噶米二级直齿圆柱齿轮减速器课程设计

1、二级直齿圆柱齿轮减速器1 要求：拟定传动关系：由电动机、V 带、减速器、联轴器、工作机构成。2 工作条件：单班工作，有轻微振动，空载起动，单向传动，减速器使用年限为8 年 , 运输带允许误差5%。3 已知条件：运输带速度0.8m/s，卷筒直径380mm运输带所需扭矩460N.m：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：三、齿轮的设计：1、基本数据。材料 : 高速级小齿轮选用45 钢调质，齿面硬度为250HBS。高速级大齿

2、轮用 45 钢正火，齿面硬度为220HBS。功率电机所需：1) 带式输送机输出的功率P W= F*V/1000 w .F= 2T/D=460*2000/380=2421NP W= 2421* 0.82.04kw1000* 0.95p电总2p总b b 4ac2aV 带 =0.95齿轮=0.97平皮带 = 0.97 轴承 =0.98总v带轴承 齿轮 平皮带 联轴器0.784PPw2.042.6kwP电 总0.7842) 输送机卷筒的转速nw 6 01 0v 0 0=D60*1000*0.8/(*380)=40.23r/min6010000.1951.2/250=13) 传动比分配: V 带适合的传

3、动比i 2 4i总i i减 二级减速器840n 电 = n w ×i 总 =( 16160) × 40.23= 643.686436.8所以可以由表10-2 知：转速为1000r/min 的电机n电i总nw960 =23.8640.23Y132S-6 额定功率为3kw，转速为960r/minV带适合的传动比i 2 4 取 i =2.824.98i总 79.93 1 8.532.2按展开式布置.?1齿 =(1.31.4)?2齿 ，取?1齿=1.3?2齿?1 齿 *1.3?2齿 =?减 可算出 i1齿 3.3.032 i 2齿 24.5.165各轴转速:II 轴III 轴卷筒轴

4、n1n2n电 i带n1i1齿n1430446.9343.22.9 r/minn2 i2齿446.974.24106.30.20 r/min74.2417.8940.1.523r/minV n31 470.8.923r/min各轴功率:I 轴p1p电 n I p电 nv带 2.29 0.952.18kw2.47kwII 轴pIIbp1 轴承齿轮 2.180.990.98 2.11kw1 轴承齿轮 2.35kwb 4ac2akwkwIII 轴 p III p II II III p II 轴承 齿轮 22.123 kw卷筒轴p IV pIII III IV p III 轴承 联轴器 22.0.14

5、kw6 各轴转矩:I 轴 TI 9550 P1 =68.79 N.mn1p211II 轴 TII 9550 II 9550.271424 Nmmn2217.89 7N4.m24III 轴TIII9550 pIII 95502.051094326 Nmmn3529.371 N7.8m9p2.01卷筒轴T IV 9550 IV 95501072973 Nmmn4508.00 N17.m.892 主要的零部件的设计计算1、高速级大小齿轮的设计1 选定齿轮类型, 精度等级 、 材料及齿数1)按以上的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。2)运输机为一般工作，速度不高，故选用7 级精度(GB 10095-88

6、) 。3)材料选择。考虑到制造的方便及小齿轮容易磨损并兼顾到经济性，两级圆柱齿轮的大、 小齿轮材料军用合金钢、 热处理均为调质处理且大、小齿轮的齿面硬度分别为240HBS,280HBS二者材 ,料硬度差为40HBS。4) 选小齿轮的齿数Z=20，大齿轮的齿数为Z2=3.33×20=66.6, 取 Z2 =67。2 按齿面接触强度设计由设计公式进行试算，即1) 确定公式内的各计算数值1) 试选载荷系数Kt=1.32) 由以上计算得小齿轮的转矩5T1=95.51052.6 N·mm960=2.586 ×104 N· mm13)由表10-6 查得材料的弹性影响

7、系数E 189.8MPa2由 图 10-21d 按 齿 面 硬 度 查 得 小 齿 轮 的 接 触 疲 劳 强 度 极 限Hlim1 600MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2 550MPa4)计算应力循环次数：N1=60 n1jLh=60×960×1×( 1×8×300×8) =1.106 ×10999 0.332 1091.106 109N13.335) 由图 10-19 取接触疲劳强度寿命系数KHNI0.90；KHNI 0.96。6)计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1%，安全系数S=1，H 1 KHNI lim

