机械设计课程设计二级展开式减速器.docx

1、机械设计课程设计二级展开式减速器二级展开式圆柱齿轮减速器-机械设计课程设计目 录 l 设计任务. 2 电动机的选择计算. 3 传动装置的运动和动力参数计算. 4 带传动的设计计算. 5 传动零件的设计计算. 6 轴的结构设计和强度校核. 7 滚动轴承的选择及计算. 8 箱体内键连接的选择及校对. 9 箱体的结构设计. 10 联轴器的选择. 11 减速器附件的选择. 12 润滑与密封. 13 参考文献. 14 设计小结. . xxxx工 业 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书 一、设计任务 1、设计题目:用于带式运输机的二级直齿圆柱齿轮减速器 2、系统简图: 3、工作条件

2、:工作有轻微振动，经常满载、空载起动、两班制工作，运输带允许速度误差为 ,，减速器小批量生产，使用寿命八年，每年按300天计。 4、原始数据 已知 输送带拉力F(KN) 2.4 输送带速度v(m/s) 1.4 滚筒直径D(mm) 400 5、设计工作量: 1. 减速器装配图一张(1号图纸) 2. 零件工作图二张(传动零件、轴各一张) 3. 设计计算说明书一份(A4纸，6000-8000字) 二、电动机的选择计算 如系统简图所示的胶带运输带的有效拉力F=2.4KN，工作速度v=1.4m/s,传动滚动直径D=400mm，电源为三相交流，电压为380/220V试选择电动机。 工作条件:单向运转，有轻

3、微振动，空载起动，单班制工作，使用期限10年，输送带速度容许误差为?5%。 1.选择电动机系列 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机,封闭自扇冷式结构,电压为380V,Y系列。 .选择电动机功率 2FV2400，1.4,3.36,P= kw W10001000传动装置的总效率: ,0.96 V带传动效率 b圆柱齿轮的传动效率 =0.97 g2 xxxx工 业 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书 一对滚动轴承的效率 =0.98 r联轴器的效率 =0.99 c传动滚筒效率 =0.96 滚筒32, 卷筒bcrg传动总效率 32,0.96，0.99，0.98，0.98，0.9

4、6,0.82 所需电动机功率 3.36Pw,4.1=kw Pr0.82,3.电动机的转速 ,6060，1.4滚筒转速 =66.88r/min n,W3.14，0.4,DiV带=24 bi双级圆柱齿轮 =840 gi=16160 取i=1640 n=10702675 r/min 取n=1500 r/min 通过比较决定选择电动机型号为Y132S-4, 同步转速为1440r/min，所选电动机的数据和安装尺寸如下表 5.5 电动机外伸轴直径D/mm 38 额定功率P/kw 01440 电动机外伸轴长度E/mm 80 满载转速n(r/min) 0额定扭矩 2.2 电动机中心高H/mm 132 三、传

5、动装置的运动及动力参数计算 1、分配传动比 电动机的满载转数n=1440r/min 03 xxxx工 业 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书 总传动比 I= n/n= 1440/66.88=21.5总 0w 分配传动装置各级传动比 ，取带传动传动比 i,2.5i,ii,iiibbgb12ii,i/i,21.5/2.5,8.6 12b令，代入上式求得: i,1.3i12高速级传动比，低速级传动比。 i,2.57i,3.35212、各轴功率、转速和转矩的计算 a.各轴转速 1轴转速 n,n/i,1440/2.5,576r/min1mb2轴转速 n,n/i,576/3.35,

6、171.9r/min 2113轴转速 n,n/i,171.9/2.57,66.9r/min322n,n,66.9r/min卷筒轴转速 43b.各轴功率 P,P,5.5，0.96,5.28kW1轴功率 1nbP,P,5.28，0.98，0.97,5.02kW2轴功率 21rgP,P,5.02，0.98，0.97,4.77kW3轴功率 32rgP,P，,，,4.77，0.98，0.99,4.63kW卷筒轴功率 43rcc.各轴转矩 3电机轴 T,9550P/n,9550，5.5/1440，10N,mm,36476N,mmnm031轴 T,9550P/n,9550，5.28/576，10N,mm,8

7、7542N,mm1113T,9550P/n,9550，5.02/171.9，10N,mm,278889N,mm2轴 2223T,9550P/n,9550，4.77/66.9，10N,mm,680919N,mm3轴 3333T,9550P/n,9550，4.63/66.9，10N,mm,660934N,mm卷筒轴 ww44 xxxx工 业 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书 计算结果如下表: 轴名 电动机轴 1轴 2轴 3轴 卷筒轴 参数 转速 n,171.9n,66.9n,66.9n,1440n,576234m,11 n/(r,min)P,5.5P,4.77P,4.63

