同轴式二级减速器课程设计说明书模板

机械设计课程设计说明书机械设计课程设计说明书 一 题目 9 带式输送机的同轴式二级圆柱齿轮减速器设计 下图为某厂自动送料输送机的传动系统运动简图 输送带速度允许误差 5 工作机 效率为 0 96 每日两班制工作 每班为 8 小时 使用年限为 10 年 带式输送机连续单向运 转 工作过程有轻度振动 空载启动 1 电动机 2 V 带传动 3 同轴式二级圆柱齿轮传动 4 联轴器 5 带式输送 机 二 原始数据 运输机工作轴转矩 T N m 输送带速度 v m s 运输带卷筒直径 D mm 使用年限 每年按 300 天计 13501 5547010 二二 各主要部件选择各主要部件选择 部件因素选择 动力源电动机 2 齿轮直齿传动平稳 高速级 低速级做成 直齿 轴承此减速器轴承所受轴向力不大球轴承 联轴器结构简单 耐久性好弹性联轴器 三三 电动机的选择电动机的选择 目的过程分析 类型根据一般带式输送机选用的电动机选择 功率 工作机所需有效功率为 Pw Tn 9550 9 37w 圆柱齿轮传动效率 两对 为 1 0 97 滚动轴承传动效率 四对 为 2 0 99 弹性联轴器传动效率 3 0 98 输送机滚筒效率为 4 0 99 V 带传动的效率 5 0 96 电动机输出有效功率为 KW P P w ed 91 10 2 134 2 25 型号 查得型号 Y160M 4 封闭式三相异步电动机参数如下 额定功率 p 11kW 满载转速 1460r min 同步转速 1500 r min 四四 分配传动比分配传动比 目的过程分析 3 分配传动比 传动系统的总传动比其中 i 是传动系统的总传动比 多级串联传动系统的总传动等于 w m n n i 各级传动比的连乘积 nm是电动机的满载转速 r min nw 为工作机输入轴的转速 r min 计算如下 min 1350rn min 98 62rnw 23 18 w n n i总 取2 1 i 3 404 22 ii i 总传动比 v 带传动比 低速级齿轮传动比 高速级齿轮传动比 1 i l i h i 五五 传动系统的运动和动力参数计算传动系统的运动和动力参数计算 目的过程分析 4 传动系统的运动和动力参数计算 设 从电动机到输送机滚筒轴分别为 1 轴 2 轴 3 轴 4 轴 对应于各轴的转 速分别为 对应各轴的输入功率分别为 对应名轴的输入转矩分别为 相邻两轴间的传动比分 别为 相邻两轴间的传动效率分别为 电动机两级圆柱减速器工作机 轴号 1 轴2 轴3 轴4 轴 转速 n r min n0 1460n1 730n2 218 06n3 65 14n4 65 14 功率 P kw P 10 32P1 9 91P2 9 515P3 9 135P4 8 865 转矩 T N m T0 65 52 5 T1 129 6 6 T2 416 8 1 T3 1339 93 T4 1300 两轴联接V 带齿轮齿轮 传动比 ii01 2i12 3 4i23 3 4 传动效率 01 0 96 12 0 9 6 23 0 96 V 带的设计带的设计 1 确定计算功率 查得工况系数1 1 A K 11 352KW pKP Aca 2 选择 V 带的带型 选择 B 型带 3 确定带轮的基准直径并验算速度 d d 1 初选小带轮的直径 mmmdd250 1 2 验算带速 sm nd v d 11 19 60 1000 11 4 计算大带轮的基准直径 圆整后 500mmdid dd 500 12 5 5 确定 V 带的中心距 a 和基准带长 Ld 1 初选 1055mm 0 a 2 计算所需的基准长度 3302 9mm 0 2 1221 00 4 2 2 a dddd aL dddd d 选择基准带长 3150mm d L 3 计算实际中心距 1106 9mm 2 0 0 dd LL aa 中心距的变化范围是 1213mm 1065mm 6 验算小带轮的包角 166 39 a dd dd 0 120 1 3 57 180 7 计算带的根数 1 计算单根 V 带的额定功率 2 512KW0 46KW 0 P 0 P 0 970 92 K L K Lr KKPPP 00 2 计算 V 带的根书 4 58 r ca P P z 圆整 z 5 根 8 计算最小初拉力 min0 F q 0 06Kg m 170 94N 2 min0 5 2 500 qv zvK PK F ca 9 计算压轴力 p F 1697 38N 2 sin 2 min0min FzFp 六六 设计高速级齿轮设计高速级齿轮 6 1 选精度等级 材料及齿数 齿型 1 确定齿轮类型 