8、 10.90 600MPa 540MPa1SH 2 KHNI lim 20.96 550MPa 528MPa2S(2) 计算：1)试算小齿轮分度圆直径d1t，代入H 中较小的值。d1t2.323 KtTd11EH1.3 2.586 104 4.33 189.82.323mm13.33 52841.318mm2) 计算圆周速度0d1tn141.318 96060 100060 1000m/ s 2.06m/s3 计算齿宽b0b= d d1t 1 41.318 41.318mm3) 计算齿宽与齿高比b ：hd1t41.318模数：mt2.07 mmt 120齿高：h=2.25 × 2.0

9、7=4.66mm所以： b =41.318 8.867h 4.664 计算载荷系数：根据V=2.06m/s， 7 级精度，由图10-8 得动载系数KV 1.08对于直齿轮K Ha K Fa =1由表10-2 查得使用系数K A 1.25由表10-4 用插值法查得7 级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，由 b 8.867， KH1.418查图10-13 得 KF 1.32hHF故载荷系数K= KA KV KHa KH1.25×1.08 × 1× 1.418=1.9145 按实际载荷系数校正分度圆直径：K1 914d1 d1t341.318 3 .47.020mm1

10、1t Kt1.36 计算模数：m= d 147.020 2.35mm120KH 1.4183 按齿根弯曲强度计算：弯曲强度设计公式为2KT1YFaYSa(1)确定公式内的各计算数值1)10-20 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1 500MPa； 大齿轮的弯曲疲劳强度极限FE2 380MPa ；2) 由图 10-18 取弯曲疲劳强度寿命系数FN1 0.86, FN2 0.90；3) 计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，得K FN 1 FE1F1S0.86 500307.143MPa1.4K FN2 FE2 0.90 380F 2244.286 MpaF 2 S1.44) 计算载

11、荷系数K 。KKAKVKFaKF 1.25 1.08 1 1.32 1.7825) 查取齿形系数。查表 10-5 查得YFa12.80;YFa22.366) 查取应力校正系数。查表 10-5 查得YSa1 1.55;YSa2 1.6757) 计算大、小齿轮的YFaYSa 并加以比较。YFa 1YSa1F12.8 1.55307.1430.01413YFa 2YSa2F22.36 1.675244.2860.01618大齿轮的数值大。(2) 设计计算2 1.782 2.586 104m 30.01618mm 1.55mm1 202对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度

12、计算的模数， 由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲算得的模数1.55mm并就近圆整为标准值m=2.5mm，按接触强度算得的分度圆直径d1 47.020 mm，算出小齿轮齿数1d147.020 191m 2.5大齿轮齿数2 3.33 19 64，取 2=64这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足齿根弯曲疲劳强度，并做到了结构紧凑，避免浪费。4 几何尺寸计算（ 1）分度圆直径：d11m 2.5 19 47.5mmd22m 2.5 64 160mm2）中心距：d1 d2 a247

13、.5 160 103.753）齿轮宽度：bd d1 1 47.5 47.5mm取 B2 47.5mm, B152.5mm3、低速级大小齿轮的设计：1. 选用齿轮类型、 精度等级、 材料及齿数1 ）按以上的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。2 ） 运输机为一般工作，速度不高，故选用 7 级精度 （ GB1 0095-88） .3 ） 材料选择。考虑到制造的方便及小齿轮容易磨损并兼顾到经济性， 两级圆柱齿轮的大、 小齿轮材料均用合金钢，热处理均为调质处理且大、小齿轮的齿面硬度分别为240HBS, 280HBS,二者材料硬度差为40HBS。4 ）选小齿轮的齿数1 24 , 大齿轮的齿数为2 24 2.

