二级减速器课程设计运输机传动装置

1、 机械设计课程设计计算说明书设计题目：运输机传动装置院系：机械学院班级：机设081姓名：廉帅学号：0814242131指导老师：闫志琴 日期：2011-5-25 目 录一、设计任务书-2二、传动方案分析-2三、电动机的选择计算-3四、总传动比的确定和各级传动比的分配-4五、运动和动力参数的计算-4六、传动零件的设计-5七、轴的设计和计算-14八、滚动轴承的选择和计算-20九、键连接的选择和计算-22十、联轴器的选择和计算-24十、润滑和密封的说明-24十二、拆装和调整的说明-25十三、减速箱体的附件和装配说明-25十四、设计小节-26十五、参考资料-26 计 算 及 说 明三电动机选择计算1原

2、始数据如下：主轴所需功率：主轴转速：2电动机型号选择(1)工作机所需的功率Pw：2)传动装置的总效率： = 链×联轴器×2齿轮×4轴承×输由手册表1-7查得链=0.96、联轴器=0.99-0.995（弹性联轴器）并取值为0.99、齿=0.97（一对齿轮，正常油润滑）、轴承=0.98（滚子轴承，润滑正常一对）。故=0.96×0.99×0.972×0.984×0.97=0.800(3)所需电动机的功率：3、确定电动机转速：鼓轮工作转速：nw = 60×1000v/D = 60×1000×1

3、.8/(×400) = 85.944r/min按手册表13-2推荐的传动比合理范围，取二级圆柱斜齿轮传动传动比范围i =8-60 。取滚子链传动比i链 = 25，则总传动比的合理范围为i = i齿× i链 , i=16-300故电动机转速的可选范围为nd' = i × nw =（16-300）× 85.944 = 1375.10425783.2r/min符合这一范围的同步转速有1500r/min和3000r/min方案 电动机型号 额定功率/kw 电动机同步转速(r/min) 满载转速 额定转矩 轴伸直径 1 Y160L-4 1515001460

4、 2.2 42 2 Y160M2-215 30002930 2.242根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有二种传动方案。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第1方案比较适合，则选n = 1500r/min 。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为电动机型号：Y160L-4其主要性能：额定功率：15KW，满载转速1460r/min，额定转矩2.2。四、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i = nm/nw = 1460/85.944 =16.9882、分配各级传动比（1）i = i链

5、=(25)取i链=2.05课本P413表18-1查得，（双级减速器i = 860合理）（2） i = i齿 = i /i链 = 16.988/2.05=8.29按设计方案的二级展开式减速器传动比范围是：i1 =（1.31.5）i2，i1=3.33,i2=2.49五、运动参数及动力参数计算 1、计算各轴转速（r/min）nII = nI/i = 1460/3.33=438.44r/minnIII = nII/i齿 = 438.44/2.49= 176.08r/min=nIII/i链=176.08/2.05=85.89 r/min2、 计算各轴的功率（kW）Pd = 11.70 KW；PI= Pd

6、×联=11.70×0.99=11.583KWPII = PI×轴承×齿=11.583×0.98×0.970 = 11.01kw PIII= PII×轴承×齿 =11.01×0.98×0.97 = 10.47kwPIV=PII×轴承×链=10.47×0.98×0.96=9.85kw3、 计算各轴扭矩（Nm）TI=9.55×106×PI/nI= 9.55 ×106× 11.583/1460 = 7.57×104

7、 NmmTII=9.55×106×PII/nII= 9.55 ×106 ×11.01/438.44 =2.398×105NmmTIII=9.55×106×PIII /nIII = 9.55 ×106× 10.47/176.08 = 5.679×105NmmTIV=9.55× 106×PIV/nIV= 9.55×106 ×9.85/85.89=1.095× 106Nmm运动和动力参数计算结果整理于下表：六传动零件的设计计算1、链传动的设计计算(1)

8、选择普通滚子链选择链轮的齿数小链轮齿数z1=19,大链轮的齿数为z2=i×z1=2.05×19=39,满足，不需修正（2）.确定计算功率查课本表9- 6 查得：KA= 1.0，由图9-13查得KZ=1.52，单排链，则计算功率PC= KAKZP=1×1.52×10.47=15.914KWnIII =176.08r/min 选择链型号和节距（3）查课本图9-11和PC=15.914及nIII =176.08 r/min可选28A-1。表9-1链条节距P=44.45（4）.计算链节数和中心距初选中心距a0=(30-50)×44.45=1333.5-

