机械专业课程设计 减速器

中国矿业大学20102011学年课程设计说明书设计名称螺旋输送机传动装置设计姓名学号所在班级指导教师中国矿业大学机电工程学院成绩目录设计任务书31传动装置总图32设计要求33已知条件4一、传动方案的确定5二、电动机的选择5三、总传动比及传动比的分配7四、传动装置动力参数的计算6五、传动件的设计计算7（一）第一级斜齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算7（二）第二级斜齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算12（三）开式锥齿轮的基本参数及强度计算16六、轴的设计计算21（一）输入轴结构设计和强度计算21（二）输出轴结构设计和强度计算21（三）中间轴结构设计和强度计算21七、轴承寿命校核计算35八、平键的选择与强度校核37九、箱体的基本参数39十、参考文献39设计任务书1传动装置总图电动机螺旋输送机开式齿轮传动减速器2设计要求1）把减速器设计成同轴式二级减速器；2）至少要有一对斜齿轮；3）选择电动机类型和规格；4）设计减速器和开式齿轮传动；5）选择联轴类型和型号；6）绘制减速器装配图和零件图；7）编写设计说明书。3已知条件1）输送机主轴功率P65KW，输送机主轴转速N110R/MIN；2）机器功用输送散装物料，如砂、灰、谷物、煤粉等；3）工作情况单向转速，连续工作，工作平稳；4）运动要求输送机主轴转速误差不超过5；5）使用寿命5年，每年300天，每天8小时；6）检修周期半年小修；两年大修；7）生产批量中批生产；8）生产厂型中小型械制造厂。项目内容及计算说明计算结果1、传动方案的确定1）行星传动结构紧凑，但成本高，故不考虑；锥齿轮传动型式的输入轴与输出轴垂直故在外拟采用锥齿轮传动，斜齿轮传动平稳且效率高，故在内用斜齿轮减速器传动；2）由于电动机与减速器的转轴转速较高，故选用具有缓冲、吸振作用的弹性联轴器，即弹性柱销联轴器，而减速器为中小型减速器，故输出轴与工作机偏移不大，也选用弹性柱销联轴器；3）由于传动功率不大有无特殊要求，故轴承全部采用球轴承；4）传动系统方案最后确定为下图二、电动机的选择1）输送机主轴效率功率KWPW562）输送机主轴转速R/MINW90N3）传动装置总效率选取弹性柱销联轴器效率9承球轴承效率90承闭式圆柱齿轮效率（按8级精7N度）加工齿开式齿轮940开总效率开承联24AN940790208154）电动机输出功率WPK9758106AWD取K1，得KD查表知锥齿轮传动比23，圆柱齿轮35，初估1832IMN总MIN/R90INI总所以选择电动机型号为Y160M12型三相异步电动机,额定功率WPK1额，满载转速N2930R/MIN。（以下计算采用专用式计算）三、总传动比及传动比的分配1估算传动装置的总传动比KWPW56R/MIN90N联90承7N940开8150AWPK975D632109IWN总2根据公式321II总试分配传动比第三级（开式）齿轮传动523I第一级齿轮传动641I第二级齿轮传动2则63454326321I四、传动装置动力参数的计算1计算各轴转速R/MIN12930NMIN678412RII0253923ININ74R2计算各轴输入功率WPDK816790951承联N581672承23承PK0679024联承3计算各轴输入转矩632I总26431I53I合适R/MIN12930NMIN6782RI053NIN274RWPK81650723PK64M47529308165N9011NPT222965078950N33NPTM3444将上述结果列于表中轴号转速N功率P转矩T1R/MIN29307816KW25475NM289767R/MIN7506KW79854NM327502R/MIN7208KW250296NM427502R/MIN6708KW24533NM五、传动件的设计计算（一）第一对斜齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算1选择齿轮的材料小齿轮选用40CR调质大齿轮选用正火45许用接触应力由式HHNZSMINL接触疲劳极限LIM查图知接触强度寿命系数NZ应力循环次数N由式得HJLNN1608305129M47521NT89603MNT245HBS2601HBSHBS21LIM70NH2LI5910IN1280456查图得Z、2N接触强度最小安全系数MINHS则1071H52许用弯曲应力FXNFYSLIM弯曲疲劳极限应力查表得LI弯曲寿命系数查表得NY尺寸系数查表得设模数M小于X5MM安全系数查表得FS则41/378/1LIM1XNFY292LI2F2齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮精度等级，按估计31M01NPV齿宽中点分度圆上的圆周速度6M/S。