机械设计课程设计-双级圆柱齿轮减速器.docx

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1、成朋朋机械设计课程设计：双级圆柱齿轮减速器 计 算 及 说 明结 果一、设计任务书 1、设计任务设计带式输送机的传动系统，采用两级圆柱齿轮减速器2、原始数据 输送带有效拉力 F=3200N 输送带工作速度 v=1.3m/s（允许误差5%） 输送带滚筒直径 d=300mm 减速器设计寿命为5年，3、工作条件两班制工作，每年工作300天，空载起动，载荷有轻微震动，常温下连续（单向）运转，工作环境多尘，电压三相交流电源为380/220V的。二、传动系统方案拟定带式输送机传动系统方案如下图所示：带式输送机由电动机驱动，电动机1通过联轴器2将动力传入减速器3，再经过联轴器4将动力传至输送机滚筒5，带动输

2、送带7工作。三、电动机的选择 1、电动机容量的选择由已知条件可以计算出工作机所需的有效功率Pw= 32001.31000= 4.16kw 总=011223344w =0.990.990.970.990.970.990.990.990.96 =0.8504Pr=4.160.8504=4.892 kw取电动机额定功率 Pm=5.5kw2、电动机转速的选择输送机滚筒轴的工作转速 n=600001.33.14300=82.80r/min 由于整个传动系统采用二级减速，因此总传动比不易过大，所以选择同步转速ns=1000r/min的电动机为宜。3、电动机型号的确定根据工作条件：单向运转、两班制连续工作，

3、工作机所需电动机功率Pr=1000r/min等，选用Y型系列三相异步电动机，卧式封闭结构，型号为Y132M26，其主要数据如下：电动机额定功率Pm=5.5kw电动机满载转速nm=960r/min电动机轴伸直径D=38mm电动机轴伸长度E=80mm电动机中心高H=132mm四、传动比的分配带式输送机传动系统的总传动比i=96082.80=11.59由系统方案知i01=1；i34=1取高速传动比i12=1.311.59=3.88低速传动比i23=11.593.88=2.99传动系统各传动比分别为：i01=1，i12=3.88，i23=2.99，i34=1五、传动系统的运动和动力参数计算0轴（电动机

4、轴）：n0=nm=960r/minp0=pr=4.892kwT0=9550=95504.892960=48.67NM1轴（减速器高速轴）：n1= =9601=960r/minp1=p001=4.8920.99=4.84kwT1=T0i0101=48.6710.99=48.18Nm 2轴（减速器中间轴）：n2= =9603.88=247.42 r/minP2=p112=4.840.9603=4.65kwT2=T1i1212=48.183.880.9603=179.52Nm3轴（减速器低速轴）： n3= =247.422.99=82.75r/minp3=p223=4.650.9603=4.47kw

5、T3=T2i2323=179.522.990.9603=515.46Nm 4轴（滚筒轴）n4= =82.751=82.75r/minp4=p334=4.470.9801=4.38kwT4=T3i3434=515.4610.9801=505.20Nm上述计算结果和传动比效率汇总如下：轴 号电动机两级圆柱齿轮减速器工作机0轴1轴2轴3轴4轴转速n(r/min)960960247.4282.7582.75功率P(kW)4.164.844.654.474.38转矩T(Nm)48.6748.18179.52515.46505.20两轴连接件、传动件联轴器齿轮齿轮联轴器传动比i13.882.991传动效率

6、0990.96030.96030.9801六、减速器传动零件的设计计算1、高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料及热处理方法 小齿轮选用45钢，调质处理 HBS=230250 大齿轮选用45钢，正火处理 HBS=190210 （2）确定许用弯曲应力： 弯曲疲劳极限应力 由图13-9c 小齿轮Flim1=250MPa 大齿轮Flim2=220MPa 寿命系数 应力循环次数 NF1=1.38109 NF2=1.19108 由图13-10 YN1=0.9 YN2=0.93 应力修正系数 Yst=2最小安全系数 由表13-4，按一般可靠度 SFlim=1.25许用弯曲应力 由试（13-8）

7、 F2=327.36MPa（3）许用接触应力计算 由机械设计图1313（以下所用依据均为机械设计课本中的图表）得： 两齿轮接触疲劳极限应力为小齿轮Hlim1=580MPa 大齿轮Hlim2=550MPa 应力循环次数 NH1=1.38109 NH2=1.19108由图1314得 ZN1=0.9 ZN2=0.93由表13 4 得 最小安全系数 SHmin=1则需用接触应力为： H1= =5800.91=522MPa H2= =5500.931=511.5MPaH1 H2取H1 = H2 = 511.5MPa（4）按齿面接触应力强度确定中心距载荷系数由表132，取K=1.2齿宽系数 由表136 ，

8、软齿面取 d=0.9由式1315，a= 0.35弹性系数 由表135 ， ZE=189.8节点区域系数初设螺旋角=12 由图1312 ，ZH=2.46重合度系数取Z1=22 ，Z2=iZ1=224.14 = 91.08 ，取Z2=91i=u=4.1363（误差0.1%5%）端面重合度由式1319 =1.66 得： = 1.66 ,Y= 1.49由式1324 ， Z= =0.776螺旋角系数由式1325 ，Z =0.989设计中心距由式1313，a（u1）=(4.14+1) 3（189.82.460.780.989511.5）25001.248.180.354.14=110.34mmmn=211

