二级展开式圆柱斜齿轮课程设计说明书_(44页).docx

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1、-二级展开式圆柱斜齿轮课程设计说明书_-第 42 页机械设计课程设计说明书 设计题目 二级展开式圆柱斜齿轮减速器 院（系） 机械工程学院 班级 学号 设计人 指导老师 完成日期 2015 年 1 月 26 日 目录一、课程设计任务 . 3二、传动方案. 4三、V带传动设计. 6四、齿轮传动设计.11五、传动轴的设计及校核. 24六、键的选取及校核. 31七、轴承的选取及校核. 32八、联轴器的选取.36九、减速器的润滑和密封.38十、箱体及其附件主要尺寸. 40十一、课程设计收获与感悟. 42十二、参考文献. 43设计任务书一、课程设计题目设计带式运输机传动装置（简图如下）1.原始数据：鼓轮轴

2、所需扭矩T（Nm）660传送带速度v(m/s)0.75鼓轮直径D（mm）3002.工作条件：1）工作年限9年；2）连续单向回转，工作时有轻微振动，运输带允许速度误差5；3）室内工作，环境中有粉尘；4）生产厂加工8级精度的齿轮；5)动力源为三相交流电；6）小批量生产。二、课程设计任务1传动装置设计计算（总体设计及传动件及支承的设计计算）；2减速器装配草图设计（1张A0图纸手绘）；3减速器装配图设计（1张A0图纸打印）；4减速器零件图设计（2张A3图纸手绘，包括低速级大齿轮和低速轴）；三已给方案1外传动机构为V带传动。2减速器为两级展开式圆柱齿轮减速器。高速级用斜齿圆柱齿轮，低速级为直齿圆柱齿轮。

3、两级齿轮的材料均为45号钢( 需要调质和正火 )。第一部分 传动装置总体设计一、传动方案（已给定）1外传动为V带传动。2减速器为展开式两级圆柱齿轮减速器。采用斜齿圆柱齿轮。方案简图如下：二、该方案的特点分析该工作机有轻微振动，由于V带有缓冲吸振能力，采用V带传动能发挥其传动平稳，缓冲吸振和过载保护的特点。并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用V带这种简单的结构，价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。 减速器部分采用的是二级展开式圆柱齿轮减速器。二级闭式齿轮传动，能适应在繁重及恶劣的条件下长期工作，且使用维护方便。该种减速器结构简单，但齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度。高速级

4、齿轮布置在远离扭矩输入端的一边，这样轴在转矩作用下产生的扭转变形将能减缓轴在弯矩作用下产生弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。原动机部分为Y系列三相交流异步电动机。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还具有结构简单、尺寸紧凑、成本低，传动效率高的特点 。计算及说明结果三、原动机选择（Y系列三相交流异步电动机，电压380V）1选择电机容量已知运输带工作转矩T=660Nm，运输机带速V=0.75m/s 工作电机所需功率为Pw=Tn/9550 =3.3kW传动装置总效率=0.86查表可知:V带传动效率,闭式齿轮传动效率,滚动轴承传动效率(一对) ,联轴器效率=0

5、.99，传动滚筒=0.96，代入得0.86所需电动机功率为3.84kW 因载荷较为平稳,电动机额定功率略大于3.33kW 即可,查表,选用电动机额定功率为4kW2选择电动机转速 滚筒转速r/min 通常,V带传动的传动比范围为;二级圆柱齿轮减速器为； 则总传动比范围是,故电动机转速的可选范围为 =300.81504r/min符合这一范围的同步转速有1440r/min,综合考虑电动机和传动装置的尺寸,重量,价格和总的传动比,最终选择电动机型号为Y112M-4，技术数据:满载转速1440 r/min, 额定转矩/最大转矩2.2kNm,重要外形尺寸:中心距地高H=112mm,电机轴直径D=28mm。

6、Pw=3.3kW=0.863.84kWnw=37.6r/min电动机型号Y112M-4计算及说明结果电动机型号额定功率满载转速轴直径D轴长度L中心高HY112M-44Kw1440r/min28mm400mm112mm四、各级传动比的分配总的传动比为: 1440/47.7=30.18查表2-1取V带传动的传动比为取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为则低速级的传动比为五、计算传动装置的动力和运动参数1各轴转速1440 r/min2各轴输入功率（kW）3各轴输入转矩（Nm）4各轴运动和动力参数汇总编号功率P/kW转速n/(r/min)转矩/(N.m)传动比效率电动机轴4144026.532.30.9

