二圆柱斜齿轮减速器课程实施方案

I 22 机械设计课程设计机械设计课程设计 设计计算说明书 设计题目 二 级 齿 轮 减 速 器 班级 设计者 指导教师 完成日期 2013 年 12 月 5 日 II 22 机械设计机械设计 课程设计任务书课程设计任务书 设计 题目 带式输送机传动装置设计者 材料 20 级 班 姓名 邓丽娟 题目 数据 工作机输入功率 kW 2 5 工作机输入转速 rpm 98 1 电动机 2 联轴器 3 减速器 4 带式输送机 工作机 工 作 条 件 1 连续单向运转 2 载荷较平稳 3 两班制 4 结构紧凑 5 工作寿命 5 年 设 计 内 容 1 减速器装配图 1 张 0 号图 2 零件图 2 3 张 3 设计计算说明书 1 份 设计期限自 201 年 月 日至 201 年 月 日答辩日期 指导教师设计成绩 III 22 个人收集整理 仅供参考 0 22 1 1 电动机地选择电动机地选择 1 1 电动机类型和结构地选择 因为本传动地工作状况是 载荷较平稳 单向旋转 所以选用常用地封闭式 Y 系列地电动机 其 中凸缘联轴器 0 98 滚动轴承 0 98 圆柱齿轮传动 0 97 卷筒传动 1 2 3 0 96 b5E2R 4 1 11 电动机容量地选择 工作机所需功率 Pw 1000 kW vF P 其中 NF1800 smv 5 2 得 kWkW vF P5 4 1000 5 21800 1000 传动装置地总效率80 0 4 2 3 4 2 2 1 电动机地输出功率KW p p w d 63 5 因载荷平稳 电动机额定功率只需略大于即可 选取电动机额定功率为 m P 0 P kw5 7 1 12 电动机转速地选择 滚筒轴工作转速 min 63 132min 36014 3 5 260000106 4 rr D v nw 展开式减速器地传动比为 40 8 1 i 所以电动机实际转速地推荐值为 min 2 5305 04 10611rinnw 符合这一范围地同步转速为 1500r min 3000r min 个人收集整理 仅供参考 1 22 综合考虑为使传动装置机构紧凑 选用同步转速 3000r min 地电机 型号为 Y132S2 2 满载转速 功率 7 5 min 2900rnm kw 2 2 计算传动装置地运动和动力参数计算传动装置地运动和动力参数 2 2 传动装置地总传动比及其分配 2 11 计算总传动比 由电动机地满载转速和工作机主动轴转速可确定传动装置应有地总传动比为 m n w n 21 9 w m n n i min 63 132 min 2900 r r 2 12 合理分配各级传动比 分别为高速级齿轮传动比和低速齿轮传动比 其中 1 4 i i i i i i i 故 5 54 3 96 i i 2 13 各轴转速 min 2900rnn m 电 min 2900rnn m 32 732 i n n min r 132 19 n n n min r 2 14 各轴地输入功率 KW p p w d 63 5 5 63kw 0 98 5 52kw 11 d pp 5 52 0 98 0 97kw 5 25kw 3212 pp 5 25 0 98 0 97kw 4 99kw 3223 pp 4 79kw 123 pp 卷 2 15 各轴地输入转矩 个人收集整理 仅供参考 2 22 用公式计算 i i i n P T9550 18 5 m d d n p T9550 mN 18 2 11 d TT mN 95 8 iTT 32 12 mN 360 6 iTT 32 23 mN 346 3 123 TT 卷 mN 运动和动力参数表 项目电动机轴输入轴中间轴输出轴卷筒转轴 转速 r min 29002900732 32132 19132 19 功率 kw 5 63 5 525 254 994 79 转矩 N m 18 518 295 8360 6346 3 传动比 115 543 961 效率 10 980 980 970 96 3 3 传动件设计计算传动件设计计算 3 1 高速级齿轮计算 3 11 选精度等级 材料及齿数 材料及热处理 选择小齿轮材料为 40Cr 调质 硬度为 280HBW 大齿轮材料为 45 钢 调质 硬 度为 240HBS 二者材料硬度差为 40HBS 精度等级选用 8 级精度 试选小齿轮齿数 z1 20 大齿轮齿数 z2 92p1Ean 按齿面接触强度设计 3 2 1 1 1 2 H EH d t t ZZ u uTK d 确定公式内地各计算数值 试选 1 6 2 433 1 0 75 0 