机械设计课程设计设计一用于带式运输机上同轴式二级圆柱齿轮减速器Word文件下载.docx
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设计小结-----------------------------------------------------------------------18
参考文献-----------------------------------------------------------------------19
一、课程设计任务书
设计一用于带式运输机上同轴式二级圆柱齿轮减速器
1.布总体置简图
2.工作情况
工作平稳、单向运转
3.原始数据
运输机卷筒扭矩（N•m）
运输带速度（m/s）
卷筒直径（mm）
带速允许偏差（%）
使用年限（年）
工作制度（班/日）
1250
1.45
420
5
10
1
4.设计内容
（1）电动机的选择与参数计算
（2）斜齿轮传动设计计算
（3）轴的设计
（4）滚动轴承的选择
（5）键和联轴器的选择与校核
（6）装配图、零件图的绘制
（7）设计计算说明书的编写
5.设计任务
（1）减速器总装配图1张（1号图纸）
（2）齿轮、轴零件图各一张（3号图纸）
（3）设计计算说明书一份
（4）装配草图一张
三、电动机的选择
1.1电动机类型的选择
电动机的类型根据动力源和工作条件,选用Y系列三相异步电动机。
1.1电动机功率的选择
根据已知条件计算出工作机滚筒的转速为：
0/（220X3.14159）=86.8112r/min
工作机所需要的有效功率为:
为了计算电动机的所需功率，先要确定从电动机到工作机之间的总效率。
设为弹性联轴器效率为0.99，为齿轮传动（8级）的效率为0.97，为滚动轴承传动效率为0.98，为鼓轮的效率为0.97。
则传动装置的总效率为:
电动机所需的功率为:
2.6/0.8419=3.0883kW
二级齿轮传动比8~40，则电动机转速的可选范围为
符合这一范围的同步转速有750、1000、1500和300r/min。
由机械设计手册与实际经验选出电机型号Y112M-4
表1－1电动机技术数据及计算总传动比
方案
型号
额定功率
（kW）
转速（r/min）
质量
Kg
参考价格
（元）
总传动比
同步
满载
2
把这两种方案进行比较，方案1电动机质量最小，价格便宜，但是总传动比大，传动装置外廓尺寸大，制造成本高，结构不紧凑故不可取，为了能合理地分配传动比，使传动装置结构紧凑，综合考虑两种可选方案后，选择方案2比较合适。
选用方案2电动机型号Y112M-4，根据机械设计手册查得电动机的主要参数如表1－2所示。
表1－2Y132S-6电动机主要参数
中心高H／mm
轴伸／mm
总长L／mm
1.装置运动及动力参数计算
2.1传动装置总传动比和分配各级传动比
根据电动机的满载转速和鼓轮转速可算出传动装置总传动比为：
1440/86.8112=16.59
双级圆柱齿轮减速器分配到各级传动比为：
1速级的传动比为：
===4.8193
②低速级的传动比为：
=/=16.59/4.8193=3.4424
2.2传动装置的运动和动力参数计算：
a）各轴的转速计算：
==1440r/min
=/=1440/4.8193=298.7986r/min
=/=298.7986/3.4424=86.7995r/min
==86.7995r/min
b）各轴的输入功率计算：
==3.08830.99=3.0574kW
==3.05740.99X0.97=2.9360kW
==2.93600.990.97=2.8218kW
==2.82180.99X0.99=2.7656kW
c）各轴的输入转矩计算：
=955095503.0574/1440=20.2765N·
m
=955095502.9360/298.7986=93.8386N·
=955095502.8218/86.7995=311.1249N·
=955095502.7656/86.7995=304.2815N·
由以上数据得各轴运动及动力参数见表1－3。
1－3各轴运动及动力参数
轴号
转速
n/（r/min）
功率P/kW
转矩T/N.mm
传动比
1440
3.0574
20.2765
4.8193
298.7986
2.9360
93.8386
3.4424
3
86.7995
2.8218
311.1249
1.0000
4
2.7656
304.2815
六、传动零件的设计计
Ø
直齿轮传动设计计算
按低速级齿轮设计：
小齿轮转矩，小齿轮转速，传动比。
（1）选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
选用直齿圆柱齿轮
运输机为一般工作机器，速度不高，故选8级精度（GB10095-88）
