二级减速器课程设计指导

1设计任务书2电动机选择3传动比分配4带传动设计5齿轮传动设计6传动比校核7轴的结构设计8联轴器选择9轴的强度校核10键的强度校核11轴承的寿命校核12壳体设计 课程设计 1设计任务书 设计题目及简图 第1题 原始数据 第1组 设计条件 载荷均匀工作场合 室内使用年限 15年 2班工作制总传动比误差 3 工作情况 定载荷生产批量 大批量量生产应完成任务 减速器总装1图张 零件2图张 设计说明书1份 设计日期 年月日至年月日 2电动机选择 2 2 1确定滚筒输入功率 P0 FvF 滚筒圆周力2800 N v 输送带速度1 m s P 2 8 1 2 8kW 2 1选择电动机类型 2 2确定电动机额定功率 一般工业常选择三相异步电动机 其结构简单 价格低 2 2 2确定传动系统输入功率 传动系统输入功率 P P0 1 2 3 4 5 1 联轴器传动效率 1 0 99 2 带传动效率 2 0 96 3 齿轮传动效率 3 0 97 4 一对轴承传动效率 4 0 99 0 99 0 96 0 97 0 99 0 99 0 904 P P0 2 8 0 904 3 01kW 2 2 3确定电动机额定功率 由电机手册查得电动机额定功率为3kW 2 3确定电动机转速范围 电动机同步转速分为3000rpm 1500rpm和1000rpm等几类 综合考虑选择同步转速为1500rpm 由电机手册查得3kW电动机额定转速为1420rpm 2 4确定电动机的型号 由电机手册查得 电动机型号为Y100L1 4 额定功率为3kW 额定转速为1420rpm 轴颈直径为28 0 009 0 004mm 3传动比分配 3 1总传动比计算 2 总传动比计算 1 滚筒转速计算 ng 60 1000v d 60 1000 1 300 63 7rpm i 0 n0 ng 1420 63 7 22 3 3 2传动比分配 2 带传动比计算 1 齿轮传动比选择 ig 5 5 id i ig 22 3 5 5 4 05 3 3各轴的运动和动力参数 1 确定计算功率Pc 由表8 21查得1 2 由式 8 21 得 PC KAP 1 2 3 3 6kW 4V带传动设计 2 选取普通V带型号 根据Pc 3 6kW n1 1420rpm 由图8 12选用A型普V通带 点击小图看大图 大轮带轮基准直径dd2为 按表8 3 选取标准直径dd2 355mm 3 确定带轮基准直径dd1 dd2 根据表8 6和图8 12选取dd1 85mm dd2 dd1id 85 4 05 344mm 4 验算带速V 带速度在5 25m s范围内 6 4m s 5 确定带的基准长度Ld和实际中心距a 按结构设计要求初步确定中心距 由式 8 15 得 取中心距为 400mm 1536 7mm 按表8 2 选取标长度L 1600mm 由表 8 16 的实际中心距a为 400 1600 1536 4 2 432mm 6 校验小带轮包角 1 由式 8 17 得 180 35 8 144 2 7 计算V带的根数z 由式 8 18 得 根据dd1 85mm n 1420r min 查表8 4a 用内插法得 P0 0 92kW 由式8 4b得功率增量 P0 0 168kW 由表8 2查得带长度修正系数Kl 0 99 由表8 5查得包角系数Ka 0 91 得普通带根数 取z 4根 Z 3 6 0 92 0 168 0 99 0 91 3 5 8 求初拉力F0及带轮轴上的压力FQ 由表查得B型普通V带的每米质量q 0 1kg m 根据式 8 27 得单根V带的初拉力为 由式 8 20 可的作用在轴上的压力FQ 9 带轮的结构设计 设计过程及带轮工作图略 选用4根A 1600GB1171 89V带 中心距a 432mm 带轮直径dd1 85mm 10 设计结果 dd2 355mm 宽度Bb 63mm 轴上压力FQ 776N 5齿轮传动设计 直齿软齿面 5 1齿轮传动比计算 ig i id ig 