课程设计同轴式二级直齿圆柱齿轮减速器.doc

目录一、传动方案的拟定及说明3二、电动机选择3三、计算传动装置的总传动比并分配传动比5四、计算传动装置的运动和动力参数6五、传动件的设计计算8六、齿轮减速器设计11七、轴的设计计算15八、轴的校核17八、滚动轴承的选择及计算20九、键联接的选择22十、铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件选择22十一、联轴器的选择23十二、润滑方式的确定24十三、设计小结24十四、参考资料24课程设计的内容设计一用于带式运输机上的同轴式二级直齿圆柱齿轮减速器（见 图1）。设计内容应包括：传动装置的总体设计；传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择；减速器装配图和零件工作图设计；设计计算说明书的编写。图1 参考传动方案课程设计的要求与数据已知条件： 1运输工作扭矩： T=725Nm 2运输带工作速度： v=0.8m/s 3卷筒直径： D=350mm 4使用寿命： 10年； 5工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳。运输带允许的速度误差为5% 设计计算及说明结果一、传动方案的拟定及说明传动方案给定为三级减速器（包含带轮减速和两级圆柱齿轮传动减速），说明如下：为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和拟定传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速，即一般常选用同步转速为或的电动机作为原动机，根据总传动比数值，可采用任务书所提供的传动方案就是以带轮传动加二级圆柱直齿轮传动。二、电动机选择1电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y132S-4系列三项异步电动机。2电动机容量1、卷筒轴的输出功率 2、 电动机输出功率d 传动装置的总效率 式中联轴器效率； 轴承传动效率（球轴承）； 齿轮的传动效率，齿轮精度8级；卷筒的传动效率；则故3、电动机额定功率选取电动机额定功率4、电动机的转速查有关手册，取V带传动的传动比范围，二级圆柱齿轮减速器传动比，则总传动比合理范围为，故电动机转速的可选范围：6988.8r/min根据电动机所需容量和转速，由有关手册查出一种使用的电动机型号，此种传动比方案如下表： 电动机型号额定功率电动机转速传动装置传动比Y132S45.5同步满载总传动比V带减速器1500144032.972.53.633.63三、计算传动装置的总传动比并分配传动比1）总传动比2）分配传动装置传动比： 式中，分别为带传动和减速器的传动比。 为使V带外廓尺寸不致过大，初步取（实际的传动比要在V带设计时，由选定大小带轮标准直径之比计算），则减速器的传动比： 3） 分配减速器的各级传动比。按同轴式布置，则四、计算传动装置的运动和动力参数1、各轴转速减速器传动装置各轴从高速轴至低速轴依次编号为：轴、轴、轴。各轴转速为电动机轴：轴： 轴： 轴： IV轴： 卷筒轴： 2、各轴输入功率电机轴：轴：轴：轴：IV轴：卷筒轴：3、各轴输入转矩T(Nm)电动机输出转矩：轴输入转矩：轴输入转矩：轴输入转矩：IV轴输入转矩： 卷筒轴输入转矩： 将计算结果汇总列表备用。轴名功率转矩转速传动比效率电机轴5.536.4614402.50.96I轴5.2887.5457610.99II轴5.2386.715763.630.96III轴5.02302.12128.683.630.96IV轴4.821053.1043.71卷筒轴4.721031.2543.7110.96五、传动件的设计计算设计带传动的主要参数：已知带传动的工作条件：两班制（共16h），连续单向运转，载荷平稳，所需传递的额定功率p=5.5kw小带轮转速 大带轮转速，传动比。