两齿轮均为标准圆柱直齿轮 2 材料选择 小齿轮材料为 调质 硬度为 大齿轮材料为 钢 调质 硬度为 HBS 二者材料硬度差为 HBS 运输机为一般工作机器 速度不高 故选用 7 级精度 2 按齿面接触强度设计 按式 10 21 试算 即3 2 1 1 1 32 2 H E d t Z u uKT d 确定公式内的各计算数值 试选3 1 t K 2 计算小齿轮传递的转矩 52N mm 1 1 1 1000 9550 n P T 3 选取齿宽系数1 d 4 选取弹性影响系数系数MPaZ E 8 189 5 查表得安齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限Mpa H 600 1lim 查表得安齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限Mpa H 550 2lim 6 计算循环次数 4 2 h jLnN 11 60 9 10 1 3 h jLnN 22 60 9 10 由图 查得接触疲劳强度寿命系数0 9 1HN K95 0 2 HN K 计算接触疲劳强度许用应力 取失效概率为 安全系数为 S 1 由式 得 MPaMPa S K HHN H 5406009 0 1lim1 1 MPaMPa S K HHN H 5 52255095 0 2lim2 2 计算 试算小齿轮分度圆直径 71 19 t d1 7 计算圆周速度 2 72m s 1000 60 11n d v t 计算齿宽 及模数 nt m 71 19 td db 1 2 97 1 1 z d m t t 6 67 t mh25 2 10 67 h b hb 计算载荷系数 K 动载荷系数12 1 v K 直齿轮1 FH KK 432 1 H K38 1 F K 1 604 HHVA KKKKK 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 由式 得 76 35mm 3 11 t t K K dd 计算模数 m 3 18 1 1 z d m 3 按齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式 3 2 1 1 2 F saFa d YY z KT m 1 确定公式的各计算数值 1 小齿轮的弯曲疲劳强度极限 MPa FE 500 1 小齿轮的弯曲疲劳强度极限MPa FE 380 1 2 弯曲疲劳寿命系数 85 0 1 FN K88 0 2 FN K 8 3 计算弯曲疲劳许用应力 安全系数 S 1 4 303 57MPa S K FEFN F 11 1 238 86MPa S K FEFN F 22 2 4 计算载荷系数 1 512 FFVA KKKKK 4 齿形系数 65 2 1 Fa Y17 2 2 Fa Y 5 应力校正系数 58 1 1 Sa Y80 1 2 Sa Y 6 计算 F SaFaY Y 0 01379 1 11 F SaFaY Y 0 0165 大齿轮的数值大 2 22 F SaFa YY 2 设计计算 m 4 28 08 圆整后 28 1 z 93 92 圆整后 94 2 z 4 几何尺寸的设计 1 分度圆直径 115 mzd 11 392 5 mzd 22 2 计算中心距 254 2 21 dd a 3 计算齿轮齿宽 77 5 90 80 1 db d2 B 1 B 9 七七 设计低速速级齿轮设计低速速级齿轮 1 选精度等级 材料及齿数 齿型 1 确定齿轮类型 两齿轮均为标准圆柱直齿轮 2 材料选择 小齿轮材料为 调质 硬度为 大齿轮材料为 钢 调质 硬度为 HBS 二者材料硬度差为 HBS 运输机为一般工作机器 速度不高 故选用 7 级精度 2 按齿面接触强度设计 按式 10 21 试算 即3 2 1 1 1 32 2 H E d t Z u uKT d 确定公式内的各计算数值 试选3 1 t K 2 计算小齿轮传递的转矩 14N mm 1 1 1 1000 9550 n P T 3 选取齿宽系数1 d 4 选取弹性影响系数系数MPaZ E 8 189 5 查表得安齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限Mpa H 600 1lim 查表得安齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限Mpa H 550 2lim 6 计算循环次数 1 25 h jLnN 11 60 9 10 0 37 h jLnN 22 60 9 10 