818 1 568 189 8 t k H Z d 21aaa E Z KHN1 0 90 KHN2 0 95 600MPa S1 1 550MPa 2 1 MPa 1limH 2limH 1H 540MPa 522 5MPa DXDiT 1 11 S K LIMHN 2H 1 2lim2 S KHN 个人收集整理 仅供参考 3 22 531 25MPa H 2 21HH 者33 18mm 圆周速度 v 2 48 b 33 18mm t d1 100060 1 nd t s m d t d1 1 61mm 3 6225mm 9 159 mm z d m t nt 97 2 20 14cos27 61cos 1 1 mmmh nt 69 6 97 2 25 2 25 2 16 9 69 6 27 61 hb 1 58RTCrp tan318 0 1 z d 计算载荷系数 K 已知载荷平稳 所以取 KA 1 1 14 1 4 1 3 Kv H K 35 1 F K 故载荷系数4 1 FH KK 2 23 HHVA KKKKK 按实际地载荷系数校正所得地分度圆直径 37 06mm 1 d 3 1 tt KKd 计算模数 n m 1 8mm n m 1 1cos z d 按齿根弯曲强度设计 mn 3 2 1 2 1 cos2 F SaFa d YY z YKT 确定计算参数 计算载荷系数 2 07 FFVA KKKKK 查表得 1 58 0 75 Y z1 cos 20 58 z2 cos 94 65 1v z 3 2v z 3 YFa1 2 568 YFa2 1 8065 Ysa1 1 5558 Ysa2 1 8265 小齿轮地弯曲疲劳强度极限 大齿轮弯曲强度极限 MPa500 1FE MPa380 2FE 弯曲疲劳寿命系数 0 90 0 92 弯曲疲劳安全系数 S 1 4 5PCzV 95 0 K 1FN 98 0K 2FN 个人收集整理 仅供参考 4 22 321 43MPa MPa39 339 4 1 50095 0 S K 1FE1FN 1F 249 71MPaMPa266 4 1 38098 0 S K 2FE2FN 2F 计算大 小齿轮地并加以比较 F SaFaY Y 0 0124 0 0132 1 11 F SaFaY Y 2 22 F SaFa YY 大齿轮地数值大 设计计算 1 4mm 故取 2mm 已可满足弯曲强度 但为了同mm mm cos YY z cosYKT m F SaFa d n 12201470 61201 148801061279612 2 3 2 23 3 2 1 2 1 n m 时满足接触疲劳强度 需按接触疲劳强度算得分度圆直径 37 06mm 来计算应有地齿 1 d 数 于是由jLBHr 18 01 取 18 则 81 36 取 818325 52 145566 1 1 cos m cosd z n 26 1 z 12 zz 2 z 3 12 几何尺寸计算 计算中心距 102 88mm 圆整后取 103mm mm cos cos mzz a n 57145 142 528726 2 21 a 按圆整后地中心距修正螺旋角 919314 1462 528726 2 21 arccos a m zz arccos n 86 13 因 值改变不多 故参数 等不必修正 K H Z 计算大 小齿轮地分度圆直径 37 08mmmm cos cos mz d n 1967 919314 5226 1 1 168 92mmmm cos cos mz d n 81224 919314 5287 2 2 计算齿轮宽度 b 37 08mm 圆整后取 B2 40mm B1 45mm d t d1 个人收集整理 仅供参考 5 22 3 2 低速级齿轮计算 3 21 选精度等级 材料及齿数 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 精度等级选用 7 级精度 试选小齿轮齿数 z1 20 大齿轮齿数 z2 65 初选螺旋角 14 xHAQX 按齿面接触强度设计 3 2 1 1 1 2 H EH d t t ZZ u uTK d 确定公式内地各计算数值 试选 1 6 2 433 1 0 75 0 858 1 608 189 8 t k H Z d 21aaa E Z KHN1 0 90 KHN2 0 95 600MPa S1 1 550MPa 2 1 MPa 1limH 2limH 1H 540MPa 522 5MPa LDAYt 1 11 S K LIMHN 2H 1 2lim2 