二级减速器含总结.docx

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二级减速器含总结

机械设计课程设计

班级：

学号：

指导教师：

成绩：

日期：

2011年6月

1.设计目的2•……

2.设计方案3

3.电机选择5

4.装置运动动力参数计算7-

5.带传动设计…

6.齿轮设计18

7.轴类零件设计88••…

8.轴承的寿命计算3……

9.键连接的校核32••…

10.润滑及密封类型选择33'

11.减速器附件设计33…

12.心得体会34……

13.参考文献35……

1.设计目的机械设计课程是培养学生具有机械设计能力的技术基础课。

课程设计则是机械设计课程的实践性教学环节，同时也是高等工科院校大多数专业学生第一次全面的设计能力训练，其目的是：

（1）通过课程设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意识，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与实际知识去分析和解决机械设计问题的能力。

（2）学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律。

（3）通过制定设计方案，合理选择传动机构和零件类型，正确计算零件工作能力，确定尺寸和掌握机械零件，以较全面的考虑制造工艺，使用和维护要求，之后进行结构设计，达到了解和掌握机械零件，机械传动装置或简单机械的设计过程和方法。

（4）学习进行机械设计基础技能的训练，例如：

计算，绘图，查阅设计资料和手册，运用标准和规等。

2.设计方案及要求

据所给题目：

设计一带式输送机的传动装置（两级展开式圆柱直齿轮减速器）方案图如下：

1

—输送带

2—电动机

3—V带传动

4—减速器

5—联轴器

技术与条件说明：

1）传动装置的使用寿命预定为8年每年按350天计算，每天16小时计算；

2）工作情况：

单向运输，载荷平稳，室工作，有粉尘，环境温度不超过35度；

3）电动机的电源为三相交流电，电压为380/220伏；

4）运动要求：

输送带运动速度误差不超过5%;滚筒传动效率0.96；

5）检修周期：

半年小修，两年中修，四年大修。

设计要求

1）减速器装配图1；

2）零件图2（低速级齿轮，低速级轴）；

3）设计计算说明书一份，按指导老师的要求书写

4）相关参数:

F=8KN,V=0.6m/s,D=400mm

3.电机选择

3.1电动机类型的选择

按工作要求和工作条件选用Y系列鼠笼三相异步电动机。

其结构为全封闭自扇冷式结构，电压为380V。

3.2选择电动机的容量

工作机有效功率Pw二J,根据任务书所给数据F=8KN，

1000

mFv80000.6

V=0.6s。

贝卩有：

Pw===4.8KW

10001000

从电动机到工作机输送带之间的总效率为

42

=12345

式中1,2,3,4,5分别为V带传动效率，滚动轴承效率，

齿轮传动效率，联轴器效率，卷筒效率。

据《机械设计手册》知

1=0.96,2=0.99,3=0.97,4=0.99,5=0.99，则有：

=0.960.9940.9720.990.99

=0.85

所以电动机所需的工作功率为：

Pd二-^=48=5.88KW

0.90.960.85

取Pd=6.0KW

3.3确定电动机的转速

按推荐的两级同轴式圆柱斜齿轮减速器传动比I齿=8~40和带的

传动比I带=2~4，则系统的传动比围应为:

1=1齿i带=（8~40）（2~4）=16~200

工作机卷筒的转速为

„_601000/_6010000.6

28.7r/min

nw=—

D3.14400

所以电动机转速的可选围为

nd=|nw=（16~200）28.7r/min

=（459~5740）r/min

符合这一围的同步转速有750r/min,1000r/min和1500r/min三

种，由于本次课程设计要求的电机同步转速是1000r/min。

查询机械设计手册（软件版）【常有电动机】-【三相异步电动机】-

【三相异步电动机的选型】-【丫系列（IP44）三相异步电动机技术条件】-【电动机的机座号与转速对应关系】确定电机的型号

为Y160M-6.其满载转速为970r/min,额定功率为7.5KW。

4.装置运动动力参数计算

4.1传动装置总传动比和分配各级传动比

1）传动装置总传动比|二兰空33.8

nw28.7

2）分配到各级传动比

因为|a=i带i齿已知带传动比的合理围为2~4。

故取V带的传动比i012.2则I齿X15.5分配减速器传动比，参考机械设计指导书

i01

图12分配齿轮传动比得高速级传动比i124.7°，低速级传动比为

4.2传动装置的运动和动力参数计算

电动机轴:

