两级展开式圆柱齿轮减速器的设计说明书 1.docx

1、两级展开式圆柱齿轮减速器的设计说明书 1机械设计课程设计说明书 设计题目：二级平行轴减速器 机械系10专升本指导老师：解继红设计者：杨晓霞 两级展开式（平行轴）圆柱齿轮减速器的设计说明书 例如：设计热处理车间零件清洗用设备。该传送设备的动力由电动机经减速器装置后传至传送带。每日两班制工作，工作期限为8年。热处理车间零件清洗用设备。该传送设备的动力由电动机经减速器装置后传至传送带。每日两班制工作，工作期限为8年。 已知条件：输送带带轮直径d=300mm,输送带运行速度v=0.63m/s,输送带轴所需转矩T=700N.m.一、传动装置的总体设计 1.1传动方案的确定两级展开式圆柱齿轮减速器的传动装

2、置方案如图所示。1-电动机 2-带传动 3-减速器 4-联轴器 5-输送带带轮 6-输送带1.2电动机的选择计算项目计算及说明计算结果1.选择电动机的类型根据用途选用Y系列一般用途的全封闭自冷式三相异电动机。2.选择电动机的功率输送带所需的拉力为 F=2T/d=2700/0.3N4667N输送带所需动率为 Pw=Fv/1000=46670.63/1000KW=2.94KW由表取，v带传动效率带=0.96，一对轴承效率轴承=0.99，斜齿圆柱齿轮传动效率齿轮=0.97，联轴器效率联=0.99，则电动机到工作机间的总效率为 总=带轴承4齿轮2联=0.960.9940.9720.99=0.859 P

3、O=PW/总=2.94/0.859Kw=3.42Kw根据表，选取电动机的额定功率为Ped=4kwF=4667NPw=2.94KW总=0.859PO=3.42KwPed=4kw3.确定电动机的转速输送带带轮的工作转速为 nw=1000600.63v/300r/ min=40.13r/min查表，v带传动的传动比i带=24，两级减速器传动比i=840，则总传动比范围为 i总=i带i齿=（24）（840）=16160电动机的转速范围为 no=nwi =40.13（16160）r/min=642.16421r/min由表可知，符合这一要求的电动机同步转速1000 r/min，1500r/min和300

4、0r/min,考虑3000r/min的电动机的转速太高，而1000r/min的电动机的体积大且贵，故选用转速为1500r/min的电动机进行试算，其满载转速为1440r/min，其满载转速为1440r/min,其型号为Y112M-4 nw=40.13r/minNm=1440r/min1.3传动比的计算及分配 各级传动比的计算及分配。计算项目 计算及说明计算结果1.总传动比i总=nmnw=1440/40.13=35.88i总=35.882.分配传动比根据传动比范围，取带传动的传动比i带=2.5，则减速器传动比为 i=i总/i带=35.88/2.5=14.35高速级传动比为 i1=（1.31.4）

5、i=（1.31.4）14.35=4.324.48取i1=4.4低速级传动比为 i2=i/i1=14.35/4.4=3.26i=14.35i1=4.4i2=3.26 1.4传动装置的运动、动力参数计算见表。计算项目计算及说明计算结果1.各轴转速 no=nm=1440r/min n1=no/i带=1440/2.5r/min=576r/min n2=n1/i1=576/4.4r/min=130.9r/min n3=n2/i2=130.9/3.26r/min=40.15r/min nw=n3=40.15r/minno=1440r/minn1=576 r/minn2=130.9 r/minn3=40.1

6、5r/minnw=40.15r/min2各轴功率 P1=PO0-1=PO带=3.420.96kw=3.28kw P2= P11-2= P1轴承齿=3.280.990.97kw=3.15kw P3= P22-3= P2轴承齿=3.150.990.97kw=3.02KW PW= P33-W= P3轴承联=3.020.990.99kw=2.96kwP1=3.28kwP2=3.15kwP3=3.02KWPW=2.96kw 3.各轴转矩 T0=9550(PO/n0)=9550(3.42/1440)Nm=22.68 Nm T1=9550(P1/n1)= 9550(3.28/576) Nm=54.38 Nm

7、 T2=9550(P2/n2)= 9550(3.15/130.9) Nm=229.81 Nm T3=9550(P3/n3)= 9550(3.02/40.15) Nm=718.33 Nm TW=9550(PW/nW)= 9550(2.96/40.15) Nm=704.06 NmT0=22.68 NmT1=54.38 NmT2=229.81 NmT3=718.33 NmTW=704.06 Nm二、传动件的设计计算2.1减速器外传动件的设计 减速器外传动件只有带传动，故只需对带传动进行设计。带传动的设计见下表。计算项目计算及说明计算结果1.确定设计功率 Pd=KAP0由表8-6，查得工作情况系数KA

