机械设计课程设计设计一用于带式运输机上的两级圆柱齿轮减速器.doc

§1机械设计课程设计任务书vF一、题目：设计一用于带式运输机上的两级圆柱齿轮减速器。二、已知条件： 原始数据：§2传动方案的分析§3电动机选择，传动系统运动和动力参数计算一、电动机的选择1.确定电动机类型 按工作要求和条件,选用y系列三相交流异步电动机。2.确定电动机的容量（1）工作机卷筒上所需功率Pw和转速nwPww = Fv/1000 =nw=60v×1000/d=(2)电动机所需的输出功率为了计算电动机的所需的输出功率Pd，先要确定从电动机到工作机之间的总功率总。设1、2、3、4、5分别为弹性联轴器、闭式齿轮传动（设齿轮精度为7级）、滚动轴承、V形带传动、工作机的效率，由2表1-7查得1 = 0.99，2 = 0.98，3 = 0.99，4 = 0.95，5 = 0.95，则传动装置的总效率为 总=1223345 = 0.99 x 0.982 x 0.993 x 0.95 x 0.95 =0.83263.选择电动机转速由2表13-2推荐的传动副传动比合理范围 普通V带传动 i带=24 圆柱齿轮传动 i齿=35则传动装置总传动比的合理范围为 i总=i带×i齿1×i齿2 i总=（24）×（35）×（35）=（18100）电动机转速的可选范围为nd=i总×nw=（18100）×nw=18nw1000nw=根据电动机所需功率和同步转速，查2表12-1，符合这一范围的常用同步加速有1500、1000。选用同步转速为选定电动机型号为二、传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配1.传动装置总传动比 i总= nm / nw=式中nm-电动机满载转速， r/min; nw-工作机的转速， r/min。2.分配传动装置各级传动比 i总=i带×i齿1×i齿2 分配原则： （1）i带i齿 （2）i带=24 i齿=35 i齿1=（1.31.5）i齿2 根据2表2-3，V形带的传动比取i带 = ，则减速器的总传动比为 i = 双级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为 i齿1 = 低速级的传动比 i齿2 = i/i齿1 = 三、运动参数和动力参数计算 1.各轴转速计算 n= nm / i带 = n= n / i齿1 = n= n / i齿2 = 2.各轴输入功率 P0= Pd=P= Pd4 = P= P23 =P= P23 =3.各轴输入转矩T0 = 9550Pd/n0 =T = 9550P/n = T = 9550P/n = T = 9550P/n = 表1 传动装置各轴运动参数和动力参数表 项目轴号功率转速转矩传动比 0轴 轴 轴轴 §4传动零件的设计计算一、V带传动设计1.设计计算表项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果(1)确定计算功率PcaPca=d查1表8-7(2)选择带的型号(3)选择小带轮直径查1 表8-6及8-8(4)确定大带轮直径=(5)验算传动比误差(6)验算带速(7)初定中心距 (8)初算带长 (9)确定带的基准长度查1表8-2(10)计算实际中心距离（取整）(11)安装时所需最小中心距（取整）(12)张紧或补偿伸长量所需最大中心距(13)验算小带轮包角度(14) 单根V带的基本额定功率查1表8-4a插值法 (15) 单根V带额定功率的增量查1表8-5b插值法 (16) 长度系数查1表8-2(17)包角系数查1表8-8插值法(18)单位带长质量查1表8-3(19)确定V带根数(20)计算初拉力 查1表8-3得q= (21)计算带对轴的压力2.带型选用参数表带型 3带轮结构相关尺寸项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果(1)带轮基准宽bd(2)带轮槽宽b(3)基准宽处至齿顶距离ha(4)基准宽处至槽底距离hf(5)两V槽间距e(6)槽中至轮端距离(7)轮槽楔角(8)轮缘顶径(9)槽底直径(10)轮缘底径D1(11)板孔中心直径D0(12)板孔直径d0(13)大带轮孔径d(14)轮毂外径d1(15)轮毂长L(16)辐板厚S(17)孔板孔数二、渐开线斜齿圆柱齿轮设计（一）高速级斜齿圆柱齿轮设计计算表项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果1选齿轮精度等级查1表10-11级2材料选择3选择齿数Z个4选取螺旋角5按齿面接触强度设计（1）试选Kt（2）区域系数ZH由1图（3）a由1图6查得a1= a2= (4)计算小齿轮传递的转矩T1Nmm(5)齿宽系数d由1表(6)材料的弹性影响系数ZE由1表MPa1/2(7) 齿轮接触疲劳强度极限由1图（8）应力循环次数N由1式N1 = 60n1jLhN2 = N1/ i齿1 =（9）接触疲劳强度寿命系数KHN由1图KHN1 = KHN2 = （10）计算接触疲劳强度许用应力H取失效概率为，安全系数为S=1，由1式得H1= = H2= = H= = = （11）试算小齿轮分度圆直径按1式（1021）试算mm（12）计算圆周速度vm/s（13）计算齿宽Bb = dd1tB1=B2=mm（14）模数h = 2.25mnt =b/h =度（15）计算纵向重合度= 0.318dz1tan（16）计算载荷系数K由1表10-2查得使用系数根据v= m/s，级精度，由1图查得动载荷系数由1表查得KH=1.12+0.18(1+0.6d2) d2+0.23×10-3b =由1图查得KF=假定，由1表查得故载荷系数K=KAKVKHKH=（17）按实际的载荷系数校正分度圆直径由1式d1=d1t=（18）计算模数mm6按齿根弯曲强度设计（1）计算载荷系数KK=KAKVKFKF（2）螺旋角影响系数根据纵向重合度= ，从1图（3）计算当量齿数ZV（4）齿形系数YFa由1表YFa1=YFa2=（5）应力校正系数YSa由1表YSa1=YSa2=（6）齿轮的弯曲疲劳强度极限由1图（7）弯曲疲劳强度寿命系数由1图（8）计算弯曲疲劳许用应力F取弯曲疲劳安全系数S1.3，由式得F1= = F2= = （9）计算大小齿轮的并加以比较=结论：（10）齿根弯曲强度设计计算由1式结论：对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取 mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1= mm来计算应有的齿数。于是由= = 取 ，则Z2 = Z1×i齿1 = 取Z2 = 3几何尺寸计算（1）计算中心距a将中心距圆整为mm（2）按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正。度（3）计算齿轮的分度圆直径dmm（4）计算齿轮的齿根圆直径dfmm（5）计算齿轮宽度Bb = dd1圆整后取：B1 = B2 = mm（6）验算= N = N= N/mm = N/mm100N/mm合适（二）低速级斜齿圆柱齿轮设计计算表项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果1选齿轮精度等级查1表10-11级2材料选择3选择齿数Z个4选取螺旋角5按齿面接触强度设计（1）试选Kt（2）区域系数ZH由1图（3）a由1图6查得a3= a4= (4)计算小齿轮传递的转矩TNmm(5)齿宽系数d由1表(6)材料的弹性影响系数ZE由1表MPa1/2(7) 齿轮接触疲劳强度极限由1图（8）应力循环次数N由1式N3 = 60n3jLhN4 = N3/ i齿2 =（9）接触疲劳强度寿命系数KHN由1图KHN3 = KHN4 = （10）计算接触疲劳强度许用应力H取失效概率为，安全系数为S=1，由1式得H3= = H4= = H= = = （11）试算小齿轮分度圆直径按1式（1021）试算mm（12）计算圆周速度vm/s（13）计算齿宽Bb = dd3tB3=B4=mm（14）模数h = 2.25mnt =b/h =度（15）计算纵向重合度= 0.318dz3tan（16）计算载荷系数K由1表10-2查得使用系数根据v= m/s，级精度，由1图查得动载荷系数由1表查得KH=1.12+0.18(1+0.6d2) d2+0.23×10-3b =由1图查得KF=假定，由1表查得故载荷系数K=KAKVKHKH=（17）按实际的载荷系数校正分度圆直径d3由1式D3=d3t=（18）计算模数mm6按齿根弯曲强度设计（1）计算载荷系数KK=KAKVKFKF（2）螺旋角影响系数根据纵向重合度= ，从1图（3）计算当量齿数ZV（4）齿形系数YFa由1表YFa3=YFa4=（5）应力校正系数YSa由1表YSa3=YSa4=（6）齿轮的弯曲疲劳强度极限由1图（7）弯曲疲劳强度寿命系数由1图（8）计算弯曲疲劳许用应力F取弯曲疲劳安全系数S1.3，由式得F3= = F4= = （9）计算大小齿轮的并加以比较结论：（10）齿根弯曲强度设计计算由1式结论：对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取 mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径d3= mm来计算应有的齿数。于是由= = 取 ，则Z4 = Z3×i齿2 = 取Z4 = 3几何尺寸计算（1）计算中心距a将中心距圆整为mm（2）按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正。