同轴式二级减速器课程设计说明书模板.doc

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机械设计课程设计说明书

一.题目9：

带式输送机的同轴式二级圆柱齿轮减速器设计

下图为某厂自动送料输送机的传动系统运动简图。

输送带速度允许误差±5%，工作机效率为0.96，每日两班制工作，每班为8小时，使用年限为10年，带式输送机连续单向运转，工作过程有轻度振动，空载启动。

1—电动机2—V带传动3—同轴式二级圆柱齿轮传动4—联轴器5—带式输送机

二、原始数据

运输机工作轴转矩T（N.m）

输送带速度v

（m/s）

运输带卷筒直径D

（mm）

使用年限（每年按300天计）

1350

1.55

470

10

二.各主要部件选择

部件

因素

选择

动力源

电动机

齿轮

直齿传动平稳

高速级，低速级做成直齿

轴承

此减速器轴承所受轴向力不大

球轴承

联轴器

结构简单，耐久性好

弹性联轴器

三.电动机的选择

目的

过程分析

类型

根据一般带式输送机选用的电动机选择

功率

工作机所需有效功率为Pw＝Tn/（9550η）＝9.37w

圆柱齿轮传动效率（两对）为η1＝0.97

滚动轴承传动效率（四对）为η2＝0.99

弹性联轴器传动效率η3＝0.98

输送机滚筒效率为η4＝0.99

V带传动的效率η5＝0.96

电动机输出有效功率为

型号

查得型号Y160M_4封闭式三相异步电动机参数如下

额定功率p=11kW

满载转速1460r/min

同步转速1500r/min

四.分配传动比

目的

过程分析

分配传动比

传动系统的总传动比其中i是传动系统的总传动比，多级串联传动系统的总传动等于各级传动比的连乘积；nm是电动机的满载转速，r/min；nw为工作机输入轴的转速，r/min。

计算如下,

23.18

取

　　　3.404

i:

总传动比：

v带传动比：

低速级齿轮传动比：

高速级齿轮传动比

五.传动系统的运动和动力参数计算

目的

过程分析

传动系统的运动和动力参数计算

设：

从电动机到输送机滚筒轴分别为1轴、2轴、3轴、4轴；对应于各轴的转速分别为、、、；对应各轴的输入功率分别为、、、；对应名轴的输入转矩分别为、、、；相邻两轴间的传动比分别为、、；相邻两轴间的传动效率分别为、、。