8、=1.2，则 Pd=1.23.42kw=4.1kwPd=4.1kw2.选择带型n0=1440r/min, Pd=4.1kw,由图选择A型带 选择A型V带3.确定带轮的基准直径根据表8-7，选小带轮直径为dd1=100mm,则大带轮的直径为 dd2=i带dd1=2.5100mm=250mmdd1=100mmdd2=250mm4.验算的速度 V带=dd1n0/601000m/s=7.54m/svmax=25m/s带速符合要求5.确定中心距和V带长度根据0.7（dd1dd2）a02（dd1dd2）,初步确定中心距，即0.7（100250）mm=245mma0120oa1= 154.88o120o合格

9、7.确定V带根数V带根数可用下式计算： Z= Pd/( P0P0)KaKL由表8-9查取单根V带所能传递的功率 P0=1.3 kw,功率增量 P0=Kbn1(1-1/Ki)由表8-10查得Kb=0.772510-3，由表8-11查得Ki=1.137，则 P=0.772510-31440（1-1/1.137）kw=0.134 kw由表8-12查得Ka=0.935，由表8-8查得KL=0.93，则带的根数为 Z=kd/(p0+P0) KaK=4.1/(1.3+0.134)0.9350.93=3.29取四根Z=48.计算初拉力由表8-13查得v带质量m=0.1kg/m,则初拉力为 F0=500pd/

10、zu带（2.5-Ka/Ka）+mvd 2 =5004.1/47.54(2.5-0.935/0.935)N+0.17.542N=119.45NF0=119.45N9.计算作用在轴上的压力Q=2z F0sina/2 =24119.45Nsin154.88oo/2=932.72N Q=932.72N10.带轮结构设计（1）小带轮结构采用实心式，由表8-14查得电动机轴径D0=28，由表8-15查得 e=150.3mm,f=1021mm 轮毂宽:L带轮=（1.52）D0=（1.52）28mm=4256mm 其最终宽度结合安装带轮的轴段确定轮毂宽:B带轮=（z1）e2f=(41)15mm210mm=65

11、mm（2）大带轮结构 采用孔板式结构，轮毂宽可与小带轮相同，轮毂宽可与轴的结构设计同步进行 2.2减速器内传动的设计计算高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算见表。计算项目计算及说明计算结果1.选择材料、热处理和公差等级考虑到带式运输机为一般机械，故大、小齿轮均选用45钢，小齿轮调质处理，大齿轮正火处理，由表8-17得齿面硬度HBW1=217255HBW，HBW2=162217HBW.平均硬度HBW1-=236HBW，HBW2-=190HBW. HBW1- HBW2-=46 HBW，在3050 HBW之间。选用8级精度45钢小齿轮调质处理大齿轮正火处理8级精度2.初步计算传动的主要尺寸因为是软齿面闭式传

12、动，故按齿面接触疲劳强度进行设计。其设计公式为 d1 2KT1/d(u1)/u(ZEZHZZ/H)1/3(1)小齿轮传递转矩为T1=54380Nmm(2)因v值未知，Kv值不能确定，可初步选载荷系数Kt=1.11.8,初选Kt=1.4(3)由表8-18，取齿宽系数d=1.1(4)由表8-19，查得弹性系数ZE=189.8MPa(5)初选螺旋角=12o,由图9-2查得节点区域系数ZH=2.46(6)齿数比u=i1=4.4(7)初选Z1=23，则Z2=uZ1=4.423=101.2,取Z2=101，则端面重合度为 a=1.883.2(1/ Z11/ Z2)cos=1.883.2(1/ 231/ 1

13、01)cos12o=1.67轴向重合度为 =0.318d Z1tan=0.3181.123tan12o=1.71由图8-3查得重合度系数Z=0.775(8)由图11-2查得螺旋角系数Z=0.99(9)许用接触应力可用下式计算H= ZNHlim/SH由图8-4e、a查得接触疲劳极限应力为Hlim1=580MPa, Hlim2=390MPa小齿轮与大齿轮的应力循环次数分别为 N1=60n1aLh=605761.0282508=1.106109 N2= N1/i1=1.106109/4.4=2.51108由图8-5查得寿命系数ZN1=1.0, ZN2=1.14,由表8-20取安全系数SH=1.0，则

14、小齿轮的许用接触应力Z1=23Z2=101 H1= ZN1Hlim1/SH=1.0580MPa/1=580MPa大齿轮的许用接触应力 H2= ZN2Hlim2/SH=1.14390MPa/1=445MPa取H=445MPa，初算小齿轮的分度圆直径d1t,得d1t2KT1/d(u1)/u(ZEZHZZ/H)1/3 21.454380/1.1(4.41)/4.4(189.82.460.7750.99/445)1/3mm=47.93mmH1=580MPaH2=445MPaH=445MPad1t47.93mm3.确定传动尺寸(1)计算载荷系数 由表8-21查得使用系数KA=1.0，因v=d1tn1/6

