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机械设计基础课程设计计算说明书设计课题：二级圆柱齿轮减速器成都理工大学工程技术学院自动化系 机械工程及自动化专业2009级 机电1班设计者： 孙皓指导老师：董仲良 谢欣然2011年11月29日 目录设计任务书1.传动装置总图2.设计要求3.已知条件一、 原动机的选择二、 分配传动比三、 传动装置的运动和动力参数计算四、 传动零件的设计计算五、 轴的结构设计及强度计算六、 轴承寿命校核计算七、 平键的强度校核八、 减速器箱体的设计九、减速器润滑方式、密封形式十、结尾语参考资料设 计 任 务 书1. 传动装置总图 2.设计要求：1） 选择电动机类型和规格；2） 设计减速器和展开式齿轮传动；3） 选择联轴类型和型号；4） 绘制减速器装配图和零件图；5） 编写设计说明书。3.已知条件设计一卷扬机的减速器，卷扬机起吊的重物为W=15KN,起吊为匀速提升，起提升速 为V=0.65m/s;卷筒直径400mm。设卷筒效率总=0.81。.所设计的减速器应为二级减速器(电动机与减速器输入轴选用弹性联轴器直联)。一、电动机的选择：1）输送机主轴效率功率：PW=Fv=Wv=150000.65=9750W2） 输送机主轴转速：nw=601000VD=6010000.65400=31.05rmin3） 电动机输出功率：由于减速器的总效率为总=0.81P0=Pw/=97500.81=12.03kw选择电动机的额定功率Pm=（11.3）P0 查表选取Pm=13kw4) 电动机的转速： 齿轮传动比i2=840。则总传动比为i总=840故电动机转速的可选范围nm =i总nW =84031.05rmin=248.41242rmin5）电动机类型的选择按已知的工作要求和条件，选用YZR型绕线转子三相异步电动机。符合这一范围的异步转速有963 rmin，再根据计算出的容量，由参考文献【1】查得YZR180L-6符合条件二、分配传动比：1. 估算传动装置的总传动比：i总=nm/nW=963/31.05=312. 根据公式：试分配传动比： -第一级齿轮传动i1=1.4i2=6.6第二级齿轮传动：i2=4.7三、传动装置的运动和动力参数计算： 1.电动机轴的计算n0=nm=963rmin P0= Pd =13kw T09550P0n0955013963=129N.m2.轴的计算(减速器高速轴)n1=n0=963rminP1=P01130.9912.87kwT1T01127.71N.m3.轴的计算(减速器中间轴)n2=n1i1=9636.6=146rminP2=P12=12.870.970.99=12.36kwT29550P2n2955012.36146809.42N.m4.轴的计算(减速器低速轴)n3=n2i2=1464.731rminP3P2312.360.990.9711.87kwT39550P3n3955011.87313653N.m5.轴的计算(滚筒轴)n4=n331rminP4P3411.870.990.9911.63kwT49550P4n4955011.63313583N.m设计结果如下 轴号参数电动机（0）轴轴（高速轴）轴（中间轴）轴（低速轴）轴（滚筒轴）转速n（r/min）963963146 3131功率P(kw) 13 12.87 12.3611.87 11.63转矩T（N.m） 129127.71 809.42 3653 3583四、传动零件的设计计算：(一).高速级圆柱齿轮传动的设计计算1.选择齿轮材料及精度等级 小齿轮选用40 Cr表面淬火,硬度为50HRC。大齿轮选用40Cr表面淬火，硬度为52HRC。因为是普通减速器 故选用8级精度 .2.按齿面弯曲强度设计由【2】表11-3查得载荷系数K=1.5选择齿轮齿数 小齿轮的齿数取22，则大齿轮齿数Z2=i1Z1=226.6=145.2,圆整得Z1=145, 齿面为非对称硬齿面，由【2】表11-6选取d=0.4由【2】表12-1查得 H =1200MPa F=720MPa由图11-8得， 齿形系数YFE=2.84，应力修正系数YSa=1.58又表11-5得，SF=1.3，SH=1.1即F1=F / SF =720/1.3=554MPa H1 =H/ SH =1200/1.1=1091MPa m2KT1 YFEYSadZ1 2F113 = 21.51280002.841.580.455422213 =2.52mm 由【2】表4-1知 标准模数 m=3分度圆直径：d1=m Z1=322=66mm d2=m Z2=3145=435mm 齿宽： b=dd1=0.466=26mm 故：大齿轮的齿宽取b1=26mm 小齿轮的齿宽取 b2=31mm a=mZ1Z22=322145）2=250.5mm3.