机械设计课程设计(带皮)二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器.doc
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机械设计课程设计
机械设计课程设计
——设计计算说明书
设计：
过控0503
吉林化工学院机电工程学院
设计日期：
2008.6.16～2006.7.5
-33-
机械课程设计任务书及传动方案的拟订
一、设计任务书
设计题目:
二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器
工作条件及生产条件:
该减速器用于带式运输机的传动装置。
工作时有轻微振动，经常满载，空载启动，单向运转，单班制工作。
运输带允许速度差为±5%。
减速器小批量生产，使用期限为5年（每年300天）。
第8组减速器设计基础数据
卷筒直径
D/mm
320
运输带速度
v（m/s）
0.75
运输带所需转矩
T（N.m）
430
二、传动方案的分析与拟定
图1-1带式输送机传动方案
带式输送机由电动机驱动。
电动机通过连轴器将动力传入减速器,再经连轴器将动力传至输送机滚筒,带动输送带工作。
传动系统中采用两级展开式圆柱齿轮减速器，其结构简单，但齿轮相对轴承位置不对称，因此要求轴有较大的刚度，高速级和低速级都采用斜齿圆柱齿轮传动。
目录
第一章电动机的选择………………………………….......................................1
1．1电动机的选择………………………………….….………………………..…....1
1．3装置运动及动力参数计算……………………………………………....….2
第二章传动零件的设计计算………………….……………………….…....…3
2.1高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算………………………….…..........3
2．2低速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算……….……….….…….….….....7
第三章轴的结构设计和计算…………………………………….….....……...12
3．1轴的结构设计…………………………….……….……………….…….….…...12
3.2中间轴的校核..……..............................................................................................16
第四章联轴器的选择与计算…….....................................................................21
4.1联轴器的选择和结构设计....................................................................................21
4.2联轴器的校核........................................................................................................21
第五章键联接的选择与计算.............................................................................22
第六章滚动轴承的选择与计算........................................................................23
第七章润滑和密封方式的选择………………………………………............24
7．1齿轮润滑 ……………………………………………………….……………….24
7．2滚动轴承的润滑……………………………………………………….……..….25
第八章箱体及附件的结构设计和选择……………….…………….……....26
8．1减速器箱体的结构设计……….………………….….........................................26
8．2减速器的附件……………………………………….……………………......…27
设计小结……………………………………………………………………....……..34
参考资料……………………………………………………………………...……...35
一、电动机的选择
1.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：
44.7624r/min
工作机所需要的有效功率为:
2.0155kW
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，为滚筒的效率为0.96。
则传动装置的总效率为:
0.8166
电动机所需的功率为:
2.0155/0.8166=2.4682kW
在机械传动中常用同步转速为1500r/min和1000r/min的两种电动机，根据电动机所需功率和同步转速，由[2]P148表16-1查得电动机技术数据及计算总传动比如表3－1所示。
表3－1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
1
Y100L2-4
3
1500
1420
38