轴号

电动机

两级圆柱减速器

工作机

1轴

2轴

3轴

4轴

转速n（r/min）

n0=1460

n1=730

n2=218.06

n3=65.14

n4=65.14

功率P（kw）

P=10.32

P1=9.91

P2=9.515

P3=9.135

P4=8.865

转矩T（N·m）

T0=65.525

T1=129.66

T2=416.81

T3=1339.93

T4=1300

两轴联接

V带

齿轮

齿轮

传动比i

i01=2

i12=3.4

i23=3.4

传动效率η

η01=0.96

η12=0.96

η23=0.96

V带的设计

1、确定计算功率

查得工况系数

11.352KW

2、选择V带的带型

选择B型带

3、确定带轮的基准直径并验算速度

1、初选小带轮的直径

2、验算带速

4、计算大带轮的基准直径

圆整后500

5、确定V带的中心距a和基准带长Ld

1、初选=1055mm

2、计算所需的基准长度

=3302.9mm

选择基准带长=3150mm

3、计算实际中心距

=1106.9mm

中心距的变化范围是1213mm.～1065mm

6、验算小带轮的包角

166.39

7、计算带的根数

1、计算单根V带的额定功率

2.512KW 0.46KW

0.97 0.92

2、计算V带的根书

4.58

圆整z=5根

8、计算最小初拉力

q=0.06Kg/m

170.94N

9、计算压轴力

1697.38N

六.设计高速级齿轮

1．选精度等级、材料及齿数，齿型

1）确定齿轮类型．两齿轮均为标准圆柱直齿轮

2）材料选择．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。

３）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度

2．按齿面接触强度设计

按式（10－21）试算，即

１）确定公式内的各计算数值

（１）试选

（2）计算小齿轮传递的转矩

129644.52N.mm

（3）选取齿宽系数

（4）选取弹性影响系数系数

（5）查表得安齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限

查表得安齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限

（6）计算循环次数

4.2×

1.3×

（９）由图１０－１９查得接触疲劳强度寿命系数0.9，

（１０）计算接触疲劳强度许用应力

　　　　取失效概率为１％，安全系数为S=1，由式１０－１２得

２）计算

　（１）试算小齿轮分度圆直径=71.19

　（２）计算圆周速度

　　　2.72m/s

　（３）计算齿宽ｂ及模数

71.19

　　　2.97

　　　6.67

10.67

　（５）计算载荷系数K

动载荷系数

　　　直齿轮

，

1.604

　（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

76.35mm

（７）计算模数m

　　　3.18

3.按齿根弯曲强度设计

弯曲强度的设计公式

（1）确定公式的各计算数值

1、小齿轮的弯曲疲劳强度极限，

小齿轮的弯曲疲劳强度极限

2、弯曲疲劳寿命系数

，

3、计算弯曲疲劳许用应力

安全系数S=1.4

303.57MPa

238.86MPa

4、计算载荷系数

1.512

4、齿形系数

，

5、应力校正系数

，

6、计算

0.01379

0.0165大齿轮的数值大

（2）、设计计算

m=4，

28.08圆整后28

93.92圆整后94

4、几何尺寸的设计

（1）、分度圆直径

=115；

=392.5；

（2）、计算中心距

254

（3）、计算齿轮齿宽

77.5；=90；80

七.设计低速速级齿轮

1．选精度等级、材料及齿数，齿型

1）确定齿轮类型．两齿轮均为标准圆柱直齿轮

2）材料选择．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。

３）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度

2．按齿面接触强度设计

按式（10－21）试算，即

１）确定公式内的各计算数值

（１）试选

（2）计算小齿轮传递的转矩

416712.14N.mm

（3）选取齿宽系数

（4）选取弹性影响系数系数

（5）查表得安齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限

查表得安齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限

（6）计算循环次数

1.25×

0.37×

（９）由图１０－１９查得接触疲劳强度寿命系数0.90，0.95

（１０）计算接触疲劳强度许用应力

　　　　取失效概率为１％，安全系数为S=1，由式１０－１２得

　　　　540Mpa

　　522.5MPa

２）计算

　（１）试算小齿轮分度圆直径=105.06

　（２）计算圆周速度

　　　1.2m/s

　（３）计算齿宽ｂ及模数

105.06mm

　　　4.38

　　　9.85

10.67

　（５）计算载荷系数K

动载荷系数

　　　直齿轮

，

1.604

　（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

112.67mm

（７）计算模数m

　　　4.69

3.按齿根弯曲强度设计

弯曲强度的设计公式

（2）确定公式的各计算数值

6、小齿轮的弯曲疲劳强度极限，

小齿轮的弯曲疲劳强度极限

7、弯曲疲劳寿命系数

，

8、计算弯曲疲劳许用应力

安全系数S=1.4

303.57MPa

238.86MPa

4、计算载荷系数

1.12

9、齿形系数

，

10、应力校正系数

，

6、计算

0.01379

0.01645

大齿轮的数值大

（2）、设计计算

93.66圆整后94

27.17圆整后28

4、几何尺寸的设计

（1）、分度圆直径

=116；

=396

（2）、计算中心距

256

（3）、计算齿轮齿宽

116；=125；120

八、高速轴的设计

1、轴上的功率P，转速n和转矩T

P=9.91KW n=730r/min T=129.66N.m

2、作用在齿轮上的力

2315.27N；842.69N

压轴力1697.38N；为啮合角为

3、初步确定轴的最小直径

36.72mm

转矩的载荷系数；计算转矩168.55N.m，选择HL1型弹性柱销联轴器，半联轴器与轴配合的鼓孔的直径38mm

4、轴的结构设计

1

2

3

4

5

6

77

8

45；50；53；63；25；

94；55；91；22；29；

12处的键选择8×7×70，倒角为1.6，67处的键选择16×10×70，倒角为1.6。

5、求轴上的力

载荷

水平面H

垂直面V

支持力

1050.3N，1264.96N

1821.75N，2439.64N

弯矩M

86650.5N.mm

177376.28N.mm，167115.45N.mm

总弯矩

197409.67N.mm

188244N.mm

扭矩T

T=129.66N.m

轴的弯矩图

轴的转矩图

6、按弯扭合成应力校核轴的强度

16.97MPa其中a=0.6，W=0.1×55×55×55；故安全可靠

7、精确校核轴的疲劳强度

（1）判读危险截面

经过判断5面为危险界面

（2）截面的左侧

抗弯截面系数

抗扭截面系数

截面左侧的弯矩为 M=-221559.99mm

截面左侧的转矩为 T=129.66N.m

截面上的弯矩应力 17.725MPa

截面上的扭转应力 5.18MPa

轴的材料为45号钢，调质处理，，，

截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数和查表，因，

经过差值后得到2.28；1.85

轴的材料敏感系数0.804；0.834

轴的材料的有效应力集中系数=2.03；1.71

轴的尺寸系数0.725；0.84

轴的表面质量系数；

轴的综合系数2.89；2.12

碳钢的特性系数；

于是计算安全系数的值

5.38

27.49

5.28

（3）截面的右侧

抗弯截面系数 21600

抗扭截面系数 43200

截面左侧的弯矩为 M=221559.99mm

截面左侧的转矩为 T=129.655N.m

截面上的弯矩应力 10.26MPa

截面上的扭转应力 5.19MPa

过盈配合处的的值，经过查表得=2.65；2.12

表面质量系数；

轴的综合系数；

于是计算安全系数的值

9.78

26.45

9.18

九、中速轴的设计

1、轴上的功率P，转速n和转矩T

P=9.515KW n=218.06r/min T=416.81N.m

2、作用在齿轮上的力

齿轮2上的力2217.05N；806.94N；

齿轮3上的力7442.95N；2709.01N；

3、初步确定轴的最小直径

39.