT N mggggg由力平衡有： 1 4 3 3 . 6 ; 1 3 3 ;2 2 5 . 4 ;6 3 9 . 3 ; 7 8 . 1 3 ;t A t Da D a Cr A r DF N F NF F NF N F N nts 受力如图： 5 6 . 5 3 6 . 1 2B r AM F N m g； 5 6 . 5 8 1B tAM F N m g； 5 1 1 6 . 8C r DM F N m g； 5 1 6 . 8C tDM F N m g； 可见 B 处受力更大， 22 8 8 . 7B B BM M M N m g 8 9 .8 3T N m g ； 选材为 45 号钢调质处理，所以 查表有： 26 5 0 /B N m m 2211 6 0 / , 2 1 5 /bbN m m N m m 11 0 . 2 8bb ； 22( ) 9 2 . 2VBM M T N m g； 所以，危险截面为截面 B 312 4 . 8 60 . 1 VCCbMd m m ； 而此处 3 2 2 4 . 8 6Cd m m m m，所以，此处满足强度要求，安全。 低速轴： 2 6 2 .7 ;2 5 6 6 .6 ;9 3 4 .2 ;2 2 5 .4tBrBaT N mFNF N mF N mggg由力平衡有： 1 7 2 8 . 4 ; 8 3 8 . 2 ;6 2 9 . 1 ; 3 0 5 . 1 ;t A t Cr A r CF N F NF N F N nts受力如图： 5 6 . 5 3 5 . 5B r AM F N m g5 6 . 5 9 7 . 7B tAM F N m g22 104B B BM M M N m g2 6 2 .7T N m g ； 选材为 45 号钢调质处 理，所以查表有： 26 5 0 /B N m m 21 6 0 / ;b N m m 21 2 1 5 / ;b N m m 11 0 . 2 8bb ； 22()V B BM M T ； 127.4Nm g VCMT0 .2 8 2 6 2 .7 73.6Nm g VB VCMM所以，危险截面为截面 B 312 7 . 70 . 1 VBBbMd m m ； 而此处 4 7 2 7 . 7Cd m m m m， 所以，此轴 满足强度要求，安全。 八、 轴承使用寿命计算： （ 19200hL t h） 高速轴： 227 1 0 2 3 7 . 5 7 4 8 . 7 ; 2 2 5 . 4 ; 1 4 4 0 / m i nraF N F N n r 选用 205，则有：01 1 ; 7 . 1rrC k N C k N。 nts计算步 骤和结果如下： 计算项目 计算结果 0/arFC0.0317 e 0.225 /arFF 0.301 e ,XY 0 . 5 6 ; 1 . 9 4XY pf1.1 ()p r aP f X F Y F 942.2N 3 16670hjtLnPCf， 1tf 11kN 结论 jrCC （满足寿命要求） 中间轴： 221 4 3 3 . 6 6 3 9 . 3 1 5 7 0 ; 2 2 5 . 4 ; 3 2 0 / m i nraF N F N n r ； 选用 306，则有：02 2 . 1
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