9、0.34cos1222+91=1.91取mn=2mm：重求中心距a = =115.52mm圆整中心距，取a = 118mm调整= cos-1=cos-1=16.738（在820取值范围内） （5）确定齿轮参数与尺寸 齿数： z1=22， z2=91 ；模数： mn=2mm确定实际齿数比：分度圆直径：d1=45.950mmd2=190.052mm确定齿宽：b=b2=aa=1180.35 = 41.3mm 取b=b2=45mm b1=b2+5=45+5=50mm （6）验算齿轮弯曲强度 由表134 、 式138 得 同理可得：F2=327.36 MPa 当量齿数zv1=25.05(按25查表)zv

10、2=91cos316.738=103.69（按150查表） 齿形系数YFa和修正系数YSa由表133 ，YFa1=2.62 YSa1=1.59 YFa2=2.14 YSa2=1.83 重合度系数Y由式1319 =1.62 螺旋角系数查图1317 ， 取Y= 0.88 校核弯曲强度F1 = 2000248.184545.9522.620.7130.88=45.96MPa F1 同理，F2 = 51.65 MPa F2 两齿轮弯曲强度足够 2、低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算 (1)却定第二级齿轮相关系数 根据第一级齿轮相关系数算出二级齿轮相应的要求参数：n2=n1/i1=960/3.88=247.4

11、2 r/mini2=i/i1=11.59/3.88=2.99 n3=247.42/2.99=82.75 r/min（2）选择齿轮材料及热处理方法 小齿轮选用45钢，调质处理 HBS=230250 大齿轮选用45钢，正火处理 HBS=190210（3）确定许用弯曲应力： 弯曲疲劳极限应力 由图13-9c 小齿轮Flim1=250MPa 大齿轮Flim2=220MPa 寿命系数 应力循环次数 NF1=601247.42530016=3.56108 NF2=1.19108 由图13-10 YN1=0.93 YN2=0.94 应力修正系数 Yst=2最小安全系数 由表13-4，按一般可靠度 SFlim

12、=1.25许用弯曲应力 由试（13-8） F2=330.8MPa（4）许用接触应力计算 由机械设计图1313（以下所用依据均为机械设计课本中的图表）得： 两齿轮接触疲劳极限应力为:小齿轮Hlim1=580MP 大齿轮Hlim2=550MPa 应力循环次数 NH1=60247.42300516=3.56108 NH2=60182.75530016=1.19108由图1314得 ZN1=0.94 ZN2=0.96由表13 4 得 最小安全系数 SHmin=1则需用接触应力为： H1= =545.2MPa H2= =528MPaH1 H2H = H2 = 528MPa（5）按齿面接触应力强度确定中心

13、距载荷系数由表132，取K=1.2齿宽系数 由表136 ，软齿面取 d=0.9由式1315，a= 0.43弹性系数 由表135 ， ZE=189.8节点区域系数初设螺旋角=12 由图1312 ，ZH=2.46 合度系数取Z1=28 ，Z2=iZ1=283.19 = 89.32 ，取Z2=89i=u=3.178（误差小于5%）端面重合度,由式（13-19） =1.69由式1324:= 1.69 = 1.49螺旋角系数由式1325 ，Z=0.989设计中心距由式1313，a（u1）=(3.19+1)3(189.82.460.7690.989528)25001.2179.520.433.19 =13

14、7.05mmmn=2.36 取mn=2.5mm重求中心距 a = =149.5mm圆整中心距，取a = 150mm调整= cos-1=cos-1=12.838 （6）确定齿轮参数与尺寸 齿数： z1=28， z2=89；模数： mn=2.5mm实际齿数比：确定分度圆直径：d1=71.794mmd2=228.205mm确定齿宽：b=b2=aa=1500.43 = 64.5mm 取b=b2=65mm b1=b2+5=65+5=70mm （7）验算齿轮弯曲强度 由表134 、 式138 得 F1=372MPa F2=330.8 MPa 当量齿数zv1=30.20 （按30查表）zv2=96.02 （

15、按100查表） 齿形系数YFa和修正系数YSa由表133 ，YFa1=2.52 YSa1=1.625YFa2=2.18 YSa2=1.79 重合度系数Y由式1319，Y=0.607 =1.686 螺旋角系数查图1317 ， 取Y= 0.89 校核弯曲强度 F1 =20001.2179.526571.7942.52.520.6950.89 =57.56MPa F1 同理计算得：F2 e X=0.56 Y=2.09 fp=1.2Pr=2609.7N Cjs=29071 Cr 故6307轴承满足要求D=80mm B=21mm damin=44mm中间轴（2轴）上滚动轴承的选择:按承载较大的滚动轴承选

