二级减速器设计说明书

1、 江南大学机械工程学院机械设计课程设计带式运输机传动装置设计计算说明书设计题目带式运输机传动装置设计过程装备与控制工程专业过程1002班设 计 者刘鹏飞过程1002班 学号：0402100208指导教师刘利国2012年6月日江 南 大 学传动系统图已知：1.运输带工作拉力：2000N2.运输带工作速度：2.3m/s3.运输带滚筒直径：330mm4.连续单向运转5.工作时有轻微振动6.空载启动，7.使用期10年8.小批量生产9.单两班制工作10.运输带速度允许误差为+5% 目录第1章 电动机的选择和传动比的分配41.1电动机的选择4 1.1.1滚筒的功率计算4 1.1.2总机械效率的计算4 1.

2、1.3电动机的功率4 1.1.4 滚筒的转速4 1.1.5传动比的取值范围4 1.1.6电动机转速的取值范围4 1.1.7电动机的选择4 1.2传动比的分配4 1.2.1总传动比的计算4 1.2.2传动比的分配4 1.3各轴的转速5 1.4各轴功率5 1.5各轴转矩5第2章 传动零件的设计7 2.1 高速级齿轮设计7 2.2.1选定齿轮类型、精度、材料及齿数7 2.2.2按齿根弯曲疲劳强度设计7 2.1.3按齿轮弯曲强度校核9 2.2 低速级齿轮传动设计11 2.2.1选定齿轮类型、精度、材料及齿数11 2.2.2按齿根弯曲疲劳强度设计11 2.2.3按齿面解除疲劳强度校核13 2.2.4几何

3、尺寸计算15第3章 轴的结构设计16 3.1 轴的结构设计16 3.1.1初步确定三根轴上的作用力16 3.1.2初步确定最小轴径并选取联轴器17 3.1.3轴的尺寸确定18 3.1.4轴上零件的周向定位20 3.2 轴的强度校核21 3.2.1轴的初步校核21 3.2.2轴的精确校核23 3.2.3三轴比较26第4章 连接强度的校核27 4.1键强度的校核27第5章 轴承强度校核30 5.1.验算第一根轴上轴承的寿命305.2验算第二根轴当量动载荷30 5.3验算第三根轴上的轴承寿命31附录34第一章电动机的选择和传动比的分配内容步骤及过程结论1.1电动机的选择1.1.1：滚筒的功率计算 P

4、=F*v=2kN2.3ms=4.6kW1.1.2： 总机械效率的计算机构名联轴器齿轮轴滚筒效率0.990.950.980.96个数22（对）31=0.990.950.980.96=0.7991.1.3: 电动机的功率 =4.6/0.7995.757kW1.1.4： 滚筒的转速 =2.360/3.014/0.45 =101.7 r/min1.1.5：传动比的取值范围 传动级数取值范围=35=35 i=9251.1.6： 电动机转速的取值范围 n=n*i=101.7.7*9101.7.7*25 =9152543(r/min)1.1.7：电动机的选择 由于工作时间比较长，所以选择功率适中的电动机。即

5、:Y160M-6 三相同步异路电动机主要参数：型号额定功率同步转速满载转速Y160M-611kW1000r/min970r/min选择Y160M-6同步异路电动机额定功率：11KW满载转速：970r/min同步转速：1000r/min1.2传动比的分配1.2.1总传动比的计算 =970r/min101.7r/min =9.23 91.2.2 传动比的分配一级传动：i1=3 二级传动：i2=3 1.3各轴的转速第一根轴转速一级传动比二级传动比970r/min33第二根轴：=970r/min3 =323.3r/min第三根轴：=323.3r/min3 =107.8r/minn1=970r/minn