S KHN 531 25MPa H 2 21HH 者54 81mm 圆周速度 v 0 957 b 54 81mm t d1 100060 1 nd t s m d t d1 2 66mm 5 985mm 9 157 mm z d m t nt 97 2 20 14cos27 61cos 1 1 mmmh nt 69 6 97 2 25 2 25 2 16 9 69 6 27 61 hb 1 58Zzz6Z tan318 0 1 z d 计算载荷系数 K 已知载荷平稳 所以取 KA 1 1 15 1 42 1 3 Kv H K 35 1 F K 故载荷系数4 1 FH KK 2 2862 HHVA KKKKK 按实际地载荷系数校正所得地分度圆直径 60 98mm 1 d 3 1 tt KKd 计算模数 n m 个人收集整理 仅供参考 6 22 2 96mm n m 1 1cos z d 按齿根弯曲强度设计 mn 3 2 1 2 1 cos2 F SaFa d YY z YKT 确定计算参数 计算载荷系数 2 093 FFVA KKKKK 查表得 1 58 0 75 Y z1 cos 20 58 z2 cos 66 87 1v z 3 2v z 3 YFa1 2 568 YFa2 2 2052 Ysa1 1 5558 Ysa2 1 73374 小齿轮地弯曲疲劳强度极限 大齿轮弯曲强度极限 MPa500 1FE MPa380 2FE 弯曲疲劳寿命系数 0 90 0 92 弯曲疲劳安全系数 S 1 4 dvzfv 95 0 K 1FN 98 0K 2FN 321 43MPa MPa39 339 4 1 50095 0 S K 1FE1FN 1F 249 71MPaMPa266 4 1 38098 0 S K 2FE2FN 2F 计算大 小齿轮地并加以比较 F SaFaY Y 0 0124473 0 015310 大齿轮地数值大 1 11 F SaFaY Y 2 22 F SaFa YY 设计计算 1 989mm 故取 3mm 已可满足弯曲强度 但为了mm mm cos YY z cosYKT m F SaFa d n 12201470 61201 148801061279612 2 3 2 23 3 2 1 2 1 n m 同时满足接触疲劳强度 需按接触疲劳强度算得分度圆直径 60 98mm 来计算应有地 1 d 齿数 于是由rqyn1 19 75 取 20 则 64 6 取 658325 52 145566 1 1 cos m cosd z n 26 1 z 12 zz 2 z 3 22 几何尺寸计算 个人收集整理 仅供参考 7 22 计算中心距 131 17mm 圆整后取 132mm mm cos cos mzz a n 57145 142 528726 2 21 a 按圆整后地中心距修正螺旋角 919314 1462 528726 2 21 arccos a m zz arccos n 15 因 值改变不多 故参数 等不必修正 K H Z 计算大 小齿轮地分度圆直径 62 12mmmm cos cos mz d n 1967 919314 5226 1 1 201 88mmmm cos cos mz d n 81224 919314 5287 2 2 计算齿轮宽度 b 62 12mm 圆整后取 B2 65mm B1 70mm d t d1 4 轴地设计计算 4 1II 轴 初步确定轴地最小直径 选取轴地材料为 45 钢 调质处理 取 110 于是得 0 A 22 67mmmm mm n P Ad min 626 4287 843 112 3 3 2 2 0 3 37 316 77 2 110 4 11 求作用在齿轮上地受力 已知大齿轮分度圆直径168 92mm mm cos cos mz d n 81224 919314 5287 2 2 86 13 20 n 而 987 45N 2t FNN d T Ft1135 224810 612722 2 1 92 168 1034 8 2 4 370 18N 243 64N 2r F 2t FNN cos tan cos tan FF n tr 427 919314 20 1135 11 2a F 2t F NNtantanFF ta 2979193141135 11 小齿轮分度圆直径62 12mm mm cos cos mz d n 1967 919314 5226 1 1 20 n 15 2685 13N 3t FNN d T Ft3798 067190 612722 1 2 个人收集整理 仅供参考 