设计内容包括选择带的型号、确定基准长度、根数、中心距、带的材料、基准直径以及结构尺寸、初拉力和压轴力等等（因为之前已经按选择了V带传动，所以带的设计按V带传动设计方法进行）1）、计算功率： =2)、选择V带型 根据、由机械设计选择普通B型带。3）、确定带轮的基准直径并验算带速v（1）初选小带轮的基准直径，取小带轮基准直径（2）验算带速v 因为5m/s<10.55m/s<30m/s,带轮符合推荐范围（3）计算大带轮的基准直径 ，初定=355mm（4）确定V带的中心距a和基准长度 a、 0.7 取 初定中心距=700mm b、由式8-22计算带所需的基准长度 =2+=2×700+ 2193.66由表选基准长度=2240 mmC、计算实际中心距a+( -)/2700+(2240-2193.66)/2=723.17 mm（5）验算小带轮包角 180°-（-）/a×57.3°180°-（355-140）/723.17×57.3° 163°120°包角满足条件（6）计算带的根数单根V带所能传达的功率 根据=1440r/min 和=140mm 用插值法求得=2.81kw单根v带的传递功率的增量 已知B带，小带轮转速=1440 r/min 得=0.46kw计算B带的根数包角修正系数=0.95带长修正系数=1.00=(+)××=(2.81+0.46) ×0.95×1.00=3.1065KWZ= =6.6/3.1065=2.124 故取3根.（7）计算单根V带的初拉力和最小值（8）计算带传动的压轴力=2Zsin(/2)=1120.52N（9）带轮的设计结构A.带轮的材料为:HT200B. B带轮的结构形式为:腹板式. C结构图 （略）六、齿轮减速器设计 由设计选定两组相同的齿轮作为两级减速，并校核第二级齿轮。（1）选择材料小齿轮材料选用40Cr钢，调质处理，长时间气体或液体氮化，齿面硬度241286HBS。大齿轮材料选用45，调质处理，长时间气体或液体氮化，齿面硬度217255HBS。计算应力循环次数N查有关材料得： （允许有一定点蚀）查有关材料得：取取取按齿面硬度和查有关材料得：；计算许用接触应力因 计算中取ZN接触疲劳强度的寿命系数，其值可根据所设计齿轮的应力循环次数N=60nkth（n为齿轮转速，k为齿轮每转一周同侧齿面啮合的次数，th为齿轮设计的工作小时数），由接触疲劳强度寿命系数ZN查取。ZW工作硬化系数；考虑软（大齿轮）硬（小齿轮）齿面组合传动过程中，小齿轮对大齿轮齿面产生冷作硬化，使大齿轮的许用接触应力得以提高，故引进该系数。其值可按下式计算：Zw=1.2-(HB-130HBS) /1700HBS   式中HB为大齿轮齿面的布氏硬度值；当HB130HBS时，取ZW=1.2；当HB470HBS时，取ZW=1；ZX接触疲劳强度的尺寸系数，考虑尺寸增大使材料强度降低的系数,其值由图查取；ZLVR润滑油油膜影响系数（2）按齿面接触强度确定中心距小齿轮扭矩 初取查相关资料得,减速传动,u=i=3.63取=0.4取中心距a=160mm估算模数(0.0070.02)=1.123.2，取标准模数=2mm小齿轮数 =34.56 34.56=125.5取=35 =127实际传动比=3.729，传动比误差0.05%<2%在允许范围内。齿轮分度圆直径mmmm齿顶圆直径圆周速度 查相关资料 取齿轮精度为9级（3）验算齿面接触疲劳强度按电机驱动，载荷平稳，查相关资料取。查相关资料，按9级精度和齿宽 b=查相关资料，按考虑轴的刚度较大和齿轮相对轴承的非对称布置， 得 查相关资料，得载荷系数，K=1.30端面齿顶压力角由式计算 计算齿面接触应力 (4)验算齿根弯曲疲劳强度由,查相关资料得；m=2<5mm, 取计算齿根弯曲应力由式计算，由式计算齿根弯曲应力（2）齿轮主要几何参数七、轴的设计计算一、高速轴轴设计1、轴的材料取与高速级小齿轮材料相同，45，调质处理，取2、初算轴的最小直径首先确定个段直径A段：有键槽，则轴应放大，取，由于与联轴器配合，根据所选联轴器为弹性柱销联轴器LX2，查表 取 B段：=34，（取轴肩高）C段：=40，与轴承（深沟球轴承6208）配合，取轴承内径D段：=45，（取R20系列）E段：=51，（取轴肩高）F段， =40, 与轴承（深沟球轴承6208）配合，取轴承内径3、确定各段轴的长度A段：=62,由联轴器确定。