二级减速器机械设计课程设计说明书(56页).doc

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1、-二级减速器机械设计课程设计说明书-第 54 页机械设计课程设计说明书V带二级圆柱斜齿轮减速器学院： 专业： 设计者： 学 号： 指导教师： 二一一零 年 一月 二十四 日目 录一、 任务书 . 2二、传动方案拟定.4三、电动机的选择.4四、总传动比的确定及各级传动比分配.7五、联轴器的选用.10六、各级传动的设计计算 .12七、轴和键的设计计算32八、滚动轴承的选择及校核计算.41九、减速器的润滑与密封.44十、减速器箱体结构尺寸.47十一、减速器的主要附件的选定.59十二、课程设计小节. 53十三、资料索引. 55一、 设计任务书班级代号： 0112071 学生姓名： 任红旭指导老师： 张

2、永宇老师 设计日期： 2010年1月24日 1.1设计题目：铸钢车间型砂传送带传动装置设计1.2设计任务：1、减速器装配图（0号）1张2、低速轴工作图（3号）1张3、低速级大齿轮工作图（3号）1张4、减速器装配图草图（0号）1张5、设计计算说明书1份1.3设计时间：20010年1月5日至20010年1月26日1.4传动方案：见附图1.41.5设计参数（原始数据）(1) 传送速度V= 0.78 m/s (2) 鼓轮直径D= 330 mm(3) 毂轮轴所需扭矩：T= 690Nm(4) 使用年限 8年1.6其它条件：（1）用于铸钢车间传输带的传动，工作环境通风不良。（2）双班制工作、使用期限为8年（

3、年工作日260日）。（3）工作时有轻微震动，单向运转。（4）用于小批量生产、底座（为传动装置的独立底座）用型钢焊接，齿轮2与齿轮4用腹板式，自由锻。1-电动机 2-V带传动 3-展开式两级圆柱齿轮减速器4-联轴器 5-底座 6传送带鼓轮 7-传送带图1.1 传动方案示意图任务分析 ：1）V带传动需要放在高速级2）采用闭式软齿面斜齿轮传动3）结构要求均匀4）电动机选择：三相异步电动机5）齿轮2与齿轮4的齿数应接近，齿轮4比齿轮2齿数多3040个齿6）V带传动，大带轮的直径比齿轮4直径大4060mm二、传动方案拟定传动方案简述本方案采用的传动顺序是从带传动到齿轮传动的减速传动方案。该方案将传动能力

4、较小的带传动及其他摩擦传动布置在高速级，有利于整个传动系统结构紧凑及匀称。带传动布置在高速级更有利于体现其传动平稳、缓冲吸振、减小噪音的特点。同时，为了减小因扭转变动引起的载荷不均现象，该方案将齿轮布置在距扭矩输入端较远的地方。综上各原因，从带传动到齿轮传动的减速传动方案是合理的。三 电动机的选择3.1 电动机的类型和结构型式的选择根据直流电动机需直流电源，结构复杂，价格高且维护不便等原因，一般在实际生产中较普遍采用三相交流电源的电动机。考虑到粉尘的影响，采用卧式。选择Y系列鼠笼型三相交流异步电动机。它效率高、工作可靠、结构简单、维护方便，价格低，适用于不易燃、不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求

5、的场合。由于启动性能较好。也适用于某些要求较高起动转矩的机械。3.2 电动机所需的功率及额定功率设计计算过程：设计计算及说明结果1. 工作机所需功率601000V/D=6010000.78/(.330)=45.165r/minT./9550=69045.165/9550=3.263Kw 式中： V -传送速度，单位m/s， D -鼓轮直径，单位mm， T -鼓轮轴所需扭矩，单位Nm。 2. 由电动机至工作机的总效率 式中： 带 -带传动的效率 滚 -滚动轴承的效率 齿 -齿轮传动的效率 联 -联轴器的效率 3. 电动机所需的输出功率Pd 电动机额定功率Ped 查2/P196 表20-1 取 P

6、ed = 4KW Pd =3.84KW 3.3 电动机额定转速 式中： -电动机转速，单位 r/min -带轮传动比； -高速级齿轮组传动比； -低速级齿轮组传动比； -工作机的转速，单位 r/min查2/P4 由2表2-1可知iv=2.252.4，i1i2=840，所以nd = 712r/min2900r/min符合这一范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min、1500r/min、。当选择转速高的电动机时，极对少的电动机更便宜，而且带传动结构更紧凑，但使传动装置的总传动比、结构尺寸和重量增加。根据以上所述综合考虑，选取nd=1500r/min。 3.4 电动机的型号及安装尺寸

