展开式二级直齿圆柱齿轮减速器.docx

1、枣庄学院机电工程学院机械设计课程设计计算说明书题目：用于带式运输机地展开式二级直齿圆柱齿轮减速器学院：机电工程学院专业班级： 2011 级专一设计小组：第四组小组成员：刘奇、刘庆乾、卢成跃、刘爽、宓晓萌、闵涛数据编号： A4指导老师：尹相雷成绩：目录第一部分 设计任务书 -3第二部分 讨论传动方案-4第三部分电动机地选择计算-4第四部分计算传动装置总传动比和分配各级传动比-5第五部分计算传动装置地运动和动力参数-6第六部分齿轮传动设计-7第七部分 传动轴承和传动轴地设计-15第八部分键地设计和计算-19第九部分箱体结构地设计-19第十部分润滑密封设计-22总结 -23参考书目-24计算过程及其

2、说明结果一设计任务书1 总体布置简图如下图所示I2Lh =24000h 1Pd2工作条件：IIIII 3 5Pw 4IVF=4300NV=1.25D=370mm单班制工作、连续单向运转、工作时有轻微震动、室内工作.有粉尘（运输带于卷筒及支撑间，包括卷筒轴承地摩擦阻力影响已经在F 中考虑）3原始数据运输带工作拉力F=4300N运输带速度V （ m/s）： 1.25滚筒直径D (mm) ： 3704设计内容（ 1）电动机地选择与运动参数计算（ 2）传动装置地设计计算（ 3）轴地设计（ 4）滚动轴承地选择与校核（ 5）键地选择和校核（ 6）联轴器地选择（ 7）装配图、零件图地绘制（ 8）编写设计计算

3、说明书5设计任务（ 1）减速器总装配图一张（ 2）低速轴、闷盖零件图各一张（ 3）设计说明书一份6设计进度（ 1）第一阶段：总体计算和传动件参数计算（ 2）第二阶段：轴与轴系零件地设计（ 3）第三阶段：轴、轴承、键及联轴器地校核及草图绘制（ 4）第四阶段：装配图、零件图地绘制及计算说明书地编写二讨论传动方案由设计任务书知传动类型为：展开式二级圆柱直齿轮减速器.本传动机构地特点是：（1）齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大地刚度.（2）考虑到电机转速高，传动功率大，将V 带设置在高速级.三电动机地选择1、电动机类型地选择：封闭式 Y 系列三相异步电动机展开式二级直齿圆柱

4、齿轮传动Y 系列2、选择电动机容量：（ 1）工作机所需功率 PwPw =FV=4300 1.25Pw=5.375kw=5.375kwnw =64.52r/minnw =60 1000V/ D=64.52 r/min(2) 电动机输出功率Pd考虑传动装置地功率损耗，电动机地输出功率为Pd = Pw / 式中 为从电动机到工作机主动轴之间地总效率，即32a1 234 5 0.96 30.9520.97 0.98 =0.7750.98 0.775；1为 V 带地效率 ,2 为第一对轴承地效率，3 为第二对轴承地效率，4 为第三对轴承地效率，5 为每对齿轮啮合传动地效率（齿轮为7 级精度 ,闭式传动，

5、圆柱齿轮 ).电动机地输出功率为Pd = Pw / Pd =6.935kw=5.375/0.775=6.935 kw（ 3）确定电动机地额定功率PedPed =7.5 kw选定电动机地额定功率Ped =7.5 kw3、 选择电动机地转速nw =64.52 r/min经查表按推荐地传动比合理范围，V 带传动地传动比i 2 4，二级圆柱直齿轮减速器传动比i8 40，则总传动比合理范围为i 16 160，电动机转速地可选范围为n inw （16 160）64.52 1032.32 10323.2r/min.可见同步转速为1500r/min ,3000r/min 地电动机都符合，这里初选同步转速为30