查表取小轮大端分度圆由式1D8210456N1Z32NMINHS701225HN21LIM/378F294N1NYX4FS2701N/MM2FN/MM组公差9级计算32112HEDZUKT齿宽系数按齿轮相对轴承为非对称布置小轮齿数在推荐值中选1Z402大轮齿数39216812I圆整取齿数比U12Z传动比误差在范围内，/U/5小轮转矩1T初定螺旋角0载荷系数KKVA使用系数查表得动载荷系数查表得齿向载荷分布系数齿间载荷分布系数由推荐值210载荷系数的初值KT12TAV弹性系数查表得EZ节点影响系数查表得H重合度系数查表得螺旋角系数012COS故的值为1D32143180574590784289齿轮法面模数NMMM取标准612COS3/COS11ZDMN齿轮啮合中心距为80D21Z92143U合适NMM571T02AK1V451TK289MNZE52H70MD903815NMA911472360MZMAN489012COS/902851COS2/1圆整得分度圆螺旋角为/ARCS/ARCS21ZN小轮分度圆直径为D0014613O/85463O/MD大轮分度圆直径2002CS/9CS/Z圆周速度MV6/231846/1NDV齿宽圆整MBD01大轮齿宽B2小轮齿宽10513齿根弯曲疲劳强度校核计算由式21FASFFYMBDKT当量齿数VZ0331461COS/8CS/ZV2齿形系数查表得AFY小轮1AF大轮2应力修正系数查表得AS小轮1Y大轮2AS不变位时，端面啮合角00052463COS/ARCTNTD1843M29M/S6V与估算值近似MB324014301VZ897251FAY82631SA792Y671A端面模数54163COS/0NTM重合度TANTTATN21221TTAZZ重合度系数由式YA/750螺旋角系数由推荐值085092所以89063152184307521FN/MM6F9052FN/MM8112F4齿轮的其他基本几何参数与结构图模数M齿数，1Z2压力角齿顶高系数AH顶隙系数C传动比I齿顶高AHMHA齿根高FCF齿全高FA齿顶圆直径ADAD21AH2齿根圆直径FFF12（二）第二对斜齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算1选择齿轮的材料小齿轮选用渗碳淬火CRMNTI206980YN/MM1F7622N/MM2F6852齿根弯曲强度足够51M90,28Z1AH250C43IMMAMMFHMM5MDA846129F31052HRCBS61402大齿轮选用表面淬火45许用接触应力由式HHNZSMINL接触疲劳极限LIM查图知接触强度寿命系数NZ应力循环次数N由式得HJLNN1608104630516789I20查图得1NZ、2接触强度最小安全系数MINHS则10451H2许用弯曲应力FXNFYSLIM弯曲疲劳极限应力查表得LI弯曲寿命系数查表得NY尺寸系数查表得设模数M小于X5MM安全系数查表得FS则41/90/1LIM1FXNSY6222齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮精度等级，按估计31M0NPV齿宽中点分度圆上的圆周速度M/S。