8、P,5.28P,5.02功率P/kW n3412转矩 T,680919T,36476T,87542T,278889T,66091430124T/N?mm 传动比i 2.5 3.35 2.57 1 效率 0.95 0.95 0.95 0.97 四、带传动的设计计算 P1 确定设计功率 d由机械设计表5-6查K=1.1 AP,K,P,1.1，5.5kW,6.05kWdAn2 选择V带型号 Pn选择V带的带型，由图8-11选用A型 ca0dv3 确定带轮的基准直径并验算带速 dd?初选小带轮的基准直径。由表8-6和表8-8，查取A型带轮，应 D,75mmd1min使D,D，小带轮转速较低，选。 D,

9、100mm1min1验算带速v ,D3.14，100，1440nv,7.536m/s 60，100060，1000D带速在525m/s之间，选择合适。 1D,iD(1,),2.5，100，(1,0.01),247.5mm 21D,250mm参考表8-8给出的带轮直径系列，取。 2250,247.5,0.01,5%转速误差 247.55 xxxx工 业 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书 4 确定中心距a和带长 Ld由式(8-20) 0.7(D，D),a,2(D，D)12012245mm,a,700mm0初选 a,400mm02(D,D),21带长 L,2a，(D，D)，

10、,1364mm012d24a0查表8-2取 L,mm1400dL,L,dd中心距 a,a，,418mm02a的调整范围 a,a,0.015L,397mm minda,a，0.03L,460mmmaxd验算包角 DD,21 ,180:,，57.3:,159.4:1a6 确定V带根数 Pdz,按式 (P，,P)KK00acP,1.32kW由表8-9a,插值求得得 0,P,0.17kW由表8-4b查得 0K,0.95由表8-12查得 aK,0.96由表8-8查得 L代入求根数公式，得 P6.05dz,4.45 PPKK(，,)(1.32，0.17)，0.95，0.9600aL取z=5,符合表5-7推

11、荐的轮槽数。 F7 确定初拉力 06 xxxx工 业 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书 查表8-3得 q,0.1kg/mP2.52d F,500(,1)，qv,136.7N0zvKa8 计算作用在轴上的压力F Q,1F,2zFsin,1345N Q029带轮结构设计 ? 小带轮结构采用实心式电动机表8-11查的 ，D,38mm,e,15,0.4,f,90。轮毂宽， L,(1.52)，D,5776mmB,(z-1)e，zf,105mm0带带轮五、传动零件的设计计算 ?-?轴高速传动啮合的两直齿轮(传动比3.35) 1、选精度等级、材料及齿数 (1)材料及热处理 选择小齿

12、轮材料为40Cr(调质)，硬度为280HBS，大齿轮材料为45#钢(调质) ，硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。 (2)运输机为一般工作机器，速度不高，故选取精度等级7级 (3)试选小齿轮齿数Z =23，大齿轮齿数Z ?77 112、按齿面接触强度设计: 因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算 按式(10-9)试算，即 ZZZKTu，212,HE3d,() ,u,dH3、确认公式中的各计算数值 (1) 由图10-20选取区域系数ZH= 2.5 (2) 由表8-18选取尺宽系数d =1 (3) 由表10-6查得材料弹性影响系数 ZE=190Mpa 7 xxx

13、x工 业 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书 (4) 由式10-13计算应力循环次数 9 N=60njL=605761(230088)=1.3310 ，,h118 N=N/3.35=3.9710 ，12(5)由图8-5查得接触疲劳寿命系数为1和1 (6)接触疲劳强度极限 由图8-20a查=720Mpa;=580Mpa ,HlimHlim1Hlim2(7) 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1，由式(10-12)得 Z720,HNlim1 =720Mpa ,H1S1HZ580,HNlim2 =580Mpa ,H2S1H, ,=580Mpa H4、计算载荷

14、系数K (1)已知载荷轻微冲击，所以取Ka=1.25 根据8级精度，由图8-6查得动载系数Kv=1.1 (2)(3)由表8-5查得 K,1.1,K 由表10-4插值法查8级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时=1.05 ,载荷系数 K,K.K.K.K,1.25，1.1，1.1，1.05,1.59AVH,H, Z(4)确定重合度系数 ,11 ,1.88,3.2(，),1.7 zz124,Z, =0.88 ,3(5)所需小齿轮直径d1 ZZZKTu，212HE,3d,() 1,u,dH8 xxxx工 业 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书 2，1.59，875423.35，11

15、90，2.5，0.8823 =57.26mm ,()13.35580d1 模数m=2.49 z5、根据齿根弯度强度设计 由式(10-17) YY2KTFS1, ,m32,zFd1确定计算参数 1)由图10-20c查的小齿轮的弯度疲劳强度极限,=300Mpa;大齿轮,=220Mpa F1F22)由图10-18取弯度疲劳寿命系数为YN为1和1 3)Yx1=1;Yx2=1 4)计算许用应力 取安全系数S=1.6，由式10-12得 YY2,FNxlim, =1=375Mpa F1SFYY2,FNxlim =1=275Mpa ,F2SF5) 查取齿型系数和应力校正系数 YY 由表10-5查得=2.52;

