机械设计课程设计二级减速器.docx

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机械设计课程设计二级减速器

机械设计课程设计任务书

学生姓名

专业年级

设计题目：

设计带式输送机传动装置

设计条件：

1、输送带工作拉力：

F=2600N；

2、输送带工作速度：

v=1.1m/s（允许输送带速度误差为5%）；

3、滚筒直径：

D=220mm；

4、工作情况：

两班制，连续单向运转，载荷较平稳；室内，灰尘较大，环境最高温度35；

5、使用折旧期：

8年；

6、检修间隔期：

四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；

7、动力来源：

电力，三相交流，电压380/220V；

8、运输带速度允许误差：

9、制造条件及生产批量：

一般机械厂制造，小批量生产。

设计工作量：

1、减速器装配图1张（A1）；

2、零件工作图2张；

3、设计说明书1份。

指导教师签名：

2013年4月23日

说明：

1.此表由指导教师完成，用计算机打印（A4纸）。

2.请将机械设计课程设计任务书装订在机械设计课程设计（论文）的第一页。

设计题目：

二级展开式圆柱齿轮减速器

1设计条件

1.1原理图

（二级展开式圆柱齿轮减速器带式运输机的传动示意图）

1.2工作情况

1）工作条件：

两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有灰尘，环境最高温度35℃；

2）使用折旧期；8年；

3）检修间隔期：

四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；

4）动力来源：

电力，三相交流电，电压380/220V；

5）运输带速度容许误差：

±5%；

6）制造条件及生产批量：

一般机械厂制造，小批量生产。

1.3原始数据

题号

参数

1

运输带工作拉力F/KN

2600

运输带工作速度v/（m/s）

1.1

卷筒直径D/mm

220

注：

运输带与卷筒之间卷筒轴承的摩擦影响已经在F中考虑。

2电动机选择

2.1电动机类型的选择

电动机选择全封闭的Y系列三相鼠笼式异步电动机，具有防止灰尘、铁屑、或其它杂物侵入电动机内部的特点，B级绝缘，工作环境温度不超过+40℃，相对湿度不超过95%，海拔高度不超过1000m，额定电压380V，频率50Hz。