584.00
31.7231
2
Y132S-6
3
1000
960
63
821.00
21.4466
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Y132S-6，根据[2]P149表16-2查得电动机的主要参数如表3－2所示。
表3－2Y132S-6电动机主要参数
型号
中心高H／mm
轴伸／mm
总长L／mm
Y132S-6
470
2.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滚筒转速可算出传动装置总传动比为：
960/44.785=21.4466
双级圆柱齿轮减速器分配到各级传动比为：
①高速级的传动比为：
===5.2802
②低速级的传动比为：
=/=21.4466/5.2802=4.0617
2.2传动装置的运动和动力参数计算：
a）各轴的转速计算：
==960r/min
=/=960/5.2802=181.8111r/min
=/=181.856/4.0617=44.7624r/min
==44.7624r/min
b）各轴的输入功率计算：
==2.46940.99=2.4436kW
==2.44360.97kW
==2.32290.970.98=2.2081kW
==2.20810.980.99=2.1423kW
c）各轴的输入转矩计算：
=955095502.4436/960=24.3084N·m
=955095502.3229/181.8111=122.0126N·m
=955095502.2081/44.7624=471.0965N·m
=955095502.1423/44.7624=457.0578N·m
由以上数据得各轴运动及动力参数见表3－1。
3－1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
1
960.0000
2.4436
24.3084
5.2789
2
181.8111
2.3229
122.0126
4.0617
3
44.7624
2.2081
471.0965
1.0000
4
44.7624
2.1423
457.0578
二、传动零件的设计计算
斜齿圆柱齿轮减速器的设计选用标准斜齿圆柱齿轮传动。
标准结构参数压力角，齿顶高系数，顶隙系数。
1.高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算
1）选择齿轮材料及热处理方式：
由于软齿面齿轮用于齿轮尺寸紧凑性和精度要求不高，载荷不大的中低速场合。
根据设计要求现选软齿面组合：
根据[1]P102表8-1得：
小齿轮选择45钢调质,HBS=217～255；
大齿轮选择45钢常化,HBS=162～217；
此时两齿轮最小硬度差为217-162=55；比希望值略小些，可以初步试算。
2）齿数的选择：
现为软齿面齿轮，齿数以比根切齿数较多为宜，初选
=24
==5.278924=126.7249
取大齿轮齿数=127，则齿数比（即实际传动比）为=/=127/24=5.2917。
与原要求仅差（5.2917-5.2789）/5.2917=0.2166%，故可以满足要求。
3）选择螺旋角β：
按经验，8°<<20°,现初选=13°
4）计算当量齿数，查齿形系数：
z=z/cosβ=24/cos13°=25.9441
z=z/cosβ=122/cos13°=135.2878
由[1]P111表8-8线性差值求得：
5）选择齿宽系数：
由于减速器为展开式双级齿轮传动，所以齿轮相对支承只能为非对称简支结构，故齿宽系数不宜选得过大，参考[1]表8-5，选择为0.7～1.15，现选=0.9
6）选择载荷系数：
参考[1]P106表8-3，由齿轮承受中等冲击载荷，选载荷系数K为1.2～1.6。
取K=1.3。
7）计算I号齿轮轴上的扭矩TI:
24308.3820N·m
8）计算几何参数：
tg=tg/cos=tg20°/cos13°=0.3735
=20.4829°=
sin=sincos==sin13°cos20°=0.2114
=12.2035°=
=1.6742
=1/z1tg=1/3.141590.924tg13°=1.5873
9）按齿面接触疲劳强度设计：
区域系数：
2.4420
弹性影响系数:
Z=189.8
由[1]P109表8-6取安全系数S=1.0
许用接触应力：
小齿轮分度圆直径：
计算法面模数m
m=cosd/z=cos13°34.9323/24=1.4182mm
10）按齿根弯曲疲劳强度设计：
计算螺旋角系数Y,因＝1.6238>1，按＝1计算得：
Y＝1-＝1－1＝0.9981
计算齿形系数与许用应力之比值：
Y/[]=2.7380/148.9744=0.0184
Y/[]=2.1424/137.1795=0.0156
由于Y/[]较大，用小齿轮的参数Y/[]代入公式，计算齿轮所需的法面模数：
11）决定模数
由于设计的是软齿面闭式齿轮传动，其主要失效是齿面疲劳点蚀，若模数过小，也可能发生轮齿疲劳折断。
所以对比两次求出的结果，按接触疲劳强度所需的模数较大，齿轮易于发生点蚀破坏，即应以mn≥1.3693mm为准。
根据标准模数表，暂定模数为：
m=2.0mm
12）初算中心距：
2.0（24+127）/2cos12°=154.9719mm
标准化后取a=155mm
13）修正螺旋角β
按标准中心距修正β：
14）计算端面模数：
15）计算传
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