机械设计课程设计系列――兰州交通大学――二级同轴式斜齿轮减速器设计

兰州交通大学机电工程学院-0-机械设计课程设计计算说明书设计题目二级同轴式圆柱齿轮减速器班级:机制4班学号:20080584设计人员:程乾指导老师:雒晓兵2011-01-08兰州交通大学博文学院机电工程系-1-目录一课程设计任务书2二设计要求2三设计步骤31.传动装置总体设计方案32.电动机的选择43.确定传动装置的总传动比和分配传动比64.计算传动装置的运动和动力参数65.齿轮的设计76.滚动轴承和传动轴的设计117.键联接设计258.箱体结构的设计269.润滑密封设计2810.联轴器设计28四设计小结28五参考资料29-2-111一课程设计任务书课程设计题目：设计带式运输机传动装置（简图如下）1——运输带2——卷筒3——联轴器4——二级圆柱齿轮减速器5——电动机原始数据：数据编号12345678运送带工作拉力F/N15002200230025002600280033004000运输带工作速度v/(m/s)1.11.11.11.11.11.41.21.6卷筒直径D/mm220240300400220350350400数据编号910111213141516运送带工作拉力F/N45004800500055006000600080008500运输带工作速度v/(m/s)1.81.251.51.21.31.51.21.3卷筒直径D/mm400500500450450500400450数据编号17181920212223运送带工作拉力F/N900095001000010500110001150012000运输带工作速度v/(m/s)1.41.51.61.71.81.92.0-3-1．传动装置总体设计方案卷筒直径D/mm5005506005505004504001.工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度35；2.使用折旧期：使用折旧期8年；3.检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；4.动力来源：电力，三相交流电，电压380/220V;5.运输带速度允许误差：±5%；6.制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。二.设计要求1.完成减速器装配图一张（A0或A1）。2.绘制轴、齿轮零件图各一张。3.编写设计计算说明书一份。三.设计步骤1.传动装置总体设计方案本组设计数据：第十六组数据：运送带工作拉力F/N2600。运输带工作速度v/(m/s)1.1。卷筒直径D/mm220。1）外传动机构为联轴器传动。2）减速器为二级同轴式圆柱齿轮减速器。NF8500smv3.1mmD450-4-2、电动机的选择1）选择电动机的类型2）选择电动机的容量3)方案简图如上图4）该方案的优缺点：瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠，径向尺寸小，结构紧凑，重量轻，节约材料。轴向尺寸大，要求两级传动中心距相同。减速器横向尺寸较小，两大吃论浸油深度可以大致相同。但减速器轴向尺寸及重量较大；高级齿轮的承载能力不能充分利用；中间轴承润滑困难；中间轴较长，刚度差；仅能有一个输入和输出端，限制了传动布置的灵活性。原动机部分为Y系列三相交流异步电动机。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。2、电动机的选择1）选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V。2）选择电动机的容量工作机的有效功率为vPwF从电动机到工作机传送带间的总效率为5423421由《机械设计课程设计指导书》表1-7可知：1：联轴器传动效率0.99（弹性联轴器）2：滚动轴承效率0.99（球轴承）3：齿轮传动效率0.98（7级精度一般齿轮传动）4：联轴器传动效率0.99（齿式联轴器）5：卷筒传动效率0.96所以电动机所需工作功率为wPPdkwPw86.287.0kwPd3.3-5-3）确定电动机转速3）确定电动机转速按表1-8推荐的传动比合理范围，两级同轴式圆柱齿轮减速器传动比40~8'i而工作机卷筒轴的转速为Dvnw60所以电动机转速的可选范围为min)3820~764(min5.95)40~8('rrninwd符合这一范围的同步转速有750minr、1000minr、1500minr三种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1500minr的电动机。根据电动机类型、容量和转速，由《机械设计课程设计指导书》表12-1选定电动机型号为Y160L-4。其主要性能如下表：电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)额定转矩启动转矩额定转矩最大转矩Y160L-418.529302.22.3电动机的主要安装尺寸和外形如下表：中心高外型尺寸L×（AC/2+AD）×HD底脚安装尺寸A×B地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸D×E装键部位尺寸F×GDmin5.95rnw选定电动机型号Y160L-4-6-3、计算传动装置的总传动比和分配传动比（1）总传动比i(2)分配传动比4.计算传动装置的运动和动力参数1）各轴的转速2）各轴的输入功率3）各轴的输入转矩3.计算传动装置的总传动比i并分配传动比(1).总传动比i为wmnni(2).分配传动比iii考虑润滑条件等因素，初定54.5i，54.5i4.计算传动装置的运动和动力参数1).各轴的转速I轴min2930rnnmII轴min88.528rinnIII轴min47.95rinn卷筒轴min47.95rnnw2).