二级直齿圆柱齿轮减速器设计说明书.doc

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1、机械设计课程设计计算说明书 设计题目：二级展开式圆柱齿轮减速器设计者： 指导教师： 年 月 日一、传动方案拟定.2二、电动机的选择.2三、计算总传动比及分配各级的传动比.3四、运动参数及动力参数计算.3五、传动零件的设计计算.4六、轴的设计计算.11七、滚动轴承的选择及校核计算.13八、 键联接的选择及校核计算.15设计参数：1、 运输带工作拉力:F=2.7KN2、 运输带工作速度:V=1.6m/s 3、 滚筒直径：D=450mm；4、 工作寿命：10年，2班制，大修期3年， 所以，；H=28103005、 工作条件：载荷平稳，空载启动，室内工作，有粉尘；。传动装置设计：一、 传动方案：展开式

2、二级圆柱齿轮减速器。二、选择电机：1、 类型：Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机；2、 型号：工作机所需输入功率：Pw =FV/1000KW=27001.6/10000.95=4.55KW电机所需功率：P0=P/1=4.55/0.890=5.11KW，其中，为电动机轴至卷筒轴的传动装置总效率1电机转速选：1500；所以查表选电机型号为：Y132s-4 电机参数：额定功率：5.5 Kw满载转速：1440电机轴直径：三、 传动比分配：传动装置总传动比i= / （）其中：为高速级传动比，为低速级传动比，且，取，则有：;四、传动装置的运动和动力参数1、 电机轴： ； ；2、 高速轴：;

3、；;3、 中间轴：; ;4、低速轴： ;5、工作轴：; ;将以上算得的运动的动力参数列表如下：轴名参数电动机轴I轴II轴III轴工作轴转速n(r/min)14401440264.467.9767.97功率p(kw)5.115.0084.8334.6654.55转矩T(Nm)33.8933.21174.57655.4639.08传动比i1.005.4463.891.00效率0.980.9650.9650.975传动零件设计：一、齿轮设计（课本p147）高速级设计参数： 1、选材：大齿轮：45，调质处理表面淬火，硬度4050HBS；小齿轮：45，调质处理表面淬火，硬度4050 HBS。2、按齿面接

4、触强度设计(1)确定公式内的各项参数值1)试选载荷系数 1) 小齿轮的工作转矩：2)3)计算应力循环次数 4) 由图9-35查表的接触疲劳寿命系数5) 计算接触疲劳许用应力 取安全系数 ;(2) 计算齿轮参数1) 求小齿轮分度圆直径,代入中较小的值 2) 圆周速度 3) 计算齿宽 4) 5) 计算载荷系数 根据v=2.30m/s,8级精度,由图9-31得动载荷系数 直齿轮,假设,由表9-8查得由表9-7查得使用系数 ,由表9-9查得,由表9-32查得 ,故载荷系数6) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,7) 计算模数m3.按齿根抗弯强度设计 (1) 确定公式内的各项参数数值 1) 查图9

5、-39得大小齿轮的疲劳极限：;2) 由图9-38查得抗弯疲劳寿命系数: ;3) 取抗弯疲劳安全系数， 所以:4) 计算载荷系数 5)查取应力校正系数.由表9-11可查得,插值求得 6)查取应力校正系数.由表9-11可查得,插值求得 7)计算大,小齿轮的并加以比较 小齿轮的数值大. (2)设计计算 0对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m略大于由齿根弯疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数m的大小取决于抗弯强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可取由抗弯强度算得的模数1.40,并就近圆为标准值,按接触强度算得的分度直径,由 4. 几何尺寸计算 1)计算分度圆

6、直径 , 2)计算中心距 3)计算齿轮宽度 圆整,取 5.验算 ,合格 低速级：设计参数： 1、选材：大齿轮：45，调质处理表面淬火，硬度4050HBS；小齿轮：45，调质处理表面淬火，硬度4050 HBS。2、按齿面接触强度设计(1)确定公式内的各项参数值1)试选载荷系数 1) 小齿轮的工作转矩：2)3)计算应力循环次数 4) 由图9-35查表的接触疲劳寿命系数5) 计算接触疲劳许用应力 取安全系数 ;(3) 计算齿轮参数1) 求小齿轮分度圆直径,代入中较小的值 2) 圆周速度 3) 计算齿宽 4) 5) 计算载荷系数 根据v=0.682m/s,8级精度,由图9-31得动载荷系数 直齿轮,假