7、 根据选定的电动机的类型，结构形式，功率为5.5kw，转速为1500r/min，满载转速1440r/min。结合Y系列电动机的主要参数，选用Y112M-4型的电动机。3.5电动机的主要参数 表一、电动机外形尺寸及安装尺寸电动机型号尺 寸HABCDEGKABY132S-41121901407028602412245ADACHDAABBHALFGD1901152655018015400872外形示意图四 总传动比的确定及各级传动比分配4.1理论总传动比i / =1440/45.165=31.88 式中： nw -电动机的满载转速，单位r/min。4.2 各级传动比的分配及其说明 1. V带理论传动

8、比2.252.4 初选 2.3 2. 两级齿轮理论传动比 =31.88/2.6=12.262 式中：-高速级齿轮理论传动比； -低速级齿轮理论传动比。 3. 齿轮传动各级传动比的分配说明 （1）各级传动比应在推荐值内，一发挥其性能，并使结构紧凑。 （2）应使各级传动的结构尺寸协调、匀称。 （3）应使传动装置外廓尺寸紧凑，重量轻。 （4）使各级大齿轮直径相近，以使大齿轮有接近的浸油深度，有利于润滑，同时还能使减速器具有较小的轮廓尺寸。 （5）不能使高速级传动比过大，否则会使传动零件与零件之间发生干涉碰撞。 （6）为了有利于浸油润滑，应使两级大齿轮直径相近，这样做也有利于使传动装置外廓尺寸更加紧凑

9、。应使i1 i2。 因此，根据本方案所采用的展开式两级圆柱斜齿轮传动方式，参考经验值，i1过大又有可能使高速级大齿轮与低速轴相碰。所以一般在ih= (1.11.5)i2中选取，我选取 1.1857得 3.8 3.2表二、 总传动比及其分配总传动比iV带传动传动比i带齿轮传动传动比(i高i低)31.882.612.26243 各轴转速、转矩即输入功率（指专用设计计算）44 各轴理论转速 4.5 各轴输入功率4.6 各轴理论输入转矩4.7各轴传动和动力参数汇总表（理论值）表三、 各轴的传递功率、转矩、转速轴号P（KW）T (N.m)n (r/min)传动比i效率电机轴426.51440i带2.6带

10、3.8438.4554i高3.8齿滚3.73244146i低3.2齿滚3.6175845.51滚联鼓轮轴3.471445.5五、联轴器的选用5.1选型说明 由于弹性柱销联轴器的传递转矩的能力大，结构简单，安装、制造方便，耐久性好，也有一定的缓冲和吸震能力，允许被联接的两轴有一定的轴向位移以及少量的径向位移和角位移，适用于轴向窜动较大、正反转变化较多和启动频繁的场合，故选用此类型。5.2联轴器的型号 由1表14-1 查得， 要满足 所以选用HL4型弹性柱销联轴器。图二、联轴器外形示意图表四、 联轴器外形及安装尺寸型号公称扭矩(N.m)许用转速(r/min)轴孔直径(mm)HL4125035505

11、5轴孔长度(mm)D (mm)转动惯量kg.m2许用补偿量轴向径向角向841953.40.150305.3 传动方案说明 本传动方案如图三所示，主要有以下原因： 首先将传动能力较小的带传动布置在高速级，有利于整个传动系统结构紧凑，匀称。同时，带传动布置在高速级有利于发挥其传动平稳，缓冲吸振，减少噪声的特点。 其次，采用传动较平稳，动载荷较小的斜齿轮传动，使结构简单、紧凑。而且斜齿轮承载能力高，加工只比直齿轮多转一个角度，工艺不复杂。但由于齿轮相对轴承为不对称布置，使其沿齿宽方向载荷分布不均。本方案将齿轮布置在距扭矩输入端较远的地方，有利于减少因扭矩引起的载荷分布不均匀的现象。 综上所述，本方案

12、从任务书所给定的条件设计的方案具有合理性，可行性。六、各级传动的设计计算6.1 V带传动6.1.1 主要传动参数 已知：工作条件为双班工作制，载荷平稳，工作机为带式输送，主要参数如下：电动机功率转速，（初选带传动比为2.6）6.1.2 设计计算 1. 确定计算机功率 查1/P156 表8-7 得工作情况系数 2. 选取V带带型 根据由1图5-11/P157确定选用A型V带。2. 确定带轮基准直径（1） 初选小带轮的基准直径为dd1 由1/P157由1表8-6表8-8选取，（2）计算大带轮的基准直径由1式（8-15a）计算大带轮的基准直径dd2 圆整后 （3）验算带速 所以选取合适4. 由1表8