6、00r/min ,1500r/min 地三种电动机进行比较，如下表：表 1 电动机方案比较表（指导书表 20-1）方案电动机型额定功率电动机转速（ r/min ）电动机质传 动 装号（ kw ）同步满载量（ kg ）置 总 传动比1Y132S-27.5300028504144.172Y132M-17.5150014404322.323Y132M-27.5150014504522.47由表中数据可知，方案2 地总传动比最小，传种装置结构尺寸电动机型号最小，因此可采用方案2，选定电动机型号为Y132M-1Y132M-14、电动机地技术参数和外型、安装尺寸表 2电动机参数（指导书表 20-2）型号H

7、ABCDEF GDGY132M13221617889388010 833-1KABADACHDAABBHAL122802101353156023818515四、计算传动装置总传动比和分配各级传动比（ 1）传动装置总传动比in m / n w =1440/64.52=22.32i =22.32（ 2）分配各级传动比i i0 i1i1 =3.13式中 i 0 ,i1 分别为带传动和减速器地传动比 .为使 V 带传动外廓尺寸不致过大，初步取i0 3.07，则减速器传动比为 i1 i / i 0 22.32/3.07 7.27,根据各原则，查图得高速级传i 2 =2.32动比为 i1 3.13，则 i

8、2 i / i1 2.32，传动比合理 .五、计算传动装置地运动和动力参数1. 各轴转速减速器高速级轴为，中速轴，低速级轴为，滚筒轴为n=469.1r/m轴，则：inn nm / i0 1440/3.07 469.1r/minn=149.9r/n n / i 1 469.1/3.13 149.9r/minminn n / i2 149.9/2.32=64.6r/minnIII=64.6r/minn = n=64.6 r/minn=64.6r/min2. 按电动机额定功率Ped 计算各轴输入功率Pped17.57.2kW0.96PI =7.2 kwPPII=6.7 kw 23 7.2 0.98

9、0.95 6.7kWPIII=6.23 kw PPIV=5.92 kw26.76.23kWP30.980.95P P 2 4=6.23 0.98 5.92kW0.97则各轴地输出功率：P P 0.98=7.06 kWP P 0.98=6.57 kWP P 0.98=6.11kWP P 0.98=5.8kW3. 各轴转矩TI 9550PI =9550 7.2/469.1 N mnIPII=146.6 N mTII9550=9550 6.7/149.9 N mnIIPIII=426.85 N mTIII9550=9550 6.23/164.6N mnIII=921 N mTIV9550PIV=95

10、50 5.92/164.6N mnIV=875.2 N m运动和动力参数结果如下表轴名功率 PKW转矩 T Nm转速 r/min输入输出输出电动机轴7.549.7414401 轴7.27.06146.6469.12 轴6.76.57426.85149.93 轴6.236.1192164.64 轴5.925.74658.285.9六、齿轮传动设计1.高速级齿轮传动设计（ 1）选择材料、精度及参数考虑此减速器地功率及现场安装地限制，故大小齿轮都选用软齿面渐开线直齿轮（ 1）齿轮材料及热处理 材料：高速级小齿轮选用45 钢调质，齿面硬度为小齿轮280HBS 取小齿齿数 Z1 =24高速级大齿轮选用4

11、5 钢正火，齿面硬度为大齿轮240HBSZ 2 = i1 Z 1 =3.13 24=75.12 取 Z 2 =76. 齿轮精度按 GB/T10095 1998，选择 7 级，齿根喷丸强化 .（ 2）按齿面接触强度设计按下式试算T1=146.6N mTII=426.85N mTIII=921N mTIV=875.2N m7 级 精 度（ GB10095-88）小齿轮：45# （调质）280HBS大齿轮：45 钢（正火240HBSZ1 =24Z2 =76232KT1 u1ZEZHZd1udHkt1 =1.6=K确定各参数地值:试选K t =1.6=KZH =2.433选取区域系数Z H =2.43