9、2222.5mm取a0=1600 mm相应链长节数为=101.3则取链节数为Lp0=102查课表9-7得到中心距计算系数f1=0.24904则链传动的最大中心距为1618.03mm（5）.计算链速v,确定润滑方式1.210m/s由v=1.210 m/s和链号28A-1，查课本图9-14可知应采用油池润滑或油盘飞溅润滑（6）计算压轴力Fp有效圆周力为：链轮水平布置时压轴力系数KFp=1.15则压轴力Fp=KFpFe=1.15×8652.89=9950.83N（7）链轮的设计由于减速箱的草图知低速轴径为42mm ，所以小链轮的轮毂孔直径应为42mm，由滚子链28A-1的节距P=44.45

10、滚子的直径为内链节内宽为，内链板的高度,因此小链轮链轮1、齿形的重要参数：1小链轮齿侧圆弧半径，并由课本表9-2公式知：滚子定位圆弧半径；滚子定位角：滚子定位角2大链轮齿侧圆弧半径，并由课本表9-2公式知大链轮滚子定位圆弧半径：；大链轮滚子定位角：2、滚子链的重要尺寸，由课本表9-3和表9-4知：1小链轮分度圆直径；齿顶圆直径齿根圆直径：；齿高：, ;确定的最大凸缘直径 ；由于P>12.7单排链，则齿宽2大链轮分度圆直径；齿顶圆直径齿根圆直径：；齿高：, ;确定的最大凸缘直径 ；由于P>12.7单排链，则齿宽3、链轮的结构：小链轮用整体式，大链轮的齿圈用螺栓连接。4、链轮的材料，课

11、本表9-5：小链轮用20碳素钢，热处理用渗碳、淬火、回火，热处理后的硬度50-60HRC，大链轮用35碳素钢，热处理用正火，热处理后的硬度160200HBS2、齿轮传动的设计计算课本P413表18-1查得，取i齿=8（双级减速器i = 860合理）  (1) 选择齿轮材料及确定许用应力  （2）考虑减速器传递功率不变，所以齿轮采用软齿面。据书上P191(表10- 1)小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为280HBS， 大齿轮选用45钢调质，齿面硬240HBS(表10-1 )。 （3） 减速器为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（）第一级齿轮传动设计（1

12、）选小齿轮齿数z1=24，大齿轮齿数z2=i1·z1=3.33×24=79.92，z2取80， （2）选取螺旋角。初选螺旋角 2) .按齿面接触疲劳强度设计确定公式内各计算数值a.试选b.由书上图10-30选取区域系数ZH=2.43c.由图10-26查得则d.小齿轮传递转距T1=9.55×106×PI/nI=9.55×106×=7.57×104N.mme.由表10-7选取齿宽系数f.由表10-6查得材料的弹性影响系数g.应力循环次数 N=60n1JlK=60×1460×16×300×1

13、5=6.3×109h.由表10-19查得接触疲劳寿命系数c=0.90, KHn2=0.95i.计算接触疲劳许用应力，取安全系数S=1由图10-21 ，查得：Hlim1 = 600MPa，Hlim2 = 550MPa。，故MPa， MPa计算a.试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值=53.01mm试选载荷系数kt=1.3b.计算圆周速度c.计算齿宽b及模数d.计算纵向重合度e.计算载荷系数K由表10-2查得使用系数根据v=4.02m/s, 7级精度，有图10-8查得动载荷系数KV=1.06表103知表104知故载荷系数f.按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径g.计算模数确定计算参数a

14、.计算载荷系数,.根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数c.计算当量齿数d.查取齿形系数e.计算大、小齿轮的并加以比较由图1018取弯曲疲劳系数s=1.4 kfn1=0.85,kfn2=0.88.小齿轮的数值大取mn=2可满足齿根弯曲疲劳强度。为满足齿面接触疲劳强度取d1=53.66mmZ1=26,则z2=,取z2=87(4).几何尺寸计算计算中心距将中心距圆整为117mm按圆整后的中心距修正螺旋角差值不大，故等值不必修正计算大、小齿轮的分度圆直径计算齿轮宽度所以取（二）第二级齿轮传动设计第一级的比为（1）选小齿轮齿数z1=24，大齿轮齿数z2=i1·z1=2.49

