机械课程设计—减速器设计说明书.doc

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机械课程设计

目录

一课程设计书2

二设计要求2

三设计步骤2

1.传动装置总体设计方案3

2.电动机的选择4

3.确定传动装置的总传动比和分配传动比5

4.计算传动装置的运动和动力参数5

5.设计V带和带轮6

6.齿轮的设计8

7.滚动轴承和传动轴的设计19

8.键联接设计26

9.箱体结构的设计27

10.润滑密封设计30

11.联轴器设计30

四设计小结31

五参考资料32

一.课程设计书

设计课题:

设计一用于带式运输机上的两级展开式圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96（包括其支承轴承效率的损失）,减速器小批量生产,使用期限8年（300天/年）,两班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V

表一:

题号

参数

1

2

3

4

5

运输带工作拉力（kN）

2.5

2.3

2.1

1.9

1.8

运输带工作速度（m/s）

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4

卷筒直径（mm）

250

250

250

300

300

二.设计要求

1.减速器装配图一X（A1）。

2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一X（A3）。

3.设计说明书一份。

三.设计步骤

1.传动装置总体设计方案

2.电动机的选择

3.确定传动装置的总传动比和分配传动比

4.计算传动装置的运动和动力参数

5.设计V带和带轮

6.齿轮的设计

7.滚动轴承和传动轴的设计

8.键联接设计

9.箱体结构设计

10.润滑密封设计

11.联轴器设计

1.传动装置总体设计方案:

1.组成：

传动装置由电机、减速器、工作机组成。

2.特点：

齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，

要求轴有较大的刚度。

3.确定传动方案：

考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。

其传动方案如下：

图一:

（传动装置总体设计图）

初步确定传动系统总体方案如:

传动装置总体设计图所示。

选择V带传动和二级圆柱斜齿轮减速器（展开式）。

传动装置的总效率

＝0.96×××0.97×0.96＝0.759；

为V带的效率,为第一对轴承的效率，

为第二对轴承的效率，为第三对轴承的效率，

为每对齿轮啮合传动的效率（齿轮为7级精度，油脂润滑.

因是薄壁防护罩,采用开式效率计算）。

2.电动机的选择

电动机所需工作功率为：

P＝P/η＝1900×1.3/1000×0.759＝3.25kW,执行机构的曲柄转速为n＝=82.76r/min，

经查表按推荐的传动比合理X围，V带传动的传动比i＝2～4，二级圆柱斜齿轮减速器传动比i＝8～40，

则总传动比合理X围为i＝16～160，电动机转速的可选X围为n＝i×n＝（16～160）×82.76＝1324.16～13241.6r/min。

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，

选定型号为Y112M—4的三相异步电动机，额定功率为4.0

额定电流8.8A，满载转速1440r/min，同步转速1500r/min。

方案

电动机型号

额定功率

P

kw

电动机转速

电动机重量

N

参考价格

元

传动装置的传动比

同步转速

满载转速

总传动比

V带传动

减速器

1

Y112M-4

4

1500

1440

470

230

16.15

2.3

7.02

中心高

外型尺寸

L×（AC/2+AD）×HD

底脚安装尺寸A×B

地脚螺栓孔直径K

轴伸尺寸D×E

装键部位尺寸F×GD

132

515×345×315

216×178

12

36×80

10×41

3.确定传动装置的总传动比和分配传动比

（1）      总传动比

由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为＝n/n＝1440/82.76＝17.40

（2）      分配传动装置传动比

＝×

式中分别为带传动和减速器的传动比。

为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取＝2.3，则减速器传动比为＝＝17.40/2.3＝7.57

根据各原则，查图得高速级传动比为＝3.24，则＝＝2.33

4.计算传动装置的运动和动力参数

（1）　各轴转速

 ＝＝1440/2.3＝626.09r/min

  ＝＝626.09/3.24＝193.24r/min

  ＝ / ＝193.24/2.33=82.93r/min

==82.93r/min

（2）　各轴输入功率

＝×＝3.25×0.96＝3.12kW

  ＝×η2×＝3.12×0.98×0.95＝2.90kW

  ＝×η2×＝2.97×0.98×0.95＝2.70kW

＝×η2×η4=2.77×0.98×0.97＝2.57kW

则各轴的输出功率：

＝×0.98=3.06kW

＝×0.98=2.84kW

＝×0.98=2.65kW

＝×0.98=2.52kW

（3）各轴输入转矩

=××N·m

电动机轴的输出转矩=9550=9550×3.25/1440=21.55N·

所以:

＝××=21.55×2.3×0.96=47.58N·m

＝×××=47.58×3.24×0.98×0.95=143.53N·m

＝×××=143.53×2.33×0.98×0.95=311.35N·m

=××=311.35×0.95×0.97=286.91N·m

输出转矩：

＝×0.98=46.63N·m

＝×0.98=140.66N·m

＝×0.98=305.12N·m

＝×0.98=281.17N·m

运动和动力参数结果如下表

轴名

功率PKW

转矩TNm

转速r/min

输入

输出

输入

输出

电动机轴

3.25

21.55

1440

1轴

3.12

3.06

47.58

46.63

626.09

2轴

2.90

2.84

143.53

140.66

193.24

3轴

2.70

2.65

311.35

305.12

82.93

4轴

2.57

2.52

286.91

281.17

82.93

6.齿轮的设计

（一）高速级齿轮传动的设计计算

１．齿轮材料，热处理及精度

考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮

（1）      齿轮材料及热处理

 ①材料：

高速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为小齿轮280HBS取小齿齿数=24

高速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为大齿轮240HBSZ=i×Z=3.24×24=77.76取Z=78.

②齿轮精度

按GB/T10095－1998，选择7级，齿根喷丸强化。

２．初步设计齿轮传动的主要尺寸

按齿面接触强度设计

确定各参数的值:

①试选=1.6

查课本图10-30选取区域系数Z=2.433

由课本图10-26

则

②由课本公式10-13计算应力值环数

N=60nj=60×626.09×1×（2×8×300×8）

=1.4425×10h

N==4.45×10h#（3.25为齿数比,即3.25=）

③查课本10-19图得：

K=0.93K=0.96

④齿轮的疲劳强度极限

取失效概率为1%,安全系数S=1,应用公式10-12得:

[]==0.93×550=511.5

[]==0.96×450=432

许用接触应力

⑤查课本由表10-6得：

=189.8MP

由表10-7得:

=1

T=95.5×10×=95.5×10×3.19/626.09

=4.86×10N.m

3.设计计算

①小齿轮的分度圆直径d

=

②计算圆周速度

③计算齿宽b和模数

计算齿宽b

b==49.53mm

计算摸数m

初选螺旋角=14

=

④计算齿宽与高之比

齿高h=2.25=2.25×2.00=4.50

==11.01

⑤计算纵向重合度

=0.318=1.903

⑥计算载荷系数K

使用系数=1

根据,7级精度,查课本由表10-8得

动载系数K=1.07,

查课本由表10-4得K的计算公式:

K=+0.23×10×b

=1.12+0.18（1+0.61）×1+0.23×10×49.53=1.42

查课本由表10-13得:

K=1.35

查课本由表10-3得:

K==1.2

故载荷系数:

K＝KKKK=1×1.07×1.2×1.42=1.82

⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径

d=d=49.53×=51.73

⑧计算模数

=

4.齿根弯曲疲劳强度设计

由弯曲强度的设计公式

≥

⑴确定公式内各计算数值

①小齿轮传递的转矩＝48.6kN·m

  确定齿数z

因为是硬齿面，故取z＝24，z＝iz＝3.24×24＝77.76

传动比误差 i＝u＝z/z＝78/24＝3.25

Δi＝0.032％5％，允许

②      计算当量齿数

z＝z/cos＝24/cos14＝26.27 

z＝z/cos＝78/cos14＝85.43

③      初选齿宽系数

  按对称布置，由表查得＝1

④      初选螺旋角

 初定螺旋角＝14

⑤      载荷系数K

K＝KKKK=1×1.07×1.2×1.35＝1.73

⑥      查取齿形系数Y和应力校正系数Y

查课本由表10-5得:

齿形系数Y＝2.592Y＝2.211

 应力校正系数Y＝1.596 Y＝1.774

⑦      重合度系数Y

端面重合度近似为＝[1.88-3.2×（）]＝[1.88－3.2×（1/24＋1/78）]×cos14＝1.655

＝arctg（tg/cos）＝arctg（tg20/cos14）＝20.64690

＝14.07609

因为＝/cos，则重合度系数为Y＝0.25+0.75cos/＝0.673

⑧      螺旋角系数Y

 轴向重合度＝＝1.825,

Y＝1－＝0.78

⑨      计算大小齿轮的

 安全系数由表查得S＝1.25

工作寿命两班制，8年，每年工作300天

小齿轮应力循环次数N1＝60nkt＝60×271.47×1×8×300×2×8＝6.255×10

大齿轮应力循环次数N2＝N1/u＝6.255×10/3.24＝1.9305×10

查课本由表10-20c得到弯曲疲劳强度极限                  

小齿轮大齿轮

查课本由表10-18得弯曲疲劳寿命系数:

K=0.86K=0.93

取弯曲疲劳安全系数S=1.4

[]=

[]=

大齿轮的数值大.选用.

⑵设计计算

①计算模数

对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由