查表52MV取21LIM/450NH2LI810462921NZMINHS2145022NH21LIM/90F2621NYX4FSN/MM612N/MM82组公差9级小轮大端分度圆由式1D计算3212HEDZUKT齿宽系数按齿轮相对轴承为非对称布置小轮齿数在推荐值中选1Z402大轮齿数39216812I圆整取齿数比U712Z传动比误差在范围内，/U/5小轮转矩2T初定螺旋角0载荷系数KKVA使用系数查表得动载荷系数查表得齿向载荷分布系数齿间载荷分布系数由推荐值210载荷系数的初值KT12TAV弹性系数查表得EZ节点影响系数查表得H重合度系数查表得螺旋角系数012COS故的值为1D32143180574590784289齿轮法面模数NMMM取标准21COS36/COS11ZDMN80D271Z93U合适NMM798542T01AK21V451TK289MNZE52H70MD473615NMA90与前一级斜齿轮中心距近似相等齿轮啮合中心距为MZMAN78912COS/902751COS2/01圆整得分度圆螺旋角为902/751ARCOS2/ARCOS1ZN小轮分度圆直径为D001832/83/MD大轮分度圆直径20021COS/95COS/Z圆周速度MV6/7846/21NDV齿宽圆整MBD235101大轮齿宽B2小轮齿宽013齿根弯曲疲劳强度校核计算由式21FASFFYMBDKT当量齿数VZ0331812COS/7CS/ZV2齿形系数查表得AFY小轮1AF大轮2应力修正系数查表得AS小轮1Y大轮2AS910528310MD4102M/S51V与估算值近似MB3624106351VZ82451FAY8261SA2Y不变位时，端面啮合角00062183COS/2ARCTNT端面模数4NTM重合度TANTTAT21221TTAZZ重合度系数由式YA/750螺旋角系数由推荐值085092所以890765142534179821FN/MM0F862FN/MM5922F4齿轮的其他基本几何参数与结构图模数M齿数，1Z2压力角齿顶高系数AH顶隙系数C传动比I齿顶高AHMHA齿根高FCF齿全高FA齿顶圆直径ADAD21AH2齿根圆直径FFF1760YN/MM20351F2N/MM06259F2齿根弯曲强度足够51M90,27Z1AH250C3IMMAHMM25FMMMDA34102F781562FFHD22（三）开式锥齿轮的基本参数及强度计算（一）直齿圆锥齿轮的基本参数及强度计算1选择齿轮的材料小齿轮选用40CR调质大齿轮选用正火45许用接触应力由式HHNZSMINL接触疲劳极限LIM查图知接触强度寿命系数NZ应力循环次数N由式得HJLNN1608109305127I209查图得1NZ、2接触强度最小安全系数MINHS则1071H52许用弯曲应力FXNFYSLIM弯曲疲劳极限应力查表得LI弯曲寿命系数查表得NY尺寸系数查表得设模数M小于X5MM安全系数查表得FSHBS2601HBSHBS21LIM70NH2LI58109721NZ52MINHSN701H5632401LIMFN/MM2N/MM1NYX4FSN/MM7138512N/MM02F则41/50/1LIM1FXNFSY2222齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮精度等级，按估31081NPVM计齿宽中点分度圆上的圆周速度M/S。查表取小轮大端分度圆由式1D322121HEDMZUKTUD计算齿宽系查表D小轮齿数在推荐值中选1Z402大齿数512ZI齿数比U/锥I传动比误差在范围内，/U小轮转矩1T载荷系数KKVA使用系数查表得A动载荷系数值查表得V齿向载荷分布系数载荷系数的初值T20145KVTAT弹性系数查表得EZ节点影响系数查表得H故的设计值为1D齿轮模数M组公差9级40DM21Z5U合适NMM24301TAKV132TK5HZMM2410D6M98XYN/MM41F2N/MM22/8189MMNZE3222156381954023540圆整0152/914/ZDM因为模数M大于5MM故尺寸系数980XY则41/4/1LI1FXNFSY222小轮大端分度圆直径为1D0611ZD小轮平均分度圆直径1M21UDDM圆周速度MV60/275410360/1ND大轮大端分度圆直径22ZMD锥距R21506ZM齿宽圆整7941DB3齿根弯曲疲劳强度校核计算由式1221FDMASFFUBDYKT由当量齿数541/50/221UZV6942齿形系数查表得和AFY1AFY2应力修正系数查表得和AS1AS2则MM120DMM4710MDM/S03MV与估算值近似MM2DMM516RMM4B5421VZ6971AFY251AS82N/MM6901F2152406120475321FN/MM91F1524062048532FN/MM912F4齿轮的其他基本几何参数与结构图模数M齿数，1Z2压力角齿顶高系数AH顶隙系数C传动比I分度圆直径D小轮大端分度顶圆直径COSAMDA211大轮大端分度顶圆直径COSD22锥距R30/21六、轴的结构设计及强度计算（一）输入轴（第一根轴）的结构设计和强度计算1计算作用在齿轮上的力转矩161059NPTN/MM49102F2齿根弯曲强度足够6M，201Z52AH20C5IMM1DMM302MM1AMM462DMM5RNMM25471TNFT1R7846A01圆周力112DTFT径向力00114613COS/2TAN547COS/TANR轴向力TTA2初步估算轴的直径选取45号钢作为轴的材料，调质处理根据公式计算轴的最小直径，并加大31NPAD一些以考虑键槽等因素的影响。