二级减速器设计说明书11doc

1机械设计课程设计计算说明书设计题目：用于桥式起重机的展开式二级圆柱齿轮减速器系别：机械工程自动化（铁路机车车辆）学号：08225022班级：机电0806姓名：张东东指导教师：张志力完成日期：2011年7月13日北京交通大学2目录一、设计任务书..............................................................................3二、传动方案的说明......................................................................4三、电动机的选择..........................................................................6四、传动装置的运动和动力参数计算...........................................8五、齿轮的设计和计算................................................................12六、轴的设计和计算....................................................................20七、联轴器的选择........................................................................37八、润滑与密封设计....................................................................38九、箱体结构及其附件的设计....................................................38十、参考资料.............................................................................403一、设计任务书1、设计要求设计题目：设计一机械修理车间用15吨/3吨桥式起重机付钩用的传动装置。设计用于桥式起重机的展开式二级圆柱齿轮减速器。4工作条件：两班制工作：要求寿命10年：操作时间比为25%：小批量生产。2、设计任务1)减速器设计：画装配图一张。2)画出主要零件工作图：低速级轴与低速级齿轮。3)设计说明书１份。包括系统原理及结构介绍，设计技术要求，总体结构设计，传动结构及参数设计和计算。二、传动方案的说明设计用于桥式起重机的展开式二级圆柱齿轮减速器。注释：机器由原动机、传动装置和工作机三部分组成，图1中原动机为电动机3，传动装置为减速器1，工作机为卷筒5，各部件用联轴器联接并安装在机架上。5二级减速器的优点：承载能力和速度范围大、传动比恒定、工作可靠、效率高、寿命长。根据传动方案考虑以下几点：1)斜齿轮传动的平稳性较直齿轮传动好，故高速级与低速级均采用斜齿轮传动。2)两级大齿轮直径接近，有利于浸油润滑。3)展开式由于齿轮相对于轴承为不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大刚度。6三、电动机的选择1.选择电动机类型和结构型式按工作要求和条件，选用小型三相鼠笼型异步电动机，Y型。2.选择电动机的功率1)工作机所需功率PwF=15000V=0.66m/s滑轮组效率=0.97𝑃𝑤=Fv1000=9.9Kw2)电动机的输出功率Pda、传动装置总效率ηa=η21*η32*η23*ηw*ηg----滑轮组的效率，取为0.97----齿轮传动效率，取为0.97~0.995----球轴承传动效率，取为0.98~0.995----弹性联轴器传动效率，取为0.96~0.99ηg---鼓轮加滑动轴承的效率，取为0.95ηa=η21*η32*η23*ηw*ηg=0.752~0.881b、输出功率PdPd=Pwa=10.210.752~0.881=11.12~13.033.确定电动机的转速1)工作机（卷筒）主轴转速𝑛3=1000∗60∗vπD=1000∗60∗0.663.14∗300=42.5r/min2)电动机转速Pw=9.9Kw电动机型号Y180L-6功率15kW同步转速1000r/min满载转速nm=970r/min电动机性能参数及各尺寸数据引自参考文献[1]”Y系列三相异步电动机技术条件（摘自JB/T10391-2002）”waw1237两级展开式圆柱齿轮减速器传动比范围，故电动机转速可选为nw=ia∗n=(8~40)*42.5=340~1700r/min根据容量和转速，选定电机型号为Y180L-6，其主要性能如下表：电动机型号额定功率（kW）电动机转速（r/min）同步满载Y180L-6151000970'8~40ai8四、传动装置的运动和动力参数计算1.确定传动装置的总传动比和分配传动比1)总传动比ia=nmnw=97042.5=22.82)分配各级传动比对展开式二级圆柱齿轮减速器，主要考虑满足浸油润滑的要求，其转动比分配根据“两级齿轮减速器按最大轮浸油深度相近传动比分配线图”选取。i1----高速级传动比ia----总传动比两级齿轮减速器按最大轮浸油深度相近传动比分配线图总传动比ia=22.8据图选取i1=5.4i2=iai1=22.85.4=4.2取高速级斜齿轮传动比i1=5.4取低速级斜齿轮传动比i2=4.2总传动比计算公式引自参考文献[2]式（7）分配传动比计算公式引自参考文献[2]式（8）曲线图引自参考文献[1]“两级齿轮减速器按最大轮浸油深度相近传动比分配线图”总传动比ia=22.8高速级斜齿轮传动比i1=5.4低速级斜齿轮传动比i2=4.212aiii91.计算各轴转速高速轴：n1=nm=970r/min中间轴：n2=n1i1=180r/min低速轴：n3=n2i2=42.5r/min2.