机械设计课设--双级圆柱齿轮减速器(链传动说明书).doc
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辽宁工业大学机械设计基础课程说明书
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目录
一．机械设计课程设计任务书-----------------------------------------------2
二．电动机的选择计算……………………………………………………2
三．传动比分配…………………………………………………………4
四．传动装置运动和动力参数计算……………………………………4
五．传动零件的设计计算………………………………………………6
1链传动设计计算…………………………………………………………………6
2减速器高速级斜齿圆柱齿轮设计计算…………………………………………7
3减速器低速级斜齿圆柱齿轮设计计算…………………………………………12
六．轴承与联轴器的选择………………………………………………17
七．轴、轴承及键的强度校核……………………………………………18
1．轴的设计与强度校核（高速轴）………………………………………………18
2．滚动轴承的选择及寿命验算……………………………………………………22
3．键联接的选择和验算……………………………………………………………23
八．减速器的密封种类的选择…………………………………………24
九．减速器的附件选择…………………………………………………24
十．润滑油的牌号及油量计算…………………………………………25
十一．设计体会………………………………………………………26
十二．参考文献………………………………………………………28
一.设计任务
1．带式运输机传动装置设计的布置:
2.设计的技术数据：
运输带的工作拉力F=4600N,
运输带的工作速度V=0.95m/s,
运输带的滚筒直径D=400mm,
运输带的宽度B=400mm
3.工作情况要求：
用于机械加工车间运输工作，2班工作制,,载荷有轻度冲击，使用5年，小批量生产。
在中等规模制造厂制造。
动力来源：
电力三相交流380/220V。
速度允差<5%
二.电动机的选择计算
1.选择动力机系列
按工作要求条件选用三相异步电动机封闭扇冷式结构，电压380伏，Y系列。
2.选择动力机功率（名片上标的功率是输出功率）
传动筒所需功率
PW=FV/1000=4600×0.95/1000=4.37kw
传动装置的总效率
按表17-9确定各部分效率如下777：
链传动效率：
η链=0.92
闭式柱齿轮传动效率：
η齿=0.97（暂定为8级精度）
滚动轴承效率（一对）：
η承=0.99
联轴器效率：
η联=0.99
传动滚筒效率：
η卷筒=0.96
代入得：
η=0.92×0.972×0.994×0.99×0.96=0.79
所需电动机功率Pr=PW/η=4.37/0.79=5.53kw
查表27-1，可选Y系列三相异步电动机Y160M-6型，
额定功率P0=7.5kw；或选Y系列三相异步电动机Y132M-4型，额定功率P0=7.5kw；
均满足P0>Pr
3.确定电动机转速
传动滚筒轴转速nW=60V/πD=（60×0.95）/（π×0.4）=45.4r/min
现以同步转速为1500、1000r/min二种方案进行比较。
由表27-1查得电动机数据，计算总传动比列于下表1
表1电动机数据及总传动比
方案号
电机
型号
额定
功率
kw
同步
转速（空转）
r/min
满载
转速
r/min
电机
质量
kg
传动比i
1
Y132M-4
7.5
1500
1440
54.5
31.72
2
Y160M-6
7.5
1000
970
83.0
21.37
经比较两个方案可见，方案2选用价格较便宜，传动比较合适，它的传动装置结构比较紧凑，故决定选用方案2。
电动机型号为：
Y160M-6.