13、-6确定V带的基准长度和传动中心距 由1/P146 表8-2 选带的基准长度 5. 验算主动轮上的包角 所以主动轮上包角符合要求。6. 计算V带的根数Z 由查1/P155表8-5 (1)计算单根V带的额定功率Pr 由A带查1/P152153表8-4a8-4b 用插值法 得 由，A带查1/P146表8-2得于是Pr = (Po+Po)KKL=(1.3128+0.1692)0.964480.99=1.482 kW(2) 计算V带的根数Z 圆整 取Z=4根7、计算单根V带的初拉力的最小值(Fo) min 查1表8-3得A型带的单位长度质量q=0.1kg/m所以单根V带的初拉力：(Fo) min=50

14、0 Pca (2.5 - K) /(ZVK)+qV2 =5005.2(2.5-0.96448) /(0.9644847.536)+0.17.5362 =146.283N应使带的实际初拉力Fo(Fo) min8、计算压轴力Fp ( Fp ) min =2Z(Fo) min sin(1/2)=24146.283sin(166.12/2)1119.97N6.1.3V带传动主要参数汇总表带型计算功率Pca（kw）基准直径(mm)基准长度Ld(mm)中心距a(mm)小轮包角1根数dd1dd2A5.21002601600487.535162.06o46.1.4实际计算结果由以上各步设计计算得带传动的：实际

15、传动比：iv= dd2/ dd1=260/100=2.6I轴实际转速：nI=nm/iv=1440/2.6=554 r/minI轴实际转矩：TI=9.55106 PI / nI=9.551063.84/ 554=66200Nmm6.2 高速级齿轮传动设计计算6.2.1原始数据1、输入转矩TI=66200Nmm小齿轮转速nI=554 r/min 理论齿数比= i1=3.82、选定齿轮类型、精度等级及齿数(1)、根据设计方案，采用标准斜齿圆柱齿轮(2)、该减速器用于传送型砂，其工作速度较低，周围环境中粉尘偏高，故采用闭式软齿面。于是，小齿轮45cr调质处理HBS1 = 280HBS大齿轮45钢正火处

16、理HBS2 = 240HBS 由教课书上P 207-209页 图10-20和10-21 Hlim1 =5552Mpa ，FE1= 500MpaHlim2= 528Mpa ，FE2= 380Mpa(3)、精度等级为7级(4)、初选z1=24得：z2=z1=243.8=91.2圆整取：z2=92(5)、初选螺旋角t=15o6.2.2 按齿面接触疲劳强度设计由d1t 2 k T1 (+1) (ZH ZE / H ) 2 / (d)1/3 1、确定公式中各计算数值(1) 初选载荷系数Kt =1.6(2) 由1表10-7，取得：高速级定： d=0.81 由1表10-6，得：ZE=189.8(Mpa)1/

17、2(3) 由图 10-30 ，得：ZH=2.44 (n=20o, t=10 o)(4) 由图10-26 得：1=0.77，2=0.87得：1+ 2=1.64(5) 应力循环系数N1=60n1Lhj=60554(822608) 1=1.106109得：N2= N1 /=1.106109/3.8=2.911108(6) 由1表10-19, 查得kHN1=0.92，kHN2=0.96(7) 通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数SH。所以由1表 , 取S=1(8) H1=（ kHN1Hlim1）/S=（0.92555）/1=552MpaH2=（ kHN2Hlim2）/SH=(0.895

18、50) /1=528Mpa H= (H1+ H2)/2=540Mpa 1.23H2 书上P218 所以取：H= 540Mpa2、计算(1) d1t 2ktT1(+1)(ZHZE/H )2/(d)1/3 =21.666200(3.8+1)(2.425189.8)2 /(11.6454023.8)1/3 =49.12mm(2) 齿轮的圆周速度：V=d1tnI /（601000）=1.42m/s(3) 齿宽： b=dd1t=149.12=49.12mmmnt= d1tcost /z1=1.98mm2mm齿高：h=2.25 mnt=2.252=4.5mm齿宽齿高之比：b/h = 49.12/4.5 =

