二级展开式斜齿轮减速器设计计算说明书

1、机械设计课程设计设计计算说明书设计题目：带式运输机传动装置2011 级 2班Iovetaotao34指导教师:史延枫完成日期:2013年11月22日成都学院工业制造学院【机械设计】课程设计任务书设计题目带式输送机传动装置设计者车辆 2011级2班 姓名：Iovetaotao34题目数据工作机输入功率(kW)2.8工作机输入转速(rpm)901 电动机工作条件设计期限指导教师3E *1 /3 减速器4 带式输送机(工作机)1、连续单向运转；2、载荷较平稳；3、两班制；4、结构紧凑；5、工作寿命5年。设计内容自2013年11月4日至2013年11 月22日史延枫1、减速器装配图1张(0号图)；2、

2、零件图2-3张；3、设计计算说明书1份。答辩日期设计成绩目录一、选择电动机的类型及功率 1、计算电动机的功率 2、确定电动机转速 3、计算传动装置的总传动比 ?并?分配传动比 4、计算传动装置各轴的运动和动力参数 二、齿轮的选择 1、计算第I级齿轮参数计算 2、计算第n级齿轮参数计算 传动零件设计计算数据表 三、装配草图设计 1 、初选轴及联轴器 2、初选轴承 3、润滑及密封 4、箱体尺寸初步设计与计算 四、中间轴的计算及校核 1 、按扭转强度条件计算 2、按弯扭合成强度计算 中间轴轴承的校核 中间轴键的校核 五、减速器附件的选择 1 、附件的选择 2、附件说明 结论 参考文献 11112-

3、9 - 9 - 10 - 10 - 10 - 12 - 12 - 13 - 13 - 13 - 13 - 14 -机械设计课程设计计算说明书1、-3 -、选择电动机的类型及功率1、计算电动机的功率查表9.1得：联轴器的传动效率：?= 0.99 ;轴承的传动效率：？= 0.98 ;齿轮传动的 效率：?= 0.97 ;卷筒的传动效率：?= 0.96。故有：?1 = 0.99* 2 X0.984 X 0.972 X 0.96 =所以电动机所需的工作功率为0.8172、确定电动机转速?2.8?= = = 3 43?0.8173.43按表9.1推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比筒轴的转速为n

4、w=90r/min。所以电机转速可选范围为?= ?裁?？ = (840 ) X 90 = (720-3600?= 840，而工作机卷)r/min电机型号额定功率/kW满载转速(r/min)启动转矩 额定转矩最大转矩额定转矩Y112M-4414402.22.2符合这一范围的同步转速有 750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min四种。综合考 虑电机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动转置结构紧凑，决定选用同步转速 为1500r/min的电动机。根据电动机类型、容量和转速，由表14.1选定电动机型号为 Y112M-4。主要性能如下表：3、计算传动装置的总传动

5、比？?并分配传动比1、总传动比为:2、分配传动比： 考虑润滑条件,?= ?n为使两级大齿轮直径相近，取?= V1.4?=?=?4.73?= 1.4? I 故V 1.4X16 = 4.7316=3.384、计算传动装置各轴的运动和动力参数各轴的转速I轴：n i=nm=1440r/minn轴:?=汁4.73 = 304.44 r/min?1=1 ?=3034344= 90.07r/min机械设计课程设计计算说明书卷筒轴：nw=n m=90r/min2、各轴的输入功率I 轴：？= ?= 3.43 X 0.99?= 3.40?n 轴：？ = ? = 3.40 X 0.98 X0.97kW = 3.23

6、kWm 轴：？ i=i ? = 3.23 X 0.98 X 0.97?= 3.07?卷筒轴：？卷=?= 3.07 X0.98 X 0.99?= 2.98?3、轴的输入转矩电动机轴的输出转矩 Td为6?63.434?= 9.55 X106 X=9.55 X 106 X= 4.01 X 104?I轴: n轴: m轴:?0.817?= ?= 4.01 X 104 X 0.99 = 3.97 X 104? = ?= 3.97 X 104 X 0.98 X 0.97 X4.73 = 1.80 X 105? 1=1 ?= 1.80 X105 X 0.98 X 0.97 X 3.38 = 5.78 X 10