计算各轴输入功率----齿轮传动效率，取为0.98----球轴承传动效率，取为0.99----弹性联轴器传动效率，取为0.99Pd---输出功率，Pd=15KwP1=Pd∗2∗η3=13.98∗0.99∗0.99=14.702KWP2=P1∗η1∗η2=14.702∗0.98∗0.99=14.263KWP3=P2∗η1∗η2=14.263∗0.98∗0.99=13.838KW3.计算各轴输入转矩高速轴：T1=9550∗Pdnm⁄=9550∗14.702970=144.7N∗m中间轴：T2=9550∗P2n2=9550∗12.75107.35=756.7N∗m低速轴：T3=9550∗P3n3=9550∗11.7521.01=3109.48N∗m运动和动力参数计算结果整理与下表：n1=970r/minn2=n1i1=180r/minn3=n2i2=42.5r/minP1=14.702KWP2=14.263KWP3=13.838KWT1=144.7N/mT2=756.7N/mT3=3109.48N/m12310轴名输入功率P（kW）输入转矩T（N*mm）转速nr/min传动比i效率高速轴14.7021447009705.40.9215中间轴14.2637567001804.20.9215低速轴13.83831094842.5设计计算及说明结果11运动和动力参数计算结果整理与下表：轴名输入功率P（kW）输入转矩T（N*mm）转速nr/min传动比i效率高速轴13.841810607306.800.9215中间轴12.751134260107.355.110.9215低速轴11.755341910921.0112五、齿轮的设计和计算高速级斜齿圆柱齿轮的设计(1)选定齿轮的类型、材料、热处理方式及精度等级等考虑到起重机为重载机械，故齿轮的材料和硬度a、按照给定设计方案选定齿轮类型为斜齿圆柱齿轮；b、为减少中间轴的轴向力，小齿轮右旋，大齿轮左旋；c、选择齿轮精度为7级精度；d、齿根喷丸强化e、材料选择：齿轮材料热处理方式硬度小齿轮45#钢调质280HBW大齿轮45#钢调质240HBW(2）按齿面接触强度设计因为是软齿面闭式传动，故按齿面的接触疲劳强度进行设计，其设计公式为:d1≥√2KtT1∅d3∗√u±1u∗(ZE∗ZH∗Zϵ∗Zβ[σH])231)小齿轮的传递转矩T1=144700N/mm2)试选载荷系数Kt=1.63)由手册查得可选齿宽系数∅d=14)由手册可查得材料的弹性影响系数ZE=188.9MPa125)初选螺旋角β=14°，由手册查得节点区域系数ZH=2.466)齿数比u=i1=5.47)初选Z1=24，则Z2=129.6,取Z2=130则端面重合度为ϵα=[1.88−3.2(1Z1+1Z2)]∗cosβ=1.73轴向重合度为公式引自参考文献[3]式（8-38）d取值参考参考文献[3]P170表8-9K取值参考参考文献[3]P168图8-38Z1=24Z2=13013ϵβ=0.318∗∅d∗Z1∗tanβ=1.90由手册查得重合度系数Zε=0.7728）由手册查得螺旋角系数Zβ=0.999)许用接触应力可用下式计算[σH]=ZN∗σHlimSH由手册查得大、小齿轮接触疲劳极限应力σHlim=550MPa，σHlim2=600MPa小齿轮与大齿轮的应力循环次数分别为N1=60∗n1∗a∗Lh=2.79∗109N2=N1i1=5.17∗108由手册查得寿命系数ZN1=0.88ZN2=0.91由手册查得安全系数SH=1.0则小齿轮的许用接触应力为[σH]=ZN∗σHlimSH=528MPa大齿轮的许用接触应力为[σH]=ZN∗σHlimSH=500.5MPa取[σH]=500.5MPa初选小齿轮的分度圆直径d1t得d1t≥√2KtT1∅d3∗√u±1u∗(ZE∗ZH∗Zϵ∗Zβ[σH])23=65.02mm计算载荷系数由手册查得使用系数KA=1因V=π∗d1t∗n160∗1000=3.3m/s由手册查得动载荷系数KV=1.11齿向载荷分配系数Kβ=1.42齿间载荷分配系数Kα=1.4则载荷系数为K=Kα∗Kβ∗KV∗KA=2.21对d1t进行修正，由于K与Kt有较大的差异，故需要对由Kt计算的结果进行修正14即d1=d1t∗√KKt3≥72.41mm确定模数mnmn=d1∗cosβZ1=2.93mm由手册查得取mn=3mm（3）按齿根弯曲强度计算计算公式𝑚𝑛≥√2𝐾𝑇1𝑌𝛽𝑌𝐹𝑎𝑌𝑆𝑎cos𝛽2∅𝑑𝜀𝑎[𝜎𝐹]𝑍1231)确定载荷系数。K=KaKvKFaKFβ=1*1.11*1.4*1.35=2.10Yβ=0.88ZV1=Z1cosβ3=26.27ZV2=Z2cosβ3=142.31YF1=2.592YF2=2.146YS1=1.596YS2=1.824许用弯曲应力[σF]=YN∗σFlimSF由手册查得弯曲疲劳强度极限σFlim1=280MPaσFlim2=240MPaYN1=0.88YN2=0.91安全系数SF=1.4故[σF1]=YN1∗σFlim1SF=314.29[σF2]=YN2∗σFlim2SF=247MPa可以得到mn2.05取mn=2.5mmZ1=𝑑1cos𝛽2cos𝛽=29Z2=29*5.4=156.6取Z2=1572）计算几何尺寸中心距为：mn=2.5mmZ1=29Z2=15715a1=mn∗(Z1+Z2)2cosβ=239.62mm圆整取a1=240mm则螺旋角为：β=cos−1mn∗(Z1+Z2)2a1=14.36°因β值与初选相差不大，故对与β有关的参数不需要修正d1=mn∗Z1cosβ=74.8mmd2=mn∗Z2cosβ=405.2mmb=∅d∗d1=74.8mm取b2=75mmb1=b2+(5~10)取b1=80mm2．低速级斜齿圆柱齿轮的设计（1）选定齿轮的类型、材料、热处理方式及精度等级等齿轮的材料和硬度a、按照给定设计方案选定齿轮类型为斜