19、 10.92(4) 纵向重合度：=0.318d z1 tgt =0.3180.8130tg10 o=1.3625(5) 计算载荷系数ka 由1表10-2查得：kA=1 (有轻微b. 根据V=1.42m/s及齿轮精度为7级由1表10-8 , 查得：动载系数kv=1.05c. 假设kAFt / b 100 N/mm由1表10-3,查得：齿间载荷分配系数：kH=kF=1.4d. 由1表10-4，齿向载荷分布系数kH=1.420最后得到动载系数： k=kAkvkHkH= 11.051.41.35=2(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径d1=d1t( k / kt )1/3=49.12(2.1/

20、1.6)1/3=53.78mm(7) 计算模数mnmn= d1 cost / z1=53.78cos15o/24=2.16mm6.2.3按齿根弯曲疲劳强度计算 由1式(10-17), mn2kT1 Y( cost)2 (YFa YFa/ F) / (dZ12)1/31. 确定公式中各计算数值(1) 计算载荷系数根据kH=1.4及b/h=10.92由1图10-13,查得：kF=1.35得到：k =kAkvkFkF=11.051.41.35=2(2) 因为=2.045由1图10-28，查得：螺旋角影响系数Y=0.87(3) 由1表10-18，查得：弯曲疲劳寿命系数 kFN1=0.84, kFN2=

21、0.87取安全系数SF=1.5又已知FE1= 500Mpa ，FE2= 380Mpa最终得到：F1=( kFN1FE1 )/ SF=280MpaF2= (kFN2FE2 )/ SF=220.4Mpa(4) 计算当量齿数Zv1 ，Zv2由Zv1=Z1 / ( cost)3=24 / ( cos15o)3 = 26.63由Zv2=Z2 / ( cost)3=132/ ( cos10o)3 =102.08(5) 由1表10-5中可查得（用插值法得到）：齿形系数： YFa1=2.58 ， YFa2=2.18应力校正系数： YSa1=1.598 ， YSa2=1.79(6) 计算大小齿轮的YFa1 YF

22、a1/ F，并加以比较因为YFa1 YSa1/ F1=0.0147 YFa2 YSa2/ F2=0.0177取二者中的大值，得到YFa YFa/ F =0.01772. mt 2kT1 Y( cost)2 (YFa YFa/ F) / (dZ12)1/3 =22.00.87( cos15o)2662000.0177/ (11.64242)1/3 =1.60mm6.2.4分析对比计算结果由计算结果可知，由齿面接触疲劳强度计算得到的法面模数mn大于由齿根弯曲强度计算得到的法面模数。故而取mn=2mm(为标准模数)，即可满足齿根弯曲强度。同时为了保证齿面接触强度，就要保证d161.01mm，则需要按

23、d1= 61.01mm重新计算应有的齿数。因为z1 = d1cost/ mn=(54cos15o) / 2=26.1圆整取z1=27所以z2 = z1 =3.827=104圆整取z2 =1046.2.5几何尺寸计算1、中心距aa= mn (z1+z2) /2cos=2 (27+104) /2cos15=136mm圆整取a=136mm2、按圆整后的中心距修正=cos-1 mn (z1+z2) /2a= cos-1 2 (27+104) /(2136)=15.58 o3、计算两齿轮的分度圆直径d1 = mn z1 / cos=227/ cos15.58o=55d2 = mn z2 / cos=21

24、104/ cos15.58 o=216mm4、 齿宽齿宽系数：b=dd1=155=55mm圆整后取： B2 =55mm，B1 =60mm5、 齿顶圆直径，齿根圆直径： da1= d1+2mn =55+22=59 mm da2= d2+2mn =216+22=220 mm df1= d1-2.5mn =55-22.5=50 mm df2= d2-2.5mn =216-22.5=261 mm6.2.6验算kAFt / b因为Ft=2T1/d1=266200/55=2407.27N所以kAFt / b=12407.27/55=43.77100N/mm ，与初设相符综上所述，高速轴上齿轮设计合理，且强

25、度能够胜任工作。6.2.7高速级齿轮传动参数实际值由设计计算得高速级齿轮传动的： 实际传动比： i1= Z1 / Z2 =104/ 27 =3.8 II轴实际转速： nII = nI/ i1 =554/3.8 =146 r/min II轴实际转矩： TII =9.55106 PII / nII=9.551063.73/ 146 =244000Nmm6.3 低速级齿轮传动设计计算6.3.1原始数据1、 输入转矩TII =244000 Nmm小齿轮转速nII = nI/ i1 =554/3.8=146 r/min 理论齿数比= iL=3.22、选定齿轮类型、精度等级及齿数(1) 根据设计方案，采用