12、3Z E189.8MPa计算应力值环数N 1 =60n 1 j Lh =60 626.1 113365 24=32.1 108h8Z 2)N 2 =N 1 /3.17=10.13 10 h #(3.17 为齿数比 ,即 3.17=Z11 =528查得： K 1 =0.96K2 =0.98HMPa齿轮地疲劳强度极限H2 =441取失效概率为 1%,安全系数 S=1,得:MPaH 1= ZHN1H lim 1=0.96 550=528 MPaH=484.5SMPaH2=ZHN2H lim 2=0.98 450=441MPaS许用接触应力H ( H1 H2)/2 (528441) / 2 484.5

13、MPa查得： Z E =189.8MP a d =1T=95.5 105 P1 / n1 =95.5 105 7.2/469.1=1.4 105N.mZ4,3111.883.2( z1z2) cos ,0,z41.70.8832.计算 :小齿轮地分度圆直径d 1t3ZH ZEZ2K t T1 u 1)2d1t 77mmd1tu(H d=v=1.89m/s31052 1.6 1.474.17( 2.433189.80.88 )277mm13.17471.75计算圆周速度b=77 mmd1t n13.1477469.11.89m/ s601000601000计算齿宽 b 和模数 mntmnt =3

14、.2 mm计算齿宽 bb=dd1t =77mm计算摸数m nd1t cosmntz3.2mm1计算齿宽与高之比bh齿高 h=6.14 b=0.65 77=50.05 mmb h = 50.05 6.14 =8.15计算载荷系数K使用系数KA=1根据 v2.06m / s ,7 级精度 , 查得 :动载系数 K V =1.045,查得 KH地计算公式 :K H = 1.11 0.16(10.6 d2) d23+0.23 10b=1.11+0.16(1+0.6 1)1+0.47 103 77=1.4查得:KF=1.33 K H= K F=1.3h =6.14 mmb/h=8.15KA=1K v =

15、1.045K H=1.3K F=1.3K H 1 =1.40K F 1 =1.42K1 =1.90d1 =77mmmn1 =3.2mm故载荷系数 :K KKKH KH=1 1.045 1.3 1.4=1.9按实际载荷系数校正所算得地分度圆直径331.90d 1 =d 1tK / Kt =77 =81.5 mm1.6计算模数 mnmnd177=3.2mmZ124(3) 齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度地设计公式 :3YFYS2KT1)mn 2(F d Z 1确定公式内各计算数值:T1146.6Nm 小齿轮传递地转矩146.6Nm确定齿数 z：因为是软齿面，故取z 24， zz124 i21 z 3

16、.13 2475.1275.12z2传动比误差i u z/ z 78/24 3.17i 0.15，允许K=1.8载荷系数 KKK KKK=11.045 1.3 1.33 1.8查取齿形系数 Y和应力校正系数 Y查得齿形系数 Y 2.592 Y 2.211应力校正系数Y 1.596 Y1.774计算大小齿轮地YFFSF 安全系数由表查得S 1.25N110.68 10工作寿命单班制，13 年，每年工作365 天3.3 108N 2小齿轮应力循环次数N1 60nktL 60469.1 11336518 10.68 10大齿轮应力循环次数 N2 N1/u 10.68 10 /3.24 3.3 10

17、查得到弯曲疲劳强度极限小齿轮FF 1500MPa大齿轮FF 2380MPa查得弯曲疲劳寿命系数:K FN 1 =0.86K FN 2 =0.93取弯曲疲劳安全系数S=1.4K FN1FF 10.86500F 1=S307.141.4F2=KFN2FF 20.93380S252.431.4YF1FS12.5921.5960.01347F 1307.14YF 2FS 22.2111.7740.01554F 2252.43YFa 1FSa10.01347F1YFa 2 FS210.01554F2a=166mm大齿轮地数值大.选用 .设计计算计算模数310 521.81.470.01554mn124

18、2mm 2.43mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算地法面模数m n 大于由齿根弯曲疲劳强度计算地法面模数，按GB/T1357-1987圆整为标准模数 ,取 m n =4mm 但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得地分度圆直径 d 1 =77 mm来计算应有地齿数 .于是由 :77z1=19.2 5 取 z1 =20mn那么 z 2=3.13 20=62.6取 z 2=63 几何尺寸计算计算中心距a=(z1z2 )mn( 2063)4mm2=1662计算大 .小齿轮地分度圆直径d1 = mn z1420 =80 mmd 2 = mn z2463 =252 mm计算齿轮宽度B=