各轴的输入功率I轴kwPPd23.321II轴kwPP13.323III轴kwPP04.323卷筒轴kwPP98.224卷3）.各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩dT为mmNnPTmdd461008.11055.9160645×417.5×385254×2541542×11012×4568.30i54.5i54.5imin2930rnmin88.528rnmin47.95rnmin47.95rnwkwP23.3kwP13.3kwP04.3kwP98.2卷-7-5.齿轮的设计1)选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数2)初步设计齿轮主要尺寸I轴mmNTTd4211006.1II轴mmNiTT4231070.5III轴mmNiTT5231006.3卷筒轴mmNTT5241000.3卷将上述计算结果汇总与下表，以备查用。轴名功率P/kw转矩T/(N·mm)转速n/(r/min)传动比i效率I轴3.2341006.129305.540.97II轴3.1341070.5528.885.540.97III轴3.04+51006.395.4710.98卷筒轴2.9851000.395.475.齿轮的设计1)选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动，软齿轮面闭式传动。(2)运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度(GB10095-88)。(3)材料选择。由《机械设计》表6.1，选择小齿轮材料为45钢（调质），硬度为270HBS，大齿轮为45钢（调质），硬度为230HBS，二者材料硬度差为40HBS。(4)选小齿轮齿数231z，则大齿轮齿数12712ziz2)初步设计齿轮主要尺寸(1)设计准则:先由齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。(2)按齿面接触疲劳强度设计，即2311)][(132.2HEdtZuuKTd选用直齿圆柱齿轮传动软齿轮面闭式传动7级精度小齿轮材料45钢（调质）大齿轮材料45钢(调质)231z1192z-8-1确定公式内的各计算数值Ⅰ.试选载荷系数4.1tK。Ⅱ.计算小齿轮传递的转矩mmNnPT46.11005.110559Ⅲ.按软齿面齿轮非对称安装，由《机械设计》表6.5选取齿宽系数1d。Ⅳ.由《机械设计》表6.3查得材料的弹性影响系数MPaZE8.189。Ⅴ.由《机械设计》图6.8按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPaH6001lim；大齿轮的接触疲劳强度极限MPaH5602lim。Ⅵ.计算应力循环次数911021.8163658129306060hjLnN9121048.1iNNⅦ.由《机械设计》图6.6取接触疲劳寿命系数90.01HNK；95.02HNK。Ⅷ.计算接触疲劳许用应力取安全系数S=1MPaMPaSKHHNH54060090.0][1lim11MPaMPaSKHHNH53256095.0][2lim222.设计计算Ⅰ.试算小齿轮分度圆直径td1，代入][H中较小的值。mmZuuKTdHEdt81.34)][(132.22311Ⅱ.计算圆周速度v。smndvt34.5100060293081.34100060114.1tKmmNT411014.81d8.189EZMPa911009.4N821094.7N90.01HNK95.02HNK1][H=540MPa2][H=532Mpammdt03.601smv59.4-9-Ⅲ.计算载荷系数K查表6.2得使用系数AK=1.0;根据smv34.5、7级精度查《机械设计》图10-8得动载系数15.1VK；查《机械设计》图6.13得3.1K。则5.13.115.11KKKKVAⅣ.校正分度圆直径1d由《机械设计》式（6.14），mmmmKkddtt6.354.1/5.181.34/33113.计算齿轮传动的几何尺寸Ⅰ.计算模数mmmzdm55.123/6.35/11按标准取模数mmm5.1Ⅱ.计算分圆周直径1d、2dmmmzd5.34235.111mmmzd5.1905.112722Ⅲ.计算中心距mmdda5.1122/)5.1905.34(221Ⅳ.计算齿轮宽度mmdbd5.341取mmB352，mmB401。Ⅴ.齿高mmmh375.35.125.225.2(3).按齿根弯曲疲劳强度校核由《机械设计》式（6.12），FSaFadYYmzKT32112][F288.1Kmmdt38.581mmm5.2mmd5.571mmd5.2972mma5.177mmB651mmB602-10-1.确定公式内的各参数值Ⅰ.由《机械设计》图6.9查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限MPaF2801lim；大齿轮的弯曲强度极限MPaF2702lim；Ⅱ.由《机械设计》图6.7取弯曲疲劳寿命系数85.01FNK，90.02FNK；Ⅲ.计算弯曲疲劳许用应力；取弯曲疲劳安全系数S=1.4，应力修正系数0.2STY,得MPaSYKFESTFNF3404.1/285.0280][111MPaSYKFESTFNF14.3474.1/290.0270][222Ⅳ.查取齿形系数1FaY、2FaY和应力修正系数1SaY、2SaY由《机械设计》表6.4查得69.21FaY；16.22FaY；575.11SaY；81.12SaYⅤ.计算大、小齿轮的][FSaFaYY并加以比较；0125.0][111FSaFaYY0113.0][222FSaFaYYⅥ.校核计算1FMPaYYmzKTSaFad75.74575.169.25.1230.11005.15.1223243211][F1(4).结构设计及绘制齿轮零件图首先考虑大齿轮，因齿轮齿顶圆直