由《机械设计》表10-1选择小齿轮材料为40Cr（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。
选小齿轮齿数：
大齿轮齿数
则齿数比
（2）按齿面接触强度设计
按式（10-11）试算，即
确定公式内各计算数值
a）试选载荷系数
b）由图10-20选取区域系数
c）查得，
d）小齿轮传递的转矩
e）由表10-7选取齿宽系数
f）由表10-5查得材料弹性影响系数
g）由图10-25d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；
大齿轮的接触疲劳强度极限
h）由式10-15计算应力循环次数：
i）由图10-23查得接触疲劳寿命系数
j）计算接触疲劳许用应力：
取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-14）得
k）许用接触应力
计算
a）试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得
b）计算圆周速度
c）齿宽b及模数mnt
d）计算纵向重合度
e）计算载荷系数K
由表10-2查得使用系数根据，8级精度，由图10-8查得动载系数；
由表10-4查得的值与直齿轮的相同，故；
表10-3查得；
图10-13查得
故载荷系数：
f）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得
g）计算模数
（3）按齿根弯曲强度设计
由式（10-17）
确定计算参数
a）计算载荷系数
b）根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数
c）计算当量齿数
d）查取齿形系数
由图10-17查得
e）查取应力校正系数
由图10-18查得
f）计算弯曲疲劳许用应力
由图10-24c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限
；
大齿轮的弯曲疲劳强度极限
由图10-22查得弯曲疲劳寿命系数
取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-14）得
g）计算大、小齿轮的，并加以比较
大齿轮的数值大
设计计算
对比计算的结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取，已可满足弯曲强度。
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来计算应有的齿数。
于是由
取，则
（4）几何尺寸计算
计算中心距
将中心距圆整为222mm
按圆整后的中心距修正螺旋角
因值改变不多，故参数等不必修正
计算大、小齿轮的分度圆直径
计算齿轮宽度
圆整后取
由于是同轴式二级齿轮减速器，因此两对齿轮取成完全一样，这样保证了中心距完全相等的要求，且根据低速级传动计算得出的齿轮接触疲劳强度以及弯曲疲劳强度一定能满足高速级齿轮传动的要求。
为了使中间轴上大小齿轮的轴向力能够相互抵消一部分，故高速级小齿轮采用左旋，大齿轮采用右旋，低速级小齿轮右旋大齿轮左旋。
高速级
低速级
小齿轮
大齿轮
模数（mm）
螺旋角
中心距（mm）
齿数
齿宽（mm）
直径（mm）
分度圆
.
齿根圆
齿顶圆
旋向
七、轴的设计计算
轴的设计计算
1.高速轴的设计
（1）高速轴上的功率、转速和转矩
转速（）
高速轴功率（）
转矩T（）
584
10.56
207.22
（2）作用在轴上的力
已知高速级齿轮的分度圆直径为=98.75
（3）初步确定轴的最小直径
先按式（15-2）初步估算轴的最小直径。
选取轴的材料为45钢，调质处理。
根据表15-3，取,于是得
（4）轴的结构设计
1）拟订轴上零件的装配方案（如图）
ⅠⅡⅢⅣⅤⅥVII
2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
为了满足V带轮的轴向定位，Ⅰ-Ⅱ轴段右端需制出一轴肩，故取Ⅱ-Ⅲ段的直径dⅡ-Ⅲ=37mm。
V带轮与轴配合的长度L1=99mm，为了保证轴端档圈只压在V带轮上而不压在轴的端面上，故Ⅰ-Ⅱ段的长度应比L1略短一些，现取LⅠ-Ⅱ=95mm。
初步选择滚动轴承。
因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。
参照工作要求并根据dⅡ-Ⅲ=37mm，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆
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