编辑#一级圆柱斜齿轮设计计算说明书doc.docx

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编辑#一级圆柱斜齿轮设计计算说明书doc

机械设计课程设计

设计计算说明书

一级链式圆柱齿轮减速器的设计

班级：

12机制班

姓名：

景珍科

学号：

121102054

学习小组：

同组成员：

指导教师：

陈晓斐赵国兴

一、设计任务1

二、传动方案的拟定及说明1

三、电动机的选择2

四、计算传动装置的运动和动力参数4

五、链传动的设计计算

六、齿轮传动的设计计算5

七、轴的设计计算9

联轴器的选择

轴承的选择

八、滚动轴承的校核14

九、键的选择及强度校核15

十、联轴器的选用

十一、减速器的润滑方式和密封类型的选择15

十二、箱体设计及附属部件设计15

十三、端盖设计16

参考文献

一、设计任务

设计题目：

链式提升传动装置

某车间用链式提升装置，电动机驱动齿轮减速器传至链传动到提升链。

传动简图：

1.电动机2.联轴器3.减速器4.链传动5.提升链

原始数据及工作条件：

单向运转，有轻微冲击，双班制工作，提升链速度允许误差±5%。

已知参数

单位

设计方案

1

2

3

4

5

6

7

8

提升链曳引力F

KN

2.5

2.8

3.0

3.2

3.4

3.5

3.2

2.9

提升链速度v

m/s

1.2

1.1

1

0.95

0.89

0.85

0.90

1.1

提升链轮直径D

mm

200

200

200

200

200

200

180

180

每天工作时间

h

使用年限

y

二、传动方案的拟定及说明

如任务说明书上布置的简图所示，传动方案采用圆柱斜齿轮减速箱。

工作机采用链式传动。

单向转动，双班制工作，提升链速度允许误差±5%

三电动机的选择计算

2.1电动机容量的选择

电动机功率的选择

（1）传动装置的总功率：

ηcy：

输送机滚筒效率ηcy=0.96

ηb：

一对滚动轴承的效率ηb=0.98

ηg：

闭式圆柱齿轮传动效率ηg=0.97

ηc：

联轴器效率ηc=0.99

η4w：

传动卷筒效率η4w=0.96

ηh：

为滚子链传动效率（闭式）ηh=0.91

则：

η01=ηc=0.99η23=ηg×ηb=0.97×0.99=0.9603

η12=ηb=0.99η34=ηh=0.96η4w=0.96

则：

=0.789

（2）电机所需的工作功率：

工作机所需功率：

Pw=FV/（1000）=3*1／1000=3KW

电动机的输出功率：

则Pd=Pw/η=3/0.789=3.8023KW

（3）确定电动机转速：

卷筒轴的转速为：

nw=60×1000×V/πD=60×1000×1/π×200=95.54r/min

一般机械中，按推荐的合理传动比范围,单级齿轮传动比为3~5，则合理的总传动比为3~5，则nd=i×n=（3~5）×95.54=286.62~477.4r／min

初步选定同步转速为750r/min或1000r/min的电动机。

查表可得如下两种方案

表2—1两种方案比较

方案

电动机型号

额定功率kw

同步转速r/min

满载转速r/min

总传动比i

外伸轴径D/mm

轴外伸长度E/mm

1

Y132M1-6

4

1000

960

20

40

2

Y160M1-8

4

750

720

20

40

图2-2电动机的有关参数

比较后可以看出：

方案2选用的电动机转速高、质量轻、价格低，总传动比为7.257，故选方案1较为合理。

Y160M1-8型三相异步电动机的额定功率Pe=4KW，满载转速nm=750r/min。

查表可得电动机中心高H=132mm，轴伸出部分用于装联轴器，轴段的直径和长度分别为D=20mm，E=40mm。

四运动参数及动力参数计算

0轴（电动机轴）：

n0=nm=960/min

P0=Pd=2.68KW

T0=9550P0/n0=9550×2.68/960=26.66N•m

1轴（减速器高速轴）：

n1=n0/i01=960r/min

P1=Pd×ηc=2.68×0.99=2.653KW

T1=9550P1/n1=26.392N•m

3轴（减速器低速轴）：

=mn/i1=417.391r/min

P3=P1×ηg×ηb=2.522KW

T3=9550P2/n2=58.939N•m

4轴（输送机滚筒轴）:

=n3/if=181.475r/min

P4=P3×ηb=2.249KW

T4=9550×p3/n3=118.352N•m

将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：

表3.1带式传动装置的运动和动力参数

轴名

功率P/KW

转矩T/N.m

转速n/（r/min）

效率

0轴

2.68

26.66

960

1

1轴

2.653

26.392

960

2.3

3轴

2.522

58.939

417.391

4轴

2.249

118.352

181.475

五链传动的设计计算

1选择链轮齿数

根据传动比为i=2.3初步选定小链轮的齿数Z3=25，则大连轮的齿数Z4=i×Z3=25×2.3=57.5，取整数为57.