16、=2.18 F,1F,2YY 由表10-5查得=1.625;=1.81 S,1S,2YYFS,6)计算大、小齿轮的并比较 ,FYYF1S1, =0.01092 ,F1YY,F2S2 =0.01434 ,F2大齿轮的数值大 7)载荷系数K=1.59 9 xxxx工 业 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书 8)设计计算 2，1.59，875423 ?1.96 m,0.0143421，236、标准模数的选择 由于齿面接触疲劳强度计算模数m大于齿根弯度疲劳强度计算模数，由于齿轮模数的大小取决于弯度强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳的强度所决定的承载能力仅与齿轮直径(即模数与齿

17、数的乘积)有关，可取由弯度强度算得的模数1.96优先采用第一系列并就近圆整为标准值m=2mm，按接触疲劳强度算的分度圆直径的d1=57.26mm。 1)小齿轮的齿数 Z1=d1/m=28.6,取z1=28 2)大齿轮的齿数 Z2=z13.35=93.8,取z2=94 7、几何尺寸计算 1)计算中心距 ，z，zm12 =122mm; a,22)计算大、小齿轮的分度圆直径 =m=282=56mm ; =m=942=188mm, dzdz1122计算齿轮宽度 b,，d =56mm d1小齿轮齿宽相对大一点，因此B1=60mm，B2=56mm ?-?轴低速传动啮合的两直齿轮(传动比2.57) 1、选精

18、度等级、材料及齿数 (1)材料及热处理 选择小齿轮材料为40Cr(调质)，硬度为280HBS，大齿轮材料为45#钢(调质) ，硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。 (2)选取精度等级7级 (3)试选小齿轮齿数Z =30，大齿轮齿数Z =77 1110 xxxx工 业 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书 2、按齿面接触强度设计: 因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算 按式(10-9)试算，即 KTu，ZZZ212,HE3 d,(),u,dH3、确认公式中的各计算数值 (1) 由图10-30选取区域系数ZH= 2.5 (2) 由表10-

19、7选取尺宽系数d =1 (3) 由表10-6查得材料弹性影响系数 ZE=190Mpa (4) 由式10-13计算应力循环次数 8L N=60nj=60171.91(230088)=3.9610 ，,h118 N=N/2.57=1.5410 ，12(5)由图10-19查得接触疲劳寿命系数为1和1(不许出现点蚀) (6)接触疲劳强度极限 由图8-20a查=720Mpa;=580Mpa ,HlimHlim1Hlim2(7) 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1，由式(10-12)得 Z720,HNlim1 ,=720Mpa ,H1S1HZ580,HNlim2 ,=580Mpa ,H

20、2S1H, =580Mpa H4、计算载荷系数K (1)已知载荷轻微冲击，所以取Ka=1.25 (2) 根据8级精度，由图8-6查得动载系数Kv=1.1 K,1.1 (3)由表8-5查得 ,K 由表10-4插值法查8级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时=1.05 ,载荷系数 K,K.K.K.K,1.25，1.1，1.1，1.05,1.59AVH,H, 11 xxxx工 业 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书 Z(4)确定重合度系数 ,11 ,1.88,3.2(，),1.732zz124, Z,=0.87 ,3(6)所需小齿轮直径d1 KTu，ZZZ212HE,3 d,()

21、1,u,dH2，1.59，6809192.57，1190，2.5，0.8723,() =115mm 12.57580d1 模数m=3.83 z5、根据齿根弯度强度设计 17) 由式(10-2KTYYFS1, ,3m2,zFd1确定计算参数 ,1)由图10-20c查的小齿轮的弯度疲劳强度极限=300Mpa;大齿轮=220Mpa F1F22)由图10-18取弯度疲劳寿命系数为YN为1和1 3)Yx1=1;Yx2=1 4)计算许用应力 取安全系数S=1.6，由式10-12得 YY2,FNxlim, =1=375Mpa F1SFYY2,FNxlim =1=275Mpa ,F2SF5) 查取齿型系数和应

22、力校正系数 YY 由表10-5查得=2.52;=2.18 F,1F,2YY 由表10-5查得=1.625;=1.81 S,1S,212 xxxx工 业 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书 YYFS,6)计算大、小齿轮的并比较 ,FYYF1S1, =0.01092 ,F1YYF,2S,2 =0.01434 ,F2大齿轮的数值大 7)载荷系数K=1.59 8)设计计算 2，1.59，6809193 ?3.25 m,0.0143421，307、标准模数的选择 由于齿面接触疲劳强度计算模数m大于齿根弯度疲劳强度计算模数，由于齿轮模数的大小取决于弯度强度所决定的承载能力，而齿面接