6、2=323.3r/minn3=107.8r/min1.4各轴功率一级效率二级效率三级效率 轴的序号第一根轴第二根轴第三根轴功率（kW）9.99.29.557各轴功率：第一根轴：第二根轴第三根轴1.5各轴转矩序号第一根轴第二根轴第三根轴效率传动比i1=31.5.1 电动机转矩：1.5.2 各轴的转矩第一根轴：第二根轴：第三根轴：轴序号转速r/min功率kW转矩N.m第一根轴9709.8997.4第二根轴242.59.232.3第三根轴80.88.551011.0各轴转矩34第2章 传动零件设计二级齿轮减速机构设计2.1 高速级齿轮设计内容步骤和过程结论2.1.1齿轮类型、精度等级材料及齿数的选择

7、1. 按图中所示方案b选择直齿圆柱齿轮2. 传动精度、速度要求均不高，所以选择7级精度齿轮3. 材料的选择： 小齿轮：40Cr 调质钢 硬度 270 HBS 大齿轮：45 调质钢 硬度240 HBS 硬度差：30 HBS4. 选择小齿轮齿数 大齿轮齿数： 选用7级精度直齿圆柱齿轮2.1.2按接触强度设计齿轮设计公式1. 确定上式各值 .试选载荷系数 K=1.4 .计算小齿轮转矩 .选取齿宽系数 .材料弹性影响系数 .按齿面硬度查出接触疲劳强度极限 小齿轮： 大齿轮： .计算应力循环次数 查取接触疲劳寿命系数 .计算接触疲劳许用应力。 取失效概率1%，安全系数S=1，有公式 得。 2. 计算各个

8、数据 计算小齿轮分度圆直径带入 计算圆周速度 计算齿宽 计算齿宽，齿高之比 模数： 齿高：齿宽齿高之比： 计算载荷系数 由 7级精度 查图得出 直齿轮： 7级精度，非对称，小齿轮。 由 可以得出 故 .按实际载荷校正分度圆直径 计算模数 K=1.42.1.3按齿轮弯曲强度校核设计公式1. 查图确定公式内各计算数值小齿轮弯曲疲劳强度极限 660MPa 大齿轮弯曲疲劳强度极限 630MPa查图弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳应力 取弯曲疲劳系数 S=1.4 计算载荷系数 查取齿形系数 查取正应力系数 计算大小齿轮并比较 小齿轮数值比较大2. 设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于

9、齿根弯曲强度计算的模数，由于齿轮模数m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，可取由弯曲强度算得的模数m=1.727，并圆整得出 m=2。按照接触应力算出的小齿轮齿数为： 小齿轮： 大齿轮：这样设计出的齿轮传动，即满足了齿面接触疲劳强度，有满足了齿根弯曲疲劳强度，并作的结构紧凑避免浪费3. 几何尺寸的计算.计算分度圆直径 计算中心距 计算齿轮宽度 所以，取 M=22.2 低速级齿轮传动设计内容步骤及过程结论2.2.1选定齿轮类型、精度、材料及齿数1. 由传动方案图分析，选用直齿圆柱齿轮传动2. 传动机为一般机械，速度不

10、高，工作精度要求不高，故选用7级精度的齿轮3. 材料选择 小齿轮：20Cr2Ni4 硬度380HBS 大齿轮：12Cr2Ni4 硬度350HBS4. 选择小齿轮齿数 大齿轮齿数 选用直齿圆柱齿轮材料20Cr2Ni4材料12Cr2Ni42.2.2按齿根弯曲疲劳强度设计设计公式1.确定公式内各个计算数值试选载荷系数 计算小齿轮的弯矩 选择齿宽系数 查出齿轮弯曲疲劳强度极限计算应力循环次数选取弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲需用疲劳应力查取齿形系数 查曲应力校正系数 计算大小齿轮并比较 小齿轮数值比较大2.设计计算模数 分度圆直径计算圆周速度计算齿宽b 计算齿宽齿高之比b/h齿高 ： 齿宽齿高之比计算载荷