7、5?mm卷筒轴：？卷=?= 5.78 X 105 X0.98 X 0.99 = 5.62 X 105?将上述计算结果汇入下表:轴名功率P/kW转矩T/(N.mm)转速n/(r/mi n)电机轴3.434.01X1041440I轴3.403.97 X104n轴3.231.80X105304.44m轴3.075.78X10590卷筒轴2.985.62 X10590传动比i效率n10.994.730.953.380.9510.97-20 -、齿轮的选择1、计算第I级齿轮参数计算1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。1)2)选用斜齿圆柱齿轮传动，7级精度。材料选择。选小齿轮材料为40Cr (调质)，

8、硬度为280HBS，大齿轮材料为 45钢(调质)硬度为 240HBS，二者材料硬度差 40HBS。选小齿轮齿数 Zi=24 , Z2=4.73 X 24=113.52，取 Z2=114。初选螺旋角3= 14 °2、3)4)按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算,?爭?需倚2(1)确定公式内的各值初选?- 1.6 o计算小齿轮传递的转矩。95.5 X 10 5?95.5 X 10 5 X 3.404? - 2.2548 X 104?1440由图10-30选取区域系数 Zh-2.433 o由表 10-26 查得 £ a1-0.78 , £ a2-0.87，则

9、63; a- £ a1+ £ a2-1.65 o图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限bHiim1 -600MPa；大齿轮Hlim2 -550MPa o3)4)5)的接触疲劳强度极限b算应力循环次数。-60?=60 X 1440X 1 X (2X 8X 300X 5)-2.0736 X 1092.0736 X 108-4-4.74508 X 1086)?7)由图10-19取接触疲劳寿命系数Khn-O.BBK HN2-0.94 o8)1由表10-6查得材料的弹性影响系数？?- 189.8?9)疲劳许用应力。取失效概率为1%安全系数S-1,由公式得:?9?1?9?

10、1b H1- -?-0.88 X 600MPa - 528MPa?2?2b H2- ?- 0.94 X 550MPa - 517MPa冏- 528严-522.5Mpa(2 )计算参数1)计算小齿轮分度圆直径dit。? >2)计算圆周速度?60X 1000? X 34.59 X 14?/?=2 61m/s60 X 100023)计算齿宽bob - ?- 1 X 34.59?- 34.59?4)齿宽与齿高之比?O5)6)模数：？?-辛了牛竺?-41.398?24齿高：h-2.25mt-2.25 X1.398-3.146?34.5910.993.146计算纵向重合度?。?- 0.318? ?0

11、.318 X 1 X 24 Xtan14 °- 1.903计算载荷系数。根据U -2.61m/s , 7级精度，由图10-8查得动载荷系数 Ku-1.06 ;查表10-4得 Khb-1.42 ;由图 10-13 查得 Kfb-1.35 ;表 10-3 查得 Kh“ -KFa-1.2 oX1.06 X 1.2 X 1.42 = 1.8110-10a 得3? - ?吩?- 34.59X 上! = 36.021.6K = ?夕？?？?尸 1 7)按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径，由8)计算模数mn。?36.02？?24X?14 °-1.46mm3、按齿根弯曲强度设计(1)确定

12、计算参数1)2)3)计算载荷系数。 根据纵向重合度 计算当量齿数。K= ?3?= 1 X1.06 X 1.2 X 1.42 = 1.81 ?= 1.903，从图 10-28查得螺旋角影响系数?= 0.88。_ ? _?1= ?=24?4 = 26.274)114=124.79?二？?= ?2 - ?= ?4 °查取齿形系数。由表10-5 查得 YFa1-2.62 ; YFa2-2.16 ; Ysa1-1.595 ; Ysa2-1.81。由图10-20c查得小齿轮弯曲疲劳强度极限 ？?尸500MPa ;大齿轮的弯曲疲劳强度极限？?尸380?由图10-18取弯曲疲劳寿命系数 ？加?1-

13、0.85 , ?2- 0.88。5)计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S-1.4，由公式10-12得?1?1 - 一 10.85 X 500=303.57MPa1.46)计算大、小齿轮的大齿轮的数值大。(2 )设计计算?2_ _ ?2 - 一?一2需?并加以比较。0.88 X 380=238.86MPa1.4?1 2.62 X 1.595=0.01377?1?2?2?刃2=303.572.16 X 1.81=0.01637238.863 2 X 1.81 X2.2548 X104 X0.88 X (?)124 °?-. , . 2 . . . X 0.01637 - 1.052