7、设,由表9-8查得由表9-7查得使用系数 ,由表9-9查得,由表9-32查得 ,故载荷系数6) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,7) 计算模数m3.按齿根抗弯强度设计 (1) 确定公式内的各项参数数值 1) 查图9-39得大小齿轮的疲劳极限：;2) 由图9-38查得抗弯疲劳寿命系数: ;3) 取抗弯疲劳安全系数， 所以:4) 计算载荷系数 5)查取应力校正系数.由表9-11可查得,插值求得 6)查取应力校正系数.由表9-11可查得,插值求得 7)计算大,小齿轮的并加以比较 小齿轮的数值大. (2)设计计算 0对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m略大于由齿根弯疲劳强度计算的模数,

8、由于齿轮模数m的大小取决于抗弯强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可取由抗弯强度算得的模数2.40,并就近圆整为标准值,按接触强度算得的分度直径,由 4. 几何尺寸计算 1)计算分度圆直径 , 2)计算中心距 3)计算齿轮宽度 圆整,取 5.验算 ,合格 所以，计算得齿轮的参数为：高速级 大2401.52214225小4412030低速级大2152.52213545小558650 二、初算轴径 （轴的材料均用45号钢，调质处理）高速轴：，（外伸轴，A=107），根据联轴器参数选择 ；中间轴：，（非外伸轴，A=118），具体值在画图时确定；低速轴：，（外伸

9、轴，A=107），根据联轴器参数选择 。三、轴承的润滑方式选择：高速级齿轮的圆周速度为： 所以，轴承采用油润滑。高速级小齿轮处用挡油板。 四、输入轴的设计计算1、轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配两级展开式圆柱齿轮减速器中可将齿轮安排在箱体两侧，齿轮由由轴肩定位，套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩定位，轴承两端分别用端盖密封与固定。采用过渡配合固定。（2）确定轴各段直径和长度I段：d1=22mm 长度取L1=52mmII段:d2=25mm初选用6205型滚动球轴承，其内径d=25mm,外径D=52 mm,宽度B=15mm考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁

10、应有一定距离。通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此,故II段长：L2=60mmIII段 :安装轴承的轴肩定位，d3=30mm L3=3mm段直径d4=25mm长度 L4=40mm段直径d5=35mm. 长度L5=28mm该轴段安装高速小齿轮，齿轮分度圆直径为44mm，可以判断e2.5m,因此，该齿轮为齿轮轴。VI段安装轴承的轴肩定位,L6=5mm VII段 该段为支撑段，取d8 =25mm L=15mm初选用6205型滚动球轴承，其内径d=25mm,外径D=52 mm,宽度B=15mm中间轴的设计计算1、轴的结构设计（1）轴的零件定位，固定和装配齿轮

11、的一端用轴肩定位，另一段用套筒固定，传力较方便。两端轴承常用同一尺寸，以便加工安装与维修，为便于装拆轴承，轴承上轴肩不宜太高。轴承两端分别用端盖密封与固定。（2）确定轴的各段直径和长度I段：取d1=35mm初选6027型滚动球轴承，其内径为35mm，外径为72mm，宽度为17mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长20mm，则该段长L1=37mm 。II段：安装高速大齿轮段长L2=23mm 直径d2=40mm。III段：固定II段齿轮轴肩取d3=50mm L3=8mmIV段：取d4=40mm L4=48mm该轴段安装低速小齿轮，齿轮分度圆直径为55 mm，安装轴

12、径为40mm，可以判断e2.5m,因此，该齿轮为齿轮轴。齿轮距III段轴径4mm。V段：d5=35mm L5=30mm轴承选6027型滚动球轴承，内径d=35mm,外径D=72mm，宽度B=17mm(3)按弯扭复合强度计算低速小齿轮求分度圆直径：已知d1=55mm求转矩：已知TII=174.57Nm求圆周力Ft：Ft=2TII/d1=2174.57103/55=6348N求径向力Fr：Fr=Fttan=63480.364=1929.8N高速大齿轮求分度圆直径：已知d1=240mm求转矩：已知TII=174.57Nm求圆周力Ft：Ft=2TII/d1=2174.57103/240=1454.75

13、N求径向力Fr：Fr=Fttan=1454.750.364=529.5N求支反力Fz、Fz、Ry、Ry在垂直面中可得Ry+ Ry=Fr+Fr 以Ry 为支点，由力矩方程可得43Fr+ （43+43）Fr= （43+43+45）Ry 代入数据，可得：Ry=1018.6NRy =1440.7N在水平面中 同理可得：Fz=2554.25NFz=4644.9N截面C在垂直面弯矩为MC1=115.63Nm(3)截面C在水平面弯矩为MC2=209.02Nm(4)计算合成弯矩MC=（MC12+MC22）1/2=（115.632+209.022）1/2=238.87Nm(5)计算当量弯矩：取=1Mec=MC2