15、5;24=59.76，z2取60 （2）选取螺旋角。初选螺旋角 2) .按齿面接触疲劳强度设计确定公式内各计算数值a.试选b.由书上图10-30选取区域系数ZH=2.43c.由图10-26查得则d.小齿轮传递转距T2=9.55×106×P2/n2=9.55×106×=2.40×105N.mme.由表10-7选取齿宽系数f.由图10-6查得材料的弹性影响系数g.应力循环次数 N=60n2JlK=60×438.44×16×300×15=1.89×109h.由表10-19查得接触疲劳寿命系数c=0.9

16、0, KHn2=0.95i.计算接触疲劳许用应力，取安全系数S=1由图10-21 ，查得：Hlim1 = 600MPa，Hlim2 = 550MPa。，故MPa， MPa计算a.试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值=79.81mm试选载荷系数kt=1.3b.计算圆周速度c.计算齿宽b及模数d.计算纵向重合度e.计算载荷系数K由表10-2查得使用系数根据v=1.83m/s, 7级精度，有图10-8查得动载荷系数KV=1.06表103知表104知故载荷系数f.按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径g.计算模数确定计算参数a.计算载荷系数,.根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数c.计算当

17、量齿数d.查取齿形系数表105e.计算大、小齿轮的并加以比较由图1018取弯曲疲劳系数s=1.4 kfn1=0.85,kfn2=0.88.小齿轮的数值大取mn=2可满足齿根弯曲疲劳强度。为满足齿面接触疲劳强度取d1=80.80mmZ1=39,则z2=,取z2=97(4).几何尺寸计算计算中心距将中心距圆整为140mm按圆整后的中心距修正螺旋角差值不大，故等值不必修正计算大、小齿轮的分度圆直径计算齿轮宽度所以取七轴的结构设计（1）初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理，当轴的支撑为定时，无法强度计算轴径要初步估算的方法即纯扭距并降低许用扭转切应力，先按课本式（15-2）初步计算轴的最

18、小直径，确定d计算公式为：1，3轴为外伸轴，初步轴的最小直径应取较小的A值，2轴为非外伸轴，初步轴的最小直径应取较大的A值，查表15-3取考虑到1轴要于电动机连接初步计算必须与电动机，联轴器相配，所以初步定,（2）轴的的结构设计 1轴的初步设计如下图1轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径dI-II=35mm装配方案是：联轴器、轴承端盖、轴肩、左端轴承、依次从轴的左端向又端安装，右端只安装轴承和轴承座，由于小齿轮齿顶圆直径较小直接做成齿轮轴即可。轴的径向尺寸：当直径变化处的端面用于固定轴上零件或承受轴向力时，直径变化值要大些，可取（68）mm，否则可取（46）mm轴的轴向尺寸：轴上安装传动零件

19、的轴段长度是由所装零件的轮毂宽度决定的，而轮毂宽度一般是和轴的直径有关，确定了直径，即可确定轮毂宽度。轴的端面与零件端面应留有距离L，以保证零件端面与套筒接触起到轴向固定作用，一般可取L=（23）mm。轴上的键槽应靠近轴的端面处。由于dI-II=35mm并且与联轴器相连，因此查联轴器L1=84mm,所以轴LI-II=84mm,并且应采用轴肩定位，由手册知h=(0.07-0.l)d,知dII-III=40mm,且由减速箱结构知LII-III=82mm,并且用圆锥滚子轴承30208，所以采用轴肩定位，dIV-V=48mm,由箱体结构知LIV-V=104mm,轴段V-VI是齿轮，由于齿根圆较小，做成

20、齿轮轴，右端轴承采用轴肩定位，所以dVI-VII=48mm,LVI-VII=14mm,dVII-VIII=40mm,LVII-VIII=20mm 3轴的初步设计如下图：装配方案：左端从左到右依次安装滚动轴承、套筒、斜齿轮和右端从右到左依次小链轮、端盖、滚动轴承、套筒。由轴3最小直径知dVI-VII=42mm，且轮毂的长度应是（1.5-2.0）d，所以此段轴 LVI-VII=84mm,并且此段轴装小链轮，应采用轴肩定位，所以 dV-VI=50mm,由于减速箱结构知LV-VI=103mm,并且装轴承型号为30210，因此采用套筒定位，为了减小应力集中，且由减速箱结构，所以取dIV-V=58mm,L

