两级展开式圆柱齿轮减速器减速器课程设计说明书.docx

1、两级展开式圆柱齿轮减速器减速器课程设计说明书机械设计（论文）说明书 题 目：带式运输机用两级圆柱齿轮减速器 系 别： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称：二零一四年七月四日第一部分 课程设计任务书-3第二部分 传动装置总体设计方案-3第三部分 电动机的选择-4第四部分 计算传动装置的运动和动力参数-7第五部分 齿轮的设计-8第六部分 传动轴承和传动轴及联轴器的设计-17第七部分 键连接的选择及校核计算-20第八部分 轴承的选择及校核计算-22第九部分 减速器及其附件的设计-24第十部分 润滑与密封-24设计小结-25参考文献-25第一部分 课程设计任务书一、设计课题： 设计一用

2、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4年(300天/年),3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。二. 设计要求:1.减速器装配图一张(A1或A0)。2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3或A2)。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. 设计链和链轮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

3、结构设计10. 润滑密封设计11. 联轴器设计第二部分 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，将链轮设置在低速级。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。选择链传动和二级圆柱直齿轮减速器（展开式）。计算传动装置的总效率a:a=1233245=0.990.9830.9720.960.96=0.811为联轴器的效率,2为轴承的效率,3为齿轮啮合传动的效率,4为链传动的效率,5为滚筒的效率（包

4、括滚筒和对应轴承的效率）。第三部分 电动机的选择1 电动机的选择皮带速度v:v=0.52m/s工作机的功率pw:pw= 1.82 KW电动机所需工作功率为:pd= 2.25 KW执行机构的曲柄转速为:n = 30r/min 经查表按推荐的传动比合理范围，链传动的传动比范围为i1 = 26，二级圆柱斜齿轮减速器传动比i2=840，则总传动比合理范围为ia= 16240，电动机转速的可选范围为nd = ian = ( 16240 )24.8 = 3965952r/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Y132M-8-2.2的三相异步电动机，额定功率为

5、2.2KW,满载转速nm=750r/min，同步转速750r/min。2 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:ia=nm/n=750/30=25（2）分配传动装置传动比:ia=i0i 减速器传动比为:i=25取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为:i12 = 则低速级的传动比为:i23 = 第四部分 计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴转速:nI = nm = 750= 750 r/minnII = nI/i12 = 750/5 = 150 r/minnIII = nII/i23 = 150/5 = 30

6、r/min（2)各轴输入功率:PI = Pd1 = 2.20.99 = 2.18 KWPII = PI23 = 2.180.980.97 = 2.07 KWPIII = PII23 = 2.070.980.97 = 1.97 KW 则各轴的输出功率：PI = PI0.98 = 2.18 KWPII = PII0.98 = 2.07 KWPIII = PIII0.98 =1.97 KW(3)各轴输入转矩:TI = Td1 电动机轴的输出转矩:Td = = 28 Nm 所以：TI = Td1 = 280.99 = 27.7 NmTII = TIi1223 = 27.750.980.97 =135.

7、7NmTIII = TIIi2323 = 168.54.690.980.97 = 645Nm 输出转矩为：TI = TI0.98 = 27.7 NmTII = TII0.98 = 135.7 NmTIII = TIII0.98 = 645 Nm第五部分 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，故大小齿轮都选用软齿面渐开线斜齿轮。 1） 材料：高速级小齿轮选用40Cr钢调质，齿面硬度为小齿轮：274286HBW。高速级大齿轮选用45钢调质，齿面硬度为大齿轮：225255HBW。取小齿齿数：Z1 = 19，则：Z2 = i12Z1

8、 = 519 = 95 取：Z2 = 95 2） 初选螺旋角: = 10.350。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Kt = 2.5 2) T1 = 27.7 Nm 3) 选取齿宽系数d = 1 4) 由表8-5查得材料的弹性影响系数ZE = 189.8 5) 由图8-15查得节点区域系数ZH = 2.42 6) 由式8-3得： = 1.88-3.2(1/Z1+1/Z2)cos = 1.88-3.2(1/19+1/122)cos10.650 = 2.83 7) 由式8-4得： = 0.318dZ1tan = 0.318119tan10.350 =