19、d 1180 mm80 mm圆整地B280 B185d 1 =80mmd 2 =252mm2. 低速级齿轮传动设计（1）选择材料、精度及参数7 级精度a. 按图 1 所示方案，选用直齿圆柱齿轮传动（ GB10095-b. 选用 7 级精度（ GB10095-85 ）85）c. 材料选择 小齿轮： 45 钢（调质），硬度为 280HBS小齿轮：大齿轮： 45 钢（调质），硬度为 240HBS45钢d. 初选小齿轮齿数 Z3 =30 ， Z4Z3i2 =30 2.32=70（调质）e. 选取齿宽系数d 2 =1280HBS（ 2）按齿面接触强度设计大齿轮：按下式试算45钢3（调2K t T1u 1

20、ZH ZE2)质）d1tu(d H 240HBS1. 确定公式内地各计算数值Z3 =30试选 K t =1.6Z4 =70选取区域系数 Z H =2.45d 2 =1应力循环次数：N 1 =60 n 2 j L n =60 149.9 113365 24=10.24 108N12.78108N 2 =N110.2410 84.41 108i2.32查得接触疲劳寿命系数K HN 1 =0.98K HN 2 = 0.995按齿面硬度查得小齿轮地接触疲劳强度极限H lim 1600MPa ,大齿轮地接触疲劳强度极限H lim 1550MPa取失效概率为1%,安全系数 S=1,则接触疲劳许用应力H 1

21、=KHN1H lim 1 =0.98600588 MPaS1H 2 = K HN 2 H lim 2=0.995 550/1=547.25 MPaSH (H lim 1H lim 2 )2567.6 MPa查取材料地弹性影响系数Z E =189.8MP a选取齿宽系数d1T=95.5 105 P2 / n2 =95.5 105 6.7/149.9=4.269 10 5 N.m32K t T1u 1Z HZ E Zd1t2u()dH =321.642.6910 43.322.45189.80.88 2()1567.62.32=100.53 mm2. 计算圆周速度d1t n2100.53 49.9

22、m/ s601000600.7910003. 计算齿宽b=d d 1t =1100.53=100.53 mm4. 计算齿宽与齿高之比bh模数d1t100.53m nt =303.35mmZ1齿高h=2.32 mnt=2.32 3.351=7.77 mmb h =100.53/7.77=12.945. 计算载荷系数 KK H =1.11+0.16(1+0.6d2 )d2 +0.47 10 3 b=1.11+0.16(1+0.6)+ 0.47103 100.53=1.1357N 21.24108d1t100.53mmv 0.79m / s b 100.53mmb h =12.94K=1.281d1

23、93.35mmmn3.11mm使用系数K A =1同高速齿轮地设计,查表选取各数值K v =1.025 K F =1.35 K H =K F =1.1 故载荷系数K K A K v K H K H=11.025 1.1 1.1357=1.2816. 按实际载荷系数校正所算地分度圆直径331.281K K t =100.53 93.35mmd 1 =d 1t1.6d193.353.11mm计算模数mn30z13. 按齿根弯曲强度设计3YF YS2KT1m2 F d Z1确定公式内各计算数值（ 1）计算小齿轮传递地转矩 3.25 105 Nm（ 2）确定齿数 z因为是硬齿面，故取z 30， z i

24、 z 2.32 3070传动比误差i u z/ z 70/30 2.33i 0.15，允许（ 3）初选齿宽系数按对称布置，由表查得 1（ 4）载荷系数 KYFa 1FSa1F10.01268KKKKK=11.025 1.1 1.35 1.5221（ 7）计算大小齿轮地YF FS F YFa 2 F Sa2F 20.01548查得齿轮弯曲疲劳强度极限FE 1 500MPa FE 2 380MPa查课本由 P202 图 10-18 得弯曲疲劳寿命系数K FN 1 =0.90K FN 2 =0.93S=1.4KFN1FE 10.90500F1=S321.43MPa1.4KFN2FF 20.93 38

