机械设计(论文)说明书

1、机械设计（论文）说明书题目:二级斜齿柱齿轮减速器系另叭XXX系专业： 学生姓名：学号：指导教师：职称:二零一二年五月一日目录第一部分课程设计任务书第二部分传动装置总体设计方案第三部分电动机的选择4第四部分计算传动装置的运动和动力参数7第五部分齿轮的设计8第六部分 传动轴承和传动轴及联轴器的设计 17第七部分键连接的选择及校核计算20第八部分减速器及其附件的设计22第九部分润滑与密封24设计小结25参考文献25第一部分课程设计任务书一、设计课题：设计一用于带式运输机上的两级展开式圆柱齿轮减速器运输机连续单向运 转,载荷变化不大，空载起动，卷筒效率为0.97 （包括其支承轴承效率的损失），减 速器

2、小批量生产，使用期限10年（300天/年），2班制工作,运输容许速度误差为 5%,车间有三相交流，电压380/220Vo二设计要求：1. 减速器装配图一张（A1或AO） o2. CAD绘制轴、齿轮零件图各一张（A3或A2）。3. 设计说明书一份。三设计步骤：1. 传动装置总体设计方案2. 电动机的选择3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比4. 计算传动装置的运动和动力参数5. 设计V带和带轮6. 齿轮的设计7. 滚动轴承和传动轴的设计8. 键联接设计9. 箱体结构设计10. 润滑密封设计门.联轴器设计第二部分传动装置总体设计方案1组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2特点：齿轮相对于轴

3、承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将 V带设置在高速级。其传 动方案如下：IIPdIII图一:传动装置总体设计图初步确定传动系统总体方案如：传动装置总体设计图所示选择V带传动和二级圆柱 斜齿轮减速器（展开式）。计算传动装置的总效率a:a=1为V带的效率，2为轴承的效率，3为齿轮啮合传动的效率，4为联轴器的效 率，5为滚筒的效率（包括滚筒和对应轴承的效率）。0.96X 0.983 X 0.972 X 0.99X 0.97=0.82第三部分电动机的选择1电动机的选择皮带速度V：v=1.15m/s工作机的功率pw：?TV 2X 1

4、400Xpw= 1000D =395=8.15 KW电动机所需工作功率为8.15pw pJ na = =0.82 =9.94 KW60 X1000V执行机构的曲柄转速为60X 1000X1.15=55.6 r/min经查表按推荐的传动比合理范围，V带传动的传动比i仁24，二级圆柱斜齿 轮减速器传动比840,则总传动比合理范围为ia=16-160,电动机转速的可选 范围为nd= iaX n = (16X 160) X 55.6 = 889.6-8896r/mino综合考虑电动机和传动 装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选定型号为Y160M-4 的三相异步电动机，额定功率为11KW,

5、满载转速nm=1460r/min,同步转速1500r/min2确定传动装置的总传动比和分配传动比(1) 总传动比：由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为:ia=nm/n=1460/55.6=26.3(2) 分配传动装置传动比：ia=ioX i式中io,ii分别为带传动和减速器的传动比。为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取io=2.5,则减速器传动比为：i=i/o=26.3/2.5=10.5取两级圆柱齿轮减速器咼速级的传动比为ii2= 1.4i =1.4x 10.5 = 3.83则低速级的传动比为第四部分丄105i23 = i12 = 3.832.74计算传动装置的

6、运动和动力参数各轴转速:ni= nm/io = 1460/2.5 = 584 r/minnn= n i/ii2= 584/3.83 = 152.5 r/minniii = nii/i23 = 152.5/2.74 = 55.7 r/minmv= n Hi= 55.7 r/min(2)各轴输入功率:Pi = PdX=9.94 X 0.96 = 9.54 KWPii :=Pi X =9.54X 0.98X 0.97 =907 KWPm ：=Pii XPiv=Pm X=9.07X 0.98X 0.97 =8.62 KW=8.62X 0.98X 0.99 :=8.36 KW则各轴的输出功率:Pi =

7、=Pl X 0.989.35 KWPn =2P X -98=8.89 KWPl =PX=8.45 KW-0.98 ；Piv=Piv X 0.98 =8.19 KW(3) 各轴输入转矩:Ti = TdX ioX电动机轴的输出转矩:Td = 9550X9 94=9550X 石亦=65 Nm所以:Th = TiX ii2XTi= TdX ioX = 65X 2.5X 0.96 = 156 Nm=156X 3.83X 0.98X 0.97 = 568 Nm=568X 2.74X 0.98X 0.97 = 1479.4 NmTin = Tn X i23X=1479.4X 0.98X 0.99 = 143