11、系数 由 7级精度 查图得出 直齿轮： 由于传动平稳所以 7级精度，相对于轴非对称布置，齿轮为小齿轮。 所以由 可以得出 故 齿轮速度V=0.76m/sB=59.62mm M=1.8942.2.3按齿面解除疲劳强度校核校核公式1.选取上式中数值齿面接触疲劳强度大齿轮:小齿轮：选取接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力取失效概率1%，安全系数S=1取较小的计算分度圆直径2. 设计计算 对比计算结果，由齿根弯曲疲劳强度计算的模数m大于由小于齿面接触疲劳强度计算的模数，齿面解除疲劳强度仅与齿轮直径有关，所以可取设计计算模数2.505mm。对比结果，可以将其圆整到2.5mmK=1.4882.2.4几何尺

12、寸计算分度圆直径计算中心距计算齿宽 取 齿轮齿轮1齿轮2齿轮3齿轮4分度圆直径5823280240宽度65608075模数22.5中心距145160第三章 轴的结构设计及传动计算3.1 轴的结构设计3.1.1初步确定三根轴上的作用力1。第一根轴上的力第一级小齿轮分度圆直径第一根轴上的受力2。第二根轴上的力第二级，第三级齿轮的分度圆直径第二根轴上的受力计算3. 。地三根轴上的受力第四个齿轮的分度圆直径第三根轴上的受力分析齿轮齿轮1齿轮2齿轮3齿轮4周向力（N）3358.6116873123.28425径向力（N）1222.44253.1136.72737.4轴向力（N）00003.1.2初步确定

13、最小轴径并选取联轴器计算公式1.第一根轴最小轴径的确定与联轴器选择选取轴的材料为45钢，调制处理，查表得出，于是得输出轴的最小直径在联轴器处的直径处，为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相配合，故，应同时选取联轴器型号。选择联轴器型号联轴器的转矩计算，查表14-1，考虑到轴的转矩较小，故取，则 按照计算转矩应该小于联轴器的公称转矩的条件，查手册选用LX型弹性柱销联轴器，其公称转矩为560000N.mm，办联轴器的孔径为，半联轴器长度为，联轴器与轴的配合长度L=60mm2. 。第二根轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调制处理，查表得出，于是得为了方便零件的装配，第二根轴的最小直径在轴承处的直径处，

14、为了使所选的轴的直径与轴承的孔径相配合，轴承选择6008深沟球轴承。3. 第三根轴最小轴径的确定与联轴器选择选取轴的材料为45钢，调制处理，查表得出，于是得输出轴的最小直径在联轴器处的直径处，为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相配合，故，应同时选取联轴器型号。选择联轴器型号联轴器的转矩计算，查表14-1，考虑到轴的转矩较小，故取，则 按照计算转矩应该小于联轴器的公称转矩的条件，查手册选用LX型弹性柱销联轴器，其公称转矩为560000N.mm，办联轴器的孔径为，半联轴器长度为，联轴器与轴的配合长度L=60mm联轴器选择XL型弹性柱销联轴器L=60mm3.1.3轴的尺寸确定1. 第一根轴的尺寸确定

15、为了满足联轴器的定位要求，-轴段需要一个轴肩所以-段直径选为d-=58mm初选滚动轴承：因为没有轴向力的作用所以选择圆柱滚子轴承6080基本尺寸故d-=d-=40mm由手册知d-=d-=46mml-=l-=15mm-处长度应该较长所以取l-=113mm取安装齿轮处轴段-直径d-=50mm，齿轮左端轴肩定位，齿轮宽65mm，所以l-=62mm。轴肩高度d0.07d 所以h=5mm，则d-=55mm。b1.4h所以l-=7mm轴端盖的总宽度为15mm，为了拆装方便端盖外与左端联轴器留下15mm 的间隔，则l-=30mm-处隔套长度取16mm，齿轮到箱体的距离8mm至此，第一根轴的各段长度已经确定完