22 3 85 355 5 34 nd1 1420 85 355 340rpm T1 9550 P nd1 9550 2 88 340 80 9Nm 5 2齿轮精度 材料 热处理及齿数选择 1 精度选择运输机为一般工作机器 速度不高 因此选择7级精度 2 材料与热处理选择 软齿面 选择小齿轮材料为40Cr 调制处理 硬度为280HBS 大齿轮材料为45 调制处理 硬度为240HBS 两者硬度差40HBS 3 齿轮齿数选择选择小齿轮齿数Z1 21 计算大齿轮齿数Z2 Z1ig 21 5 34 112 14取Z2 112ig Z2 Z1 112 21 5 33 5 3按齿面接触疲劳强度设计齿轮传动 1 试选载荷系数K 1 3 2 齿轮箱输入扭矩T1 80 9Nm 3 由表10 7选择齿宽系数 d 1 4 由表10 6查得材料弹性影响系数ZE 189 8 5 由图10 21d按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限 Hlim1 750MPa 大齿轮接触疲劳强度极限 Hlim2 550MPa 6 由公式10 13计算应力循环次数N1 60n1jLh 60 340 1 2 8 220 15 1 077 109 N2 60n2jLh 60 63 7 1 2 8 220 15 2 018 108 7 由图10 19查得小齿轮接触疲劳寿命系数KHN1 0 95 大齿轮接触疲劳寿命系数KHN2 1 1 8 选择接触疲劳强度安全系数取失效概率为1 S 1 9 计算接触疲劳需用应力 H 1 KHN1 Hlim1 S 0 95 750 1 713MPa H 2 KHN2 Hlim2 S 1 1 550 1 605MPa 10 计算小齿轮分度圆直径 d1t 48mm 12 计算齿宽b dd1t 1 52 5 52 5 11 计算齿轮模数m d1t z1 48 21 2 3由齿轮模数系列值取m 2 5d1t mz1 2 5 21 52 5mm 14 计算圆周速度v d1tn1 60000 2 5 21 340 60000 0 93m s 13 计算齿高比b h 52 5 2 5 2 25 9 3 15 计算载荷系数由表10 2查得使用系数KA 1 根据圆周速度由图10 8查得Kv 1 05 直齿齿轮齿间载荷分布不均匀系数KH KF 1 查表10 4并使用插值法计算 得KH 1 314 查图10 13并使用插值法计算 得KF 1 28 16 分度圆修正 49 5 52 5 K KAKvKH KH 1 1 05 1 1 314 1 38 5 4按齿根弯曲疲劳强度校核齿轮传动 1 齿轮箱输入扭矩T1 80 9Nm 2 齿宽系数 d 1 4 小齿轮齿数z1 21 3 齿轮模数m 2 5 5 计算载荷系数由表10 2查得使用系数KA 1 根据圆周速度由图10 8查得Kv 1 05 直齿齿轮齿间载荷分布不均匀系数KH KF 1 查表10 4并使用插值法计算 得KH 1 314 查图10 13并使用插值法计算 得KF 1 28 K KAKvKF KF 1 1 05 1 1 28 1 34 6 由图10 20d按齿面硬度查得小齿轮齿根弯曲强度极限 Flim1 600MPa 大齿轮齿根弯曲强度极限 Flim2 400MPa 7 弯曲疲劳寿命系数计算N1 1 077 109 N2 2 018 108 由图10 18查得小齿轮弯曲疲劳寿命系数KFN1 0 95 大齿轮弯曲疲劳寿命系数KFN2 1 8 选择弯曲疲劳强度安全系数S 1 4 9 计算弯曲疲劳需用应力 F 1 KFN1 Flim1 S 0 95 600 1 4 407MPa F 2 KFN2 Flim2 S 1 400 1 4 286MPa 11 应力校正系数由表10 5查得YSa1 1 56 YFa2 1 795 10 齿形系数由表10 5查得YFa1 2 76 YFa2 2 175 12 计算YFaYSaYFa1YSa1 2 76 