查表取A115则3MIN290867501D3轴的结构设计（1）确定轴的结构方案该轴（输入轴）的直径较小，故采用齿轮轴。右轴承从轴的右端装入，左轴承从轴的左端装入，靠轴肩定位。齿轮和轴承之间用挡油环得以定位并防止油泄出，半联轴器靠轴肩定位。左轴承采用轴承端盖，半联轴器靠轴端挡圈得到轴向固定，半联轴器采用普通平键得以周向固定。采用单列圆锥滚子轴承和弹性柱销联轴器。轴的结构如下图（2）确定各轴段的直径和长度轴段根据圆整（按GB/T501485），并由MIND选择联轴器型号为（GB/T50141N和T38201JCAHL85）。为保证定位要求，轴段的长度应比半联轴器配合段轮毂孔长度（MM）略短MM；所以，轴段长4MD4316INMD201L35MD25L0为。ML351轴段为使半联轴器定位，轴肩高度，孔倒角C取1MM（GB/T640341986），CH2且符合标准密封内径（JB/ZQ46061986）。取D1端盖宽度20MM，端盖外端面与半联轴器右端面30MM，则。ML502轴段为便于装拆轴承内圈，且符合标准23D轴承内径查50JB/2Q46061906，预选轴承型号为30206圆锥滚子轴承，MM，其宽度MM。轴承润3D517T滑方式选择MIN0MIN1079820413RRND所以选择脂润滑。齿轮与箱体内壁间隙取10MM，考虑轴承脂润滑，取轴承距箱体内壁距离，则F8，圆整。FTL543L463轴段，D130轴段该轴段直径，长度M35ML345（3）确定轴承及齿轮作用力位置先确定轴承支点位置，查30206轴承，其支点尺寸A，因此轴的支承点到齿轮载荷作用点距离81BCCD482MM。4绘制轴的弯矩图和扭矩图（1）求轴承反力H水平面NRH6231V垂直面V951802（2）求齿宽中点出的弯矩H水平面MNMH3V垂直面V149MM30DML46MM240MM35DLNRH6231V951802MNMH3MM541TMNMV10672合成弯矩M3982扭矩TNMM541弯矩图和扭矩图如下5按弯扭合成强度校核该轴的强度当量弯矩，取折合系数，CAM22T60则齿宽中点处当量弯矩222254760379CA36077NMM当量弯矩图如上。轴的材料为45号钢，调质处理。查表得N/MM0B,材料的许用应力即N/MM,轴的计算应力为2601B22334270MNDMWCACA该轴满足要求（二）输出轴（第三根轴）的结构设计和强度计算1计算作用在齿轮上的力MNMCA3607N/MM1B220MNCA该轴满足要求NMM250963TNFT14R354FA176转矩3631059NPT圆周力24DFTT径向力002348312COS/TAN93614COS/TANRF轴向力4T2初步估算轴的直径选取45号钢作为轴的材料，调质处理根据公式计算轴的最小直径，并加大31NPAD一些以考虑键槽等因素的影响。查表取A115则3MIN0275801D3轴的结构设计（1）确定轴的结构方案右轴承从轴的右端装入，齿轮和左轴承从轴的左端装入，齿轮右侧端面靠轴肩定位。齿轮和左轴承之间用挡油环得以定位并防止油泄出，半联轴器靠轴肩定位。左轴承采用轴承端盖，半联轴器靠轴端挡圈得到轴向固定，齿轮和半联轴器采用普通平键得以周向固定。采用单列圆锥滚子轴承和弹性柱销联轴器。轴的结构如下图（2）确定各轴段的直径和长度轴段根据圆整（按GB/T501485），并由MIND选择联轴器型号为（GB/T50141N和T8403JCAHL85）。为保证定位要求，轴段的长度应比半联轴器配MD185INMD401L82MD502L合段轮毂孔长度（MM）略短MM；所以，轴段长41为。ML821轴段为使半联轴器定位，轴肩高度，孔倒角C取16MM（GB/T640341986），CH3且符合标准密封内径（JB/ZQ46061986）。