14、mm1 X242 X1.65对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn大于由齿根弯曲强度计算的法面模数，取mn=1.5mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=36.02来计算应有的齿数。于是由?=?=?36 02 X ?14 °1-5 23.3则取 Z1-23, Z2-iZ 1-4.73 X23-109。4、几何计算中心距(1)计算中心距(?+?勿？?？(23+109 ) X 1.5怖2?=2?14 °= 102.03mm 取 a=102。3 = arccos (?)? = ?1091X 1.5 = 13 °

15、; 55，50"修正螺旋角2?2 X 102因3值改变不大，故参数？?？ ？?？ ？?等不必修正。 计算大、小齿轮分度圆直径?23 X 1.5? = = = ,35.56?I?13 ° 55 50"?109 X 1.5?= ?13 ° 5=，16851?(4)计算齿轮宽度1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。1)2)钢3)4)(1)确定公式内的各值1)2)初选?= 1.6。计算小齿轮传递的转矩。95.5 X 105?95.5 X105 X3.235?= = = 1.01322 X 105?3)4)5)?304.44由图10-30选取区域系数 Zh=2.

16、433。由表 10-26 查得 £ a1=0.78 ,£ a2=0.87，则 £ a= £ a1+ £ a2=1.65。图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限bHiim1 =600MPa ;大齿轮的Hlim2=550MPa 。接触疲劳强度极限b 算应力循环次数。? = 60?=60 X 304.44 X 1 X (2 X 8X 300X 5)=4.383936 X 1084.383936 X 108=1.297022 X 1083.38?=b = ?= 1 X 35.56?= 35.56? 圆整后取 B2=40mm ; Bi=45

17、mm。2、计算第n级齿轮参数计算选用斜齿圆柱齿轮传动，7级精度。材料选择。选小齿轮材料为40Cr (调质)，硬度为280HBS，大齿轮材料为 45(调质)硬度为240HBS，二者材料硬度差 40HBS。选小齿轮齿数 Z1=24 , Z2=3.38 X 24=81.12，取 Z2=8181。初选螺旋角3= 14 °2、按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，?逬笔？需1需扩由图由表10-19取接触疲劳寿命系数Khn=0.93;K hn=0.96 。110-6查得材料的弹性影响系数？?= 189.8?疲劳许用应力。取失效概率为1%安全系数S=1,由公式得:?1?1(T H1= ?= 0

18、.93 X 600MPa = 558MPa?d h2- ?2?- 0.96 X 550MPa - 528MPa冋 + ?2- 558 + 528 - 543MPaL ?22(2 )计算参数1)计算小齿轮分度圆直径d1t。?>严 X 匸6 X 侦027 X 105 X空 X(竺34)2 - 56.89?3.381 X 1.655432)计算圆周速度?60 X 1000?X 56.89 X 304.44?/?- 0.91?/?60 X 10003)计算齿宽b。b - ?- 56.89? - 56.89?4)齿宽与齿高之比?。5)6)7)模数：？?-?56 89 X ?14 °.?-

19、.»-2.30?24齿高：h-2.25mt-2.25 X2.30-5.175 ?b 56.8910.99h 5.175计算纵向重合度?。?- 0.318? ?0.318 X 1 X 24 Xtan14 °- 1.903计算载荷系数。根据U -0.91m/s , 7级精度，由图10-8查得动载荷系数Ku-1.02 ;查表10-4得Kh,-1.42 ;由图 10-13 查得 Kfb-1.35 ;表 10-3 查得 Kh“ -KFa-1.2。X1.02 X 1.2 X 1.42 - 1.7410-10a 得K - ? ? ? ? ?- 1按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径，由3

20、? - ? - 56.893 1.74r-58*518)计算模数mn。?58.51 X ?14 °?- - 2.365mm?243、按齿根弯曲强度设计(1)确定计算参数1)2)3)计算载荷系数。根据纵向重合度计算当量齿数。K- ?- 1 X1.02 X 1.2 X 1.42 - 1.74?- 1.903，从图10-28查得螺旋角影响系数 ？?- 0.88。?1-存?24? - 26.274)查取齿形系数。由表813_: - 88.67?4 °10-5 查得 YFa1-2.60 ； YFa2-2.21 ; Ysa1-1.595 ;?2-斗?Ysa2-1.78。?999?991

21、?1 = ?一:”,?999?992?2 = ?- =6)计算大、小齿轮的符并加以比较。?1 2.60 X 1.595 = 0.01366?1?2303.572.21 X 1.78=0.01646238.86大齿轮的数值大。(2 )设计计算3 2 X1.74 X 1.01322 X 105 X 0.88 X (?)l4 °?= V7X 0.01646 = 1.72mm1 X 242 X1.65对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn大于由齿根弯曲强度计算的法面模数，取mn=2.0mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=58.