8 22 1011 78N 719 48N 3r F 3t FNN cos tan cos tan FF n tr 1429 919314 20 3798 22 3a F 3t FNNtantanFF ta 9939193143798 22 因轴承同时受有径向力和轴向力 故选择角接触球轴承 7007C 4 12 轴地结构设计 拟定轴上零件地装配方案 I II 段轴用于安装轴承 7007C 故取直径为 35mm II III 段安装套筒 直径 35mm III IV 段安装小齿轮 直径 40mm IV V 段分隔两齿轮 直径为 42mm V VI 段安装大齿轮 直径为 40mm VI VIII 段安装套筒和轴承 直径为 35mm 根据轴向定位地要求确定轴地各段直径和长度 I 长度为 14mm III IV 段用于安装小齿轮 为 70mm IV V 段用于隔开两个齿轮 长度为 8mm V VI 段用于安装大齿轮 为 40mm VI VIII 长度为 14mm 4 13 求轴上地载荷 A B C D 49 5 63 34 5 FNVA FNVDEmxvx Ft3Ft2 MV MVC 个人收集整理 仅供参考 9 22 FNHA MVB Fa2 FNHD Fr2 Fr3 Fa3 MH T 如图受力简图 N AD CDFBDF F tt NVA 3239 9260 758113522413798 23 N7 2012 147 5 3445 9875 9713 2685 2685 13 987 45 2012 7 1659 88N 故方向相同 NFFFF NVAttNVD 1694323911353798 33 NHDNHA FF和 NABFM VAVB 65 99628 57265 86N mmNmmN CDFM NVDVC 994387581694 N N AD d F d FACFABF F aarr NHD 169 4303 2 1967 993 2 81224 29772444272621429 22 3 3 2 223 N N AD d F d FCDFBDF F aarr NHA 833 4303 2 1967 993 2 81224 29775842722411429 22 3 3 2 223 mmNABFM NHAHB 14463 mmN d FABFM aNHAHB 36810 2 3 3 mmNCDFM NHDHC 12055 mmN d FCDFM aNHDHC 32633 2 2 2 mmNMMM HBVBB 100673 22 mmNMMM HBVBB 106211 22 mmNMMM HCVCC 58521 22 mmNMMM HCVCC 65911 22 349 42N 292 19N 个人收集整理 仅供参考 10 22 按脉动循环应力考虑 取 0 6 mNTMM BcaB 117 22 mNTMM CcaC 83 22 按弯扭合成应力校核轴地强度 校核截面 B C 校核 B 截面 由 d 40mm 可得 3 3 6280 32 mm d WB MPaMPa W M B caB caB 6 18 6280 117 校核 C 截面 3 6280mmWC MPa W M C caC caC 2 13 轴地材料为 45 钢 调质处理 由表 15 1 得 MPa60 1 1 caBcaC 故安全 4 14 精确校核轴地疲劳强度 由于截面 处受地载荷较大 直径较小 所以为危险截面 截面 地左侧 抗弯截面系数 33 33 4207 32 3514 3 32 mmmm d W 抗扭截面系数 3 3 8414 16 mm d WT 截面 左侧地弯矩 M 为 mmNmmNM 29490 5 49 355 49 100673 截面 上地扭矩为 2 TmmNT 256000 2 截面 上地弯曲应力MPa W M b 0097 7 截面上地扭转切应力MPa W T T T 42 30 2 轴地材料为 45 钢 调质处理 由表查得 MPa B 640 MPa275 1 截面 上由于轴肩而形成地理论应力集中系数及按附表查取 因MPa155 1 经插值后得 查表有 034 0 35 2 1 d r 2 1 35 42 d D 81 41 820 q SixE2 850 q 850 920 920 1 q 个人收集整理 仅供参考 11 22 故有效应力集中系数为 6561181820111 qk 341141850111 qk 综合系数为 0421 920 1 850 6561 1 1 k K 5411 920 1 920 341 1 1 k K 