取D12端盖宽度20MM，端盖外端面与半联轴器右端面30MM，则。ML502轴段为便于装拆轴承内圈，且符合标准23D轴承内径查50JB/2Q46061906，预选轴承型号为32008圆锥滚子轴承，MM，其宽度MM。轴承润滑53D19T方式选择MIN0MIN1027543RRND所以选择脂润滑。齿轮与箱体内壁间隙取10MM，考虑轴承脂润滑，取轴承距箱体内壁距离，则F8，圆整。FTL43L463轴段，为使挡油环端面可靠D13地压紧齿轮，比齿轮毂长（取等于齿宽B）短14L4MM。轴段取齿轮右端定位轴肩高度H45MM，则轴环直径，取轴段长度。MD675ML185轴段该轴段直径，长度D36L196（3）确定轴承及齿轮作用力位置先确定轴承支点位置，查30206轴承，其支点尺寸A，因此轴的支承点到齿轮载荷作用点距离M914BCCD401MM。4绘制轴的弯矩图和扭矩图（1）求轴承反力H水平面NRH4518072V垂直面V61MM53DML41MM284MM675DL169NRH4518072V6192MNMH748V36129501782NMM64TNRV6729（2）求齿宽中点出的弯矩H水平面MMH48V垂直面V31295合成弯矩MN061782扭矩TNMM4弯矩图和扭矩图如下5按弯扭合成强度校核该轴的强度当量弯矩，取折合系数，CAM22T60则齿宽中点处当量弯矩222251960781CA188000NMM当量弯矩图如上。轴的材料为45号钢，调质处理。查表得N/MM40B,材料的许用应力即N/MM,轴的计算应力为2601B2MNMCA180N/MM601B2249MNCA该轴满足要求NMM798542TNFT1R784A01NFT9362R4523346495810MNDMWCACA该轴满足要求（三）中间轴（第二根轴）的结构设计和强度计算1计算作用在齿轮上的力转矩2621059NPT大轮圆周力NFT5471径向力R86轴向力A01小轮圆周力FT9342径向力NR5轴向力A16722初步估算轴的直径选取作为轴的材料，调质处理CRNI40根据公式计算轴的最小直径，并加大31NPAD一些以考虑键槽等因素的影响。查表取A110则3MIN678950071D3轴的结构设计（1）确定轴的结构方案右轴承和大齿轮从轴的右端装入，小齿轮和左轴承从轴的左端装入，齿轮端面靠轴肩定位。齿轮和轴承之间用挡油环得以定位并防止油泄出。轴承采用轴承端盖，齿轮采用普通平键得以周向固定。采用单列深沟球轴承和弹性柱销联轴器。轴的结构如下图NFA315672MD8923INMD251L0MD302L549（2）确定各轴段的直径和长度由于是同轴式，结合输入轴与输出轴结构综合考虑得轴的结构如下轴段根据圆整（按GB/T501485），轴上套MIND轴承端盖，所以，轴段长为。ML10轴段为便于装拆轴承内圈，且符合标准23D轴承内径查50JB/2Q46061906，预选轴承型号为61806深沟球轴承，MM，其宽度MM。轴承润滑方302D9T式选择MIN10MIN1875532RRN所以选择脂润滑。L420462轴段，为使挡油环端面可靠地D3压紧齿轮，比齿轮毂长（取等于齿宽B）短14MM。轴段取齿轮右端定位轴肩高度H45MM，则轴环直径，计算得轴段长度。M41ML84轴段该轴段直径，比齿轮毂D3255长（取等于齿宽B）短14MM，长度。195轴段该轴段直径，计算得轴段长026度。L5416轴段该轴段直径，轴段长度MD17。M017（3）确定轴承及齿轮作用力位置先确定轴承支点位置，查61806轴承，其支点尺寸B，因此轴的支承点到各齿轮载荷作用点距离，。B561C12M5414绘制轴的弯矩图和扭矩图（1）求轴承反力MM32DML1MM48MM325DL7M0641D257LNRH52831697V12MNMH87451092V312481MN502NMM79TH水平面NRH52831697V垂直面V12（2）求齿宽中点出的弯矩H水平面MNMH87451092V垂直面V312合成弯矩M481MN502扭矩TNMM79弯矩图和扭矩图如下5按弯扭合成强度校核该轴的强度当量弯矩，取折合系数，CAM22T60MNMCA8204519N/MM801B246MNCA该轴满足要求NR925A63则齿宽中点处当量弯矩2222179854604198TMCA2045198NMMNMCA5802当量弯矩