15、01000=47.93576/601000m/s=1.44m/s,由图8-6查得动载荷系数KV=1.13, 由图8-7查得齿向载荷分配系数K=1.11，由表8-22查得齿间载荷分配系数K=1.2，则载荷系数为 K=KAKVKK=1.01.131.111.2=1.505(2)对d1t进行修正K与Kt有较大差异，故需对由Kt计算出的d1t进行修正，即 d1=d1t（K/Kt）1/347.93（1.505/1.4）1/3mm=49.1mm(3)确定模数mn mn= d1cos/Z1=49.1mmcos12o/23=2.09mm按表8-23，取mn=2.5mm(4)计算传动尺寸 中心距为 a1= mn

16、(Z1Z2)/2cos=2.5(23101)mm/(2cos12o)=158.46mm圆整，取a1=160mm,则螺旋角为 =arccos mn(Z1Z2)/2a1= arcos2.5(23101)mm/(2160)=14.362o因与初选值相差较大，故对与有关的参数进行修正，由图9-2查得节点区域系数ZH=2.43，则端面重合度为 a=1.883.2(1/ Z11/ Z2)cos=1.883.2(1/ 231/ 101)cos14.362o=1.66轴向重合度为 =0.318d Z1tan=0.3181.123tan14.362o=2.06由图8-3查得重合度系数Z=0.775, 由图11-

17、2查得螺旋角系数Z=0.985 d1t2KT1/d(u1)/u(ZEZHZZ/H)1/3 21.50554380/1.1(4.41)/4.4(189.82.430.7750.985/445)1/3mm=48.53mm精确计算圆周速度为 V=d1tn1/601000=48.53576/601000m/s=1.46m/s,由图8-6查得动载荷系数KV=1.13, K值不变 mn= d1cos/Z1=48.53mmcos14.362o/23=2.04mm按表8-23，取mn=2.5mm,则高速级的中心距为 a1= mn(Z1Z2)/2cos=2.5(23101)mm/(2cos14.362o)=16

18、0mmK=1.505d1t48.53mmmn=2.5mma1=160mm则螺旋角修正为 =arccos mn(Z1Z2)/2a= arcos2.5(23101)mm/(2160)=14.362o修正完毕，故 d1= mnZ1/cos=2.523/ cos14.362omm=59.355mm d2= mnZ2/cos=2.5101/ cos14.362omm=260.545mm b=dd1=1.159.355mm=65.29mm，取b2=66mm b1=b(510)mm,取b1=75mm=14.362od1=59.355mmd2=65.29mmb2=66mmb1=75mm4.校核齿根弯曲疲劳强度

19、齿根弯曲疲劳强度条件为 F=2KT1/bmnd1YFYSYYF(1) K、T1、mn和d1同前(2) 齿宽b= b2=66mm(3) 齿形系数YF和应力修正系数YS。当量齿数为 ZV1=Z1/(cos)3=23/(cos14.362o)3=25.3 ZV2=Z2/(cos)3=101/(cos14.362o)3=111.1由图8-8查得YF1=2.61，YF2=2.22，由图8-9查得YS1=1.59，YS2=1.81（4）由图8-10查得重合度系数Y=0.71（5）由图11-3查得螺旋角系数Y=0.87（6）许用弯曲应力 【】F=YNFLim/SF由图8-4f、b查得弯曲疲劳极限应力为FLi

20、m1=215MPa, FLim2=170MPa,由图8-11查得寿命系数YN1= YN2=1,由表8-20查得安全系数SF=1.25，故 【】F1 =YN1FLim1/SF=1215/1.25MPa=172MPa 【】F2 =YN2FLim2/SF=1170/1.25MPa=136MPaF1=2KT1/bmnd1YF1YS1YY=21.50554380/（662.559.355）2.611.590.710.87MPa=42.8MPaF1F2=F1YF1YS1/YF2YS2=42.82.221.81/(2.611.59)MPaF2满足齿根弯曲疲劳强度5.计算齿轮传动其他几何尺寸端面模数 mt=m

21、n/cos=2.5/cos14.362omm=2.58065mm齿顶高 ha= ha*mn=12.5mm=2.5mm齿根高 hf= (ha*c*)mn=(10.25)2.5mm=3.125mm全齿高 h= ha hf=2.5mm3.125mm=5.625mm顶隙 c=c8mn=0.252.5mm=0.625mm齿顶圆直径为 da1=d12ha=59.355mm22.5mm=61.355mm da2=d22ha=260.645mm22.5mm=265.645mm齿根圆直径为 df1=d12hf=59.355mm23.125mm=53.105mm df2=d22hf=260.645mm23.125