7、63.84626.0958.574.330.953.65144.59241.083.030.963.5148.04702.44总传动比计算及说明结果第二部分 V带传动设计V带传动设计 已知外传动带选为普通V带传动1.确定计算功率：由机械设计( P156)表8-7查得工作情况系数 2、选择V带型号根据、查图8-11机械设计选A型V带。（=80100mm）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:由表8-6和表8-8(P157),取小带轮的基准直径=90mm,且,即电机中心高符合要求 2)验算带速v: 按式在(5-25)m/s范围内,故带速合适. 3)计算大带轮的基准直径

8、. 根据表8-8,取标准数4.确定中心距和带长Ld1)初选中心距 初定2)求带的计算基准长度由表8-2取带的基准长度Ld=1430mm3)计算中心距:a 500+ =485mm选择带型为A型Ld=1461485mm从而确定中心距调整范围485+0.031430=528mm485-0.151430=464mm5.验算小带轮包角 6.确定V带根数Z 1)计算单根V带的额定功率 由=90mm,n1=1440r/min ,查表8-4a得=1.064kW 由 n0=1440r/min,传动比为2.3,A型带,查表8-4b得P0=0.17kW 查表8-5得=0.96,表8-2得=0.96 于是1.14kW

9、2)计算V带根数Z 取Z=4根 7计算单根V带初拉力最小值 其中q由表8-3查得 8计算对轴的压力最小值 1047N9确定带轮的重要结构尺寸 小带轮基准直径dd1=90mm，采用实心式结构。大带轮基准直径dd2=200mm，采用孔板式结构.带数：4根1047Ndd1=90mmdd2=200mm第三部分 齿轮的结构设计一、高速级减速齿轮设计（斜齿圆柱齿轮） 两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为 高速轴实际转速 1.齿轮的材料，精度和齿数及螺旋角的选择因为运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度。材料按题目要求，都采用45号钢，锻选项毛坯，大齿轮、正火处理，硬度200HBS，小齿轮调质，硬度2

10、40HBS，均为软齿面。软齿面闭式传动，失效形式主要为疲劳点蚀。考虑传动平稳性，齿数宜取多些，初取=24 则初选螺旋角2.按齿面接触强度设计，即 （1） 确定公式内的各计算数值1） 试选=1.62） 由【1】P203 图8-20区域系数ZH=2.433=24（1）试算小齿轮分度圆直径1）确定公式内的各计算参数数值2) 试算小齿轮分度圆直径（2）调整小齿轮分度圆直径1）计算实际载荷系数前的数据准备2) 计算实际载荷系数3）按实际载荷系数求计算分度圆直径3.按齿根弯曲疲劳强度设计（1）确定公式内的各计算参数数值2) 试算齿轮模数（2）调整齿轮模数1）计算实际载荷系数前的数据准备2) 计算实际载荷系

11、数3）按实际载荷系数求计算模数(4)对比结果4.几何尺寸计算(1)计算中心距(2)修正螺旋角(3)计算齿轮分度圆直径(4)计算齿轮宽度5.校核(1) 齿面接触强度校核(2) 齿根弯曲疲劳强度校核由【1】P219 式10-24d1t32KHtT1du+1uZHZEZZh2初选载荷系数Kht=1.6小齿轮传递的转矩T1=47.7Nm由【1】P202 表10-5材料的弹性影响系数 ZE=189.8MPa12 由【1】P203 图8-20区域系数ZH=2.433由【1】P206 表10-5取d=1由【1】P219 式10-21Z=4-31-+t=tan-1tanncos=20.562at1=cos-1

12、z1*costz1+2han*cos=29.974at2=cos-1z2*costz2+2han*cos=23.204=z1tanat1-tant+z2tanat2-tant2=1.658=d*z1*tan=1.905Z=4-31-+=0.665由【1】P219 式10-23z=cos=0.985由【1】P209 式10-15N1=60*n*j*Lh=1.62109n2=n1u=3.75109由【1】P208 图8-23KHN1=1KHN2=0.97由【1】P208 图8-23Hlim1=700Hlim2=390取安全系数为S=1由【1】P207 式10-14H=KHNHlimSH1=KHN1

13、Hlim1S=700MPaH2=KHN2Hlim2S=378.3MPa由于H1H2故H=H2=378.3MPa由【1】P219 式10-24d1t32KHtT1du+1uZHZEZZh2=32*1.6*5.857*104110424+1104242.433*189.8*0.665*0.985378.32=52.790mm圆周速度v=*d1t*n1601000=1.73ms齿宽b=dd1t=52.790mm由【1】P192 表10-2KA=1由【1】P194 图10-8Kv=1.10由【1】P195 表10-3KH=1.4由【1】P196 表10-4KH=1.453KH=KAKvKHKH=2.2