由图 查得接触疲劳强度寿命系数0 90 0 95 1HN K 2HN K 计算接触疲劳强度许用应力 取失效概率为 安全系数为 S 1 由式 得 540Mpa S K HHN H 1lim1 1 522 5MPa S K HHN H 2lim2 2 计算 10 试算小齿轮分度圆直径 105 06 t d1 计算圆周速度 1 2m s 1000 60 11n d v t 计算齿宽 及模数 nt m 105 06mm td db 1 4 38 1 1 z d m t t 9 85 t mh25 2 10 67 h b hb 计算载荷系数 K 动载荷系数12 1 v K 直齿轮1 FH KK 432 1 H K38 1 F K 1 604 HHVA KKKKK 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 由式 得 112 67mm 3 11 t t K K dd 计算模数 m 4 69 1 1 z d m 3 按齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式 3 2 1 1 2 F saFa d YY z KT m 2 确定公式的各计算数值 6 小齿轮的弯曲疲劳强度极限 MPa FE 500 1 小齿轮的弯曲疲劳强度极限MPa FE 380 1 7 弯曲疲劳寿命系数 11 85 0 1 FN K88 0 2 FN K 8 计算弯曲疲劳许用应力 安全系数 S 1 4 303 57MPa S K FEFN F 11 1 238 86MPa S K FEFN F 22 2 4 计算载荷系数 1 12 FFVA KKKKK 9 齿形系数 65 2 1 Fa Y21 2 2 Fa Y 10 应力校正系数 58 1 1 Sa Y77 1 2 Sa Y 6 计算 F SaFaY Y 0 01379 1 11 F SaFaY Y 0 01645 2 22 F SaFa YY 大齿轮的数值大 2 设计计算 93 66 圆整后 94 1 z 27 17 圆整后 28 2 z 4 几何尺寸的设计 1 分度圆直径 116 mzd 11 396mzd 22 2 计算中心距 256 2 21 dd a 3 计算齿轮齿宽 12 116 125 120 1 db d2 B 1 B 八 高速轴的设计八 高速轴的设计 1 轴上的功率 P 转速 n 和转矩 T P 9 91KWn 730r min T 129 66N m 2 作用在齿轮上的力 2315 27N 842 69N d T Ft 2 tan tr FF 压轴力1697 38N 为啮合角为 p F 0 20 3 初步确定轴的最小直径 36 72mm 3 3 0min d n n P A 转矩的载荷系数 计算转矩168 55N m 选择3 1 A K TKT Aca HL1 型弹性柱销联轴器 半联轴器与轴配合的鼓孔的直径38mm 12 d 4 轴的结构设计 1 2 3 456 7 7 8 45 50 53 63 25 23 d 34 d 45 d 56 d 67 d 94 55 91 22 29 23 l 34 l 45 l 56 l 67 l 12 处的键选择 8 7 70 倒角为 1 6 67 处的键选择 16 10 70 倒角为 1 6 5 求轴上的力 载荷水平面 H垂直面 V 13 支持力1050 3N 1264 96N 1NH F 2NH F 1821 75N 2439 64 1NV F 2NV F N 弯矩 M86650 5N mm H M 28N mm 45N mm 1v M 2v M 总弯矩 67N mm 2 1 2 1vH MMM N mm 2 2 2 2vH MMM 扭矩 TT 129 66N m 轴的弯矩图 轴的转矩图 6 按弯扭合成应力校核轴的强度 16 97MPa 其中 a 0 6 W 0 1 55 55 55 故安全可靠 W aTM ca 22 1 7 精确校核轴的疲劳强度 1 判读危险截面 经过判断 5 面为危险界面 2 截面的左侧 抗弯截面系数 33 12500 1 0mmdW 抗扭截面系数 33 25000 2 0mmdWT 截面左侧的弯矩为M 99mm 截面左侧的转矩为T 129 66N m 截面上的弯矩应力 17 725MPa MPa W M b 6400 20 18996 14 截面上的扭转应力5 18MPa MPa W T T 12800 4067000 轴的材料为 45 号钢 调质处理 MPa B 640 MPa275 1 MPa155 1 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数和查表 