8、5.3 Nm输出转矩为:Ti = Ti X 0.98 = 152.9 NmTh = Tn X 0.98 = 556.6 NmTiir = Tin X 0.98 = 1449.8 NmTiv = TivX0.98 = 1406.6 Nm第五部分V带的设计1选择普通V带型号计算功率Pc：Pc = KaPu = 1.1X9.94= 10.93 KW根据手册查得知其交点在B型交界线范围内，故选用B型V带2确定带轮的基准直径，并验算带速取小带轮直径为di = 140 mm,则：d2= mX diX )/n2= ioX diX (1)=2.5X140X(1-0.02) = 343 mm 由手册选取 d2

9、=335 mmo带速验算:V = nmX diXn /(60X 1000)=1460X 140Xn /(60X 1000) = 10.7 m/s介于525m/s范围内，故合适。3确定带长和中心距a0.7X (di+d2)ao2X (ch+d2)0.7X (14O+335)wao2X (140+335)332.5W ao1205确定带的根数:Z = Pc/(Po+ Po)XKlXK故要取Z = 4根A型V带。6计算轴上的压力：由初拉力公式有:Fo = 500X PcX(2.5/K -1)/(ZX V)+qX V2=500X10.93X(2.5/0.96-1 )/(4Xl0.7)+0.10X10.

10、72 = 216.3 N 作用在轴上 的压力：Fq=2X ZX FoX sin( 1 =2X4X216.3Xsin(162/2) = 1708.9 N第六部分齿轮的设计()高速级齿轮传动的设计计算1齿轮材料、热处理及精度：考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用软齿面渐开线斜齿1 )材料：高速级小齿轮选用40Cr钢调质，齿面硬度为小齿轮：274-286HBWV 高速级大齿轮选用45钢调质，齿面硬度为大齿轮：225-255HBWV取小齿齿数：Z.= 21,贝IJ:Z2 = ii2 XZi= 3.83X 21 = 80.43 取：Z2=802 )初选螺旋角：=152初步设计齿轮传动的主

11、要尺寸，按齿面接触强度设计：确定各参数的值：1) 试选 Kt= 2.52) Ti = 156 Nm3) 选取齿宽系数d= 14) 由表8-5查得材料的弹性影响系数Ze = 189.8MPa5) 由图8-15查得节点区域系数Zh = 2.426) 由式8-3得：=1.88-3.2 X (I/Z1+I/Z2) X cos=1-88-3.2 X (1/21+1/80) X cosl5 = 1.637) 由式84得:=0.318 dZitan = 0.318X 1 X 21 X tan 15 = 1.798) 由式 8-19 W：9) 由式821得：cosB =叮 cos15 = 0.9810) 查得

12、小齿轮的接触疲劳强度极限：Hiimi = 650 MPa,大齿轮的接触疲劳 强 度极限：Hlim2 = 530 MPa。11) 计算应力循环次数：小齿轮应力循环次数:Ni = 60nkth = 60X 584X 1 X 10X 300X 2X 8 = 1.68X 109大齿轮应力循环次数:N2 = 60n kth = Ni/u = 1.68X 109/3.83 = 4.39X 10812) 由图8-19查得接触疲劳寿命系数：Khn1 = 0.88,Khn2 = 0.913) 计算接触疲劳许用应力,取失效概率为1%安全系数S=1,得：叩=HN屮I：严 =0.88X 650 = 572 MPah2

13、 =KHN2(rHlim20.9X 530 = 477 MPaS许用接触应力：h = ( h 1+ h2)/2 = (572+477)/2 = 524.5 MPa3设计计算：小齿轮的分度圆直径：du：d1t3 /2X2.5X 156X 1000 3.83+1 1X163% 83 X2.42X 189.8 2524.5=77A mm4修正计算结果:1）确定模数:d(tCOsB mnZ 取为标准值：3mmo2) 中心距：2严2加2cosB3) 螺旋角：zrz2 口 l|=arccos 2a4) 计算齿轮参数：di z2cosB77 AX cos15_21= 3.56 mm(21+80)x32X c

14、os150 = 156 8mm(21+80)X3=arccos2X 156.821 X 3 =65 mm cos14.80X3COS 荷=248 mm dx di = 65 mmb圆整为整数为：b = 65 mmo5)计算圆周速度v:nd (ni 3.14X 65X 58460 X 100060 X 1000 = 199m/s由表8-8选取齿轮精度等级为9级5校核齿根弯曲疲劳强度：(1)确定公式内各计算数值：1) 当量齿数：Zvi = Zi/cos3 = 21/co 白 4.9。= 23.3Zv2 = Z2/COS3 = 80/coS314.9= 88.62)1.649V= 1.88-3.2

15、X (1/Zvi+1/Zv2)cos =1.88-3.2 X (1/23.3+1/88.6) X cos14.92) 由式8-25得重合度系数:2Y = 0.25+0.75cog b/ v= 0.683) 由图8-26和=178查得螺旋角系数丫 = 0.87七丫3.4117= 1.631 X 0.68 = 3.08 Ya 前已求得:Kh =1.733.08,故取：Kf =1.736)b65=(2X 1+0.25) X35)7) K = KaKvKfKf= 1X 1.1X 1.73X 1.34 = 2.558) 由图8-17x 8-18查得齿形系数和应力修正系数:=9.63且前已求得：Kh =

