课程设计二级减速箱(斜齿直齿)

PAGEPAGEPAGE26武汉工程大学课程设计说明书课题名称：带式运输机传动装置的设计专业班级：机制01学生学号：1003010135学生姓名：张飞杰学生成绩：指导教师：吕亚清老师课题工作时间：12年12月24日至12年1月11日武汉工程大学教务处设计说明书目录设计题目 3一、设计要求 3第一部分传动装置总体设计 4第二部分电动机的选择及传动比分配 5第三部分V带设计 8一、确定皮带轮 8二、确定v带的中心距a和基准长度 9第四部分齿轮的设计 10一、高速级斜齿轮副的设计计算 10二、低速级直齿轮的设计计算 14第五部分轴的设计 18一、以输出轴为例说明轴的设计过程 18二、其他轴的设计 19第六部分润滑油及其润滑方式的选择 23一、齿轮的润滑 23二、滚动轴承的润滑 23第七部分箱体及其他附件 23总结 25参考文献 25设计题目设计带式运输机的传动装置注：图中F为输送带拉力（或为输出转矩T），V为输送带速度学号1/17/332/18/343/19/354/205/216/227/238/24鼓轮直径D(mm)300330350350380300360320输送带速度v(m/s)0.630.750.800.800.800.700.840.75输出转矩T(N·m)400370380450460440360430学号9/2510/2611/2712/2813/2914/3015/3116/32鼓轮直径D(mm)340350400450380300360320输送带速度v(m/s)0.800.850.730.900.800.800.840.73输出转矩T(N·m)410390420400420420390400已知条件：工作环境：一般条件，通风良好；载荷特性：连续工作、近于平稳、单向运转；使用期限：8年，每日两班制工作；卷筒效率：η=0.96；运输带允许速度误差：±5%；生产规模：成批生产。第一部分传动装置总体设计一、方案的确定传动方案由以下各部分组成包括：传动装置由电机、减速器和工作机。设计方案所具有的两个特点：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。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：二、方案论证本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为二级斜齿圆柱齿轮减速器。

带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。

齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是展开式两级直齿轮传动。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。采用皮带和二级齿轮减速器配合的颤动装置，其传动系统为：电动机-传动系统-执行机构见下图皮带二级圆柱齿轮第二部分电动机的选择及传动比分配一、电动机的选择1、传动装置的总效率

