同轴式斜齿圆柱齿轮二级减速器课程设计说明书

机械设计课程设计说明书设计题目同轴式斜齿圆柱齿轮二级减速器机械与汽车工程学院学院机械设计制造及其自动化专业班级07级机制0711班学号07116135设计人张珂指导老师张良斌完成日期2009-12-311目录设计任务书……………………………………………………1传动方案的拟定及说明………………………………………2电动机的选择…………………………………………………2计算总传动比及分配各级传动比的分配……………………4计算传动装置的运动和动力参数……………………………4传动零件的设计计算…………………………………………9轴的设计计算…………………………………………………10滚动轴承的选择及计算………………………………………21键连接的选择及校核计算……………………………………23联轴器的选择…………………………………………………24减速器附件的选择……………………………………………25润滑与密封……………………………………………………25参考资料目录…………………………………………………26设计小结与感想………………………………………………271机械与汽车工程学院2007级《机械设计》课程设计任务书班级：机制0711班姓名：张珂学号：07116135指导老师：张良斌日期：2009-12-31设计题目：带式运输机传动装置的设计设计时长：二周一、主要内容1、掌握减速器齿轮、轴、轴承、箱体、键等所有零件的设计计算；2、会用《机械设计手册》查取数据和标准件的型号。二、任务1、按照设计数据（编号）A4和传动方案（编号）b，高速级选用圆柱斜齿轮和低速级选用圆柱斜齿轮设计减速器装置。2、绘制传动装置装配图一张；3、绘制传动装置中轴、齿轮零件图各一张；4、编制设计说明书一份。（字数在8000字左右）三、进度安排时间内容安排第1天布置任务，总体设计第2天运动分析、计算传动比、计算功率第3天齿轮的设计计算第4天轴的结构设计计算第5天轴的计算，箱体的设计第6-8天绘制装配图、零件图第9-10天编制设计说明书、答辩四、设计数据数据编号A1A2A3A4A5A6A7A8A9A0运输带工作拉力F(N)1500220023002500260028003000400048003000运输带速度（m/s）1.11.11.11.11.11.41.21.61.80.8卷筒直径D(mm)220240300400200350350400500250五、传动方案a二级展开式b二级同轴式c带-圆柱齿轮式d圆锥圆柱齿轮式六、已知条件1、第四部分的设计数据；2、工作条件：两班制，连续单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘（运输带、卷筒及支撑包括卷筒轴承的摩擦阻力影响已在F中考虑），环境最高温度40C；3、使用折旧期：8年检修间隔期：4年一次大修，两年一次中修，半年一次小修;4、动力来源：电力，三相交流，380/220V;5、运输带速度允许误差：±5%；6、生产条件：中等规模制造厂，可加工7～8精度的齿轮及蜗轮，小批量生产。2一、传动方案的拟定及说明由题目所知传动机构类型为：同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。结构较复杂，轴向尺寸较为紧凑，中间轴较长、刚度差。总体布置简图1—电动机；2、4—联轴器；3—齿轮减速器；5—卷筒；6—带式运输机（工作机）该布置特点：减速器的长度较短，但轴向尺寸及重量较大。两队齿轮浸入油中深度大致相等。高速级齿轮的承载能力难于充分利用；中间轴承润滑相对困难；中间轴较长，刚性差，载荷沿齿宽分布不均匀。二、电动机的选择1．电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转。Y系列（IP44）电动机为一般用途全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，具有防止灰尘、铁屑或其他杂物侵入电动机内部之特点，B级绝缘，工作环境温度不超过+40°C，相对湿度不超过95%，海拔高度不超过1000m，额定电压380V，频率50Hz，适用于无特殊要求的机械上，所以选用常用的封闭式Y（IP44）3系列的电动机。由[1]p1672．电动机容量的选择1）工作机所需功率PwPw＝2500*1.1=2.75kw电动机的输出功率/P＝Pwd其中设计方案的总效率=1*2*3*4*5*6…n1——联轴器的传动效率（2个）2——齿轮的传动效率（2对）3——轴承的传动效率（3对）本次设计中有7级传动效率其中1=0.99（两对联轴器的效率取相等）2=0.98（两对齿轮的效率取相等）3=0.99（减速器的3对轴承）由[1]表1-7均为初选效率。＝332221＝0.99*0.99*0.98*0.98*0.99*0.99*0.99=0.91333wP=1000FvkW/P＝Pwd=2.75/0.91333=3.01kw3．电动机转速的选择由已知得运输带速度（m/s）1.1卷筒直径D(mm)400其中nw=Dvnw—卷筒转速（52.55r/min）由于本方案中只有齿轮传动，常用的齿轮传动的单级传动比i=3~5，故二级后为9~25，nd=472.85~1313.75r/min，电动机的转速越高，磁极越少，尺寸质量越小，价格也越低；但传动装置的总传动比要增大，传动级数增大，从而使成本增加。对Y系列电动机，如无特殊要求，通常多选用同步转速为1500r/min和1000r/min的电动机，故初选为同步转速为1000r/min的电动机。4．电动机型号的确定由[1]表20－1查出电动机型号为Y132M1-6,其额定功率为4kW，满载转速960r/min。基本符合题目所需的要求。