二级展开式圆柱齿轮减速器.docx

1、二级展开式圆柱齿轮减速器机械设计课程设计计算说明书设计题目带式运输机传动装置的设计机电工程系（院）机械设计制造及其自动化（ 4） 班设计者 郑文刚指导老师雒晓兵2010年1月13日兰州交通大学博文学院设计任务书 3第一部分传动装置总体设计 5第二部分各齿轮设计计算 8第三部分轴的设计 20第四部分轴承寿命的校核 31第五部分键的设计和计算 34第六部分箱体结构的设计 38第七部分设计小结 41设计任务书一 课程设计题目:带式运输机传动装置的设计(简图如下)二级圆柱齿轮减速器二设计数据:题号参数12345678910运输带工作拉力F/N150022002300250026002800330040

2、0045004800运输带工作 速度 v/(m/s)1.11.11.11.11.11.41.21.61.81.25卷筒直径D/mm2202403004002203503504004005001.工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工 作，有粉尘，环境最高温度35C;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，电压 380/220V;5.运输带速度允许误差：士 5%;6.制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。4.设计内容：1.按照给定的原始设计数据（编号）丄和传动方案（编号）（C）设 计减速器装置；2.完成

3、减速器装配图1张（A1）；3.零件工作图13张；4.编写设计计算说明书1份。5.本组设计数据：第5组数据：运输带工作拉力F/N 1500运输带工作速度v/（m/s）丄1卷筒直径D/mm 2206.已给方案：传动机构为V带传动。器为单级圆柱齿轮减速器。第一部分 传动装置的总体设计一.传动方案。1） 减速器为二级展开式圆柱齿轮减速器2） 方案简图如下：减速器部分为两级展开式圆柱齿轮减速器， 这是两级减速器中应 用最广泛的一种，齿轮对于轴承不对称，要求轴具有较大的钢度，高 速级齿轮常布置在远离扭矩输入的一端，以减小因弯曲变形所引起的 载荷沿齿宽分布不均现象，原动机为 Y系列三相交流异步电动机。总体来

4、讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件， 工作可靠，此外，还具有结构简单，尺寸紧凑，成本低，传动效率高 的特点。三.原动机选选择（Y系列三相交流异步电动机）工作机所需功率工作机卷筒转速传动装置的总效率Pw Fw Vw =2800 1.仁3920 WVw九 =1.4/ nX 0.35=7639 r/minD总 1 2 3 4 5 6 7 8查表1-7 （手册）得： 1 7=0.99 （弹性联轴器）2 3 4 =0.97 （一对滑动轴承）5 6=0.97 （圆柱齿轮传动）8=0.96 （卷筒）选择电动机为 Y132M2-6型技术数据:额定功率5.5 Kw满载转速960 r/min额定转矩

5、2.0 N*m最大转矩2.0 N*mY132M2-6型电动机外形尺寸（mm）ABCDEFGH2161788938801033132KABACADHDBBL12280270210315238515四.传动装置总体传动比的确定及各级传动比的分配1 .总传动比iaia =皿=960/76.4=12.6 r / min nw2.各级传动比分配ia = ii i 2 =3.084.1ia =12.7 r /min初定i1 =4.1i2=3.08i1 =4.1 i2 =3.13计算传动装置的运动和动力参数1） 各轴的转速n1 =960r/minn1 =960r/minn2=960/4.1=234.14 r

6、 / minn2 =234.14 r / minn3 =234.14/3.08=76.01 r / minn3 =76.01 r / min2）各轴的功率R =P0 1 2=5.5kw X 0.99 X 0.97=5.28165 KwR=5.28165KwP2 = P1 5 3=5.28165Kw 0.97 0.97=4.97 KwP2 =4.97 KwP3=P2 4 6 =4.97kw X 0.97 X 0.97=4.68 KwP3 =4.68 Kw3）各轴的转矩T0 = 9550 直11= 9550n970=108.3 N mT0 =108.3 N mR1|c c 10.56T = 955

7、0 :-9550970=104.0N mT1 =104.0N mF29.94T2 = 9550 = 9550n236.6=401.2 N mT2 =401.2 N mF3T3 = 9550 = 9550n376.3=1170.5 N mT3=1170.5 N mT4 = 9550 B-9550 9.26n3 76.3=1158.8 N mT4 =1158.8 N m最后将计算结果填如下表:参数轴 名电动机轴I轴H轴皿轴滚筒轴转速（r/min）970970236.5976.376.3功率（Kw）1110.56339.949.359.26转矩(N m)108.3104.0401.21170.511

8、58.8传动比1.04.13.11.0效率0.990.94090.9603第二部分各齿轮设计计算一.高速级减速齿轮设计（直齿圆柱齿轮）1.选择材料，确定许用应力。由复印表9-4得都采用45钢，锻选项毛坯，小齿轮调质处理， 硬度为229286HBW ,取250HBW.大齿轮正火处理，硬度为 170210HBW,取 190HBW.2.设计准则：按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。齿面接触疲劳强度计算:1） 初步计算初步计算小齿轮直径H lim 2 =450 MP2） 校核计算圆周速度精度等级齿数和模数53 970 v = =“60 1000 - 60 1000=2.69 m/s由表1