1 56 4 31YFa2YSa2 2 175 1 795 3 9将4 31代入公式计算 13 计算齿轮模数 136 min 407 286 所选齿轮模数m 2 5合适 5 5几何尺寸计算 1 分度圆直径d1 z1m 21 2 5 52 5mmd2 z2m 112 2 5 280mm 2 中心距a z1 z2 m 2 21 112 2 5 2 166 25mm 3 计算齿轮宽度b2 52 5mmb1 58mm 5 6齿轮结构设计 1 小齿轮 做成实心结构的齿轮 2 大齿轮 做成孔板结构的齿轮 5齿轮传动设计 斜齿硬齿面 5 1齿轮传动比计算 ig i id ig 22 3 85 355 5 34 nd1 1420 85 355 340rpm T1 9550 P nd1 9550 2 88 340 80 9Nm 5 2齿轮精度 材料 热处理及齿数选择 1 精度选择运输机为一般工作机器 速度不高 因此选择7级精度 2 材料与热处理选择 硬齿面 选择小齿轮材料为40Cr 调制表面淬火处理 硬度为55HRC 大齿轮材料为45 调制表面淬火处理 硬度为50HRC 两者硬度差5HRC 3 齿轮齿数选择选择小齿轮齿数Z1 24 计算大齿轮齿数Z2 Z1ig 24 5 34 128 16取Z2 128ig Z2 Z1 128 24 5 33 4 齿轮螺旋角选择选择螺旋角 14 5 3按齿面接触疲劳强度设计齿轮传动 1 试选载荷系数K 1 2 2 齿轮箱输入扭矩T1 80 9Nm 3 由表10 7选择齿宽系数 d 0 6 4 由表10 6查得材料弹性影响系数ZE 189 8 5 由图10 30查得区域系数ZH 2 433 6 由图10 26查得 1 0 78 1 0 87 则 1 2 1 65 7 由图10 21e按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限 Hlim1 1250MPa 大齿轮接触疲劳强度极限 Hlim2 1200MPa 8 由公式10 13计算应力循环次数N1 60n1jLh 60 340 1 2 8 220 15 1 077 109 N2 60n2jLh 60 63 7 1 2 8 220 15 2 018 108 9 由图10 19查得小齿轮接触疲劳寿命系数KHN1 0 92 大齿轮接触疲劳寿命系数KHN2 0 97 10 选择接触疲劳强度安全系数取失效概率为1 S 1 11 计算接触疲劳需用应力 H 1 KHN1 Hlim1 S 0 92 1250 1 1150MPa H 2 KHN2 Hlim2 S 0 97 1200 1 1164MPa 12 计算小齿轮分度圆直径 d1t 39 9mm H H 1 H 2 2 1150 1164 2 1157MPa 14 修正螺旋角大小 acos m z1 z2 2a 13 13 计算齿轮模数mn d1tcos z1 39 9 cos14 24 1 61由齿轮模数系列值取m 2at m z1 z2 2cos 2 24 128 2 cos14 156 6mm 取156mm 16 计算齿高比b h 28 8 2 2 25 6 4 15 计算齿宽b dd1t 0 6 48 28 8 18 计算载荷系数由表10 2查得使用系数KA 1 根据圆周速度由图10 8查得Kv 1 02 由于平均压力大于100N mm 斜齿齿轮齿间载荷分布不均匀系数取KH KF 1 4 17 计算圆周速度v d1tn1 60000 2 24 340 60000 0 85m s 查表10 4并使用插值法计算 得KH 1 19 查图10 13并使用插值法计算 得KF 1 15 19 分度圆修正 44 8 48 K KAKvKH KH 1 1 02 1 4 1 19 1 699 5 4按齿根弯曲疲劳强度设计齿轮传动 1 齿轮箱输入扭矩T1 80 9Nm 2 齿宽系数 d 0 6 3 小齿轮齿数z1 24 4 计算载荷系数由表10 2查得使用系数KA 