14、56 61.44，取 2 62。2. 按齿面接触强度设计1 ) 由设计公式进行试算，即d1 kT11材料：低速级小齿轮选用45 钢调质，齿面硬度为250HBS。低速级大齿轮选用45 钢正火，齿面硬度为220HBS。i 齿 .02 i 2齿 348.165K 1.2 d 0.7 ZE 189.8 ZH 2.5.d13 2KT1 i21di2zE zH2 1.2465813 01.3m0m.724.151 189.82.5d14=.11502mm 55752.4a m(Z1 Z2)/2 m(1 i2)/2 214374.8936mm调整 中心距：让a 123447.86mm同时其尾数为0或 5a

15、2150 m 2.5验算轮齿弯曲强度：查课本第167 页表 11-9 得：YFa32.6475YSa41.6812YFa4 22.2.214YSa31.86384、验算运动误差：按最小齿宽b4 7500计算：F32KT1Y2Sa1YFa3bm Z3F2YSa4YFa4F3YSa3YFa35290.916MMpaa< FF3 2KT1YS 1YFa31 2Sa159.96Mpa F3bm2Z343YYFFaa43F3 54.31Mpa F4nw2107.64 r/rmini总 i i减 ii1齿 i2齿730.2.636.02 4.15 79.94nwn电143017.9n总17496.9

16、04/70.63=20.01r/minn wnwnw17.9 17.890.0565(20.1071.-8290.64)/ 20.64*100%=3.05%<5%合格。四、设计V带和带轮：1. 设计V带确定 V带型号查课本P205表13-8 得： KA 1.2 Pc=K A * P1.电 =3.96kw根据Pc=3.96kw, n1 n电 1430 r / min , 由课本P205图13-5，选择A型 V带 .查课本第206 页表 13-7 取 d1 100。 d2 n1 d1 1=313.5mmn2所以取 d 2 =315mm为带传动的滑动率0.02 。验算带速：v n1 d1=7.

17、48m/s 带速在 525m/s范围内，合适。60 1000取V带基准长度Ld和中心距a：初步选取中心距a： 0.7 d1 d2 a 2 d1 d2 ， 260.4<a<744取=565。a0由课本第195 页式（ 13-2 ）得：2d2 d12L0 2a0d1 d2=21*650060.3+9 *370+ 190 =1802mm24a022000查课本第202 页表 13-2 取 Ld 18100mm。 由课本第206 页式 13-6 计算实际Ld L0中心距：a a0546949mm。2 验 算 小 带 轮 包 角 ： 由 课 本 第 195 页 式 13-1 得 ： d2 d

18、118057.3 15587.2.905 1210200。合适。I= d2 =3.21ad1 1求 V带根数Z：由课本第204 页式 13-15 得： ZPcP0 P0 K KL查课本第203 页表13-3 由内插值法得P011.037kkwwP0 0.17kw。查课本第202 页表13-2 得KL 01.901 。查 课 本 第 204 页 表 13-5 由 内 插 值 法 得 K 0.952.36Pc2.772.75 kWP0 P0 K KL 1.070.170.950.99取 Z 3 根。求作用在带轮轴上的压力FQ：查课本201 页表 13-1 得 q=0.1kg/m ，故197 页式

19、13-7 得单根V带的初拉力：500 Pc 2.52500 4.4 2.52F0 c (1) qv 138.4N(1) 0.10 6.74115.49 N0 zv K3 6.74 0.95五、轴的设计：高速轴设计： 材料：选用45 号钢调质处理。查课本第230 页表 14-2 C=112 各轴段直径的确定：P1=3.14kw。 T1 =67N.m n1=446.9r/mindmin C3 Pn111212.34424.61圆整为.89 18.9925进行结构设计45画受载简图4012745602535作用在齿轮上的圆周力为：1023015451Ft12T1 42254N6585d1501863

20、N84530径向力为：Fr1Ft1tg3118633*tgtg 2200 =617583NN作用在轴1 带轮上的外力：Ft2 2T1 22234635N85t2 d22823F3r20 N Ft2tg3135093tg*2 t0g 12200N=804N求垂直面的支反力：l1l1Ft1l26448775N18816.53R6A8V1NFmt1mRBV -21178N2Nmm求水平面的支承力：RBHl1Fr141790647N8248RNAHmmFrRBH493905NNmmBHl1l2128.5 AH r1 BH求选定截面的弯矩，并画弯矩图。截面 I 的弯矩：M IHrAH l1 949350

21、*6407=529072000Nm.mmM IV RAV l1 -1168204N7.m5 5554N mmMIMIH2 MI2V MI FQ 51957732726Nm.mm截面 II 的弯矩：M IIHRAH l3 Fr1 20 4135032630N67.8m 20 13530NmmM IIV RAV l3 Ft1 20 141182586N3.m1863 20 37206N mmM IIM I2IH M I2IV=1M53II2FQ86 8N24.m30 Nmm弯矩和扭矩图：水平弯矩图铅垂弯矩图合成弯矩图画当量弯扭图(弯扭合成)传动的扭矩T 等于常数，有轻微振动，单向传动，取0.3M