14、38由【1】P204 式10-12d1=d1t3KHKHt=59.034m=d1cosZ1=2.387由【1】P219 式10-20mnt32KFtT1YYcos2dZ12YFaYSaF初选载荷系数KFt=1.6由【1】P219 式10-20求Yb=tan-1tancost=13.14v=cos2d=1.703Y=0.25+0.75v=0.690由【1】P219 式10-18求YY=1-120=0.778Zv1=Z1cos3=26.27Zv2=Z2cos3=113.847由【1】P200 图10-7YFa1=2.62YFa2=2.12由【1】P201 图10-18YSa1=1.6YSa2=1.

15、81由【1】P209 图10-24Flim1=590Flim2=380由【1】P208 图10-22KFN1=0.85KFN2=0.88由【1】P207 式10-14F=KFNFlimSF1=KFN1Flim1S=358.21F2=KFN2Flim2S=238.86YFa1YSa1F1=0.0116YFa2YSa2F2=0.0156因YFa1YSa1F1100N/mm取8级精度由【1】P194 图10-8Kv=1.03由【1】P195 表10-3KF=1.4由【1】P197图10-13KF=1.453KF=KAKVKFKF=2.03322mn=mnt3KFKFt=1.734m=2d1=59.0

16、35Z1=d1m=28.6化整29Z2=Z1*i=124.7化整125a=Z1+Z2mn2cos=158.7化整159=cos-1Z1+Z2mn2a=12.920d1=Z1mncos=59.51化整59d2=Z2mncos=256.49化整256b2=d1=71b1=b2+5=76H=22KHT1dd13u+1uZHZEZZ=315.14H合格F1=2KFT!YFaYSaYYcos2dmn3Z12=82.97F1F2=2KFT!YFaYSaYYcos2dmn3Z12=63.79H2故H=H2=366.6MPa由【1】P219 式10-24d1t32KHtT1du+1uZHZEZZh2=88.1

17、15mm圆周速度v=*d1t*n1601000=0.67m/s齿宽b=dd1t=88.115mm由【1】P192 表10-2KA=1由【1】P194 图10-8Kv=0.97由【1】P195 表10-3KH=1.4由【1】P196 表10-4KH=1.991KH=KAKvKHKH=2.628由【1】P204 式10-12d1=d1t3KHKHt=94.776mmm=d1cosZ1=2.967由【1】P219 式10-20mnt32KFtT1YYcos2dZ12YFaYSaF初选载荷系数KFt=1.6由【1】P219 式10-20求Yb=tan-1tancost=13.14v=cos2d=1.7

18、69Y=0.25+0.75v=0.674由【1】P219 式10-18求YY=1-120=0.778Zv1=Z1cos3=33.94Zv2=Z2cos3=102.90由【1】P200 图10-7YFa1=2.53YFa2=2.14由【1】P201 图10-18YSa1=1.63YSa2=1.78由【1】P209 图10-24Flim1=350Flim2=250由【1】P208 图10-22KFN1=1KFN2=1由【1】P207 式10-14F=KFNFlimSF1=KFN1Flim1S=350F2=KFN2Flim2S=250YFa1YSa1F1=0.0115YFa2YSa2F2=0.015

19、9因YFa1YSa1F1YFa2YSa2F2故YFaYSaF=YFa2YSa2F2=0.0115mnt32KFtT1YYcos2dZ12YFaYSaF=1.847圆周速度d1=mntZ1cos=59.011mmv=*d1t*n1601000=0.45m/s齿宽b=dd1t=59.011mm齿高h=2h*an+C*nmnt=4.5高宽比bh=13.11由【1】P192表10-2KA=1取8级精度由【1】P194 图10-8Kv=1.02由【1】P195 表10-3KF=1.4由【1】P197图10-13KF=1.46KF=KAKVKFKF=2.083mn=mnt3KFKFt=2.016化整2.5

20、m=2.5Z1=d1m=36.3化整37Z2=Z1*i=111.37化整112a=Z1+Z2mn2cos=191.001化整191=cos-1Z1+Z2mn2a=12.805d1=Z1mncos=94.859化整95d2=Z2mncos=287.14化整287b2=d1=95b1=b2+4=100H=22KHT1dd13u+1uZHZEZZ=354.36H合格F1=2KFT!YFaYSaYYcos2dmn3Z12=93.54F1F2=2KFT!YFaYSaYYcos2dmn3Z12=38.18F2Kht=1.6T1=241.8N/mZE=189.8MPa12ZH=2.433d=1t=20.56