21、IV-V=56mm，为了使齿轮定位可靠取dIII-IV=60mmLIII-IV=10mm,由于此段轴装齿轮，并采用轴肩定位，所以轴长应略短于轮毂长2-3mm, 因此dII-III=52mm,LII-III=80-2=78mm,轴段I-II装轴承30210，所以直径同 dV-VI=50mm=dI-II,由减速箱结构知LI-II=37mm 2轴的初步设计如下图：装配方案：左端从左到右依次滚动轴承、端盖、安装套筒，右端从右到左依次安装端盖、滚动轴承和套筒，同时左端齿轮右端用轴肩定位，右端齿轮左端用轴肩定位由轴2最小直径知dV-VI=dI-II=35mm，且这两段轴均装轴承30207和减速箱的结构知L

22、I-II=31mm,LV-VI=34mm,为了使两端轴承定位可靠则取轴段dII-III=dIV-V=40mm,LII-III=85-2=83mm 轴段应略短于轮毂2-3mm,轴段IV-V同理，LIV-V=54-2=52mm,并且采用档油板定位，为了使左右两端齿轮定位牢靠，则取III-IV段轴 dIII-IV=48mm由减速箱结构知LIII-IV=9mm32轴的弯扭合成强度计算由2轴两端直径d=35mm，查机械零件手册得到应该使用的轴承型号为30207（轴承的校核将在后面进行）。求作用在齿轮2上的力 求作用在齿轮上的力，轴承对轴的力，轴上的弯距、扭距，并作图 齿轮1上的作用力：所以齿轮2的力为齿

23、轮3对轴的作用力：，得作出2轴的力学模型，如下图再计算出各个作用点处的弯距和扭距弯距图和扭距图如下：轴的受力分析及弯距、扭距图(2).校核轴的强度由轴的扭距、弯距图可知，齿轮轴的轮齿处存在危险截面，因此在该处计算应力（因扭转切应力不是对称循环应力，故引入折合系数）取抗弯截面系数 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 轴的弯扭强度条件为 查表15-1得 MPa所以 符合弯扭强度条件八滚动轴承的选择计算12轴上的轴承的选择和寿命计算 都采用圆锥滚子轴承。根据轴直径d=35mm，轴承的型号为30207，主要参数如下：D=72mm;B=17mm;a=35mm基本额定静载荷 Co=63.5 kN基本额定

24、动载荷 C =54.2 kN极限转速 Vmax=6700 r / min 齿轮1上的作用力：所以齿轮2的力为齿轮3对轴的作用力：可得由图4知699×90+1494.7×44.5+2248.8×57.5= F2h(44.5+78.5+57.5)+1051.7×(78.5+57.5)F2H=641NF1H=2248.8-1051.7-641=556.1NF2V=202.7NF1V=2988.6Fa1=949.9N,Fa2=949.9+(1494.7-699)=1745.6轴1；轴2;P1=1.6(1×3039)=4862.4NP2=1.6(0.4&

25、#215;672.2+1.6×1745.6)=4898.9设计要求为c1=15×300×16=7.2×104显然19.447×1047.2×104所以设计的轴承满足要求的。 (3).静载荷计算查机械零件手册可知，角接触球轴承当量静载荷因载荷稳定，无冲击，所以取静强度安全系数所以 满足强度条件(4).极限工作转速计算以上所选各轴承的极限转速n>1440r/min都成立，所以他们的极限工作转速一定满足要求。九、键连接的选择和计算1.键的选择1轴键槽部分的轴径为35mm，所以选择普通圆头平键键3轴左端键槽部分的轴径为42mm，所以选择