16、1.37,由图8-12查得：Kf = 1.34 齿形系数：YFai = 2.66 Yfs2 = 2.23应力校正系数：Ysal= 1.59 Ysa2= 1.799) 由图8-22C按齿面硬度查得大小齿轮的弯曲疲劳强度极限为Fliml =500 MPa Flim2 =380 MPa10) 同例 8-2 :小齿轮应力循环次数：N仁1.68X109 大齿轮应力循环次数：N2 = 4.39X1O811) 由图8-20查得弯曲疲劳寿命系数为:Kfn1 = 0.84 Kfn2 = 0.8512) 计算弯曲疲劳许用应力，取S=1.3,由式815得:KFN1 Fliml F】1=S0.84X 5001.3=3

17、23.1KFN2 C Flim2书=248.5丫=2.66X 1.59石/Sal=323.1=0.013092.23X 1.79=248.50.01606大齿轮数值大选用 按式8-23校核齿根弯曲疲劳强度:2.43 mm2.43W 3所以强度足够（3）各齿轮参数如下:大小齿轮分度圆直径:di= 65 mmd2= 248 mmb = dX di = 65 mmb圆整为整数为：b = 65 mm圆整的大小齿轮宽度为：bi= 70 mmb2= 65 mm中心距：a = 156.5 mm,模数：m = 3 mm（二）低速级齿轮传动的设计计算1齿轮材料、热处理及精度：考虑此减速器的功率及现场安装的限制，

18、故大小齿轮都选用软齿面渐开线斜 齿轮。1）材料：高速级小齿轮选用40Cr钢调质，齿面硬度为小齿轮：274-286HBWV高速级大齿轮选用45钢调质，齿面硬度为大齿轮：225255HBWV取小齿齿数:Zs = 24,则:Z4 = i23X Za = 2.74X 24 = 65.76 取：Z4= 662）初选螺旋角：=13%2初步设计齿轮传动的主要 尺寸，确定各参数的值:1) 试选 Kt= 2.52) T2= 568 Nm3) 选取齿宽系数d= 14) 由表8-5查得材料的弹性影响系数Ze = 189.8 MPa5) 由图8-15查得节点区域系数Zh = 2.456) 由式83得：=1.88-3.

19、2 X (1/Z3+1/Z4) X cos=1.88-3.2 X (1/24+1/66) X cos13 = 1.637) 由式84得:=0.318 dZstan = 0.318X 1 X 24X tan13= 1.768)9)=0.783Z = cosB = . cos13 = 0.9910)查得小齿轮的接触疲劳强度极限：Hiimi = 650 MPa,大齿轮的接触疲劳强度极限：Hiim2= 530 MPao门)计算应力循环次数：小齿轮应力循坏次数：Na=60nkth= 60X 152.5X 1 X10X 300X 2X 8 = 4.39X 108大齿轮应力循环次数:N4 = 60n kth

20、 = Na/u = 4.39 X 108/2.74 = 1.6X 10812) 由图819查得接触疲劳寿命系数：Khn3 = 0.9,Khn4 = 0.92KHN3 Hlim3h3 =S= 0.9X 650 = 585 MPah4 =kHN4 Hlim4s=0.92X 530 = 487.6 MPa许用接触应力：h = （ h3+ h4）/2 = （585+487.6）/2 = 536.3 MPa3设计计算：d度圆应径3 /2X2.5X568X 1000 2.74+12,45X 189.8 2V 1X1.63 X 2.74 x 536.34修正计算结果：=121.4 mm1)确定模数:dgtc

21、os121.4XBCOS130=4.93 mmz3取为标准值：4 mm。2) 中心距:Z+Z/ m34 na =3）螺旋角：（24+66）X4=184.7 mmZ3+Z4 mn=arccos =arccos（24+66）X 42X 184.74) 计算齿轮参数:=99 mm令和 24X4d3 = _ cosBcos13Pz4mn 66X4d4 = 8$?=歸=271 mmb = dx d3= 99 mmb圆整为整数为：b = 99 mm5）计算圆周速度v:60x1000由表8-8选取齿轮精度等级为9级3.14X 99X 152.5丽而 =79 m/s5校核齿根弯曲疲劳强度：（1）确定公式内各计算数值:1)当量齿数:330ZV3 = Z3/COS3 = 24/cof13 = 25.9Zv4 = Z4/COS3 = 66/cof13 = 71.32)v = 1.88-3.2 X (1/Zv3+1/Zv4)cos=1.88-3.2 X (1/25.9+1/71.3) X cos13 = 1.6683)由式825得重合度系数:Y = 0.25+0.75co b/v = 0.684)由图8-26和=1.76查得螺旋角系数丫 = 0.89Y3.415=3.03、/1.655X 0.68前已求得:Kh