16、择其型号。因支撑跨距不大，故采用两端固定式轴承组合方式。轴承类型选为深沟球轴承，轴承预期寿命取为Lh=24000h由前面计算结果知：轴承所受径向力Fr= N，轴承所受径向力Fa=568.2N，轴承工作转速n=247.42 r/min。初选深沟轴承；6406， 基本额定动载荷：Cr=47500N，基本额定静载荷：C0r=24500N,FaCor=0.023 e=0.217 FaFr=0.14e X=1 Y=0 fp=1.2Pr=4804.8N Cjs=34062 Cr 故6406轴承满足要求D=90mm B=23mm damin=39mm低速轴（3轴）上滚动轴承的选择:按承载较大的滚动轴承选择其

17、型号。因支撑跨距不大，故采用两端固定式轴承组合方式。轴承类型选为深沟球轴承，轴承预期寿命取为Lh=24000h由前面计算结果知：轴承所受径向力Fr=N，轴承工作转速n=82.75r/min。初选深沟轴承；6210， 基本额定动载荷：Cr=35000N，基本额定静载荷：C0r=23200N, fp=1.2Pr=3943.67N Cjs=19406 Cr 故6210轴承满足要求D=90mm B=20mm damin=57mm九、键连接和联轴器的选择（1）高速轴（1轴）上键连接和联轴器的选择 由前面计算结果知：高速轴的工作转矩T=48.18Nm，工作转速n=960r/min。查表181，工作情况系数

18、，取K=1.4。计算转矩Tc=KT=1.448.18= 67.45Nm查表附表F-2查得：高速输入轴（与电动机相连的一边）选用TL型弹性套柱销联轴器TL5联轴器GB 432384，d=32mm，l=82mm许用转矩T=250Nm，许用转速n=3800r/min。因TcT，nn，故该联轴器满足要求。低速轴联轴器选用TL7GB 432384 许用转矩T=500Nm，许用转速n=3600r/min因TcT，nn，故该联轴器满足要求。选A型普通平键，d=32mm查表1516，初选 108GB109679：b=10mm，h=8mm，L=70mmp=12.868Mpa p强度足够。（2）中间轴（2轴）上的

19、键连接选择小齿轮选A型普通平键，d=42mm查表1516，初选128 GB109679：b=12mm，h=8mm，L=33mmp=70.875Mpa p强度足够。大齿轮选A型普通平键，d=42mm查表1516，初选128GB109679：b=12mm，h=8mm，L=60mmp=49.117 p强度足够。（3）低速轴（3轴）上键连接和联轴器的选择 由前面计算结果知：低速轴的工作转矩T=600.9271Nm，工作转n=54.5955r/min。查表181，工作情况系数，取K=1.4。计算转矩Tc=KT=1.4600.927=841.298Nm查表，选用HL弹性柱销联轴器HL4联轴器GB 5843

20、86，d=40mm，l=84mm。许用转矩T=1250Nm，许用转速n=4000r/min。因TcT，nn，故该联轴器满足要求。选A型普通平键，d=40mm查表1516，初选108 GB109679：b=10mm，h=8mm，L=84mmp=0.1Mpa p强度足够。Pw=4.16 kw总=0.8504Pr=4.892 kwPm=5.5kwns=1000r/minY132M26i=11.59i12=3.88i23=2.99n0=960r/minp0=4.892kwT0=48.67NMn1=960r/minp1=4.84kwT1=48.18Nmn2=247.42r/minP2=4.65kwT2=

21、179.52Nmn3=82.75 r/minp3=4.47kwT3=515.46Nmn4=82.75r/minp4=4.38kwT4=505.20NmHBS=230250HBS=190210NF1=1.38109NF2=1.19108YN1=0.9 YN2=0.93Yst=2SFlim=1.25F1=360MPaF2=327.36MPaNH1=1.38109 NH2=1.19108ZN1=0.9 ZN2=0.93SHmin=1H1 =522MPaH2=511.5MPaH=511.5MPaK=1.2d=0.9a= 0.35ZE=189.8ZH=2.46Z1=22Z2=91Z=0.776Z=0.9

22、89mn=2mma =118mm=16.738d1=45.950mmd2=190.052mmb=45mmb1=50mmF1 =360 MPa F2 =327.36 MPaYFa1=2.62 YSa1=1.59YFa2=2.14 YSa2=1.83Y=0.713Y= 0.88F1=45.96MPa F1sHBS=230250HBS=190210NF1=3.56108 NF2=1.19108YN1=0.93 YN2=0.94Yst=2SFlim=1.25F1=372MPaF2=330.8MPaHlim1=580MPaHlim2=550MPaNH1=3.56108NH2=1.19108ZN1=0.9

23、4 ZN2=0.96SHmin=1H1 =545.2MPaH2= 528 MPaH=528 MPaK=1.2d=0.9a= 0.43ZE=189.8ZH=2.46Z1=28Z2=89 =1.69 =1.49Z=0.769Z=0.989a =150mm=12.838mn=2.5mmu=3.178d1=72.794mmd2=228.205mmb=b2=65mmb1=70mm YFa1=2.52 YSa1=1.625 YFa2=2.18YSa2=1.79Y=0.695F1=57.56MPa F1F2 F2FBH=310.52FAH=486.52FBV=599.2FAV=1497.9MC右=84048.2Nmmd24.6mm45钢调质