22、IeM I2 ( T)2 16537091523NN.m.mmM IIeM I2I ( T)2 1853640660N2.mNm.m154602对于界面I ，由于和齿轮周向固定，有键槽，计算轴径降低4%72.586.1n7/Nm/mm2 md 2550*96%=24mmmm eIMIe3 4145.2588NN/mmm2m2eII M IIe3eI 0.1d3eII 0.1d3确定 1b:轴径 d=35,由设计手册查得，轴承代号为6307， D=72,B=19,中间轴的设计：钢 调 质 处 理 。 查 课 本 第 230 页 表 14-2 取dmin C3 Pn1113182.304284.m

23、61.89m 1圆整为8.9940mm材 料 ： 选 用 45 35MpaC=112。根据课本14-2 得：进行结构设计:407545作用在 1、 2 齿轮上的圆周力：2TII 22*326751*41240d167.5008/01402n2.5=7.12103 Nft2 2TII 22*3267154*21400108/0394N0=2.15103Nt2 d2300径向力：Fr1 Ft1tg 280.642 1t0g32N02927 NFr2 Ft2tg 01.870794tg2103N659N求水平面的支承力：RBHFr1(l2 l1) Fr2l1 219.28755(44 10535N)

24、 659 44 1693Nl1 l2 l344 55 55rAHfr1 fr2 rBH -259927N 659 1693 575n求选定断面的弯矩，并画弯矩图:截面 I ：M IHRAH l1 537152744N.m25m300 N.mM IVRAVl1 241176430404 N1.m832m16N.mMI M IHmI2V 212573302032 N18.3m2m162 184955n.截面 II ：M IIH RRABH (176.15.5441)7.5Fr F17r.25 174.658=915N11.m73 N.mmM IIVR2A5V (6l 30107.5N).mFmt

25、17.5 224429N.mmII mI2IHmII2V245668595425 N22.4m42m92 229276N.m截面 III ：M IIIHRBH l3 1730080655 N9.3m11m5N .mM IIIVRBV l3 357506779595 N3.1m27m85 N.mMIIIMI2IIHM I2IIV 379937117592 N3.1m27m852 326351N.m弯矩和扭矩图：铅垂弯矩图合成弯矩图扭矩图画当量弯扭图：243330求当量应力：对于截面I ，由于和齿轮圆向固定有键槽，计算轴径降低4%d1 50 96% 48mmIIe0M.1dIe132202820N

26、068/26mm2 25N/mm2IIeM IIe0.1d13225840.326320N6/30mNm2/mm2IIIeM IIIe0.172564 N4/2Nm/mm2m确定键的选择：1b轴的材料选用45#，调质处理，B 650Mpa=60Mpa1b< M Ie 202086 < M IIe 243306 < M IIIe 336356IIe <0.1d131b8062IIe<250N.1d/13m1bm8062IIIe<300.N1d/113mbm 806242N/mm所以中间轴设计合理。在齿轮处，轴径d=50mm. 由表查得

27、，键宽b=14mm高 h=9mm轴承的选择：L=36mm4T2p dhl4 27142445 9 3674.46Mpa有静载荷轴径 d=45,由设计手册查得，轴承代号为6309， D=72,B=19,低速轴的设计：14-2 C=112材料：选用45 号钢调质处理。查课本第230 页表各轴段直径的确定：dmin C3 nPIII 51182.23 1427m.085m9 圆整为54.465mm进行结构设计联轴器上的力:FFFot2 02.2T5III =22T6II1I0049943N2206 26.75734N7N2 d3 280 21802.5作用在齿轮上的圆周力为：Ft2 2TIII 62881019N4326 7747Nt2d3282.5径向力为：Fr1 Ft1tg98034728Ntg20F29r27FNttg 27477477Ntg202820N求轴承反力:垂直面：RBVl1Ft2 45552.5437N749 2R2AV17NFt2mmRBV -15523301N3NmmBV l3 l255.5 138.52水平面：RBHl3 Fr2 1545.550028N208R0A7HN mFrm2 RBH -2705193N9NmmB