4电动机型号额定功率/KW满载转速r/min堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩质量/KgY132M1-649602.02.073机座号级数ABCDEFGHKL132M6216178893880103313212515三、计算总传动比及分配各级传动比的分配1、计算总传动比由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为：i＝nm/nw=960/52.55=18.268多级传动中，总传动比为i＝i1*i2*i3……in2、合理分配各级传动比由于减速箱是同轴式布置，所以i1＝i2。因为i＝18.268，故取i1=i2=4.27。并取齿宽系数125.1aa（1a、2a分别为高速级和低速级齿轮的齿宽系数）速度偏差5%，所以可行。四、计算传动装置的运动和动力参数各轴转速、输入功率、输入转矩的计算1.转速的计算电动机转轴速度n0=960r/min高速In1=0inm=960r/min中间轴IIn2=11in=225r/min低速轴IIIn3=22in=52.7r/min卷筒n4=52.7r/min。2.各轴功率的计算电动机额定功率4Kw5高速IP1=P0*1*3=4*0.99*0.99=3.9204Kw中间轴IIP2=P1*2*3=3.9204*0.98*0.99=3.80Kw低速轴IIIP3=P2*2*3=3.80*0.98*0.99=3.68676Kw卷筒P4=P3*1=3.68676*0.99=3.65Kw3.各轴转矩电动机转轴T0=2.0Nm高速IT1=11*9550nP=9609204.3*9550=39Nm中间轴IIT2=22*9550nP=2258.3*9550=161.3Nm低速轴IIIT3=33*9550nP=7.5268676.3*9550=668Nm卷筒T4=44*9550nP=7.5265.3*9550=661Nm其中Td=ddnP9550(n*m)项目电动机轴高速轴I中间轴II低速轴III卷筒转速（r/min）96096022552.752.7功率（kW）43.92043.83.686763.65转矩（N·m）2.039151.3668661传动比114.274.271效率10.99×0.990.98×0.990.98×0.990.99五、传动零件的设计计算61．选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）齿轮类型已知，即采用斜齿轮传动2）精度选择运输机为一般工作机器，速度不高，故用7级精度3）材料选择；选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。由[2]表10-14）齿数选择试选小齿轮齿数z1＝22，大齿轮齿数z2＝z1*i=93.94，取955）选取螺旋角初选螺旋角β＝14°2．按齿面接触强度设计因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算按式（10—21）试算，即321·2HEHdtZZuuTKdtσεφα下面对此公式中的数据确定和计算1)确定公式内的各计算数值7(1)选载荷系数Kt(2)区域系数(3)计算小齿轮传递的扭矩(4)重合度（5）齿宽系数φd（6）弹性影响系数ZE（7）接触疲劳强度极限（8）计算工作应力循环次数（9）接触疲劳寿命系数（10）计算接触疲劳需用应力由[2]218试选Kt＝1.6由图10－30选取T1=95.5×10e5×P1/n1由图10－26查取εα＝εα1＋εα2由表10－7查取两支承相对于小齿轮做对称布置的齿宽系数由表10－6查得材料的弹性影响系数由图10－21d按齿面硬度查得大小齿轮的接触疲劳强度极限N1＝60n1jLh=60×940×1×（2×8×300×8）N2＝N1/5由图10－19查得接触疲劳寿命系数取失效概率为1％，安全系数S＝1[h]1SKHN1lim1[h]2SKHN2lim2[h]=（[h]1+[h]2）/2Kt＝1.6ZH＝2.433T1=3.9*10e4N·mmεα1＝0.765εα2＝0.88εα＝1.645φd＝1ZE＝189.8MpaσHlim1＝600MPaσHlim2＝550MPaN1=2.2*10e9N2=4.3*10e8KHN1＝0.95KHN2＝0.98[h]1=570Mpa[h]2=539Mpa[h]=554.5Mpa2）计算（1）试算小齿轮分度圆直径d1t（2）计算圆周速度（3）计算齿宽b及模数mntd1t≥3211·2HEHdtZZuuTKσεφαv=10006021ndtπ=10006022596.40πb=φd×d1t=1×40.96mmmnt=11coszdtβ=2214cos96.40。h=2.25mnt=2.25×1.8mmd1t≥40.96mmv=0.48m/sb=40.96mmmnt=1.8mmh=4.05mm8（4）工况系数（5）计算纵向重合度（6）计算载荷系数K（7）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径（8）计算模数mn3．按齿根弯曲强度设计1）确定计算参数（1）计算载荷系数（2）螺旋角影响系数（3）计算当量齿数（4）查取齿形系数（5）查取应力校正系数（6）查取大小齿轮弯曲疲劳强度极限b/h=40.96/4.05εβ=βtan318.01zd=0.318×22×tan14°已知载荷平稳，所以取KA=1根据v=0.48m/s,7级精度，由图10—8查得动载系数KV由表10—4查的KHβ的计算公式和直齿轮的相同由图10—13查得由表10—3查得故载荷系数K=KA*KV*KHα*KHβd1=31/ttKKd=36.1/9.196.40mmmn11coszdβ=22cos1437.43。3212·cos2FSaFadnYYzKTYmσεφβαβK=KA×KV×KFα×KFβ根据纵向重合度εβ=1.744，从图10－28查得螺旋角影响系数zv1=z1/cos3β=22/cos314。z2=z2/cos3β=95/cos314。由表10－5查得由表10－5查得由图10—20c查得大小齿轮的弯曲疲劳强度极限b/h=10.11εβ=1.744KA=1KV=1.04KHβ=1.309KFβ=1.27KHα=KFα=1.4K=1.9d1=43.37mmmn=1.