14、+(T)21/2=238.872+(1174.57)21/2=295.86Nm(6)校核危险截面C的强度由式（10-3）e=Mec/（0.1d）=295.86103/(0.1313)=99.31Mpa-1b=268Mpa此轴强度足够输出轴的设计计算1、轴的结构设计（1）轴的零件定位，固定和装配两级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承非对称分布，齿轮右面用轴肩定位，左面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承依次从右面装入。（2）确定轴的各段直径和长度初选6210型深沟球轴承，其

15、内径为50mm，大径90mm,宽度为20mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则1段长41mm，2段安装齿轮段长度为43mm，d=52mm,轴肩定位为3mm,3段d=54mm,L=40mm,4段取套筒长为20mm，初选6210型深沟球轴承，其内径为50mm，大径90mm,宽度为20mm，故此段长40mm，5段d=48mm，L=45mm，六段d=47mm，L=50mm。七、滚动轴承的选择及校核计算根据根据条件，轴承预计寿命163003=14400小时1、计算输入轴承（1）已知n=1440r/min两轴承径向反力：FR1=FR2=500.2N初先两轴承

16、为滚动球轴承6205型根据课本得轴承内部轴向力FS=0.63FR 则FS1=FS2=0.63FR1=315.1N(2) FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端FA1=FS1=315.1N FA2=FS2=315.1N(3)求系数x、yFA1/FR1=315.1N/500.2N=0.63FA2/FR2=315.1N/500.2N=0.63根据课本得e=0.68FA1/FR1e x1=1 FA2/FR214400h预期寿命足够2计算中间轴承 (1)已知n=264.4r/min Fa=0 FR=FAZ=903.35N试选6210型深沟球轴承根据课本得FS=0.063FR

17、,则FS1=FS2=0.63FR=0.63903.35=569.1N(2)计算轴向载荷FA1、FA2FS1+Fa=FS2 Fa=0任意用一端为压紧端，1为压紧端，2为放松端两轴承轴向载荷：FA1=FA2=FS1=569.1N(3)求系数x、yFA1/FR1=569.1/903.35=0.63FA2/FR2=569.1/930.35=0.63根据课本P263表（11-8）得：e=0.68FA1/FR1e x1=1y1=0FA2/FR214400h此轴承合格3、计算输出轴承(1)已知n=67.94r/minFa=0 FR=FAZ=903.35N试选6210型深沟球轴承根据课本得FS=0.063FR

18、,则FS1=FS2=0.63FR=0.63903.35=569.1N(2)计算轴向载荷FA1、FA2FS1+Fa=FS2 Fa=0任意用一端为压紧端，1为压紧端，2为放松端两轴承轴向载荷：FA1=FA2=FS1=569.1N(3)求系数x、yFA1/FR1=569.1/903.35=0.63FA2/FR2=569.1/930.35=0.63根据课本P263表（11-8）得：e=0.68FA1/FR1e x1=1y1=0FA2/FR214400h此轴承合格八、键联接的选择及校核计算I轴：1输入轴与联轴器联接采用平键联接轴径dI1=16mm,LI1=52mm查手册得，选用A型平键，得：键 bh=5

19、mm5mm l=LI1-b=52-5=47mmTI=17N?m h=5mm根据课本式得p=4TI/dI1hl=4171000/16547=18.09MpaR(110Mpa)II轴:1中间轴与高速大齿轮联接用平键联接轴径dII2=40mm LII2=20mm TII=94.78Nm查手册选用C型平键键bh=12mm8mm l=LII2=20mm h=8mm据课本校核公式得p=4TII/dII2hl =494780/40208=59.24Mpap中间轴与低速小齿轮联接用平键联接轴径dII2=30mm LII2=40mm TII=94.78Nm查手册选用A型平键键bh=8mm7mm l=LII2-b

20、 =40-8=32mm h=7mm据课本校核公式得p=4TII/dII2hl=494780/30732=56.42 MpapIII轴：1低速轴与低速大齿轮联接用平键联接轴径dIII4=50mm LIII4=35mm TII=377.39Nm查手册选用C型平键键bh=14mm9mm l=LIII4 =35mm 取 h=9mm据课本校核公式得p=4TIII/dIII4hl=4377390/50359=95.8Mpap2输出轴与联轴器联接采用平键联接轴径d III6=40mm L III6=60mm T III=377.39Nm查手册选用A型平键键bh=12mm8mm l=LIII6-b=60-12=48mm h=8mm据课本校核公式得p=4T/dII2hl=4377390/40848=98.28Mpap所以各键强度足够.20