26、普通圆头平键，键3轴右端键槽部分的轴径为52mm，所以选择普通圆头平键键2轴左端键槽部分的轴径为40mm，所以选择普通圆头平键键2轴左端键槽部分的轴径为40mm，所以选择普通圆头平键键2键的强度计算假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键联接的强度条件为查表6-2得，钢材料在轻微冲击下的许用挤压应力为100120MPa，所以取(1).1轴上键的强度计算所以 满足强度条件(2).2轴左端上键的强度计算所以 满足强度条件2轴右端上键的强度计算所以 满足强度条件(3).3轴左端键的强度计算所以 满足强度条件右端键的强度计算所以 满足强度条件十联轴器的选择计算1计算联轴器的计算转距查表14-1得小转距

27、、电动机作原动机情况下取2型号选择根据计算转距选择挠性联轴器HL3型主要参数如下：公称扭距 （满足要求）许用转速 （满足要求）轴孔直径 轴孔长度 十一润滑和密封说明1润滑说明因为第一对大、小斜齿圆柱齿轮v=4.05m/s第二对大、小斜齿圆柱齿轮所以齿轮采用浸油润滑，润滑油使用50号机械润滑油。当滚动轴承的速度较低时，且常采用脂润滑，当轴n<1500r/min采用浸油润滑，若小齿轮的直径小于轴承滚体中心分布直径时，可在箱体上装溅油轮，使其浸油中，传动件不接触油面而靠溅油润滑,同时浸油高度,齿顶到油池底面的距离H2=35mm2.轴承的轴向固定和调整由于2轴上齿轮均为斜齿轮且均布置于轴承中间，

28、所以轴承采用正装，并且采用两端固定，1、3轴均为悬臂梁，为了提高悬臂梁刚性圆锥滚子采用反装，并且采用一端固定，一端游动。3密封说明在试运转过程中，所有联接面及轴伸密封处都不允许漏油。剖分面允许涂以密封胶或水玻璃，不允许使用任何垫片。轴伸处密封应涂上润滑脂。十二拆装和调整的说明在安装调整滚动轴承时，必须保证一定的轴向游隙，因为游隙大小将影响轴承的正常工作。当轴直径3050mm时，可取游隙为4070mm。在安装齿轮后，必须保证需要的侧隙及齿面接触斑点，侧隙和接触斑点是由传动精度确定的，可查手册。当传动侧隙及接触斑点不符合精度要求时，可以对齿面进行刮研、跑合或调整传动件的啮合位置。十三减速箱体的附件

29、和装配说明1、 附件说明机座和箱体等零件工作能力的主要指标是刚度，箱体的一些结构尺寸，如壁厚、凸缘宽度、肋板厚度等，对机座和箱体的工作能力、材料消耗、质量和成本，均有重大影响。但是由于其形状的不规则和应力分布的复杂性，未能进行强度和刚度的分析计算，但是可以根据经验公式大概计算出尺寸，加上一个安全系数也可以保证箱体的刚度和强度。箱体的大小是根据内部传动件的尺寸大小及考虑散热、润滑等因素后确定的2、装配说明：1装配前箱体与其他铸件不加工面应清理干净，除去毛边毛刺，并浸涂防锈漆；2.零件在装配前用煤油清洗，轴承用汽油清洗干净，凉干后表面应涂油；3.齿轮装配后应用涂色法检查接触斑点，圆柱齿轮沿齿高不小

30、于40%，沿齿长不小于50%，必要时可用研磨或刮后研磨改善接触情况；4.调整、固定齿轮时应留有轴向间隙0.2-0.5mm；5.减速器内SH0357-92系列中的50号润滑油，油量达到规定的深度；6.箱体内壁涂耐用油漆，减速器外表涂深灰色油漆；7.减速器剖分面，各接触面及密封处均不许漏油，箱体剖分面应涂以密封胶或水玻璃，不允许使用其他任何填充物；十四设计小结设计是一项艰巨的任务，设计是要反复思考、反复修改，设计是要以坚实的知识基础为前提的，设计机械的最终目的是要用于实际生产的，所以任何一个环节都马虎不得，机械设计课程设计让我又重温了一遍学过的机械类课程的知识。经过多次修改，设计的结果还是存在很多问题的，但是体验了机械设计的过程，学会了机械设计的方法，能为以后学习或从事机械设计提供一定的基础。十五参考资料1机械设计濮良贵 纪名刚 主编，高等教育出版社，2005年。2机械设计课程设计指导书龚义 主编，高等教育出版社，2005年