度（3）计算齿轮的分度圆直径dmm（4）计算齿轮的齿根圆直径dfmm（5）计算齿轮宽度Bb = dd3圆整后取：B3 = B4 = mm（6）验算= N = N= N/mm = N/mm100N/mm 合适（三）斜齿轮设计参数表传动类型模数齿数中心距齿宽螺旋角高速级斜齿圆柱齿轮低速级斜齿圆柱齿轮§5轴的设计计算减速器轴的结构草图一、轴的结构设计1选择轴的材料及热处理方法查1表15-1选择轴的材料为优质碳素结构钢45；根据齿轮直径，热处理方法为正火。2确定轴的最小直径查1的扭转强度估算轴的最小直径的公式：再查 1表15-3， 考虑键：3确定各轴段直径并填于下表内名称依据单位确定结果4选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。查 2， 故选用 润滑。将与轴长度有关的各参数填入下表名称依据单位确定结果箱体壁厚查 2表11-1 地脚螺栓直径及数目n查 2表11-1轴承旁联接螺栓直径查 2表11-1轴承旁联接螺栓扳手空间、查 2表11-1轴承盖联接螺钉直径查 2表11-1轴承盖厚度查 2表11-10小齿轮端面距箱体内壁距离查 2 轴承内端面至箱体内壁距离查 2轴承支点距轴承宽边端面距离a5.计算各轴段长度。名称计算公式单位计算结果 L（总长）（支点距离）二、轴的结构设计1选择轴的材料及热处理方法查1表15-1选择轴的材料为优质碳素结构钢45；根据齿轮直径，热处理方法为正火回火。2确定轴的最小直径查1的扭转强度估算轴的最小直径的公式：再查 1表15-3， 考虑键：3确定各轴段直径并填于下表内名称依据单位确定结果4选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。查 2 故选用 润滑。将与轴长度有关的各参数填入下表名称依据单位确定结果轴承支点距轴承宽边端面距离a5.计算各轴段长度名称计算公式单位计算结果 L（总长）（支点距离）三、轴的结构设计1选择轴的材料及热处理方法查1表15-1选择轴的材料为优质碳素结构钢45；根据齿轮直径，热处理方法为正火回火。2确定轴的最小直径查1的扭转强度估算轴的最小直径的公式：再查 1表15-3， 考虑键：3确定各轴段直径并填于下表内名称依据单位确定结果4选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。查 2（二） 故选用 润滑。将与轴长度有关的各参数填入下表名称依据单位确定结果轴承支点距轴承宽边端面距离a5.计算各轴段长度名称计算公式单位计算结果 L（总长）（支点距离）二、校核轴的强度齿轮的受力分析：齿轮2上的圆周力齿轮2上的径向力齿轮2上的轴向力齿轮3上的圆周力齿轮3上的径向力齿轮3上的轴向力1求支反力、绘弯矩、扭矩图（1）垂直平面支反力 （2）垂直平面弯矩图（3）水平平面支反力（4）水平平面弯矩图（5）合成弯矩图（6）扭矩图2按弯扭合成校核轴的强度（1）确定轴的危险截面 根据轴的结构尺寸和弯矩图可知：（2）按弯矩组合强度校核轴危险截面强度查1表15-1得 ,因此,故安全。§6轴承的选择和校核一、轴承的选择和校核1轴轴承的选择选择轴轴承的一对 轴承，校核轴承，轴承使用寿命为5年，每年按300天计算。2根据滚动轴承型号，查出和。3校核轴轴承是否满足工作要求（1）画轴的受力简图。（2）求轴承径向支反力、（a）垂直平面支反力、（b）水平面支反力、（c）合成支反力、（3）求两端面轴承的派生轴向力、（4）确定轴承的轴向载荷、（5）计算轴承的当量载荷、查1 表13-5、13-6 ：（6）校核所选轴承由于两支承用相同的轴承，故按当量动载荷较大的轴承 计算，滚子轴承的 ，查1表13-6取冲击载荷系数 ，查1表13-4取温度系数 ，计算轴承工作寿命：结论：§7键联接的选择和校核一、轴大齿轮键1键的选择选用普通 圆头平键 型,轴径 ,查1表6-1得2键的校核键长度小于轮毂长度，前面算得大齿轮宽度 ,根据键的长度系列选键长 。查1表16-2得所以所选用的平键强度足够。§8联轴器的选择查1表14-1得查2表8-5，选用弹性套柱销联轴器:§9减速器的润滑、密封和润滑牌号的选择一、传动零件的润滑1齿轮传动润滑因为齿轮圆周速度，故选择浸油润滑。2滚动轴承的润滑二、减速器密封1.轴外伸端密封2.轴承靠箱体内侧的密封3.箱体结合面的密封§10减速器箱体设计及附件的选择和说明一、箱体主要设计尺寸名称计算依据计算过程计算结果箱座壁厚箱盖壁厚箱座凸缘厚度箱盖凸缘厚度箱座底凸缘厚度地脚螺栓直径地脚螺钉数目轴承旁联接螺栓直径箱盖与箱座联接螺栓直径联接螺栓的间距轴承端盖螺钉直径定位销直径、至外箱壁距离、至凸缘边缘距离查2表5-1轴承旁凸台半径凸台高度轴承座宽度铸造过渡尺寸大齿轮顶圆与内箱壁距离齿轮端面与内箱壁距离1015箱盖、箱昨筋厚、轴承端盖外径轴承旁联接螺栓距离二、附属零件设计1窥视孔和窥视孔盖2.通气塞和通气器3.油标、油尺4.油塞、封油垫5.起吊装置6.轴承端盖、调整垫片§12参考资料1 濮良贵主编. 2006.机械设计（第八版）.高等教育出版社2 吴宗泽；罗圣国主编.2006.机械设计课程设计手册（第3版）.高等教育出版社§11设计小结