因 032 0 d r 5 1 d D 经过差值后得到2 28 1 85 轴的材料敏感系数0 804 0 834 q q 轴的材料的有效应力集中系数 2 03 1 71qqk 1 1 1 1 qk 轴的尺寸系数0 725 0 84 轴的表面质量系数 92 0 轴的综合系数2 89 2 12 1 1 k K 1 1 k K 碳钢的特性系数 1 0 05 0 于是计算安全系数的值 ca S 5 38 ma K S 1 27 49 ma K S 1 5 28 22 SS SS Sca 3 截面的右侧 抗弯截面系数21600 3 1 0dW 抗扭截面系数43200 3 2 0dWT 截面左侧的弯矩为M 99mm 截面左侧的转矩为T 129 655N m 截面上的弯矩应力 10 26MPa MPa W M b 6400 20 18996 截面上的扭转应力5 19MPa MPa W T T 12800 4067000 15 过盈配合处的的值 经过查表得 2 65 2 12 k k k 表面质量系数 92 0 轴的综合系数 74 21 1 k K21 21 1 k K 于是计算安全系数的值 ca S 9 78 ma K S 1 26 45 ma K S 1 9 18 22 SS SS Sca 九 中速轴的设计九 中速轴的设计 1 轴上的功率 P 转速 n 和转矩 T P 9 515KWn 218 06r min T 416 81N m 2 作用在齿轮上的力 齿轮 2 上的力2217 05N 806 94N d T Ft 2 tan tr FF 齿轮 3 上的力7442 95N 2709 01N d T Ft 2 tan tr FF 3 初步确定轴的最小直径 39 211mm 3 3 0min d n n P A 4 轴的结构设计 16 1 234 5 7 6 50 60 71 60 50 12 d 23 d 34 d 45 d 56 d 120 140 116 118 100 12 l 23 l 34 l 45 l 56 l 1 2 与 5 6 处对应的是轴承选用 6311 轴承 2 3 处的键选择 16 10 63 倒角为 1 6 6 7 处的键选择 16 10 110 倒角为 1 6 5 求轴上的力 载荷水平面 H垂直面 V 支持力4873 24N 352 66N 1NH F 2NH F1773 71 128 36N 1NV F 2NV F 弯矩 M 86N mm 1H M 31210 51N mm 2H M 65N mm 11359 7N 1v M 2v M mm 总弯矩 36N mm 2 1 2 1vH MMM 33213 53N mm 2 2 2 2vH MMM 扭矩 TT 416 81N m 轴的弯矩图 轴的转矩图 17 6 按弯扭合成应力校核轴的强度 20 61MPa 其中 a 0 6 W 0 1 50 50 50 故安全可靠 W aTM ca 22 1 7 精确校核轴的疲劳强度 1 判读危险截面 经过判断 5 面为危险界面 2 截面的左侧 抗弯截面系数 33 21600 1 0mmdW 抗扭截面系数 33 43200 2 0mmdWT 截面左侧的弯矩为M mm 截面左侧的转矩为T 416 81N m 截面上的弯矩应力26 65MPa W M b 截面上的扭转应力9 65MPa a W T T 轴的材料为 45 号钢 调质处理 MPa B 640 MPa275 1 MPa155 1 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数和查表 因0 033 1 18 d r d D 经过差值后得到2 13 1 64 轴的材料敏感系数 82 0 q85 0 q 轴的材料的有效应力集中系数 1 92 1 55qqk 1 1 1 1 qk 轴的尺寸系数0 68 0 82 轴的表面质量系数 92 0 轴的综合系数2 92 1 97 1 1 k K 1 1 k K 碳钢的特性系数 1 0 05 0 18 于是计算安全系数的值 ca S 3 54 ma K S 1 15 89 ma K S 1 3 45 22 SS SS Sca 3 截面的右侧 抗弯截面系数35791 1 3 1 0dW 抗扭截面系数71582 2 3 2 0dWT 截面左侧的弯矩为M mm 截面左侧的转矩为T 416 81N m 截面上的弯矩应力16 08MPa W M b 截面上的扭转应力9 65MPa W T T 过盈配合处的的值 经过查表得 2 65 2 12 k k k 表面质量系数 92 0 轴的综合系数2 