21、1at1=28.221at2=23.458=1.678=2.462Z=0.659z=0.985N1=3.748x108n2=1.236x108KHN1=0.97KHN2=0.94Hlim1=700Hlim2=390S=1H1=679MPaH2=366.6MPaH=H2=366.6MPad1t=88.115mmv=0.67m/sb=88.115mmKA=1Kv=0.97KH=1.4KH=1.991KH=2.628d1=94.776mmm=2.967KFt=1.6b=13.14v=1.769Y=0.674Y=0.778Zv1=33.94Zv2=102.90YFa1=2.53YFa2=2.14YSa

22、1=1.63YSa2=1.78Flim1=350Flim2=250KFN1=1KFN2=1F1=350F2=250YFaYSaF=0.0115mnt=1.847d1=59.011mmv=0.45m/sb=59.011mmh=4.5bh=13.11KA=1Kv=1.02KF=1.4KF=1.46KF=2.083mn=2.016m=2.5Z1=37Z2=112a=191=12.805d1=95d2=287b2=95b1=100H=354.36F1=93.54F2=38.18齿轮参数汇总表高速级齿轮齿数分度圆直径d(mm)da(mm)df(mm)精度等级Z1295963548Z21252552592

23、50传动传动比i中心距a模数mn螺旋角计算齿宽b2(mm)4.33158212.9271低速级齿轮齿数分度圆直径d(mm)da(mm)df(mm)精度等级Z3379510088.758Z4112287292280.75传动传动比i中心距a模数mn螺旋角计算齿宽b4(mm)3.031912.512.80595设计内容计算及说明结果五、传动轴的设计及校核1. 轴的结构与设计低速轴的结构设计尺寸a. 确定各轴段直径 d1=50 mmd2=55 mmd3=60 mmd4=65 mmd5=70 mmd6=65 mmd7=60 mmb. 确定各轴段长度L1= 112 mmL2= 48 mmL3= 20 m

24、mL4= 104 mmL5= 15 mmL6= 96 mmL7= 54 mm中速轴结构设计尺寸 a. 确定各轴段直径 d1=50 mmd2=60 mmd3=95 mm（分度圆） d4=60 mmd5=55 mmd6=50mmb. 确定各轴段长度L1= 50 mmL2= 15 mmL3= 106 mmL4= 15 mmL5= 68 mmL6=50mm设计内容计算及说明结果(4)高速轴尺寸a.确定各轴段直径d1=30mmd2=35mmd3=40mmd4=45mmd5=59mm（分度圆）d6=45mmd7=40mmb.确定各轴段长度L1=52mmL2=54mmL3=16mmL4=136mmL5=76

25、mmL6=12mmL7=32mm设计内容计算及说明结果低速轴强度校核 计算轴上的载荷分析图（5）a. 作用在齿轮上的力 垂直面 水平面Ft=4891.98NFr=1825.95NFa=1111.66N设计内容计算及说明结果 总弯矩从轴的结构以及扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面，现将计算出的截面C处的MH、M V、M V及M的值例于下表：载荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=1815.89NFNH2=3641.84NFNV1=1438.81NFNV2=3452.47N弯矩MM H1 =0.87105NmmM H2 =0.73105NmmMV =0.69105 Nmm总弯矩M 1=1.1110

26、5 NmmM 2=1.004105Nmm扭矩TT=Nmm设计内容计算及说明结果c. 按弯扭合成校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。由【2】P362 表（15-1），得：由【2】P374 式（15-5），取，轴的计算应力为：六、键的选取及强度校核2.1低速轴齿轮的键联接（1）选择类型及尺寸根据d =65mm，L=96mm，由2P140表（14-1），选用A型，bh=1811，L=90mm（2）键的强度校核a.键的工作长度l及键与轮毂键槽的接触高度kl = L -b= 72 mmk = 0.5h = 5.5mmb.强度校核此处，键、轴和轮毂的材料都是钢，由1P106表（6-2），取p=110MPaT =N.mmp = p键安全合格该轴强度合格该键强度合格设计内容计算及说明结果2.2低速轴联轴器的键联接(1)选择类型及尺寸根据d =50mm，L=112mm，由2P140表（14-1），选用A型，bh=149 L=100mm(2)键的强度校核a.键的工作长度l及键与轮毂键槽的接触高度kl = Lb= 84mmk = 0