额定功率为：
P0=7.5kw
同步转速为：
n=1000r/min
满载转速为：
n0=970r/min
由参考表27-2查得电动机中心高H=160mm，轴伸直径和长度：
D×E=42×110mm。
三.传动比分配（总传动比一级减速器3-5；二级减速器-10-25。
直齿取较小值，斜齿取较大值。
蜗杆8-20比较合适）
当设计多级传动的传动装置时，分配传动比很重要。
要做到尺寸紧凑，结构协调，成本低，维修方便。
i=n0/nw=970/45.4=21.37
据参考表17-9：
取链传动传动比i链=2（闭式）
则：
减速器传动比：
i减=i/i链=21.37/2=10.685
取两级齿轮减器高速级传动比：
低速级传动比=2.813
四．传动装置运动和动力参数计算
0轴：
即电动机轴
Po=Pr=5.53kw
no=970r/min
To=9.55Po/no=9.55×（5.53×103/970）=54.44Nm
Ⅰ轴：
即减速器高速轴
5.53×0.99=5.47kw
n1=n0=970r/min
T1=9.55P1/n1=9.55×（5.47×103/970）=53.85Nm
Ⅱ轴：
即减速器中间轴
P2=P1η12=P1η齿η承=5.47×0.97×0.99=5.25kw
n2=n1/=970/3.798=255.4r/min
T2=9.55P2/n2=9.55×（5.25×103）/255.4=196.31Nm
Ⅲ轴：
即减速器低速轴
P3=P2η23=P2η齿η承=5.25×0.97×0.99=5.04kw
n3=n2/=255.4/2.813=90.8r/min
T3=9.55P3/n3=9.55×（5.04×103）/90.8=530.09Nm
Ⅳ轴：
传动滚筒轴
P4==P3η承η链=5.04×0.99×0.92=4.59kw
90.8／2=45.4r/min
T4=9.55P4/n4=9.55×（4.59×103）/45.4=965.52Nm
上述结果汇于下表2：
表2各轴运动及动力参数
轴序号
功率P（kw）
转速n（r/min）
转距T（Nm）
传动比i
效率η
0
5.53
970
54.44
1.0
0.98
I
5.47
970
53.85
3.798
0.96
Ⅱ
5.25
255.4
196.31
2.813
0.96
Ⅲ
5.04
90.8
530.09
2
0.91
Ⅳ
4.59
45.4
965.52
五．传动零件的设计计算：
（滚子链常用于低速级，功率在100KW以下，链条速度不超过15m/s，最大传动比8）
1.链传动设计计算
已知：
传递功率P=5.04kw，主动链轮转速=90.8r/min，从动轮转速=45.4r/min,载荷有轻度冲击。
（1）确定链轮齿数
计算传动比i=/=90.8/45.4=2
一般先确定链条速度，在确定z1，设链速v=3～8m/s,由表4-13选取=23
又==223=46则取=47.（优先选奇数且为质数）
（2）选取链型号，确定链节距p
由式得
1.5×0.75×5.04/1=5.67KW
式中，工况系数由表4-14查得为1.5，小链轮齿系数由
图4-39查得为0.75，多排链系数按单排链由表4-15查得为1。
根据=5.67kw及=90.8r/min，由图4-37选定链型号为20A，由表查得其节距P=31.75mm
（3）验算带速
2390.831.75/（601000）
=1.105m/s<8m/s
链速适宜。
（4）计算链节数与实际中心距
①.初取中心距
（30～50）P=（30～50）31.75=952.5～1587.5mm
取1200mm
②.计算链节数
=110.445节
110节
③.确定实际中心距
（5）确定润滑方法及润滑油品种
根据链速v=1.105m/s及链号20A，由图4-42选滴油
润滑。
根据表4-17选46号低粘节能通用齿轮油。
（6）计算对轴的作用力
取=1.25
=10001.255.04/1.105=5701.36N
（7）设计链轮主要几何尺寸
分度圆直径
链设计完毕
2.减速器高速级斜齿圆柱齿轮设计计算
已知：
小齿轮输入的功率p1=5.47kw，小齿轮的转速=970r/min，传动比i=3.798，工作载荷有轻微冲击，每天工作16小时，每年工作300天，预期寿命5年。
（1）选择齿轮材料、确定精度等级及许用应力（一般是45号钢，小齿轮硬，大齿轮软相差30-50HBS）
小齿轮选45钢，调质处理，查表5-1，硬度为
217～255HB，取235～250HB
大齿轮选45钢，正火处理，查表5-1，硬度为
162～217HB，取190～215HB
选齿轮精度等级为8级（GB10095-88）查表每一种机械又有一定的等级
查图5-16,得=580MPa，=545MPa
计算应力循环次数N,由式（5-33）
==60×970×1×（5×16×300）=1.40×109
=/u=1.4×109/3.798=3.69×108
查图5-17，得=1.0,=1.08（允许一定点蚀）
取=1.0,=1.0，由式（5-28）确定接触疲劳许用应力
=/
=（580×1.0×1.0）/1=580MPa
=/
=（545×1.08×1.0）/1.0=588.6MPa
（2）按接触疲劳强度确定中心距a
式中=53850Nmm
初取，β=120，
估取==200，120，则
其中 =2.47
取=0.35，由表5-5，得=189.8
初定中心距
=
取=130mm，取标准模数=2mm
齿数和==，取=127
=/（u+1）=26.47圆整取=26，=127-26=101
实际传动比：
=／=101／26=3.885，
传动比误差：
︱–︱/=2.3%<5%
在允许范围内
精确求β
β=arcos[]=arcos[2×127／（2×130）]
=
与暂取β=12°接近，故、可不修正
==2×26/cos=5
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