B段：=50，考虑轴承端盖取42C段：=38, 与轴承（深沟球轴承6208）配合,加上轴套长度D段：=70mm, 由小齿轮宽度确定E段： F段：与轴承（深沟球轴承6208）配合根据以上方法可以分别确定剩下的两个轴的尺寸二、轴L1=33 , L2=61, L3=8 ,L4=49 ,L5=7，L6=70，L7=43(在实际图纸设计时发现F段较粗必须做成齿轮轴，实际中E段轴肩没有)三、IV轴 L1=18 , L2=5 , L3=5 ,L4=61 ,L5=38, L6=63, L7=112八、轴的校核 通过分析，轴受力最复杂，较危险。一、轴受力分析：轴：大齿轮处：圆周力：径向力：小齿轮处：圆周力：径向力：二、.轴的校核：选轴校核。1、水平面：轴受力图如下：水平支承反力： 则有：水平受力和弯矩图（单位）：垂直受力：弯矩图：合成弯矩图：转矩图：当量弯矩：由于扭转切应力为脉动循环变应力取则： 查表得：45号钢 查表得: （插入法）则: 故轴的强度足够。 八、滚动轴承的选择及计算轴承寿命校核：选用轴承：II轴： 深沟球轴承 6208 III轴：深沟球轴承 6008 IV轴：深沟球轴承 6013（1）对轴承6208校核：查手册 基本额定动载荷： ， L=31年满足使用要求。（2）对轴承 6008校核。查手册 基本额定动载荷： L=12年 满足使用要求。(3) ）对轴承 6013校核。查手册 基本额定动载荷： L=11年 满足使用要求九、键联接的选择与联轴器LT8连接的键d55mm选用A型普通键b×h=16×10长度L=112mm与轴大齿轮连接的键 选用A型普通键b×h=14×9长度L=50mm与IV轴大齿轮连接的键 选用A型普通键b×h=20×12长度L=56mm十、铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件选择铸件减速器机体结构尺寸计算表减速器机体是用以支持和固定轴系零件并保证传动件的啮合精度和良好的润滑及轴系可靠密封的重要零件。本设计减速器机体采用铸造机体，由铸铁HT150制成，铸铁具有较好的吸振性，容易切削且承压性能好。减速器机体才哟个割分式结构，其剖分面与传动件平面重合。 查有关手册，铸铁减速器机体结构尺寸名称计算公式计算结果机座壁厚机盖壁厚机座凸缘厚度机盖凸缘厚度机座底凸缘厚度地脚螺钉直径轴承旁联接螺栓直径机盖与机座联接螺栓直径0.6）轴承端盖螺钉直径0.5）窥视孔盖螺钉直径0.4）至外机壁距离查手册至凸缘边缘距离查手册轴承旁凸台半径查手册凸台高度h便于扳手操作为准外机壁距轴承座端面距离（510）大齿轮顶缘与内机壁距离齿轮端面与内机壁距离机盖、机座肋厚轴承端盖外径 （55.5）轴承旁联接螺栓距离十一、联轴器的选择查手册，减速器输入端联轴器选用型号LX2弹性柱销联轴器，输出端选用LT8弹性柱销联轴器。十二、润滑方式的确定因传动装置为轻型传动，且传速较低，故轴承采用脂润滑，齿轮采用浸油润滑。十三、设计小结通过本次课程设计，将所学的机械设计理论知识和理论力学理论知识，并在实践中对所学加以巩固，将机械设计的很多知识得到了利用，同时熟练掌握了查手册和表格和计算相关的问题，尤其在手工绘图能力上有了很大的提高，同时也考验耐心和毅力。在绘图和计算中遇到了很多问题，于是自己上图书馆查阅资料和问老师，特别感谢老师的细心指导，从中获得了很多的知识和一些制图技巧。十四、参考资料1、机械设计（第八版）濮良贵，纪名刚主编 出 版 社：高等教育出版社2、机械设计课程设计指导书（第3版） 吴宗泽 主编，高等教育出版社，1990；3、机械零件手册（第五版） 周开勤 主编，高等教育出版社，2001；4、材料力学（第4版） 刘鸿文 主编，高等教育出版社，2006.1；5、互换性与测量技术基础（第3版）王伯平 主编，机械工业出版社2009-3-1=32.97=3.63=3.63 V=10.55m/s=355mm=700m=2240 mm162.16°B带取3根.=189.04N=1120.52N