74 2 21 1 1 k K 1 1 k K 于是计算安全系数的值 ca S 6 24 ma K S 1 14 22 ma K S 1 5 71 22 SS SS Sca 十 低速轴的设计十 低速轴的设计 19 1 轴上的功率 P 转速 n 和转矩 T P 9 135KWn 65 14r min T 1339 925N m 2 作用在齿轮上的力 鼓轮上的力 F 5911 48N 齿轮 4 上的力7127 26N 2594 11N d T Ft 2 tan tr FF 3 初步确定轴的最小直径 67 19mm 3 3 0min d n n P A 联轴器的载荷系数为 0 6 计算转矩 Tca 803 96N mm 故选择 HL3 弹性柱销联轴器 4 轴的结构设计 8 765 4 7 3 2 1 69 76 80 85 95 75 12 d 23 d 34 d 45 d 56 d 67 d 142 100 106 113 20 50 12 l 23 l 34 l 45 l 56 l 67 l 5 6 处对应的是轴承选用 6316 轴承 12 处键的选择为 18 11 125 78 处键的选择为 20 12 100 倒角的选择 78 处为 1 6 12 处为 2 5 求轴上的力 载荷水平面 H垂直面 V 支持力1115 52N 5199 24N 1NH F 2NH F 1478 59N 3983 46 1NV F 2NV F N 20 弯矩 M 14N mm H M 65N mm 02N mm 1v M 2v M 总弯矩 14N mm 2 1 2 1vH MMM 05N mm 2 2 2 2vH MMM 扭矩 TT 1339 93N m 轴的弯矩图 轴的转矩图 6 按弯扭合成应力校核轴的强度 31 34MPa 其中 a 0 6 W 0 1 80 80 80 故安全可靠 W aTM ca 22 1 7 精确校核轴的疲劳强度 1 判读危险截面 经过判断 6 面为危险界面 2 截面的左侧 抗弯截面系数 33 5 61412 1 0mmdW 抗扭截面系数 33 122825 2 0mmdWT 截面左侧的弯矩为M 51mm 截面左侧的转矩为T 1339 93N m 截面上的弯矩应力17 65MPa W M b 截面上的扭转应力10 91MPa W T T 21 轴的材料为 45 号钢 调质处理 MPa B 640 MPa275 1 MPa155 1 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数和查表 因0 014 1 18 d r d D 经过差值后得到2 26 1 73 轴的材料敏感系数 83 0 q88 0 q 轴的材料的有效应力集中系数 2 27 1 64qqk 1 1 1 1 qk 轴的尺寸系数0 609 0 7745 轴的表面质量系数 92 0 轴的综合系数3 46 2 204 1 1 k K 1 1 k K 碳钢的特性系数 1 0 05 0 于是计算安全系数的值 ca S 4 51 ma K S 1 12 61 ma K S 1 4 25 22 SS SS Sca 3 截面的右侧 抗弯截面系数51200 3 1 0dW 抗扭截面系数 3 2 0dWT 截面左侧的弯矩为M 51mm 截面左侧的转矩为T 1339 93N m 截面上的弯矩应力21 16MPa W M b 截面上的扭转应力10 91MPa W T T 22 过盈配合处的的值 经过查表得 2 75 2 2 k k k 表面质量系数 92 0 轴的综合系数2 83 2 29 1 1 k K 1 1 k K 于是计算安全系数的值 ca S 4 58 ma K S 1 12 17 ma K S 1 4 29 22 SS SS Sca 十一 轴承的校核十一 轴承的校核 1 高速轴上的轴承 轴承的型号为 6310 1 求比值 2748 09N n 730r min r F 2 查得 X 1 Y 0 3 当量动载荷为 查表得当量动载荷系数2 1 p f 3297 71N arp YFXFfP 4 要求工作的寿命时间 C 38 理论工作时间 31h h1 故可以使用 3 6 60 10 P C n Lh 2 中速轴上的轴承 轴承的型号为 6310 1 求比值 5186N n 218 06r min r F 2 查得 23 X 1 Y 0 5 当量动载荷为 查表得当量动载荷系数2 1 p f 3297 71N arp YFXFfP 6 要求工作的寿命时间 查表得 C 38 理论工作时间 31h h1 故可以使用 3 6 60 10 P C n Lh 3 低速轴上的轴承 轴承的型