按齿面接触强度校核 对于标准齿轮，ZH=2.5查表11-4，ZH =188 H = ZH ZH2KT（u1）/ b1 d1 2 u 12 =1882.521.5128000（6.61）/ 3166 2 6.6 12 =851MPa H1 所以齿面接触强度校核足够。4.检验齿轮圆周速度 Vd1n16000066963600003.32 m/s对照表11-2， 所以选8级精度是合适的（二）.低速级圆柱齿轮传动的设计计算1.选择齿轮材料及精度等级 小齿轮选用40 Cr表面淬火,硬度为50HRC。大齿轮选用40Cr表面淬火，硬度为52HRC。因为是普通减速器 故选用8级精度 .2.按齿面弯曲强度设计由【2】表11-3查得载荷系数K=1.4选择齿轮齿数 小齿轮的齿数取24，则大齿轮齿数Z4=i2Z3=244.7=128.8,圆整得Z1=128, 齿面为对称硬齿面，由【2】表11-6选取d=0.5由【2】表12-1查得 H =1200MPa F=720MPa由图11-8得， 齿形系数YFE=2.76，应力修正系数YSa=1.59又表11-5得，SF=1.3，SH=1.1即F2=F / SF =720/1.3=554MPa H2 =H/ SH =1200/1.1=1091MPa m2KT1 YFEYSadZ3 2F213 = 21.48000002.761.590.655424213 =3.72mm 由【2】表4-1知 标准模数 m=4分度圆直径：d3=m Z3=324=96mm d4=m Z4=3112=448mm 齿宽： b=dd3=0.696=58mm 故：大齿轮的齿宽取b4=58mm 小齿轮的齿宽取 b3=63mm a=mZ3Z42=424128）2=272mm3.按齿面接触强度校核 对于标准齿轮，ZH=2.5查表11-4，ZH =188 H = ZH ZH2KT（u1）/ b3 d32 u 12 =1882.521.4800000（4.71）/ 6396 2 4.7 12 =1017MPa(Me/0.1-1b)1/326.3mm 故设计的轴有足够的强度，并有一定的余量（二） 中间轴的结构设计：1.选择轴的材料及热处理由已知条件知减速器传递的功率属于小功率 ，对材料无特殊要求 ，故选用45号钢并经调质处理。2.按钮转强度估算直径 根据表【2】表14-2得C98107 ,取C=100， P2=12.36Kw，又由式 d1CP2n213 d1,10012.361461343.91 mm 考虑因素到轴上会连齿轮，会有键槽存在故将估算直径加大35。取为45mm；3.轴的结构设计 （1）确定轴的结构方案：此轴安装2个齿轮，如图2-1所示，从两边安装齿轮，两边用套筒进行轴向定位，周向定位采用平键连接，轴承安装于齿轮两侧，轴向采用套筒定位，周向采用过盈配合固定。确定各轴段的直径，由整体系统初定各轴直径.（2）确定各轴段的直径和长度： 轴段安装轴承,因此要先选择轴承。由估算直径选取轴承6210,可知其直径50mm。 轴段安装齿轮，可取其直径为52mm。 轴段对两齿轮轴向定位，可取其直径为55mm。 由齿轮2和轴齿轮1中心线重合，齿轮3需要与内壁有10mm距离，可求出各段的轴长。如图（三） 输出轴的结构设计1.选择轴的材料及热处理由已知条件知减速器传递的功率属于小功率 ，对材料无特殊要求 ，故选用45号钢并经调质处理。2.按钮转强度估算直径 根据表【2】表14-2得C98107 ,取C=100， P3=11.87Kw，又由式 d3CP3n313 d3,10011.87311373.58 mm 考虑因素到轴的最小直径要连接离合器，会有键槽存在故将估算直径加大35。且要与离合器配合，故取为d380mm。3.轴的结构设计 （1）确定轴的结构方案： 齿轮的左右两边分别用轴肩和套筒对其轴向固定，齿轮的周向固定采用平键连接，轴承安装于轴段和轴段处，分别用轴肩和套筒对其轴向固定，周向采用过盈配合固定.（2）确定各轴段的直径和长度： 轴段:为配合轴颈，按半离合器孔径，选取轴段直径为80mm,由表可查得L=110mm.轴段:：为安装轴承端盖，其直径取83mm，轴段长度初定为L=40mm，。轴段：此轴段为安装轴承，查表选用滚动轴承6017，可得其直径为85mm，由于此轴段右端用套筒固定齿轮，齿轮4与齿轮3的中心线应重合，可取其长度L=45mm。