9、2.6 （课本）初选齿数Z1=25Z2 = i1 乙=4.1 25=102.5取 Z2 =103V| =2.69 m/s选取8级精度乙=25Z2=103使用系数Ka动载系数Kv齿间载荷分配系数Kh齿向载荷分配系数Kh载荷系数K弹性系数Z ed1 52m = =2.08Zi 25由表12.3 （课本）取 m=2则乙=勺=聖=26m 2Z2 = i1 Z1 =4.1 26=107由表12.9 （课本）由图12.9 （课本）由表12.10 （课本）先求l 2T1 2 104 1000Ft =d1 52=4000NKAFt 1.5 4000 b = 52=115.4 N/mm 100N/mm查表得 K

10、h =1.2Kf =1.2由表12.11（课本）得Kh A B1 0.6（严）2（夕）2A=11.7 B=0.16 C=0.61 b=53 d1 =53Kh =1.46K= Ka Kv Kh Kh=1.5 1.1 1.2 1.46=2.9由表12.12 （课本）由表12.16 （课本）m=2乙=26Z2 =107Ka=1.5Kv=1.1Kh =1.2Kf =1.2Kh =1.46K=2.9Z E =189.8 J MP节点区域系数Zh=2.4接触最小安全系数SH min总工作时间th应力循环次数由表12.14th =8 365Nl1 =60 （课本）8 2=46720r n th=60 1 9

11、70 46720=2.7109S H min =.9 t h =467202.7 109NL2 = N L1 /i1 = = 6.64.1接触寿命系数Z n由图12.18 （课本）得:NL2=6.6 108N1=1.0N2=1.1Z N1 =1.0Z N2 =1.1许用接触应力HH1= Hm1ZN1=750 1.0SH min 0.9h=833.3 MPaH 2h1】=833.3 MPaH2 =550 MPa验算Z，43a1 1a 1.88 3.2 ( )cosZ1 Z2a=2.033 Z =0.4675H 189.8 2.4 0.46752 2.9 104 103 4.1 152 5224.

12、1=491.9 MPaH =491.9 MpaH F lim 2YN 八XF2 s =Sz min450 0.95 1.01.25=342 MPF2 =342 MP验算F1 |丫卩肮1丫bd1m（式 12.16）2 3.4535 104 103= 2.6 1.58 0.6252 52 2=338.3 MP F1YFa2Ysa2 2.15 1.82F2 f 1 = 338.3 YFasa1 2.6 1.58=322.2 MP F2F1 F 1F2 F2传动无严重过载，故不作静强度校核。二.低速级减速齿轮设计（直齿圆柱齿轮）1选择材料，确定许用应力。由复印表9-4得都采用45钢，锻选项毛坯，小齿轮

13、调质处理，硬度为229286HBW ,取250HBW.大齿轮调质处理，硬度为 229286HBW，取 250HBW.4.设计准则：按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。齿面接触疲劳强度计算:2） 初步计算转矩T2 =401.2N mT2 =401.2N m齿宽系数 d由表12.13（课本）取 d =1.0d =1.0接触疲劳极限Hlim由图12.17 （课本）查得H lim1 =750 MPH lim 2 =750 MP初步计算的许用接触应力hH1=0.9*750=675 MPH1=675 MPH 21=0.9*750=675 MPh2=675 MPAd值由表12.16 （课本）取

14、 Ad =85Ad =85初步计算小齿轮直径d A J T1 i2+1d1 Ad 3 *V d L H 1 J i2c（401.2 1000 3.1 + 1一 85訂 2V 1 6752 3.1=89.4 mm取d1=90初疋齿宽b= d d1 =1 90mm=90mmb=90mm2） 校核计算圆周速度精度等级齿数和模数使用系数Kad1 n2 90 236.59v3 = = 60 1000 60 1000 =1.1 m/s由表12.6 （课本）初选齿数Z1=40Z2 = i2 Z1 =3.1 40=124取 Z2 =124d1 90m = =2.25乙 40由表12.3 （课本）取 m=2.5

15、则Z1=竺=36m 2.5Z2 = i2 乙=3.1 36=111.6由表12.9 （课本）W =1.1 m/s选取9级精度Z1 =40Z2 =124m=2.5乙=36Z2 =112Ka=1.5动载系数Kv齿间载荷分配系数Kh齿向载荷分配系数Kh载荷系数K弹性系数Z e节点区域系数Zh接触最小安全系数SH min总工作时间th应力循环次数由图12.9 （课本）由表12.10 （课本）先求l 2T2 2 401.2 1000Ft = d3 90=8915.6NKaR 1.5 8915.6b 90=148.6 N/mm 100N/mm查表得 Kh =1.2Kf =1.2由表12.11（课本）得Kh

16、 A B1 0.6（?）2（知2d3 d 3A=11.7 B=0.16 C=0.61 b=90 d3=90 Kh =1.48K= Ka Kv Kh Kh=1.5 1.15 1.2 1.48=3.1由表12.12 （课本）由表12.16 （课本）由表12.14 （课本）th =8 365 8 2=46720N L1 =60 r n t hKv=1.15Kh =1.2Kf =1.2Kh =1.48K=3.1Z e=189.8MPZ h =2.2S H min =1.0t h =467208=60 1 236.59 46720=6.6 10验算h 189.8 2.2 0.86412 3.1 401.