16、成确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角各轴肩圆角半径R=1.6mm段标-长度l5830181137621818直径d30364046605046402. 第二根轴的尺寸确定为了轴上零件的安装方便，轴承处的直径为最小即：d-=d-=40mm,选用N208E圆柱滚子轴承。主要尺寸，所以，l-=l-=18mmd-=d-=47mm取齿轮安装轴段d-与d-均为50mm d-段齿轮右端轴肩定，故取h=6mm。所以d-=62mm。左端套筒固定，为了使套筒端定位可靠低压紧在齿轮上，应该使l-短于所以取l-=67mm- 段左端轴肩定位，即-段，右端套筒定位，为使套筒端可靠地压紧齿轮，应使l-短于所以取-=57mm-

17、段：h=6mm，d-=62mm。，所以取l-=12mm1轴上齿轮中心距箱体距离约为41mm，为使齿轮1、2啮合长度更大，2齿轮中心距箱体应该为41mm，所以取l-=21mm，齿轮端距箱体14mm由1轴可知箱体长度L=168mm，所以对第二根轴令箱体超出轴承6mm，则l-=L-l-+2d=168mm-（68mm+12mm+58mm+20mm）+26mm=22mm至此第二根轴的尺寸长度以确定-D（mm）40465062504640L（mm）18226712582018确定轴上倒角和圆角轴上倒角：1.2mm45圆角：R=1.6mm3. 第三根轴上的尺寸确定为了满足联轴器定位要求-左端应有一轴肩，故应

18、取d-=60mm，右端档固定位半联轴器轮毂长度l=84mm，为保证挡圈只压紧联轴器取l-=80mm初选轴承 d-=60mm，所以轴承直径d=65mm为深沟球轴承N213E基本尺寸dDB=65mm120mm23mm所以d-=d-=72mmd-=d-=65mml-=l-=23mm取安装齿轮处直径d=75mm，已知齿轮宽65mm，为使其定位准确则右侧用轴肩定位,取h=6mm则d-=82mm，取l-=12mm左端定位用套筒使其靠紧齿轮则l-稍小于，取l-=62。为使齿轮啮合长度达到最长，l-=25mm齿轮变距箱体14mm箱体总宽度168mm，所以可以确定l-=81mm至此初步确定各段尺寸-d（mm）6

19、572758272656055L（mm)2325621281185080.确定圆角倒角尺寸倒角尺寸：圆角尺寸：R=2.0mmd-=30mml-=58mmd-=58mml-=30mmd-=40mml-=18mmd-=46mml-=113mmd-=55mml-=7mmd-=50mml-=62mmd-=46mml-=18mmd-=40mml-=18mmd-=40mml-=18mmd-=47mml-=22mmd-=50mml-=67mmd-=55mm-=57mmd-=50mm-=57mmd-=47mml-=21mmd-=40mm,l-=18mmd-=65mml-=23mmd-=72mml-=25mmd

20、-=75mml-=62mmd-=82mml-=12mmd-=72mml-=81mmd-=65mml-=23mmd-=60mml-=50mmd-=55mml-=80mm3.1.4轴上零件的周向定位.1.第一根轴上零件的周向定位由齿轮半联轴器采用平键定位。查表得出键的尺寸，bh=8mm7mm键槽用铣刀加工。长度45mm，为了保证齿轮与轴的链接对中性轮轴配合精度为d- 由表查出，平键截面bh=14mm9mm键槽用铣刀加工，长度50mm配合选用轴承与轴可以由过盈配合来保证配合2.第二根轴上零件的周向定位由d-=d-=50mm查表得出键的尺寸，bh=14mm9mm-处键槽长可以为L=56mm-处键槽长度

