二级减速器

机械设计课程设计计算说明书设计题目：设计带式输送机中的传动装置专业年级：机械12-4学号：1230060430学生姓名：张君鹏指导教师：刘丽芳机械工程系完成时间2014年7月4日机械设计课程设计任务书学生姓名：张君鹏学号：1230060430专业：机械12-4任务起止时间：2014年6月23日至2014年7月4日设计题目：设计带式输送机中的传动装置一、传动方案如图1所示：图1带式输送机减速装置方案二、原始数据滚筒直径d/mm800传送带运行速度v/(m/s)1.8运输带上牵引力F/N2200每日工作时数T/h24传动工作年限5单向连续平稳转动，常温空载启动。三、设计任务：1.减速器装配图1张（A0图纸）2.低速轴零件图1张（A3图纸）3.低速轴齿轮零件图1张（A3图纸）4.设计说明书1份在三周内完成并通过答辩参考资料：《机械设计》《机械设计基础》《课程设计指导书》《机械设计手册》《工程力学》《机械制图》指导教师签字：2014年6月23日1轴目录一、电机的选择........................................................................1二、传动装置的运动和动力参数计算....................................3三、V带传动设计....................................................................5四、设计减速器内传动零件（直齿圆柱齿轮）....................7五、轴的结构设计计算..........................................................14六、轴的强度校核..................................................................22七、校核轴承寿命..................................................................27八、键连接的选择和计算......................................................29九、箱体的设计......................................................................30十、心得体会..........................................................................311一、电机的选择1.1选择电机的类型和结构形式：依工作条件的要求，选择三相异步电机：封闭式结构U=380VY型1.2电机容量的选择工作机所需的功率PW=Fv/1000=3.96kWV带效率1:0.96滚动轴承效率（一对）2:0.99闭式齿轮传动效率（一对）3:0.97联轴器效率4:0.99工作机（滚筒）效率5(w):0.96传输总效率=0.825电动机所需的输出功率Pd=PW/=4.8kW1.3电机转速确定卷筒轴的工作转速W601000πvnD=42.97r/minV带传动比的合理范围为2~4，两级齿轮减速器传动比的合理范围为8~40，则总传动比的合理范围为'i=16~160，故电动机转速的可选范围为：dW'nin=688~6875r/min2在此范围的电机的同步转速有：750r/min;1000r/min;1500r/min;3000r/min依课程设计18-1：Y系列三相异步电机技术参数（JB/T9616-1999）选择电动机型号：Y132S-4额定功率Ped：5.5kw同步转速n：1500r/min满载转速nm：1440r/min3二、传动装置的运动和动力参数计算总传动比：mWnin33.512.1分配传动比及计算各轴转速取V带传动的传动比i0=3则减速器传动比i=i/i0=11.17两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比11.4ii3.954则低速级传动比21iii2.8252.2传动装置的运动和动力参数计算0轴（电动机轴）0dPP4.8kW0mnn1440r/min0009550PTn31.8Nm1轴（高速轴）101PP4.608kW010nni480r/min1119550PTn91.68Nm2轴（中间轴）2123PP4.425kW121nni121.396r/min2229550PTn348Nm43轴（低速轴）3223PP4.249kW232nni42.97r/min3339550PTn944Nm4轴（滚筒轴）4324PP4.164kW43Wnnn42.97r/min4449550PTn925.4Nm以上功率和转矩为各轴的输入值，1~3轴的输出功率或输出转矩为各自输入值与轴承效率的乘积。各轴运动和动力参数如下表：表2-1各轴运动和动力参数轴名功率P/kW转矩T/Nm转速n/(r/min)传动比i输入输出输入输出0轴4.831.814401轴4.6084.5691.68.91.148032轴4.4254.38348344.5121.3963.9543轴4.2494.21944934.5642.972.8254轴4.1644.12925.4915.7542.9715三、V带传动设计3.1确定计算功率根据已知条件结合教材《机械设计》由表8-8得到工作情况系数KA=1.4，故Pca=KAPd=6.72kW。3.2选择普通V带型号已知Pca，nm，结合教材《机械设计》由图8-11确定所使用的V带为A型。