17、2 103 3.1 1V 90 902 3.1=766.37 MPah =766.37 MpaH H2计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，故齿轮尺寸无需调整5.确定传动主要尺寸实际分度圆直径d中心距a齿宽b因模数取标准值时齿数 Z重新确定，但并未 圆整，故分度圆直径不会改变di mZi =2.5 36=90mmd2 mZ2 =2.5 112=280mmm(Z1 Z2) 2.5 (36 112)a =2 2=185 mmb d d1=1 90=90 mmd1 =90mmd2 =280mma =185 mm取 bi =100 mmb2=90 mm4. 齿根弯曲疲劳强度验算:重合度系数丫齿间载荷分配

18、系数Kf齿向载荷分配系数Kf载荷系数K齿形系数Yf3应力修正系数YSaY =0.25+(0.75/ a)=0.25+(0.75/1.76)=0.676Kf =1/Y =1/0.676=1.48由图12.14 (课本)查得Kf =1.4K= Ka Kv Kf Kf=1.5 1.15 1.2 1.4=2.898由图12.12 (课本)(按变位系数X=0算)由图12.22 (课本)YSa1=1.63YSa2=1.82Y =0.676Kf =1.48Kf =1.4K =2.898YFa1 =2.5YFa2=2.18Ysa1=1.63YSa2 =1.82弯曲疲劳极限由图12.23c （课本）Flin 1

19、 =600 MPFlin 1 =600 MP由图12.23b （课本）Flin 2 =600 MPFlin 2=600 MP弯曲最小安全系由表12.14 （课本）数 Sf minSf min =1.25应力循环次数NL1 =60 r n th=60 1 236.59 46720=6.6 10*N L1 =6.6 108Nl2 = N L1 /i2=6.6 108/3.1=2.1108NL2=2.1 108弯曲寿命系数Yn由图12.24 （课本）YN1 =0.95 2=.95Yn1=0.95Yn2=0.95尺寸系数Yx由图 12.25（课本）YX =1.0Yx=1.0r 、 Flim1YN1YX

20、F1 S =SF min600 0.9 1.0许用弯曲应力F1.25=456MPF1=456MPr i F lim 2YN 八XF2 s =Sz min600 0.95 1.01.25=456 MPF2 =456 MP验算2KT2F YFa1YSalYbd1m（式 12.16）2 2.898 401.2 103 = 90 90 2.52.5 1.63 0.676=316.3 MP F1F1 F 1YFa2Ysa2 2.18 1.82F2 F1 = 316.3 YFa1Ysa1 2.5 1.63=308 MP F2】F2 F2传动无严重过载，故不作静强度校核总结：高速级Z 1 =26 Z 2 =

21、107 m=2低速级Z=36 Z 2=112 m=2第三部分轴的设计1.选择轴的材料及热处理。由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求，故 选择常用材料45钢调质处理。2.初估轴径。按扭矩初估轴的直径。查表15-3 （课本） 取C=1103.初选轴承（深沟球轴承）查表6-1 （手册）轴承型号d1D1B1I轴6005254712n轴6007356214川轴60105080164.结构设计 1）轴I结构设计a草图 3初估轴经后，即可按轴上零件的安装顺序开始确定轴径，该轴 1段安装轴承6005,故该段直径为40mm,2段装齿轮，为了便于安装， 取2段为44mm,取3段为53mm, 5段装

22、轴承，直径和1段一样为 40mm, 4段不装任何零件，但考虑到轴承的轴向定位及轴承安装， 取4段为42mm。第6段36mm由电动机 D=42mm，转矩 T=108.3N m,转速 n=960r/min 查表8-5 （手册）选LT6型弹性套柱销联轴器，公称转矩为250 N m, 半联轴器的孔径d1=28mm,故取该轴7段直径32mm,半联轴器长度 L=112mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度为L, =84mm.2）轴H结构设计a.草图 3b.各轴段直径的确定从左端开始确定直径，该轴1段安装轴承6007，故该段直径为45mm, 2段安装齿轮，为了便于安装，取 2段为49mm,齿轮右端用轴肩固定轴肩高度为5mm，取3段为59mm，5段装轴承，直径和1段一样为45mm，4段安装齿轮，为了便于安装，取 4段为 49mm .3）轴皿结构设计a.轴皿草图 3b.各轴段直径及联轴器的选择从左段开始确定直径，该轴轴1段安装轴承6010，故该段直 径为50mm，2段装齿轮，为了便于安装，取