21、可以为L=45mm齿轮毂与轴配合精度为轴承与轴可以由过盈配合来保证配合3.第三根轴上零件的周向定位由齿轮半联轴器采用平键定位。查表得出键的尺寸，由d-知。 bh=20mm12mm键槽用铣刀加工。长度56mm，为了保证齿轮与轴的链接对中性轮轴配合精度为d-知 由表查出，平键截面bh=16mm10mm键槽用铣刀加工，长度70mm配合选用轴承与轴可以由过盈配合来保证配合3.2 轴的强度校核3.2.1轴的初步校核1. 第一根轴的强度校核计算轴上的载荷已知齿轮中线距做轴承158mm，距右轴承支撑点54mm，则竖直面V水平面H支撑反力弯矩总弯矩转矩第一根轴的校核切应力按照脉动循环校核取轴的应力计算选定轴的

22、材料为45钢，调制处理， 所以初步校核轴承安全2.第二根轴的强度校核第二根轴上的载荷计算水平竖直支反力(N)弯矩(Nmm)总弯矩扭矩(Nmm)切应力为脉动循环所以故第二个根轴初步校核安全3. 第三根轴的安全校核第二根轴的载荷计算水平面H竖直面V支反力N弯矩Nmm总弯矩Nmm扭矩Nmm轴的初步校核轴的最危险截面处受脉动应力循环应力，取则轴上应力选定轴的材料为45钢，所以轴初步校核安全3.2.2轴的精确校核1. 判断危险截面由弯矩图可看出，、。均只受弯矩影响，虽然轴肩和键槽引起应力集中，但其弯矩较小所以无需校验。而截面处弯扭组合作用且有轴肩应力和键槽应力，所以需校验。截面受弯矩扭矩作用，较大而且受

23、键槽应力所以需要交合。面弯矩较小，所以不许校验2. 对截面A左侧：3. 轴上载荷分布水平竖直支反力(N)弯矩(Nmm)总弯矩扭矩(Nmm)抗弯截面系数W=0.1抗扭截面系数：截面A左侧的弯矩为：截面A上的扭矩T=362300N.mm截面上的弯曲应力截面上的抗扭切应力轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按附表3-2查取。因，经附图3-1可得轴的材料的敏性系数为故有效应力集中系数由附图3-2的尺寸系数由附图3-3的扭转尺寸系数为轴按磨制加工，由附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，则综合系数为又由碳钢的特性系数，取，取于是，计算安全系数的值故

24、可知左侧其安全。4. 对截面右侧：抗弯截面系数W=0.1抗扭截面系数：截面A右侧的弯矩为：截面上的弯曲应力截面上的抗扭切应力过盈配合处的由附表3-8用插值法求出，并取，于是得=3.17，轴按磨制加工，由附图3-4得表面质量系数为则综合系数为于是，计算安全系数的值故可知轴的截面右侧其安全。轴的左侧安全轴的右侧安全3.2.3三轴比较第二根轴安全第一根轴较第二根轴弯矩、扭矩小，第三根轴直径较大而弯矩较小，所以轴一、轴三安全所有轴均安全第四章 连接到强度校核内容计算过程结果4.1键强度的校核1. 第一根轴上键的校核对轴上连接齿轮与轴的键进行校核该键的尺寸为：因键、轴、轮毂的材料都是钢，由表6-2查得许

25、用应力，取其平均值，。键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度所以键合适。.对轴上连接半联轴器与轴的键进行校核该键的尺寸为：因键、轴、轮毂的材料都是钢，由表6-2查得许用应力，取其平均值，。键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度所以键合适。3对轴上连接齿轮与轴的键进行校核第二齿轮上键该键的尺寸为：因键、轴、轮毂的材料都是钢，由表6-2查得许用应力，取其平均值，。键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度所以键合适。第三齿轮上键该键的尺寸为：因键、轴、轮毂的材料都是钢，由表6-2查得许用应力，取其平均值，。键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度所以键合适。3. 对于第三根轴上的键的校核第四个齿轮上键的校核该键的尺寸为：因键、轴、轮毂