22、mm=254.395mmmt=2.58065mmha=2.5mmhf=3.125mmh=5.625mmc=0.625mmda1=61.355mmda2=265.645mmdf1=53.105mmdf2=254.395mm低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算见表。计算项目计算及说明计算结果1.选择材料、热处理和公差等级大、小齿轮均选用45钢，小齿轮调质处理，大齿轮正火处理，由表8-17得齿面硬度HBW1=217255HBW，HBW2=162217HBW.平均硬度HBW1-=236，HBW2-=190. HBW1- HBW2-=46 HBW，在3050 HBW之间。选用8级精度45钢小齿轮调质处理大齿轮正

23、火处理8级精度2.初步计算传动的主要尺寸因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行设计。其设计公式为 d3 2KT3/d(u1)/u(ZEZHZZ/H)1/3(1)小齿轮传递转矩为T3=229810Nmm(2)因v值未知，Kv值不能确定，可初步选载荷系数Kt=1.11.8,初选Kt=1.4(3)由表8-18，取齿宽系数d=1.1(4)由表8-19，查得弹性系数ZE=189.8MPa(5)初选螺旋角=11o,由图9-2查得节点区域系数ZH=2.465(6)齿数比u=i2=3.26(7)初选Z3=25，则Z4=uZ3=3.2625=81.5,取Z4=82，则端面重合度为 a=1.883.2(1

24、/ Z31/ Z4)cos=1.883.2(1/ 251/ 82)cos11o=1.68轴向重合度为 =0.318d Z3tan=0.3181.123tan11o=1.70由图8-3查得重合度系数Z=0.775(8)由图11-2查得螺旋角系数Z=0.99(9)许用接触应力可用下式计算H= ZNHlim/SH由图8-4e、a查得接触疲劳极限应力为Hlim3=580MPa, Hlim4=390MPa小齿轮与大齿轮的应力循环次数分别为 N3=60n2aLh=60130.91.0282508=2.513108 N4= N3/i2=2.513108/3.26=7.71107由图8-5查得寿命系数ZN3=

25、1.14, ZN4=1.14,由表8-20取安全系数SH=1.0，则小齿轮的许用接触应力Z3=23Z4=101 H3= ZN3Hlim3/SH=1.14580MPa/1=661.2MPa大齿轮的许用接触应力 H3= ZN4Hlim4/SH=1.2390MPa/1=468MPa取H=445MPa，初算小齿轮的分度圆直径d1t,得d1t2KT1/d(u1)/u(ZEZHZZ/H)1/3 21.454380/1.1(4.41)/4.4(189.82.460.7750.99/445)1/3mm=47.93mmH3=661.2MPaH4=468MPaH=468MPaD3t76.615mm3.确定传动尺寸

26、(1)计算载荷系数 由表8-21查得使用系数KA=1.0，因v=d3tn2/601000=76.615130.9/(601000)m/s=0.52m/s,由图8-6查得动载荷系数KV=1.07, 由图8-7查得齿向载荷分配系数K=1.11，由表8-22查得齿间载荷分配系数K=1.2，则载荷系数为 K=KAKVKK=1.01.071.111.2=1.43(2) 确定模数mn ,因K与Kt差异不大，不需对由Kt计算出的d3t进行修正，即 mn= d3cos/Z3=76.615mmcos11o/25=3.01mm按表8-23，取mn=3.5mm(3)计算传动尺寸 中心距为 a2= mn(Z3Z4)/

27、2cos=3.5(2582)mm/(2cos11o)=190.75mm圆整，取a2=190mm,则螺旋角为 =arccos mn(Z3Z4)/2a2= arcos3.5(2582)mm/(2190)=9.76o因与初选值相差较大，故对与有关的参数进行修正，由图9-2查得节点区域系数ZH=2.46，则端面重合度为 a=1.883.2(1/ Z31/ Z4)cos=1.883.2(1/ 251/ 82)cos9.76o=1.69轴向重合度为 =0.318d Z3tan=0.3181.125tan9.76o=1.50由图8-3查得重合度系数Z=0.77, 由图11-2查得螺旋角系数Z=0.991 d3t2KT3/d(u1)/u(ZEZHZZ/H)1/3 21.43229810/1.1(3.261)/3.26(189.82.460.770.991/468)1/3mm=76.77mm因V=d3tn2/（601000）=76.77130.9/（601000）m/s=0.53m/s,由图8-6查得动载荷系数KV=1.07, K值不变 mn= d3cos/Z3=76.77mmcos9.76o/2