按表查得各部分效率为：带传动效率为，滚动轴承效率（一对），闭式齿轮传动效率为，联轴器效率为，传动滚筒效率为，代入得2、工作机所需的输入功率

，其中所以2.41kw使电动机的额定功率P＝（1～1.3）P，由查表得电动机的额定功率P=3KW3、确定电动机转速

计算滚筒工作转速43.65r/min

4、确定电动机型号

综合考虑电动机和传动装置的情况，同时也要降低电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为1000r/min，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y1325-6，满载转速960r/min。其主要性能：额定功率：3KW，满载转速960r/min，额定转矩2.0。二、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：960/43.65=22.02、分配各级传动比取V带传动的传动比为2取两级齿轮减速器高速级的传动比=3.8低速级的传动比为2.93、运动参数及动力参数计算1．各轴转速960r/min2．各轴输入功率（kW）3kW3．各轴输入转矩（N·m）各轴运动和动力参数如下表:轴名功率P(kw)转矩T(N*m)转速n(r/min)传递比效率输入输出输入输出电机轴329.896010.95高速轴2.852.7656.755.048020.97中间轴2.682.602031971263.80.97低俗轴2.522.4555553843.42.90.97卷筒轴2.262.1749747743.410.96第三部分V带设计一、确定皮带轮1、确定计算功率。由表8-7查得工作情况系数;故2、选取v带带型。根据、由图8-11选用A型。确定带轮的基本直径并验算带速v。3、初选小带轮的基准直径。由表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径=125mm；验算带速v；按式8-13验算带的速度；因为5m/s<v<30m/s,故带速合适；计算带轮的基准直径；根据式8-15a，计算大带轮的基准直径；根据表8-8取250mm.二、确定v带的中心距a和基准长度1、根据式8-20初定中心距。由式8-22计算带所需的基准长度由表8-2选带的基准长度1600mm。按式8-23计算实际中心距。500+QUOTE=502mm；由式8-24510+0.031600=550QUOTEmm510-0.151600=478mm得中心距的变化范围为478-550mm。2、验算小带轮上的包角。3、计算带的根数计算单个v带的额定功率。由=125mm,n1=960r/min，查表8-4a得=1.37kW。根据查表8-5得，表8-2得，于是由n0=960r/min,传动比为2,A型带,查表得△P0=0.11kW查表8-5得=0.96,表8-2得=0.99于是1.41kW计算v带的根数z2.34取Z=3根4、计算单根v带初拉力的最小值由表8-3得A型带的单位长度质量q=0.1Kg/m,所以应使带的初拉力5、计算压轴力压轴力的最小值为2QUOTE3144sin83°≈858Nd1d2aαZF0minFpmin125mm250mm502mm166°3根（A型）144N858N第四部分齿轮的设计一、高速级斜齿轮副的设计计算两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为高速轴实际转速1.齿轮的材料，精度和齿数及螺旋角的选择因运输机为一般工作机器，传递功率不大，转速不高，故可以选用7级精度。材料按题目要求，都采用45号钢，锻选项毛坯，大齿轮、正火处理，硬度200HBS，小齿轮调质，硬度240HBS，均为软齿面。软齿面闭式传动，失效形式主要为疲劳点蚀。考虑传动平稳性，齿数宜取多些，初取=25则100初选螺旋角2.按齿面接触强度设计，即确定公式内的各计算数值试选=1.6由图10-30《机械设计》选取区域系数=2.433由非对称布置，由表10-7取齿宽系数由图10-26查得=0.78，=0.87，则=+=1.65由表10-6查得材料的弹性影响系数齿数比QUOTE由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限600Mpa，大齿轮的接触疲劳强度极限550Mpa计算应力循环次数，求出接触疲劳许用应力由图10-19取接触疲劳寿命系数取失效概率为1%，安全系数S=1，则许用接触应力为计算将上述有关值代入得结果高速级小齿轮的圆周速度齿宽b模数1.83mmmm纵向重合度由使用系数，根据v=1.14m/s，7级精度，由图10-8查得动载荷系数，由表10-4查得，由图10-13查得，由表10-3查得所以载荷系数按实际的载荷系数矫正所得的分度圆直径则3．按齿根弯曲强度设计，即（1）确定计算参数1）计算载荷系数2）根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数3）计算当量齿数由表10-5查取对应的齿型系数和应力校正系数4）确定许用弯曲应力由图10-20查得小齿轮的弯曲疲劳极限；大齿轮的弯曲疲劳极限5)计算大.小齿轮的,并加以比较经计算=0.01316<=0.01598所以应代入较大值参与运算.(2)计算将上述相关数据代入结果为(3)修正由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,所以可取由弯曲强度算得的模数2并就近圆整为标准值mn=2mm.。结合按接触强度算得的小齿轮分度圆直径,算出小齿轮的齿数3.824=914、几何尺寸计算中心距118.52mm将中心距圆整为120mm按圆整后的中心距修正螺旋角小齿轮分度圆直径50.1mm大齿轮分度圆直径计算齿轮宽度50.1mm圆整后取=50m,齿轮各参数如下表:i(斜齿)Z1Z2aβd1d2B1B2mn3.82491120mm16°35′5350.1mm189.9mm55mm50mm2mm二、低速级直齿轮的设计计算1、选齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）齿轮类型按展开式结构涉及齿轮箱，为了是传动平稳、满足强度要求，选用斜齿圆柱齿轮传动。（2）材料及热处理由表10-1，小齿轮材料为（调质），硬度为280HBS；大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。