22、51来计算应有的齿数。于是由? =?="?58.51 X ?14 ° “kk2= 28.38 则取 Z1=28 , Z2=iZ 1=3.38 ><28=94.64。取 Z2=95。4、几何计算中心距(1)计算中心距(?+?)?(28+95 )X2a =2?2?14 = 126.77mm 取 a=127。. I I修正螺旋角十os(?+ ?)?2?因B值改变不大，故参数？?、？? 计算大、小齿轮分度圆直径? 28?+?95)X 2 =14 ° 25，5"2 X 127?等不必修正。由图10-20C查得小齿轮弯曲疲劳强度极限？?= 500MPa

23、;大齿轮的弯曲疲劳强度极限?= 380?由图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 ？?尸 0.85 , ?2= 0.88。5)计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由公式10-12得 0.85 X 500=303.57MPa1.4 0.88 X 380=238.86MPa1.428 X2? = ?=?14 ° 557.'51'?95 X 2? = ?14 ° 251955"1?(4)计算齿轮宽度b = ?= 1 X 57.71?= 57.71? 圆整后取 B2=60mm ; B1=65mm。传动零件设计计算数据表类型模数中心距材料齿数齿宽

24、分度圆直径第I级 齿 轮小齿轮斜齿圆 柱齿轮1.510240Cr234535.56大齿轮4510940168.51第n 级J_K 齿 轮小齿轮斜齿圆 柱齿轮212740Cr286557.71大 齿 轮459560195.82、装配草图设计1、初选轴及联轴器dmin根据电动机型号 Y112M-4查表14.2得电动机的最小直径 d电机=28mm。 1）、按扭矩强度初定该轴的最小直径100 XV-3 4-= 14.057? 14403 ?尹 CV?=dmin=(1+3%)14.057mm=14.479mm。选取轴的材料该轴有一段键槽，将计算值加大3%,为40Cr，调质处理。2）、选择联轴器9550P

25、T=4=9550 X= 26.53N ?mn1440Tc=KT=1.5 X26.53=39.79 N ?m （选取 K=1.5 ）。根据Tc=39.79 N ?m，查表13.2选择LT4联轴器。3）、选定减速器高速端轴最小直径？ ？?=20mm。材料选取40Cr，调质处理。同理确定中间轴的最小直径材料选取为40Cr，调质处理。？ = 110。3 ?Il m= ?= 110?2X V 3.23= 24.17?304.44同理确定低速轴的最小直径选取轴的材料为45刚调质处理。？=110。X 育=35.67?90此处要按放键将轴放大 3%有：？?iii =?（?U3%） 35.67mm=36.74m

26、m。2、初选轴承第I级齿轮传动是斜齿轮传动，高速轴同时承受径向力和轴向力作用，故采用圆锥滚子轴承，由于d=20mm,考虑到轴向定位和轴承装拆方便，应将轴承内径放大两次，查表12.4初选0基本游隙组、标准精度级的圆柱滚子轴承30205,基本尺寸为：d=25mm , D=52mm。同理选择中间轴、低速轴轴承分别为：30205，基本尺寸为：d=25mm , D=52mm ; 30208, 基本尺寸为：d=40mm , D=80mm 。轴承类型轴承型号dD高速轴圆锥滚子轴承3020525mm52mm中间轴3020630mm62mm低速轴3020840mm80mm3、润滑及密封轴承采用脂润滑，并设置挡油