2.2电动机功率的计算

工作机所需功率Pw

设计方案的总效率

=0.99（两对联轴器的效率相等）

=0.99，=0.98，=0.99

=0.97（两对齿轮的效率取相等）

则：

==0.886

电动机所需工作功率

2.3电动机转速的选择

由v=1.1m/s求卷筒转速nw

V==1.1→nw=95.50r/min

电动机可选转速范围

在该系统中只有减速器中存在二级传动比i1,i2，由圆柱齿轮传动比范围为3—5。

所以nd=（i1*i2）nw=[9，25]*nw

nd的范围是（859.5，2387.5）r/min，初选为同步转速为1430r/min的电动机

2.4电动机型号的确定

电动机型号为Y100L1-4,其额定功率为2.2kW，满载转速1430r/min。

基本符合题目所需的要求。

电动机型号

额定功率/KW

满载转速r/min

堵转转矩

额定转矩

最大转矩

额定转矩

质量/Kg

Y100L1-4

2.2

1430

2.2

2.3

34

Pw=2.86KW

=0.886

=3.23KW

nw=95.50r/min

nm=1430r/min

3计算传动装置的运动和动力参数

传动装置的总传动比及其分配

3.1计算总传动比

由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为：

＝nm/nwnw＝95.50r/minnm=1430r/mini＝14.97

3.2合理分配各级传动比

由于减速箱是展开式布置，所以i1＝（1.3-1.5）i2。

估测选取i1=4.5i2=3.3

传动比误差为0.801%，所以可行。

3.3各轴转速、输入功率、输入转矩计算

计算各轴转速

电动机转轴速度n0=nm=1430r/min

高速轴1n1=nm=1430r/min

中间轴2n2==317.78r/min

低速轴3n3==96.30r/min

卷筒轴n4=96.30r/min。

计算各轴功率

高速轴1P1=Pd*=3.23*0.99=3.20Kw

中间轴2P2=P1*齿*n轴承1=3.20*0.97*0.99=3.07Kw

低速轴3P3=P2*=3.0708*0.97*0.98=2.92Kw

卷筒轴P4=P3*=2.9191*0.99*0.99=2.86Kw

计算各轴转矩

电动机输出转矩

i＝14.97

i1=4.5

i2=3.3

各轴转速

n0=1430r/min

n1=1430r/min

n2=317.78r/min

n3=96.30r/min

n4=96.30r/min

各轴功率

P1=3.20Kw

P2=3.07Kw

P3=2.92Kw

P4=2.86Kw

高速轴1

中间轴2

低速轴III

卷筒轴

项目

电动机轴

高速轴I

中间轴II

低速轴III

卷筒

转速（r/min）

1430

1430

317.78

96.30

96.30

功率（kW）

3.23

3.20

3.07

2.92

2.86

转矩（N·m）

21.6

21.4

92.3

290.0

284.0

传动比

1

1

4.5

3.3

1

4齿轮设计计算

4.1高速齿轮的计算

输入功率

小齿轮转速

齿数比

小齿轮转矩

类型

3.20Kw

1430r/min

4.5

21.4N·m

斜齿

选精度等级、材料及齿数：

1）材料及热处理

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，二者材料硬度差为40HBS。

2）精度等级选用8级精度；

3）试选小齿轮齿数z1＝20，大齿轮齿数z2＝90的；

4.1.1按齿面接触强度设计

因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算。

按式（10—21）试算，即

≥

1）确定公式内的各计算数值

=

=

T2=

T3=

T4=

8级精度

z1＝20

z2＝90

（1）试选Kt＝1.6

（2）由表10－7选取齿宽系数φd＝1

（3）由表10－6查得材料的弹性影响系数ZE＝189.8Mpa

（4）由图10－30选取区域影响系数=2.433

（5）由图10－26查得=0.755，=0.82，

则=+=1.575

（6）由图10－21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极σHlim1＝600MPa；大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2＝550MPa；

（7）由式10－13计算应力循环次数

（8）由[1]图10－19查得接触疲劳寿命系数，

取失效概率为1％，安全系数S＝1，由式（10－12）得

＝0.90×600MPa＝540MPa

＝0.95×500MPa＝522.5MPa

则许用接触应力为：

2）计算

（1）试算小齿轮分度圆直径

≥=34.24mm

（2）计算圆周速度

v===2.56m/s

（3）计算齿宽b及模数m

（4）计算纵向重合度

（5）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用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承非对称

布置时，

查图10-13得：

由表10-3得，

故载荷系数

（6）按实际载荷系数校正分度圆直径

由式10-10a得：

（7）计算模数m

4.1.2按齿根弯曲强度设计

由式10-17得：

弯曲强度设计公式

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：

（3）计算当量齿数：

（4）查取齿形系数：

由表10-5查得

（5）查取应力校正系数：

由表10-5查得

（6）由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，

大齿轮的弯曲强度极限

（7）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,

（8）计算弯曲疲劳许用应力：

取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得

（9）计算大小齿轮的并加以比较：

（大齿轮的大）

2）计算

对比计算结果,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,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，取标准值.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相应的齿数：

取

3）几何尺寸计算

（1）计算中心距

故圆整后取中心距为

（2）修正螺旋角

螺旋角改变不多，不需要修正相关的参数。

（3）计算齿轮的分度圆直径

（4）计算齿轮宽度

调整后取。

模数

分度圆直径

齿宽

齿数

小齿轮

1.5

37.09

37

24

大齿轮

1.5

166.91

31

108

4.2低速齿轮的计算

输入功率

小齿轮转速

齿数比

小齿轮转矩

类型

3.07KW

317.78r/min

3.3

92.3N·m

直齿

选精度等级、材料及齿数

1）材料及热处理；

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，二者材料硬度差为40HBS。

2）精度等级选用8级精度；

3）试选小齿轮齿数z1＝24，大齿轮齿数z2＝79的；

4.2.1按齿面接触强度设计

由设计公式（10-9a）进行计算，即

1）确定各计算值

（1）试选载荷系数

（2）计算小齿轮传递的转矩，

（3）由表10-7选取齿宽系数

（4）由表10-6查得材料的弹性影响系数

（5）由图10-21d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；

（6）由式10-13计算应力循环次数

（7）由图10-19查得接触疲劳寿命系数

，

（8）计算接触疲劳许用应力

取失效概率为1%，安全系数S=1，由（10-12）得

2）计算

（1）试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值

=63.63mm

（2）计算圆周速度v

（3）计算齿宽b

（4）计算齿宽与齿高比b/h

模数

齿高

（5）计算载荷系数

根据，8级精度，由图10-8查得动载系数

直齿轮

由表10-2查得使用系数

由表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承非对

称布置时

由，，查图10-13得

故载荷系数：

（6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）

得

（7）计算模数m

4.2.2按齿根弯曲强度