轴段：为安装齿轮部分，取其直径为90mm,因此其尺寸应比齿轮的宽度短23mm.取L=56mm。轴段：为轴承的安装尺寸，因此查轴承6017可得其直径为90mm。 轴段：此轴段为安装轴承，查表选用滚动轴承6017，可得其直径为85mm，由于此轴段的长度应比轴承宽度长12mm，故取其长度为24mm。六、轴承寿命校核计算1.输入轴轴承型号6010的寿命校核计算：1）.支反力： 由轴的结构可知，支反力Fr为FBY,对轴列力的平衡方程FAYL+FR1L2=0FBYL+FR1L1=0由上式，可解得 FBY-=1022N 即Fr=1022N2）.轴承寿命： 按公式C=fpP(60n1Lh/106)1 /ft，求得C，查表取fp=1.5, ft=1=3, Lh=15000h. X=1. P=XFr=11022=1022N， C=fpP(60n1Lh/106)1 /ft=14.6KN又轴承型号6010的额定动载荷为22KN,故满足设备的使用要求，寿命足够！2.中间轴轴承型号6210的寿命校核计算：1）.支反力： 由轴的结构可知，支反力Fr为FAY,对轴列力的平衡方程FBYLFR2L1FR3L12=0FR2L23FR3L2FAYL=0FR2=FR1 (齿轮啮合中的相互作用力)由上式，可解得 FAY=3200N 即Fr=3200N2）.轴承寿命： 按公式C=fpP(60n2Lh/106)1 /ft，求得C，查表取fp=1.5, ft=1=3, Lh=15000h. X=1. P=XFr=13200=3200N， C=fpP(60n1Lh/106)1 /ft=24.4KN又轴承型号6210的额定动载荷为35KN,故满足设备的使用要求，寿命足够！3.输入轴轴承型号6017的寿命校核计算：1）.支反力： 由轴的结构可知，支反力Fr为FAY,对轴列力的平衡方程FR4L2FAYL = 0FR4=FR3(齿轮啮合中的相互作用力)由上式，可解得 FAY=3570N 即Fr=3570N2）.轴承寿命： 按公式C=fpP(60n3Lh/106)1 /ft，求得C，查表取fp=1.5, ft=1=3, Lh=15000h. X=1. P=XFr=13570=3570N， C=fpP(60n1Lh/106)1 /ft=16.24KN又轴承型号6017的额定动载荷为50.8KN,故满足设备的使用要求，寿命足够！七、平键的强度校核：已知： p = 120 MPa, p = 4T / d l hp故应采用双键，且应加大键长p = 1.5120= 180 MPa由公式l4T / dhp,解得，l64.42mm选取l=78mm. 八、减速器箱体的设计低速级中心距a=272mm箱座壁厚=0.025a+3=9.8mm 取为10mm箱盖壁厚=0.025a+3=8.5mm 取为9mm箱座凸缘厚度b=1.5=15mm箱盖凸缘厚度=1.5=12.5mm箱座底凸缘厚度b2=2.5=25mm箱座上的肋厚m=0.85=8.5mm，取m=9mm箱盖上的肋厚=0.85=7.2mm，取=8mm地脚螺栓直径=0.036a+12=21.8mm,取M22轴承旁连接螺栓直径=0.75=16.5mm，取M16上下箱连接螺栓直径=0.5=11mm，取M12定位销孔直径d=0.7=8.4mm，取d=8mm 地脚螺栓数目 n250mm,n=6轴承盖螺钉直径 =8.8mm,取d3=8mm 窥视孔螺钉直径=8.8mm,取d4=8mm 轴承旁凸台半径 外机壁至轴承座端面距离 齿轮端面与内机壁距离 =10mm 通气器：简易通气器九、减速器润滑方式、密封形式1.润滑本设计采用油润滑，润滑方式为飞溅润滑，并通过适当的油沟来把油引入各个轴承中。1）.齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度小，所以浸油高度约为3050。取为30。2）.滚动轴承的润滑由于轴承周向速度小，所以宜开设油沟、飞溅润滑。2.密封形式轴与轴承盖之间用接触式毡圈密封，型号根据轴段选取。十、结尾语通过本学期的课程设计，自己在设计的过程中体会到了很多，使自己从原来对自主设计的生疏变得对设计方法的逐渐掌握,同时在设计的过程中学到了很多，也逐渐的学会掌握以前学过的知识。（1）从整体上,这次设计的过程使我深刻认识到了从事机械设计工作的艰巨性和挑战性,也让我进一步熟悉了机械设计的基本流程.从事机械设计并不是一件简单的工作,而是一件复杂和细致的工作.这就要求我们在平时养成认真.谨慎的习惯.机械设计上任何一个小的失误都有可能酿成巨大的悲剧和浪费.尤其是在这次减速器的