转速：

n0=970r/min

输入功率：

P0=Pd=6.0KW

输出转矩：

T0=9.55106Pd=9.551066.0n0970

4

=5.910Nmm

I轴（高速轴）

440r/min

转速：

ni=—970r/min

i带2.2

输入功率：

P1=Pooipoi6.00.965.76KW

输入转矩

「=9.55106目9.551065761.3105Nmmni440

H轴（中间轴）

转速：

n2=—兰093.6r/min

i124.7

输入功率：

P2=P112P1235.760.990.97

=5.5KW

输入转矩：

P2655

T2=9.55106一9.5510—5.6105Nmm

n293.6

皿轴（低速轴）

转速：

n3=n93628.6r/min

i233.27

输入功率：

P3P223P2235.50.990.97

=5.28KW

输入转矩：

6p65286

T39.55106匕9.551061.76106Nmm

n328.6

卷筒轴：

转速：

n卷

n328.6r/min

输入功率：

P卷二P334P3

24=5.280.990.99

=5.17KW

输入转矩：

T卷9.55106-Pi

65176

9.5510—1.7310Nmm

n4

28.6

各轴运动和动力参数表4.1

轴号

功率

（KW）

转矩（Nmm）

转速"in）

电机轴

6

5.9104

970

1轴

5.76

1.3105

440

2轴

5.5

5.6105

93.6

3轴

5.28

1.76106

28.6

卷同轴

5.17

1.73106

28.6

图4-1

5.带传动设计

5.1确定计算功率Pca

据［2］表8-7查得工作情况系数Ka=1.1。

故有:

pca=kap1.16.06.6KW

5.2选择V带带型

据pca和n有［2］图8-11选用A带。

5.3确定带轮的基准直径dd1并验算带速

（1）初选小带轮的基准直径dd1有［2］表8-6和8-8，取小带轮直

径dd1=125mm。

（2）验算带速V,有：

dd1n03.14125970

601000601000

=6.35哄

因为6.35m/s在5m/s~30m/s之间，故带速合适（3）计算大带轮基准直径dd2

dd2i带dd12.2125275mm取dd2=280mm

新的传动比i带=280=2.24

125

5.4确定V带的中心距a和基准长度Ld

（1）据［2］式8-20初定中心距ac=700mm

（2）计算带所需的基准长度

Ld02a0I（dd1dd2）

2

（dd1dd2）

4a°

2700

（280125）2

4700

=2044mm

由［2］表8-2选带的基准长度Ld=2000mm

（3）计算实际中心距

amaxa0.03d738mm

5.5验算小带轮上的包角

57.3

180（dd2dd1）166.990

a

5.6计算带的根数z

（1）计算单根V带的额定功率Pr

由dd1125mm和n0970r/min查［2］表8-4a得

P0=1.39KW

据n0=970'min，i=2.2和A型带，查［2］8-4b得

P0=0.11KW

Pr=（P0+P0）KL

（2）计算V带根数z

Pea6.6

Zca4.46

Pr1.48

故取5根。

5.7计算单根V带的初拉力最小值（F。

）min

由［2］表8-3得A型带的单位长质量q=0.1%。

所以

2

qv

（Fo）min500（2.5K启

Kzv

（2.50.96）6.6

5000.16.35

0.9656.35

=170.76N

应使实际拉力F0大于（F0）min

5.8计算压轴力Fp

压轴力的最小值为：

（Fp）min=2z（F0）minsin2=25179.960.99

=1696.45N

5.9带轮设计

（1）小带轮设计

由Y160M电动机可知其轴伸直径为d=mm，故因小带轮与其装配，故小带轮的轴孔直径d0=42mm。

有［4］P622表14-18可知小带轮结构为实心轮。

（2）大带轮设计

大带轮轴孔取32mm，由［4］P622表14-18可知其结构为辐板式。

6.齿轮设计

1•选定齿轮类型，精度等级，材料及模数

1）按要求的传动方案，选用圆柱直齿轮传动；

2）运输机为一般工作机器，速度不高，故用8级精度；（GB10095

—88）

3）材料的选择。

由［2］表10-1选择小齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS,大齿轮的材料为45钢（正火）硬度为200HBS,两者硬度差为40HBS;

4）选小齿轮齿数为Z1=24，大齿轮齿数乙可由Z2=i12乙得

Z2=112.8，取113；

2•按齿面接触疲劳强度设计

按公式：

d1t2.323K"u1（知）2

\du［h］

（1）确定公式中各数值

1）试选Kt=1.3。

2）由［2］表10-7选取齿宽系数d=1。

3）计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知：

5

T1=1.310Nmm。

4）由［2］表10-6查的材料的弹性影响系数Ze=189.8Mp'

5）由［2］图10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限

Hlim1=580MP;大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2=560MP。

6）由［2］图10-19取接触疲劳寿命系数KHN1=0.95；

KHN2=1.05。

7）计算接触疲劳许用应力

取失效概率为1%，安全系数S=1，有

[h]i=KHN1Hlim1=0.95580=551MP

S

Khn1Hlim1

[h]2二=1.05560=588MP

S

（2）计算确定小齿轮分度圆直径d1t，代入［h］中较小的值

1）计算小齿轮的分度圆直径d1t，由计算公式可得:

2）计算圆周速度。

3）计算齿宽b

b=dd1t=166.7=66.7mm

4）计算模数与齿高

模数mt也型2.78mm

Z124

齿高h2.25mt2.252.786.26mm

5）计算齿宽与齿高之比

6）计算载荷系数K。

已知使用系数KA=1，据v=1.54%，8级精度。

由［2］图10-8

得Kv=1.07,KH=1.46。

由［2］图10-13查得KF=1.40,由［2］

图10-3查得KH=KH=1

故载荷系数：

K=KvKAKHKH

=11.0711.46=1.56

7）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径:

d1d1tJ—6.67J15670.9mm\Kt\1.3

8）计算模数mn

d170.9c"mn=mn-2.95mm

Z124

3.按齿根弯曲疲劳强度设计

按公式:

mn

32K「？

YFaYsaV_dZ12'［f］

（1）确定计算参数

1）计算载荷系数。

K=KAKvKfKF=11.0711.40=2.35

2）查取齿形系数

由［2］表10-5查得YFa1=2.65，YFa2=2.17

3）查取应力校正系数

由［2］表10-5查得Y诙=1.58，Y31.80

4）

FE1=330MP，大

由［2］图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极

齿轮的弯曲疲劳强度极限FE2=310MP

5）由［2］图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.90,KFN2=0.95

6）计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数S=1.4,则有：

KFN1FE1

0.90330

=212Mp

F]2

KfN2FE20.95310=210MP

S1.4

7）计算大、小齿轮的［f］，并加以比较

YFa1YSal

[f]1

2.651.58=0.01975

212

丫Fa2Ysa2二2.171.8=0.0186

[f]2210

经比较大齿轮的数值大。

（2）设计计算

21.4981.3105

0.01975=2.35

对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根

弯曲疲劳强度计算的法面模数，取m=2.5mm，已可满足弯曲疲劳

强度。

于是有：

Z1色=亦=28.36

m2.5

取Z1=28，则Z2i12乙4.728=131.6

取z2=131，新的传动比i12空4.68

28

4.几何尺寸计算

（1）计算分度圆直径

dimzi2.52870mm

d2mz22.5131327.5mm

（2）计算中心距

（乙Z2）m（28131）2.5

22

=198.75mm

（3）计算齿轮宽度

b=dd117070mm

B1=75mm,B2=70mm

5.大小齿轮各参数见下表

高速级齿轮相关参数（单位mm）表6-1

名称

符号

计算公式及说明

模数

m

2.5

压力角

20°

齿顶咼

ha

haham2.5

齿根高

hf

hf=（ha+c）m=3.75

全齿高

h

h=（2ha+c）m=5.62

分度圆直径

d1

d1=mZ1=70

d2

d2mz2327.5

齿顶圆直径

da1

da1=（Z12ha）m=75

da2

da2=（Z2

2ha）=332.5

齿根圆直径

df1

（42ha

2c）

=63.75

df2

（Z22ha

2c）

=321.25

基圆直径

db1

=d1COS

65.78

db2

=d2cos

307.75

中心距

a

（d1d2）

2

198.75

表6-1

6.2低速级齿轮设计

1•选定齿轮类型，精度等级，材料及模数

1）按要求的传动方案，选用圆柱直齿轮传动；

2）运输机为一般工作机器，速度不高，故用8级精度；（GB10095

—88）

3）材料的选择。

由［2］表10-1选择小齿轮材料为45（调质）硬度为240HBS,大齿轮的材料为45钢（正火）硬度为200HBS,两者硬度差为40HBS;

4）选小齿轮齿数为Z1=24，大齿轮齿数Z2可由Z2=i23

乙得Z2=78.48，取78；

2.按齿面接触疲劳强度设计

按公式：

d1t2.323KtTlu1（Zh）2Ydu[h]