碳钢地特性系数 取 10 050 于是 计算安全系数值 ca S084 0100733042 275 1 K S ma 318 2 4623 050 2 4623 541 155 1 K S ma 51673 318084 318084 2222 S SS SS Sca 故可知其安全 截面 地右侧 抗弯截面系数 W 按表 15 4 地公式计算 3333 54287351010mm mm d W 抗扭截面系数 3333 8575352020mmmm d WT 弯矩 M 及弯曲应力为 mmNmmN M 93892 262 535262 218730 MPa MPa W M b 9021 54287 93892 扭转切应力为MPa MPa W T T T 7814 8575 127600 2 过盈配合处地 由附表 3 8 用插值法求出 并取 于是得 k k k 80 262 k 轴按磨削加工 由附图 3 4 得表面质量系数为81126280 k 920 个人收集整理 仅供参考 12 22 故得综合系数为 3521 920 1 2621 1 k K 9011 920 1 8111 1 k K 所以轴在截面 右侧地安全系数为345 0109021352 275 1 K S ma 7610 2 7814 050 2 7814 901 155 1 K S ma 51784 7610345 7610345 2222 S SS SS Sca 故该轴在截面 右侧地强度也是足够地 4 2I 轴 初步确定轴地最小直径 选取轴地材料为 45 钢 调质处理 取 100 于是得 0 A 18 92mm 该轴上有一键槽 将计算值加大 3 则mmmm n P Ad6 26 4 287 84 3 112 3 3 1 0min 49 19 min d 选择联轴器 选择 LT4 联轴器 其mNmNKTTC 15 29 1430 91 2 95505 1 轴孔直径 d 20 28 mm 可满足电动机地轴径 Cn TmNT 63 n r n min 5700 要求 则 高速轴地最小直径为 20mm 6ewMy 4 21 轴地结构设计 确定轴上零件地装配方案 a b c d e f gkavU4 根据轴向定位地要求确定轴地各段直径和长度 a 由于联轴器一端连接电动机 另一端连接输入轴 所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴 个人收集整理 仅供参考 13 22 直径尺寸地限制 选为 20mm y6v3A b 考虑到联轴器地轴向定位可靠 定位轴肩高 所以该段直径选为 28mm c 该段轴要安装轴承 考虑到轴肩要有圆角 即该段直径定为 30mm de 该段轴要安装齿轮 而齿轮地齿根圆直径非常接近周端直径 故齿轮就直接做在轴上 此处 e 轴径定为 28mm 前段 d 轴在无影响齿轮加工地情况下 设为 36mm M2ub6 f 轴肩固定轴承 直径为 32mm g 该段轴要安装轴承 直径定为 28mm 各段长度地确定 各段长度地确定从左到右分述如下 a 该段由联轴器孔长决定为 50mm b 该段综合考虑箱体突缘厚度 调整垫片厚度 端盖厚 度及联轴器安装尺寸 定为 43mm 该段为轴环 宽度不小于 7mm 定为 11mm 0YujC c 该段轴安装轴承和挡油盘 轴承宽 13mm 该段长度定为 15mm d 综合考虑取 63mm 该段综合考虑齿轮与箱体内壁地距离取 13 5mm 轴承与箱体内壁距 离取 4mm 采用油润滑 轴承宽 18 25mm 定为 41 25mm eUts8 e 该段安装齿轮 要定为 75mm 25 45 5 f 该段 5mm G 该段 15mm 4 3III 轴 初步确定轴地最小直径mm n P Ad93 32 98 63 2 110 3 3 3 3 0min 选择联轴器 选择 LT7 联轴器 其mNmNKTTC 44 384 98 63 2 95505 1 轴孔直径 d 40 48 mm 可满足电动机地轴径 Cn TmNT 500 n r n min 3600 要求 则 高速轴地最小直径为 40mm sQsAE A b c d e f g mGMsIa a 由于联轴器一端连接工作机机 另一端连接输出轴 选为 40mm b 考虑到联轴器地轴向定位可靠 定位轴肩高 所以该段直径选为 48mm c 该段轴要安装轴承 考虑到轴肩要有圆角 即该段直径定为 50mm d 轴定位 轴直径为 50mm e 齿轮 直径为 55mm f 该段为轴肩 直径定为 62mm G 安装套筒 轴直径为 50mm 最大为 56mm 个人收集整理 