9、1.1 8) 由式8-19得:Z = = = = 0.781 9) 由式8-21得：Z = = = 0.98 10) 查得小齿轮的接触疲劳强度极限:Hlim1 = 650 MPa，大齿轮的接触疲劳强度极限:Hlim2 = 530 MPa。 11) 计算应力循环次数：小齿轮应力循环次数：N1 = 60nkth = 6029301830028 = 6.75109大齿轮应力循环次数：N2 = 60nkth = N1/u = 6.75109/3.99 = 1.69109 12) 由图8-19查得接触疲劳寿命系数:KHN1 = 0.84,KHN2 = 0.88 13) 计算接触疲劳许用应力,取失效概率为

10、1%,安全系数S=1,得:H1 = = 0.84650 = 546 MPaH2 = = 0.88530 = 466.4 MPa许用接触应力:H = (H1+H2)/2 = (546+466.4)/2 = 506.2 MPa3 设计计算:小齿轮的分度圆直径:d1t:= = 43 mm4 修正计算结果： 1) 确定模数：mn = = = 2.9 mm取为标准值:3 mm。 2) 中心距：a = = = 174 mm 3) 螺旋角： = arccos = = 10.650 4) 计算齿轮参数：d1 = = = 58 mmd2 = = =290 mmb = dd1 = 57 mmb圆整为整数为：b =

11、 57 mm。 5) 计算圆周速度v:v = = = 2.27 m/s由表8-8选取齿轮精度等级为9级。 6) 同前，ZE = 189.8。由图8-15查得节点区域系数为:ZH = 2.42。 7) 由式8-3得： = 1.88-3.2(1/Z1+1/Z2)cos = 1.88-3.2(1/19+1/95)cos10.650 = 1.641 8) 由式8-4得： = 0.318dZ1tan = 0.318119tan10.650 = 1.86 9) = + = 3.501 10) 同前，取: = 1Z = = = = 0.781 15) 由式8-17得：cosb = coscosn/cost

12、= cos10.35cos20/cos20.6 = 0.97 16) 由表8-3得：KH = KF = /cos2b = 1.641/0.972 = 1.74 17) 由表8-4得：KH = 1.17+0.16d2+0.6110-3b = 1.36 18) K = KAKVKHKH = 11.11.741.36 = 2.6 19) 计算d1：d1 = = 46.6 mm实际d1 = 57 46.6所以齿面接触疲劳强度足够。5 校核齿根弯曲疲劳强度：(1) 确定公式内各计算数值： 1) 当量齿数：ZV1 = Z1/cos3 = 19/cos310.350 = 24.4ZV2 = Z2/cos3

13、= 122/cos310.350 = 97.5 2) V = 1.88-3.2(1/ZV1+1/ZV2)cos= 1.88-3.2(1/24.4+1/97.5)cos10.650 = 1.658 3) 由式8-25得重合度系数：Y = 0.25+0.75cos2b/V = 0.68 4) 由图8-26和 = 1.86查得螺旋角系数Y = 0.87 5) = = 3.14前已求得:KH = 1.74 46.6所以齿面接触疲劳强度足够。5 校核齿根弯曲疲劳强度：(1) 确定公式内各计算数值： 1) 当量齿数：ZV1 = Z1/cos3 = 19/cos310.650 = 24.4ZV2 = Z2/

14、cos3 = 95/cos310.650 = 97.5 2) V = 1.88-3.2(1/ZV1+1/ZV2)cos= 1.88-3.2(1/24.4+1/97.5)cos14.90 = 1.658 3) 由式8-25得重合度系数：Y = 0.25+0.75cos2b/V = 0.68 4) 由图8-26和 = 1.86查得螺旋角系数Y = 0.87 5) = = 3.14前已求得:KH = 1.743.14，故取：KF = 1.74 6) = = = 10.13且前已求得:KH = 1.36，由图8-12查得：KF = 1.33 7) K = KAKVKFKF = 11.11.741.33