3.3确定带轮基准直径并验算带速(1)结合教材《机械设计》由表8-7;8-9，初选小带轮直径dd1=100mm。(2)验算带速：d1mπ601000dnv7.54m/s，满足5m/sv30m/s。(3)计算大带轮的基准直径d20d1did300mm。根据表8-9，取标准值315mm。3.4确定V带中心距和基础长度(1)根据d1d20d1d20.7()2()ddadd，初定中心距a0=550mm。(2)计算所需的带长2d1d2d00d1d20π2()24ddLadda=1772.89mm。由表8-2，对A型带进行基准长度Ld=1750mm。(3)实际中心距dd00-2LLaa539mm6中心距的变化范围mindmaxd0.0150.03aaLaaL513~591.5mm。3.5验算小带轮包角ood2d1118057.3dda157º120°合格。3.6计算V带根数Z由nm，dd1结合教材《机械设计》查表8-4得P0=1.312kW。由nm，i0，A型带，查表8-5得P0=0.169kW。已知1查表8-6得K=0.938，已知Ld查表8-2得KL=1.00则V带根数ca00αL()PzPPKK4.838，取z=5。3.7计算压轴力由教材《机械设计》表8-3，可知A型带单位长度质量q=0.105kg/m。单根V带的初拉力最小值：αca20minα2.5()500KPFqvKzv=154.38N。压轴力的最小值：1Pmin0min()2()sin2FzF=1512.8N。7四、设计减速器内传动零件（直齿圆柱齿轮）4.1高速级齿轮传动设计计算(1)选择材料及确定许用应力由教材《机械设计》表10-1确定以下参数：表4-1高速级齿轮材料及许用应力齿轮热处理方式齿面硬度Hlim1/MPaFE1/Mpa小齿轮40Cr调质280HBS600500大齿轮45钢调质240HBS550380由表10-22，10-23，取安全系数SH=1，SF=1.4。则许用应力为：Hlim1H1H[]S600MPaHlim2H2H[]S550MPaFE1F1F[]S357MPaFE2F2F[]S271MPa(2)按齿面接触强度设计设齿轮按8级精度制造，由教材《机械设计》204页设定载荷系数K=1.3，由表10-7得齿宽系数Φd=1.0，由表10-5可得弹性系数ZE=189.812MPa。小齿轮传递的（输入）转矩：T1=9.168×10³Nmm小齿轮分度圆直径：21131td1min12.32EHKTiZdi57.787mm。齿数取z1=24，z2=i1z1≈95，故实际传动比i1=z2/z1=3.96。齿宽d1tbd57.787mm，圆整得b=58mm。8取大齿轮齿宽b2=b=58mm，为补偿安装误差，取小齿轮齿宽b1=b2+(5~10)=66mm。模数m=d1t/z1=2.4077，按《机械原理》P180，取标准模数m=2.5，实际分度圆直径11dzm60mm，2d237.5mm，中心距122dda148.75mm。(3)验算齿轮弯曲强度由教材《机械设计》上图10-17，取齿形系数YFa1=2.65,YFa2=2.23，应力修正系数YSa1=1.58，YSa2=1.76。判断：1Fa11F12212zSaKTYYbm114.718MPa≦[σF1]判断：F1Fa2Sa2F2Fa1Sa1YYYY107.534MPa≦[σF2]满足条件，安全。(4)齿轮的圆周速度11π601000dnv1.508m/s。(5)计算实际载荷系数KH由表10-2查得使用系数KA=1根据v=1.508，8级精度，由图10-8查得动载系数KV=1齿轮的圆周力Ft1=2T1/d1t=3329NKAFt1/b=54.7N/mm100N/mm查表10-3得齿间载荷分配系数KHα=1.2由表10-4查得齿向载荷分布系数KHβ=1.458由此得到实际载荷系数KH=KAKVKHαKHβ=1.88269(6)小齿轮实际分度圆直径d1=d1t√KH/KHt=65.3785(7)齿轮其它参数确定模数m=d1/Z1=2.724取标准模数m=3实际齿数小齿轮Z1=d1/m=21.792取Z1=22大齿轮Z2=i1Z1=86.988取Z2=87分度圆直径小齿轮d1=Z1m=66mm大齿轮d2=Z2m=261mm齿宽b=Φdd1=66mm大齿轮b2=b=66mm小齿轮b1=b2+8=74mm查得Z1=22Z2=87时齿形系数YFa1=2.72,YFa2=2.206，应力修正系数YSa1=1.57，YSa2=1.777。判断：1Fa11F12212zSaKTYYbm103.42MPa≦[σF1]判断：F1Fa2Sa2F2Fa1Sa1YYYY94.94MPa≦[σF2]齿轮的圆周速度11π601000dnv1.508m/s校核查得使用系数KA=1;动载系数KV=1.077；齿间载荷分配系KHα=1.210载荷分布系数KHβ=1.458实际载荷系数KH=KAKVKHαKHβ=1.8843合格4.2低速级齿轮传动设计计算(1)选择材料及确定许用应力由教材《机械设计》表10-1确定以下参数：表4-2低速级齿轮材料及许用应力齿轮热处理方式齿面硬度Hlim1/MpaFE1/Mpa小齿轮调质280HBS600500大齿轮调质240HBS550380由表10-22，10-23，取安全系数SH=1，SF=1.4。则许用应力为：Hlim1H1H[]S600MPaHlim2H2H[]S550MPaFE1F1F[]S357MPaFE2F2F[]S271MPa(2)按齿面接触强度设计设齿轮按8级精度制造，由教材《机械设计》204页设定载荷系数K=1.3，由表10-7得齿宽系数Φd=1.0，由表10-5可得弹性系数ZE=189.812MPa。小齿轮传递的（输入）转矩：T2=348106Nmm小齿轮分度圆直径：