26、标准斜齿圆柱齿轮(2) 该减速器用于传送型砂，其工作速度较低，周围环境中粉尘偏高，故采用闭式软齿面。于是，小齿轮45Cr调质处理 HBS1 = 280HBS；大齿轮45钢正火处理HBS2 = 240HBSHlim1 = 552Mpa ，FE1= 296.67MpaHlim2= 517Mpa ， FE2= 230.53Mpa(3) 精度等级为7级(4) 初选Z1=20得：Z2=Z1=203.2=64圆整取：Z2=64(5) 初选螺旋角t=15o6.3.2 按齿面接触疲劳强度设计 由d1t 2kTII(+1)(ZHZE/H )2/(d)1/3 1、 确定公式中各计算数值(1) 初选载荷系数Kt =

27、1.6由1表10-7，取得：低速级确定 齿宽系数d=1(2) 由表10-6，得：弹性影响系数ZE=189.8(Mpa)1/2(3) 由图10-30，得：区域系数 ZH=2.425(n=20o, t=15o)(4) 由P215页 表10-26，得：1=0.77， 2=0.87所以 1+ 2=1.64(5) 应力循环系数N1=60n1Lhj=60146(822608) 1=2.915108N2= N1 /=2.915108/3.2=0.911108(6) 由1图10-19，查得： kHN1=0.93，kHN2=0.94(7) 通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数SH所以， 取SH=

28、1(8) H1 = kHN1Hlim1/SH=（0.93600）/1=552MpaH2= kHN2Hlim2/SH=（0.94550）/1=517Mpa H = (H1+ H2)/2 =534.5Mpa 1.23H2 所以取H= 558 Mpa2、计算(1) d1t 2ktTII(+1)(ZHZE/H )2/(d)1/3 =21.6244000(3.2+1)(2.425189.8)2 / (11.63.2534.52)1/3 =78.02mm(2) 齿轮的圆周速度：V=d1tnII / (601000)=78.02146/ (601000)=0.596 m/s(3) 齿宽： b=dd3t =7

29、8.021=78.02mm得： mnt= d1tcost /z1=（78.02cos15o）/20=3.77mm齿高： h=2.25 mnt=2.253.77=8.48mm齿宽齿高之比：b / h=78.02 /8.48= 9.2 纵向重合度：=0.318d Z1 tgt =0.318120tg15 o=1.704(4) 计算载荷系数ka. 由1表10-2查得kA=1b. 又根据V=0.596m/s及齿轮精度为7级由1表10-8查得动载系数kv=1.03c. 假设kAFt / b78.02mm取 d1 = 85mmd2= mn z2 / cos=464/ cos15.09 o=265mm4.

30、齿宽系数：b=dd1=185=85mm由之后强度等的校核需要，所以取: B2 =85mm , B1 =90mm5. 齿顶圆直径，齿根圆直径： da1= d1+2mn=85+24=93 mm da2= d2+2mn =265+24=273 mm df1= d1-2.5 mn=85 -2.54=75 mm df2= d2-2.5 mn =265-2.52.5=255mm6.3.6验算kAFt / b因为Ft=2TII / d1=2244000 / 85=5741.18N所以kAFt / b=15741.18/85 = 67.54 100N/mm ，与初设相符所以B2 =85mm , B1 =90m

31、m综上所述，高速轴上齿轮设计合理，且强度能够胜任工作。6.3.7由设计计算得高速级齿轮传动的： 实际传动比： i2= Z2 /Z1 =64/20=3.2 III轴实际转速： nIII = n II / i2=146 / 3.2 =45.6r/min III轴实际转矩： TIII =9.55106 PIII / nIII =9.551063.61/45.5 =758000Nmm6.4 各轴运动和动力参数汇总表（实际值）项目电机轴轴轴轴IV轴转速(r/min)144055414645.545.5功率(kw)43.843.733.613.4转矩(Nmm)26500662002440007580007140000传动比2.63.83.21效率0.960.970.970.941各轴运动和动力参数汇总表（实际值）项目mnnammvm/szdmmdfmmdammbmm精度等级高速级1220o15.58o1361.4227555950607210421622021155低速级1420o15.09o1740.5962085937590726426527325585七轴和键的设计计算7.1低速轴