2确定计算功率

由查表可知该链传动属于中等冲击，故取工况系数KA=1.4，这里设计的为单排链。

则计算功率为：

Pca=KA×P3=1.4×2.191=3.067KW

3选择链条型号和节距

估计此链条传动工作于《机械设计基础》书图13-33图左侧采用单排链，km=1.0，故

查表的10A链的传动功率为4.5KW,故采用10A链条,节距p=15.875。

6计算实际中心距a

5计算链速v，确定润滑方式

v=（n3×Z3P）/60×1000

=417.391×25×15.875/（60×1000）

=2.761m/s

6计算压轴力Fq

取

有效圆周力为：

Fe=1000P3/v=1000×3.067/2.761≈1110.829N

则压轴力为：

Fq=1.3Fe=1.3×1110.829=1444.078N

7确定链轮主要结构尺寸

①链轮齿形（齿形按3RGB1243-1997规定制造）

三圆弧一直线齿形（或凹齿形）机械设计手册表13-14，P585

②链轮的基本参数和主要尺寸（机械设计书表9-3）

链条节距P=25.4mm齿数Z3=21Z4=74

套筒的最大外径d1=15.88mm

小链轮：

分度圆直径d3=P/sin（180。

/Z3）=126.66mm

齿顶圆直径da3min=d3+P（1-1.6/Z3）-d1=131.359mm

da3max=d3+1.25P-d1=136.34mm

大链轮：

分度圆直径d4=P/sin（180。

/Z4）=288.01mm

齿顶圆直径da4min=d4+P（1-1.6/Z4）-d1=293.279mm

da4max=d4+1.25P-d1=297.694mm

六圆柱斜齿轮传动的设计

齿轮传动的适用范围很广，传递功率可高达数万千瓦，圆周速度可达150m／s（最高300m／s），直径能做到10m以上，单级传动比可达8或更大，因此在机器中使用很广。

5.1齿轮参数计算（参照机械设计书P218）

1、选精度等级、材料及齿数

1　运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）。

2　查表选择小齿轮45钢（调质热处理）平均硬度235HBs，

3　大齿轮45钢（正火热处理）平均硬度190HBs，SH=1.2，SF=1.3

4　选择初选螺旋角β=,13度，取Z2=26，Z3=Z2×i23=26×3.155=82,故实际传动比为i=3.155.

2、按齿面接触强度设计

按式（10-21）试算，即

d2t≥

（1）确定公式内的各计算数值

1）试选载荷系数kt=1.2。

2）查阅图10-30查得，选取区域系数zH=2.5。

3）查阅图10-19可得，接触疲劳寿命系数kHN1=0.9，kHN2=0.95

4）查阅图10-21d可得，按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=590Mpa，大齿轮的接触疲劳强度极限=380Mpa

5）计算接触疲劳许用应力。

取失效概率为1％，安全系数s=1《机械零件设计手册》

==590/1.2＝491.667Mpa

==380/1.2＝316.667Mpa

[σH]=（491.667+316.667）/2=404.167Mpa

6）查阅P205表10-7可得，选取持宽系数=1.1

7）查阅P201表10-6可得，材料的弹性影响系数zE=189.8齿轮材料为锻钢，ZH=2.5（标准齿）,zB==0.987

8）小齿轮传递的转矩T1=26.392N•mm，u=3.155

（2）计算

试算小齿轮分度圆直径d1t，由计算公式d2t≥得

d2t54.944mm,取55mm

1）计算圆周速度

v===2.761m/s

2）计算齿宽b及模数mn.

b=φdd2t=1×54.944=60mm

mn===2.05mm

h=2.25mnt=2.25×2.5=5.625mm

=21/5.625=3.73

3）计算模数mt

mt==2.053

（3）.几何尺寸计算

1中心矩

a===110mm

圆整中心矩a=135mm

2按圆整中心矩修正螺旋角

β=arccos=arccos=10.942°=

因β值改变不多，故参数、、zH等不必修正。

3计算大、小齿轮的分度圆直径

d2===55mm

d3===167mm

4计算齿轮宽度

b==60mm

圆整后取B2=65mm，B3=60mm

5斜齿轮传动各参数见表5-1。

名称

符号

计算公式

高速齿轮数值

低速齿轮数值

螺旋角

β

13

法面模数

2

端面模数

2.05

法面压力角

20

法面顶高系数

1

法面顶系数

0.25

分度圆直径

d

55

167

齿跟高

=（+）

2.5

2.5

齿顶圆直径

63

175

齿根圆直径

50

162

标准中心距

a

=110

表5-1斜齿轮参数表

七轴的设计

机器上所安装的旋转零件，例如带轮、齿轮、联轴器和离合器等都必须用轴来支承，才能正常工作，因此轴是机械中不可缺少的重要零件。

本章将讨论轴的类型、轴的材料和轮毂联接，重点是轴的设计问题，其包括轴的结构设计和强度计算。

结构设计是合理确定轴的形状和尺寸，它除应考虑轴的强度和刚度外，还要考虑使用、加工和装配等方面的许多因素。

6.1轴的概述

1、轴的分类

按轴受的载荷和功用可分为：

1.心轴：

只承受弯矩不承受扭矩的轴，主要用于支承回转零件。

如.车辆轴和滑轮轴。

2.传动轴：

只承受扭矩不承受弯矩或承受很小的弯矩的轴,主要用于传递转矩。

如汽车的传动轴。

3.转轴：

同时承受弯矩和扭矩的轴，既支承零件又传递转矩。

如减速器轴。

2、轴的材料

主要承受弯矩和扭矩。

轴的失效形式是疲劳断裂，应具有足够的强度、韧性和耐磨性。

轴的材料从以下中选取：

1.碳素钢