仅供参考 14 22 M 安装轴承 轴直径为 50mm 各段长度地确定 各段长度地确定从左到右分述如下 a 由于连接联轴器 长度为 110mm c 该段轴要安装轴承 考虑到轴肩要有圆角 即该段直径定为 50mm d 轴定位 轴直径为 50mm e 齿轮 直径为 55mm f 该段为轴肩 直径定为 62mm G 安装套筒 轴直径为 50mm 最大为 56mm M 安装轴承 轴直径为 50mm a 该段由联轴器孔长决定为 50mm b 该段综合考虑定为 35mm c 该段轴安装轴承和挡油盘 定为 16mm d 综合考虑取 69mm e 该段安装齿轮 要定为 65mm f 该段 5mm G 该段 13mm M 该段 16mm 5 滚动轴承地校核 5 1II 轴 轴承 7007C 地校核 径向力 NFFF NVANHAr 2034 22 1 NFFF NVDNHDr 630 22 2 轴向力 先初选 e 0 4 NFF rd 6 8134 0 11 NFF rd 2524 0 22 NNFF da 6 813 11 6 1289 12 daea FFF 041 0 20000 6 813 0 1 C Fa 065 0 20000 6 1289 0 2 C Fa e1 0 41 e2 0 517 NFeF rd 94 833 111 NFeF rd 7 325 222 NFF da 94 833 11 94 1309 12 daea FFF 0 0417 0 0655041 0 20000 6 813 0 1 C Fa 065 0 20000 6 1289 0 2 C Fa 个人收集整理 仅供参考 15 22 两次计算值相差不大 0 C Fa 故 e1 0 41 e2 0 517 NFF da 94 833 11 94 1309 12 daea FFF 当量动载荷 141 0 1 1 e F F r a 207 2 2 2 e F F r a 轴承 1 X1 1 Y1 0 轴承 2 X2 0 44 Y2 1 316 NFYFXfp arp 3051 11 111 NFYFXfp arp 62 3001 22 222 因为 p1 p2 所以按轴承 1 地受力大小验算 2920053651652860 60 10 2 6 p c n Lh 1 当量载荷 查设计手册得 e 0 31 由于 e F F rA aA 340e F F rB aB 260 所以 4 0 A X91 YA 1 B X0 B Y 由于为一般载荷 所以载荷系数为 故当量载荷为2 1 p f NN FYFX fP aAArAApA 421311449133434021 N N FYFX fP aBBrBBpB 4204244801702121 2 轴承寿命地校核 查设计手册得 Cr 59000N h h P Cr n L A h 384001053 4213 59000 428760 10 1 60 10 5 33 6 2 6 故合适 6 键联接地选择及校核计算 6 1 高速轴上地键联接 由轴地设计计算可知所选平键分别为 b h L 6 6 40 取有轻微冲击 k 0 4h l L b MPa p 110 个人收集整理 仅供参考 16 22 pp MPaMPa kld T 77 23 20344 2 10 4 192102 33 1 1 故键连接地强度足够 6 2 中速轴上地键联接 由轴地设计计算可知所选平键分别为 b h L 12 8 32 pp MPaMPa kld T 1 65 402084 0 10 4 832102 33 2 1 b h L 12 8 56 pp MPaMPa kld T 6 29 404484 0 10 4 832102 33 2 2 故键连接地强度足够 6 3 低速轴上地键联接 由轴地设计计算可知所选平键分别为 b h L 16 10 50 pp MPaMPa kld T 4 68 5534104 0 102562102 33 3 1 b h L 12 8 100 pp MPaMPa kld T 5 45 408884 0 102562102 33 3 2 故键连接地强度足够 7 减速器附件地选择 通气器 由于在室内使用 选通气器 一次过滤 采用 M18 油面指示器 选用游标尺 M12 起吊装置 采用箱盖吊耳 箱座吊耳 放油螺塞 选用外六角油塞及垫片 M8 8 润滑与密封 一 齿轮地润滑 采用浸油润滑 二 滚动轴承地润滑 宜开设油沟 飞溅润滑 三 润滑油地选择 齿轮与轴承用同种润滑油较为便利 考虑到该装置用于小型设备 选用 L AN15 润滑 油 个人收集整理 仅