27、环；齿轮采用油池润滑；在伸出与轴承端盖之间采用毡圈 密封。4、箱体尺寸初步设计与计算名称符号计算公式结果机座壁厚50.025a+3 仝 88机盖壁厚?0.02a+3 仝 88机座凸缘厚度b1.5 5i2机盖凸缘厚度bi1.5 5i2机座底凸缘厚度P2.5 520地脚螺钉直径df0.036a+i2i6.56地脚螺钉数目na= 250mm4轴承旁链接螺栓直径di0.75dfi2.42机盖与机座连接螺栓直径d2(0.50.6) df8.289.94=9连接螺栓d2的间距li50200mmi80mm轴承端盖螺钉直径d3(0.40.5) df6.638028=8窥视孔盖螺钉直径d4(0.30.4) df

28、4.976.63=6=i2定位销直径d(0.70.8) dfii.59i3.25=i2df、di、d2至外机壁距离ci查表22di、d2至凸缘边缘距离c2查表20轴承旁凸台半径RiC220凸台高度h(0.8i) b, b=89外机壁至轴承端面距离liCi+C2+ (58)4750=48内机壁至轴承断面距离I25-ci +C2+ (58)5558=56大齿轮顶圆与内机壁距离 i仝 i.2 59.6=i0齿轮端面与内机壁距离 2仝58=i0机盖、机座肋厚mi、m2mi=0.85?； 2=0.85 5mi=6.8, m2=6.8轴承端盖外径D-?轴承孔 + (55.5)? 392, 102, 120

29、轴承端盖凸缘厚度e(11.-) d39轴承旁连接螺栓距离sS=D2四、中间轴的计算及校核1、按扭转强度条件计算q ?_? 9550 X 10r3 ?3 3 23由公式?=莎=0.2?节W? = 55MPa 得d > ?3諾?= 110 心444 = 24.17?(查0.2?节表 15-3 得？=110）。d=30mm 成立。2、按弯扭合成强度计算中间轴的受力分析1）、齿轮受力分析 第二轴小齿轮受力分析周向力:2?2X 1.8 X 10廊二-577- = G238.。9"径向力:? :?!?1 =?6238 09 X ?20 °?14 ° = 2339.98?

30、轴向力:?1 =?6238.09?=?20 ° ?=?11.66?第二轴大齿轮受力分析周向力:径向力:=801.38?轴向力:?14 °?22136.372136 37 X ?20 °?=?20 ° ?=?13.08-?2 ?2?2X 1.8 X 10?2=十= 2136环2）、做弯扭矩图以轴左端为原点，经简化后各段长度分别为li=70mm， l2=61mm， l3=61mm。?+ ?2 ?+ ?) + ?2?+ ?+ ? = 0水平方向：?+ ?i+ ?2+ ?2=0?l+ ?l+ ?2+ ?2= 0;?+ ?2?+ ? + ?2?+ ?+ ?:?)

31、= 0 解得：？?= 2032? ?2= 1107?弯矩图：扭距图:?0.1 X 303再由轴材料40Cr调质处理，查机械设计表 15-1得?= 70? ?。因此轴安全。?1 =v46542 + 2032 2 = 5078?2 =V 12?9?2+ ?2=V37202 + 1107 2 = 3881?对于圆锥滚子轴承，查表13-7得派生轴向力? ,?=主?由 Fae=2343N。载荷水平力垂直力支反力?1= -4654N?2= 3720N?1= -2032N ;?尸 1107N弯矩MH=26665N.mMv=63377N.m总弯矩M = V26665 2 + 63377 2 = 68758?

32、?扭矩T = 1.8 X 105?= V ?+ (?= V 687582 +(0.6 X 1.8 X 105)2 = 47.42?中间轴轴承的校核两轴承受到的径向载荷?= -4654N ; ?1= -2032N?牙 3720N ; ?2= 1107N再由1 =?22343?2= 3881? = ?(?+ ?夕=? = ?(?+ ?夕=106 ?" r)=:1.2 X (0.4 X 50781.2 X (0.4 X 38811061 X 43300?=()=(60? ?60 X304 '7813故轴承满足寿命要求。1.6 X 2800)=1.6 X 1212)=10 3)=165244?7813?4190?> ?15078?23881?1= 2?= 2X16= 1587.88?;?2= -= 2XT6= 1212.82?因 为 ？?+ ?2> ?1 ； ?1= ?2+ ?>?= 1212.82 + 1587.88 = 2800.69?; ?2= ?2 =1212.82N2343,=0.46 > ?= 0.37;故 X1=0.4 ; 丫1=1.6。5U/O=0.60 > ?= 0.37