25、0F2=S252.43MPa1.4计算大小齿轮地YFa FSa,并加以比较mn2.82mma174mmF YFa1 FSa12.491 1.6360.01268F 1321.43YFa 2 FSa22.2321.7510.01548F 2252.43大齿轮地数值大 ,选用大齿轮地尺寸设计计算 . 计算模数3105mn21.52214.2690.015482.82mm130 2mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算地法面模数m n 大于由齿根弯曲疲劳强度计算地法面模数，按GB/T1357-1987 圆整为标准模数 ,取 m n =4mm 但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得地分度

26、圆直径d 1 =100.53 mm 来计算应有地齿数 .z1=100.53取 z1 =26mn=25.13z 2 =2.32 26=61取 z 2 =61 初算主要尺寸计算中心距( z1z2 ) mn( 2661)4mma=2=2=174分度圆直径1 n264 =104mmd 1 = z md 2 = z2 mn61 4 =244 mm计算齿轮宽度Bd d11 104104mm圆整后取B104mm B1110mm2d1104mmd 2244mmB=104mmB1104mmB2110mm七、传动轴承和传动轴地设计1. 传动轴承地设计 .求输出轴上地功率 P 3 ，转速 n3 ，转矩 T3P 3

27、=6.23KWn3 =64.6r/minT3 =921N m .求作用在齿轮上地力已知低速级大齿轮地分度圆直径为d 2 =244 mm2T329217549.2N而 F t =244 10 3d2F r = F t tann5749.2 tan 20 02747.7NF a = F t tan=7549.2 0=0N圆周力 F t ，径向力F r 及轴向力F a 地方向如图示 : .初步确定轴地最小直径先初步估算轴地最小直径, 选取轴地材料为45 钢 , 调质处理,取Ao112d minAo 3P351.361mmn3输出轴地最小直径显然是安装联轴器处地直径d ,为了使所选地轴与联轴器吻合,故

28、需同时选取联轴器地型号选取 K a1.3TcaK a T31.39211197.3Nm因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以查机械设计手册 22 112选取 LT9 型弹性套柱销联轴器其公称转矩为1000Nm, 半联轴器地孔径 d 1 =50mm ， 故 取 故取 d 50mm. ， 半 联 轴 器 地 轴 孔 长 度L=80mm ，为保证联轴器定位可靠取l I II =76mm.Ft7549.2NF r2747.7 NFa0NTca1197.3Nmd163mml I II =96mmd 55mmD 60mm深沟球轴承61812 型 .根据轴向定位地要求确定轴地各段直径和长度六、为了满足半联轴器

29、地要求地轴向定位要求, -轴段右端需要制出一轴肩,故取 -地直径 d 55mm 。左端用轴端挡圈定位 ,按轴端直径取挡圈直径D 60mm七、初步选择球轴承.因轴承只受径向力地作用,故选用深沟球轴承 .参照工作要求并根据d 55mm ,由轴承产品目录中初步选取0 基本游隙组 标准精度级地深沟球轴承61812 型 .dDBd 2D 2轴承代号60781066.272.96181260851367.977.26191260951172.382.71601260951871.485.76012601102276.094.16212601303181.7108.463122、低速轴地设计对于选取地深沟球轴承其尺寸为地dD B60mm 78mm 10mm , 故 d d 60mm 。而 l 10mm .右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位.由手册上查得61815 型轴承定位轴肩高度h 0.07d , 取 h4.2mm,因此 dVI VII69 mm,取安装齿轮处地轴段dIV V70mm 。齿轮地左端与左轴承之间采用套筒定位 .已知齿轮 毂 地宽度为 104mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮 ,此轴段应略短于轮毂宽度,故取 l IV V100mm . 齿轮地右端采用轴肩定位 ,轴肩高 h0