23、触疲劳的强度所决定的承载能力仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘积)有关，可取由弯度强度算得的模数3.2优先采用第一系列并就近圆整为标准值m=3mm，按接触疲劳强度算的分度圆直径的d1= 115mm。 3)小齿轮的齿数 Z1=d1/m=38.3,取z1=38 4)大齿轮的齿数 Z2=z12.57=97.7, 取z2=98 7、几何尺寸计算 1)计算中心距 ，z，zm12 =204mm a,22)计算大、小齿轮的分度圆直径 =m=383=114mm ; =m=983=294mm, dzdz1122计算齿轮宽度 b,，d =114mm d1小齿轮齿宽相对大一点，因此B1=120mm，B2=114mm 1

24、3 xxxx工 业 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书 六、轴的结构设计和强度校核 第一部分 轴的设计 (一)结构设计 1、初选轴的最小直径 选取轴的材料为45#钢，热处理为调质。 A 取=110， =3040Mpa ,0P1dA3 1轴 23.02mm，考虑到联轴器、键槽的影响，取=25mm ,d110n1P23 2轴 d,A,33.87mm，取=35mm d202n2P33dd,A,45.6 3轴 mm，取=46mm 330n32、初选轴承 1轴高速轴选轴承为7207C 2轴中间轴选轴承为7208C 3轴低速轴选轴承为7211C 各轴承参数见下表 基本尺寸/mm 安

25、装尺寸/mm 基本额定/kN 轴承代号 d D B da Da 动载荷Cr 静载荷Cor 7207C 35 72 17 42 65 23.5 17.5 7208C 40 80 18 47 73 36.8 30.8 7211C 55 100 21 64 91 42.8 36.8 3、确定轴上零件的位置和定位方式 14 xxxx工 业 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书 1轴:由于高速轴转速高，传动载荷不大时，为保证传动平稳，提高传动效率， 将高速轴取为齿轮轴，使用角接触球轴承承载。 2轴:低速啮合、高速啮合均用锻造齿轮。低速啮合齿轮左端用甩油环定位， 右端用轴肩定位，高速

26、啮合齿轮左端用轴肩，右端用甩油环定位，两端使用角 接触球轴承承载。 3轴:采用锻造齿轮，齿轮左端用甩油环定位，右端用轴肩定位，为减轻轴的 重量采用中轴颈，使用角接触球轴承承载，右端连接单排滚子链。 (?)高速轴的结构设计 1)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度: A)为了满足V带轮的轴向定位，此段设计应与带轮轮毂孔的设 计同步进行 选为25mm。 选毡圈油封，查表8-27，选取毡圈30JB/ZQ46061997，则d2=30mm B )C)该段轴要安装轴承，考虑到轴肩要有2.5mm的圆角，则轴承选用7207C 型，该段直径定位35mm。 D)该段轴为齿轮，考虑到轴肩要有2mm的圆角，经标

27、准化，定为40mm。 E)为了齿轮轴向定位可靠，定位轴肩高度应达5mm，所以该段直径选为50mm。 F)轴肩固定轴承，直径为35mm。 2)各段长度确定: A)该段轴连接带轮与轴配合的毂孔长度为65mm，该段长度定为63mm; B)该段取90mm; C)该段安装轴承，考虑间隙取该段为40mm D)该段考虑齿轮的宽度，根据齿轮校核，选定该段54mm; E)该段轴肩选定10mm; F)该段取17mm; (?)中间轴的结构设计 15 xxxx工 业 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书 1) 拟定轴上零件的装配方案轴的各段直径: a) I段轴用于安装轴承7208，故取直径为40

28、mm。 b) II段该段轴要安装齿轮，考虑到轴肩要有2mm的圆角，经强度计算，直径定为44mm。 c) III段为轴肩，相比较比II段取直径为52mm。 d) IV段安装大齿轮直径为44mm。 e) V段安装轴承，与I段相同直径为40mm。 2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段长度: a) I段轴承安装轴承和挡油环，轴承7208C宽度B=18，该段长度选为28mm。 b) II段轴考虑到齿轮齿宽的影响，所以长度为80mm。 c) III段为定位轴肩，长度略小8mm。 d) IV段用于安装大齿轮，考虑齿宽长度为44mm。 e) V段用于安装轴承与挡油环，长度与I相同，为28mm。 (?)低速轴的结构设计 1) 拟定轴上零件的装配方案轴的各段直径 a) I段轴用于安装轴承7211C，故取直径为55mm。 b) II段该段轴要安装齿轮，考虑到轴肩要有2.5mm的圆角，经强度计算，直径定为60mm。 c) III段为定位轴肩，取72mm。 d) IV段安装大齿轮直径与II段相同，直径为60mm。 e) V段安装轴