二者硬度差为40HBS。（3）精度等级选用7级,选取小齿轮比为则大齿轮，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=1.32)因为为非对称布置，由表10-7取齿宽系数3)由表10-6查得材料的弹性影响系数4)齿数比QUOTE5)由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限600Mpa，大齿轮的接触疲劳强度极限550Mpa6)计算应力循环次数，求出接触疲劳许用应力由图10-19取接触疲劳寿命系数取失效概率为1%，安全系数S=1，则许用接触应力为588MpaQUOTE计算将上述有关值代入得结果低速级小齿轮的圆周速度齿宽b模数mm(3)修正由使用系数，根据v=5.54m/s，7级精度，由图10-8查得动载荷系数，由表10-4查得，由图10-13查得，由表10-3查得所以载荷系数按实际的载荷系数矫正所得的分度圆直径则3．按齿根弯曲强度设计，即（1）确定计算参数1）计算载荷系数2）由表10-5查取对应的齿型系数和应力校正系数3）确定许用弯曲应力由图10-28取弯曲疲劳寿命系数，KFN2=0.95取弯曲疲劳安全系数S=1.4,则许用弯曲应力可由下式计算为4)计算大.小齿轮的,并加以比较经计算=0.01303<=0.01520,所以应代入较大值参与运算。(2)计算将上述相关数据代入结果为(3)修正对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算得法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，取，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=86.852mm来计算应有的齿数。算出小齿轮的齿数大齿轮齿数4、几何尺寸计算中心距，圆整为170mm小齿轮分度圆直径大齿轮分度圆直径计算齿轮宽度圆整后取=90mm,低速级齿轮各参数如下表:i(直齿)Z1Z2ad1d2B1B2mn2.929mm84mm170mm87mm252mm95mm90mm3mm第五部分轴的设计一、以高速轴为例说明轴的设计过程1.轴的材料及热处理选择由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求故选择常用材料45钢,调质处理。2.初估轴的最小直径按扭矩初估轴的直径,查《机械设计》表15-3,得,取则：=112×QUOTEmm粗估最小直径为22mm3.初选轴承因为高速轴上装有斜齿轮,则在齿轮啮合过程中会产生轴向力,为了能承受轴向力的作用,并且适应相对较高的转速,所以选用角接触球轴承,型号为7207C根据轴承确定各轴安装轴承的直径为:d=35mm且因为大齿轮的圆周速度超过2m/s,所以选择油润滑,则高速轴每个轴承旁边都要安装挡油环.4.结构设计（参见结构简图）图一高速轴(1)各轴直径的确定初估轴径后,可按轴上零件的安装顺序,从左端开始确定直径，1段装大带轮，取为22mm>dmin，2段前部应与密封毛毡的尺寸同时确定，查机械设计手册，选用d1=28mm的毡圈，取2段28mm过度，该轴轴段3和6安装轴承7207C和挡油环,故该段直径为35mm，通过公差选取不一样控制。轴承成对使用，d=35mm。5段为齿轮轴，考虑到齿轮的轴向定位，取d3=50.1mm，4段为轴肩，考虑到挡油环的轴向定位，及整个轴的比例协调,取d4=40mm。（2）各轴段长度的确定轴段1的长度是在确定大带轮的宽度得到，取65mm；轴段2考虑轴承7207AC和挡油环的厚度和端盖，定为70mm。轴段3的长度为轴承7207AC的宽度和挡油环厚度和箱体内壁到齿轮端面的距离之和，定为20mm轴段4的长度考虑与其他轴的关系，取116mm，轴段5齿轮处轴段，长度即为齿轮宽度，取55mm轴段6为过度台阶，取12mm轴段7的长度为轴承7207AC的宽度和挡油环厚度和箱体内壁到齿轮端面的距离之和，定为30mm二、中间轴、低速轴的设计(1)中间轴图二中间轴d21段:最小直径35mm，安置角接触求轴承和挡油环，角接触球轴承选取7208AC（B=18mm,D=80mm,d=40mm）d21=40mm,l21=36mmd22段:高速级大齿轮轴段，大齿轮分度圆直径为189.9mm，齿轮宽度50mm，选d22=45mm,l22=48mmd23段:用于定位，d23=48mm,l23=12mmd24段:低速级小齿轮轴段，齿轮宽度95mm，选d24=45mm,l24=91mmd25段:安置角接触球轴承和挡油环，轴承选择7208AC，d25=40mm,l25=35mm(2)低速轴图三低速轴d31段：角接触球轴承段，加有挡油环，选择7211AC角接触球轴承d31=55mm,l31=40mmd32段：安装低速级大齿轮，d32=60mm,l32=86mmd33段：轴肩，固定齿轮，d33=65mm,l33=12mmd34段：过度轴段，轴承的轴向定位d34=60mm,l34=65mmd35段：安装轴承，配套，d35=55mm,l35=20mmd36段：密封处轴段，d36=50mm,l36=35mmd37段：最小直径，安装联轴器的外伸轴段（Y型键槽，L=112mm，弹性柱销联轴器，型号HL4），d37=45mm,l37=112mm三、轴的强度校核 1.画轴的受力简图2.计算相关力圆周力Ft=径向力Fr=Fa=由《机械设计》得轴弯扭合成强度条件为其中：因为轴为实心圆轴，故取②因为轴的材料为45钢、调质处理查《机械设计》表15-1取轴的许用弯曲应力为：[]=60Mpa所以对齿轮轴段,d=60mm,=QUOTE=78216N·mm=7.33QUOTEMpa<[],满足强度要求.结论：轴的强度合格第六部分润滑油及其润滑方式的选择一、齿轮的润滑减速器内的传动零件的润滑，通常有油池浸油润滑和喷油润滑。而浸入油中的圆周速度小于12m/s，才适合浸油润滑，此减速器的大齿轮的圆周速度小于12m/s，所以，选用浸油润滑是比较合理的。浸油高度取为48mm。高速齿轮浸入油里约为1个齿高，但不小于10mm，低速级齿轮浸入油高度约为1/5齿轮高。二、滚动轴承的润滑参考表13-10的dn值界限，采用油脂润滑，能承受较大的载荷，不易流失，容易密封。第七部分箱体及其他附件名称符号二级圆柱齿轮减速器/mm箱座壁厚10箱盖壁厚8箱座凸缘厚度15箱盖凸缘厚度15箱座底凸缘厚度2