15、 = 2.55 8) 由图8-17、8-18查得齿形系数和应力修正系数：齿形系数:YFa1 = 2.63 YFa2 = 2.21应力校正系数:YSa1 = 1.59 YSa2 = 1.8 9) 由图8-22c按齿面硬度查得大小齿轮的弯曲疲劳强度极限为：Flim1 = 500 MPa Flim2 = 380 MPa 10) 同例8-2：小齿轮应力循环次数:N1 = 6.75109大齿轮应力循环次数:N2 = 1.69109 11) 由图8-20查得弯曲疲劳寿命系数为：KFN1 = 0.8 KFN2 = 0.84 大齿轮数值大选用。(2) 按式8-23校核齿根弯曲疲劳强度：mn = = 1.39

16、mm1.392.5所以强度足够。(3) 各齿轮参数如下：大小齿轮分度圆直径：d1 = 58mmd2 = 290mmb = dd1 = 57 mmb圆整为整数为：b = 57 mm圆整的大小齿轮宽度为：b1 = 62 mm b2 = 57 mm中心距：a = 174 mm，模数：m = 3mm第六部分 传动轴承和传动轴及联轴器的设计轴的设计1 输入轴上的功率P1、转速n1和转矩T1:P1 =2.2KW n1 = 750r/min T1 =27.7 Nm2 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 = 58 mm 则:Ft = = = 1154.6 NFr = Ft= 1154.

17、6= 428.8 NFa = Fttan = 1154.6tan10.650 =222.8N3 初步确定轴的最小直径: 先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢（调质），根据机械设计（第八版）表15-3，取A0 = 112，得：dmin = A0= 112= 16mm 输入轴的最小直径为安装联轴器直径处d12，所以同时需要选取联轴器的型号，联轴器的计算转矩:Tca = KAT1，查机械设计（第八版）表14-1，由于转矩变化很小，故取:KA = 1.2，则:Tca = KAT1 = 1.228 = 33.6 Nm 由于键槽将轴径增大4%，选取联轴器型号为:LT4型，其尺寸为：内孔直径20 m

18、m，轴孔长度38 mm，则：d12 = 20 mm，为保证联轴器定位可靠取：l12 = 36 mm。半联轴器右端采用轴端挡圈定位，按轴径选用轴端挡圈直径为：D = 30 mm，左端用轴肩定位，故取II-III段轴直径为：d23 = 23 mm。大带轮右端距箱体壁距离为20，取:l23 = 35 mm。l67 = s+a = 10+8 = 18 mml45 = b3+c+a+s = 82+12+10+8 = 112 mml78 = T = 16.25 mm5 轴的受力分析和校核:1）作轴的计算简图（见图a）: 根据30205圆锥滚子轴承查手册得a = 13.5 mm 齿宽中点距左支点距离L2 =

19、 (B1/2+16.25+112-13.5)mm = 145.8 mm 齿宽中点距右支点距离L3 = (B1/2+18+16.25-13.5)mm = 51.8 mm2）计算轴的支反力：水平面支反力（见图b）：FNH1 = = = 297.1 NFNH2 = = = 836.2 N垂直面支反力（见图d）：FNV1 = = = 155.4 NFNV2 = = = -271.4 N3）计算轴的弯矩，并做弯矩图：截面C处的水平弯矩：MH = FNH1L2 = 297.1145.8 Nmm = 43317 Nmm截面C处的垂直弯矩：MV1 = FNV1L2 = 155.4145.8 Nmm = 226

20、57 NmmMV2 = FNV2L3 = -271.451.8 Nmm = -14059 Nmm分别作水平面弯矩图（图c）和垂直面弯矩图（图e）。截面C处的合成弯矩：M1 = = 48885 NmmM2 = = 45541 Nmm作合成弯矩图（图f）。4）作转矩图（图g）。 故设计的轴有足够的强度，并有一定的裕度（注：计算W时，忽略单键槽的影响）。轴的弯扭受力图如下：II轴的设计1 输入轴上的功率P1、转速n1和转矩T1:P2 =2.07KW n2= 150r/min T2 =135.7Nm2 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 = 58 mm 则:Ft = = = 6973 NFr = Ft= 6973= 2589 NFa = Fttan = 2589tan10.650 =500N3 初步确定轴的最小直径: 先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢（调质），根据机械设计（第八版）表15-3，取A0 =