（1）确定公式中各数值

1）试选Kt=1.3。

2）由［2］表10-7选取齿宽系数d=1。

3）计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知：

T2=5.6105Nmm。

1

4）由［2］表10-6查的材料的弹性影响系数Ze=189.8MP°

5）由［2］图10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限

Hlm1=580MP;大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2=560MP。

6）由［2］图10-19取接触疲劳寿命系数KHN1=1.07；

KHN2=1.13。

7）计算接触疲劳许用应力。

取失效概率为1%，安全系数S=1，有

[h]1Khn1Hlim1=1.07580=620.6MP

S

K

[h]2hn2Hlm2=1.13560=632.8MP

（2）计算确定小齿轮分度圆直径d1t，代入［H］中较小的值

1）计算小齿轮的分度圆直径d1t，由计算公式可得：

d1t2.3231.35.6104.27（189.8）2=i04.3mm

、13.27620.6

2）计算圆周速度。

vditni3.14104.393.6=0.51m/s

601000601000

3）计算齿宽b

b=dd1t=1104.3=104.3mm

4）计算模数与齿高

模数g虫104.34.35mm

z124

齿高h=2.25叫=2.254.359.79mm

b

5）计算齿宽与齿高之比h

b1°^=10.7

h9.79

6）计算载荷系数K。

已知使用系数Ka=1，据v=0.51气,8级精度。

由［2］图10-8得Kv=1.03，KH=1.47。

由［2］图10-13查得KF=1.38，由［2］图10-3查得KH=KH=1

故载荷系数：

K=KvKAKHKH

=11.0311.47=1.51

7）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径:

151=109.6mm

3

1.3

8）计算模数mn

mn乞1096=4.57mm

乙24

3•按齿根弯曲疲劳强度设计

按公式:

[2K「？

YFaYsa

-

dZi[f]

（1）确定计算参数

1）计算载荷系数。

K=KAKVKFKF=11.0311.38

=1.42

2）查取齿形系数

由［2］表10-5查得YFa1=2.65，YFa2=2.224

3）查取应力校正系数

由［2］表10-5查得YSa1=1.58，YSa2=1.766

4）由［2］图10-20C查得小齿轮的弯曲疲劳强度极fe1=330MP，大

齿轮的弯曲疲劳强度极限FE2=310MP

5）由［2］图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.95，KFN2=0.97

6）计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数S=1.4,则有：

［f］1KFNgFE10.954330=223.9Mp

［F］2Kfn2FE20.97310=214.8MP

S1.4

7）计算大、小齿轮的普，并加以比较

[F]

YFa1YSal

[f]1

2.651.580.0187

223.9

丫Fa2丫Sa2

[F】2

2.2241.7660.0182

214.8

经比较大齿轮的数值大。

（2）设计计算

mJ2「4215.61050.需3.7mm

V1242

对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根

弯曲疲劳强度计算的法面模数，取m=4mm，已可满足弯曲疲劳强度。

于是有：

取Z1=27，贝卩Z2i23Zi3.2727=88.29取z2=88新的传动比i23883.26

27

4.几何尺寸计算

（1）计算分度圆直径

d1mz1427

108mm

d2mz2488

352mm

（2）计算中心距

（乙Z2）ma-

（2788）4

230mm

2

2

（3）计算齿轮宽度

bddi1108=108mm

B1=113mm,B2=108mm

5.大小齿轮各参数见下表

低速级齿轮相关参数表6-2（单位mm）

名称

符号

计算公式及说明

模数

m

4

压力角

20°

齿顶咼

ha

ha=ham4

齿根高

hf

hf=（ha+C）m=5

全齿高

h

h=（2ha+c）m=9

分度圆直径

di

d1=mZ1=108

d2

d2=mZ2352

齿顶圆直径

dal

da1=（W2ha）m=116

da2

da2=（z22ha）m=360

齿根圆直径

dfi

=（Z12ha2C）m

=98

df2

=（Z22ha2c）m

=342

基圆直径

db1

d1cos101.5

db2

d2cos330.8

表6-2

7.轴类零件设计

7.1I轴的设计计算

1.求轴上的功率，转速和转矩

5

由前面算得P1=5.76KW,m=440r/min,T1=1.310Nmm

2.求作用在齿轮上的力

已知高速级小齿轮的分度圆直径为d1=70mm

而Ft2Tl2130000=3625N

ch70

Fr=Fttan3625tan20=1319N

压轴力F=1696N

3.初步确定轴的最小直径

现初步估算轴的最小直径。

选取轴的材料为45钢，调质处理据[2]

表15-3，取A0=110，于是得：

dmin=A0no*57026mm

Ynj\440

因为轴上应开2个键槽，所以轴径应增大5%-73故d=20.33mm，又此段轴与大带轮装配，综合考虑两者要求取dmin=32mm，查[4]P620表14-16知带轮宽B=78mm故此段轴长取76mm。

4.轴的结构设计

（1）拟定轴上零件的装配方案

通过分析比较，装配示意图7-1

（2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

1）1-11段是与带轮连接的其d111=32mm，l111=76mm。

2）ll-lll段用于安装轴承端盖，轴承端盖的e=9.6mm（由减速器及轴的结构设计而定）。

根据轴承端盖的拆卸及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖与l-ll段右端的距离为38mm。

故取I"川=58mm，因其右端面需制出一轴肩故取d"川=35mm。

3）初选轴承，因为有轴向力故选用深沟球轴承，参照工作要求并据d"川=35mm，由轴承目录里初选6208号其尺寸为dDB=40mm80mm18mm故dII1lV=40mm。

又右边采用轴肩定位取