最新版机械设计毕业课程设计带皮二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器.docx
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最新版机械设计毕业课程设计带皮二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器
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
用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器。
传动装置如图所示。
（1）带式运输机数据见数据表格。
展开式二级圆柱齿轮减速器方案二第二组数据
卷筒直径
Dmm
260
运输带速度
v（ms）
1.35
运输带工作拉力
T（N.m）
1800
（2）工作条件
单班制工作，空载启动，单向,连续运转，工作中有轻微振动。
运输带速度允许误差为±5%。
（3）使用期限
工作期限为十年，检修期间隔为三年。
（4）生产批量及加工条件
小批量生产.
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，高速级和低速级用斜齿圆柱齿轮传动
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
查[2]表10-1得
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（2个）效率为0.99，为齿轮（2对）传动（8级）的效率为0.97，为滚动轴承（4个）传动效率为0.995，为滚筒（1个）的效率为0.96。
则传动装置的总效率为:
电动机所需的功率为:
在机械传动中常用同步转速为1500rmin和1000rmin的两种电动机，根据电动机所需功率和同步转速，由[2]P223表10-110查得电动机技术数据及计算总传动比如表1-2所示。
表1－2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（rmin）
启动转矩
最大转矩
同步
满载
1
Y100L2-4
3
1500
1420
2.2
2.2
2
Y132S-6
3
1000
960
2.0
2.0
把这两种方案进行比较，方案1电动机质量最小，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，根据机械设计手册查得电动机的主要参数如表1-3所示。
表1-3Y132S-6电动机主要参数
型号
中心高Hmm
轴伸mm
总长Lmm
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：
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：
==3.5475
②低速级的传动比为：
==2.7289
2.2传动装置的运动和动力参数计算：
a）各轴的转速计算：
==960rmin
==9603.5475=270.6131rmin
==270.61312.7289=99.1656rmin
==99.1656rmin
b）各轴的输入功率计算：
==2.94790.99=2.9184kW
==2.91840.97×0.995=2.8167kW
==2.81670.970.98=2.6676kW
==2.66760.98×0.99=2.6109kW
c）各轴的输入转矩计算：
=955095502.667699.1656=257.8624N·m
=955095502.610999.1656=251.4390N·m
由以上数据得各轴运动及动力参数见表1－1。
查P17表1-4得
3－1各轴运动及动力参数
轴号
转速
n（rmin）
功率PkW
转矩TN.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]P191表10-1得：
小齿轮选择45钢调质,HBS=217～255；取230
大齿轮选择45钢常化,HBS=162～217；取190
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
==3.547524=75
取大齿轮齿数=75，则齿数比（即实际传动比）为==7524=3.125。
与原要求仅差（3.125-3.5475）3.1250.48%，故可以满足要求。
3）选择螺旋角β：
按经验，8°<<25°,现初选=13°
4）计算当量齿数，查齿形系数：
z=zcosβ=24cos13°=25.9443
z=zcosβ=122cos13°=81.0758
由书P200表10-5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，所以两支撑相对小齿轮做不对称布置，故齿宽系数不宜选得过大，参考[1]表10-7，若大小齿轮皆为软齿面或仅大齿轮为软齿面时，Φd可取偏上限数值，选择为0.7～1.15，现选=0.9
6）选择载荷系数：
由齿轮承受轻微冲击载荷，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:
N·m
8）计算几何参数：
tg=tgcos=tg20°cos13°=0.3735
=20.4823°=
sin=sincos==sin13°cos20°=0.2114
=12.2062°=
=1.6470
=1z1tg=13.141590.924tg13°=1.5873
9）按齿面接触疲劳强度设计：
区域系数：
2.4421
弹性影响系数:
P201锻钢：
Z=189.8EMPa
寿命系数：
查[1]P207图10-19，
齿轮齿面接触疲劳极限：
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=cosdz=cos13°34.932324=1.5533mm
10）按齿根弯曲疲劳强度设计：
计算螺旋角系数Y,因＝1.59>1，查P217得＝1，计算得：
Y＝1-＝1－1＝0.9981
计算齿形系数与许用应力之比值：
取安全系数
查[1]P207图10-19得
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（机械原理P180表10-1），暂定模数为：
m=2.0mm
12）初算中心距：
2.0（24+75）2cos12°=101.6010mm
标准化后取a=102mm
13）修正螺旋角β
按标准中心距修正β：
14）计算端面模数：
15）计算传动的其他尺寸：
16）计算齿面上的载荷：
17）选择精度等级
齿轮的圆周转速：
2.4858ms
对照P210表10-8,因运输机为一般通用机械，主传动为齿轮传动，故选齿轮精度等级为8级是合宜的。
18）齿轮图：
2.低速级斜齿圆柱齿轮的传动设计计算
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]P191表10-1得：
小齿轮选择45钢调质,=217～255；
大齿轮选择45钢常化,162～217；
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
=31
==2.728931=84.5959
取大齿轮齿数z=85，则齿数比（即实际传动比）为=zz1=8531=2.7419。
与原要求仅差（2.7419-2.7289）2.7419=0.4741%，故可以满足要求。
3）选择螺旋角β：
按经验，8°<<20°,现初选
=11°
4）计算当量齿数，查齿形系数：
z=1cos=31cos11°=31.5811
z=cos=85cos10°=86.5933
由[1]P200表10-5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=0.95
6）选择载荷系数：
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II号齿轮轴上的扭矩TII:
99402.0060N·m
8）计算几何参数：
tg=tgcos=tg20°cos11°=0.3708
=20.3444°=
sin=sincos=sin11°cos20°=0.1793
=10.3286°=
=1.7004
=1z1tg=13.141590.9531tg11°=1.8222
9）按齿面接触疲劳强度设计：
区域系数：
Z==2.4567
弹性影响系数:
Z=189.8
K＝１ ＝501.3333MPaS=1.0
许用接触应力：
小齿轮分度圆直径：
计算法面模数m:
m=cosdz=cos11°59.372031=1.7625mm
10）按齿根弯曲疲劳强度设计：
查[1]P217得。
计算齿形系数与许用应力之比值：
由于Y[]较大，用大齿轮的参数Y[]代入公式
计算齿轮所需的法面模数：
=1.3999mm
11）按接触强度决定模数值，取
m=2.0mm
12）初算中心距：
a=m（z1+z）2cos=2.0（31+85）2cos11°=118.1708mm
标准化后取a=119mm
13）修正螺旋角β：
按标准中心距修正β：
14）计算端面模数：
15）计算传动的其他尺寸：
16）计算齿面上的载荷：
齿轮的主要参数
高速级
低速级
齿数
24
75
31
85
中心距
102
119
法面模数
2.0
2.0
端面模数
2.0606
2.0517
螺旋角
法面压力角
端面压力角
齿宽b
53
45
61
53
齿根高系数标准值
1
1
齿顶高系数
0.9706
0.9748
齿顶系数标准值
0.25
0.25
当量齿数
25.9443
81.0758
31.5811
86.5933
分度圆直径
49.4544
154.5455
63.6028
174.3945
齿顶高
2.0
2.0
齿根高
2.5
2.5
齿全高
4.5
4.5
齿顶圆直径
5
升级会员 