1 根据圆周速度由图10 8查得Kv 1 02 由于平均压力大于100N mm 斜齿齿轮齿间载荷分布不均匀系数取KH KF 1 4 查表10 4并使用插值法计算 得KH 1 19 查图10 13并使用插值法计算 得KF 1 15 K KAKvKF KF 1 1 02 1 4 1 15 1 642 5 计算纵向重合度 0 318 dZ1tan 0 318 0 6 24 tan13 1 031 6 螺旋角影响系数Y 数值查图10 28 取0 89 7 由图10 20d按齿面硬度查得小齿轮齿根弯曲强度极限 Flim1 650MPa 大齿轮齿根弯曲强度极限 Flim2 600MPa 8 弯曲疲劳寿命系数计算N1 1 077 109 N2 2 018 108 由图10 18查得小齿轮弯曲疲劳寿命系数KFN1 0 95 大齿轮弯曲疲劳寿命系数KFN2 1 9 选择弯曲疲劳强度安全系数S 1 4 10 计算弯曲疲劳需用应力 F 1 KFN1 Flim1 S 0 95 650 1 4 441MPa F 2 KFN2 Flim2 S 1 600 1 4 429MPa 14 应力校正系数由表10 5查得YSa1 1 595 YFa2 1 82 12 计算当量齿数Zv1 Z1 cos3 25 94Zv2 Z2 cos3 138 37 13 齿形系数由表10 5查得YFa1 2 6 YFa2 2 15 15 计算YFaYSa F YFa1YSa1 F 1 2 6 1 595 441 0 0094YFa2YSa2 F 2 2 15 1 82 429 0 0091将0 0091代入公式计算 16 计算齿轮模数 1 53 所选齿轮模数m 2大于1 53 5 5几何尺寸计算 1 分度圆直径d1 z1m cos 24 2 cos13 49 26mmd2 z2m cos 128 2 cos13 262 74mm 2 中心距a z1 z2 m 2cos 24 128 2 2 cos13 156mm 3 计算齿轮宽度b2 30mmb1 34mm 5 6齿轮结构设计 1 小齿轮 做成实心结构的齿轮 2 大齿轮 做成孔板结构的齿轮 6传动比校核 1 实际传动比i idig 355 85 128 24 22 27 2 传动比误差 i 0 i i 0 22 3 22 27 22 3 0 1 在误差允许范围内 7轴的结构设计 8 1高速轴的结构设计 1 设计公式 8 1 1轴的最小直径计算 2 轴的材料选择 轴的材料选用45钢 正火回火 A0 120 1 55 3 轴的传动功率与转速 P 2 88kW n 340rpm 4 轴的最小直径 轴的最小直径取d 26mm 8 1 2拟定轴上零件的装配方案 轴上主要零件为带轮和齿轮 两个轴承为支撑零件 还有轴承通盖和轴承端盖 装配关系如图 8 1 3轴上零件的轴向定位 1 带轮左侧使用轴端挡圈定位 右侧使用轴肩定位 2 左侧轴承左侧使用轴承通盖定位 右侧使用套筒定位 齿轮的 为支撑零件 还有和轴承端盖 3 齿轮左侧使用套筒定位 右侧使用轴肩定位 4 右侧轴承左侧使用轴肩定位 右侧使用轴承端盖定位 8 1 4轴上零件的周向定位 1 带轮和齿轮使用单键链接 2 轴承不需要周向定位 8 1 5确定各轴段的直径 轴段1安装带轮 轴段2部分有轴承通盖 轴段3安装轴承 轴段4安装齿轮 轴段5为轴环 轴段6安装轴承 轴肩1 4 5 为定位轴肩 轴肩2 3 为非定位轴肩 1 d1 26mm 2 d2 d1 2 0 07 0 1 d1 29 6 31 4mm d2取32mm 3 由于轴段3安装的是轴承 选择深沟球轴承 轴承代号为6207 因此d3 35mm 4 d4 d3 2 h3 36mm 5 d5 d4 2 0 07 0 1 d4 41 43 2mm d5取42mm 6 由于轴段6安装的是轴承 并且应与轴段3的轴承同型号 因此d6 d3 35mm由轴承手册查得定位轴肩对应直径为42mm 8 1 6确定各轴段长度 l2是轴承内端面到箱体内壁