二级展开式圆柱齿轮减速器设计说明书

第1页共32页机械设计与制造实践设计计算说明书设计题目：二级展开式齿轮减速箱2015年1月16日第2页共32页设计计算及说明主要结果1引言（1）运输带工作拉力：NF2200；（2）运输带工作速度：smv/1.1(5%)；（3）滚筒直径：mmD240；（4）工作寿命：8年双班制工作；（5）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传动装置设计2.1传动方案展开式二级圆柱齿轮减速器，如图1所示。图1减速器传动方案展开式二级圆柱齿轮减速器传动路线如下：采用二级圆柱齿轮设计，其效率高，工作耐久，且维修简便。高，低速级均采用直齿齿轮，传动较平稳，动载荷也较小，可以胜任工作要F=2200NV=1.1m/sD=240mm电动机联轴器减速器联轴器带式运输机第3页共32页求。但其齿轮相对于支承位置不对称，当轴产生弯扭变形时，载荷在齿宽上分布不均匀，因此在设计时应将轴设计的具有较大的刚度。同时由于减速传动，使输出端扭矩较大，在选择轴和轴承的时候要特别注意。2.2选择电机2.2.1类型Y系列三相异步电动机。2.2.2型号（1）电动机容量1、工作机所需功率WPsmv/1.1，NF2200，mmD240，95.0w)(56.295.010001.122001000kwwFvPw2、电动机的输出功率aWdPP查参考文献[5]表2-4得：弹性连轴器传动效率99.01，闭式圆柱齿轮选用8级精度的齿轮传动效率97.02滚动轴承传动效率99.03传动装置总效率a=312223=0.895)(86.2895.056.2kwPPaWd3、电动机的额定功率由参考文献[1]表12-5选取Y132S-6型号电动机额定功率kwPed3(2)电动机的转速)(56.2kwPw895.0akwPd86.2kwPed3第4页共32页1、工作机主轴转速min872401.1100060wrn2、各级传动比可选范围查参考文献[5]表2-1得两级展开式圆柱齿轮减速器的传动比范围'ai为9-363、电动级转速的确定电动机可选转速范围min3132~78387)36~9('rninwam从参考文献[1]表12-1查得：同步转速为1000r/min满载转速为960r/min电动机额定功率kwPed3。制表如下：电动机型号额定功率（kw）电动机转速（r/min）同步满载Y132S-6310009604、电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸由参考文献[1]表12-1得到电动机型号为Y132S-6，主要技术数据如下：型号额定功率（kW）满载转速（r/min）额定转矩堵转转矩Y132S-639602.0电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如下表。中心高H外形尺寸HDADACL2底脚安装尺寸BA地脚螺栓孔直径W轴伸尺寸ED装键部位尺寸GF112265305400140190126028248同步转速1000r/min满载转速960r/minY132S-6第5页共32页2.3传动传动比分配2.3.1总传动比1187960wmanni2.3.2分配各级传动比71.397.225.111212121iiiiiiiia取22.4传动装置的运动和动力参数2.4.1各轴转速n（r/min）电动机轴为0号轴，高速到低速各轴依次为1、2、3号轴min/87min/87min/97.271.311440min/259min/71.31960min/960min/1960min/960342103102010rnnrriiinnrriinnrrinnrnnmmmm2.4.2各轴输入功率P（kW）97.271.321iimin/87min/259min/960min/9603210rnrnrnrn第6页共32页kwkwPkwkwPkwkwPkwPPd68.299.097.086.286.299.097.094.294.299.099.03332102.4.3各轴扭矩T（N•ｍm）mNmNnPTmd84.299603955010955060mNmNT25.2996094.29550np9550111mNmNT98.10325982.29550np9550222mNmNT18.2948768.29550np9550333最终数据如下：项目电动机轴123转速（r/min）9601440302.8489.18功率（kw）3.02.942.822.68转矩（N.m）28.8429.25103.98294.18传动比13.712.97效率0.98010.96030.96033传动零件设计3.1高速级3.1.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按照给定的设计方案可知齿轮类型为直齿圆柱齿轮；kwPkwPkwPkwP68.282.294.233210mNTmNT25.2984.2910mNTmNT18.29498.10332第7页共32页（2）电动机为一般工作机，速度不高，选择7级精度；（3）材料选择选取：小齿轮的材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮的材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者硬度差为40HBS；（4）选小齿轮的齿数为321z大齿轮的齿数为85.333.713212iz取862z3.1.2按齿面接触强度设计：3211)][(132.2HEdttZuuTKd（1）确定公式内的各计算数值：1）初选3.1tK4）计算小齿轮传递的转矩mNT25.9215）由参考文献[2]表10-6查取材料弹性影响系数：218.189MPaZE6）根据参考文献[2]表10-7取1d7）由参考文献[2]图10-21（d）按齿面硬度查得，小齿轮的接触疲劳强度极限：lim1600HMpa大齿轮的接触疲劳强度极限：lim2550HMpa8）计算应力循环次数：91102.21283008210966060hnjLN89112105.9613.71102.212iNN9）由参考文献[2]图10-19321z862z3.1tKmNT25.921218.189MPaZE1d91101472.4N9210873.0N第8页共32页由循环次数查得，接触疲劳寿命系数：79.01HNK，1.062HNK10）接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S＝1，得：aHMPSKHN82560079.0lim][111aHMPSKHN8355501.06lim][22211)许用接触应力的计算取两者中的小值：][H=1][H=582MPa（2）计算1)试算小齿轮分度圆直径mmmmZZuuTkdHEHdtt50.426)8258.189(3.7113.711925023.1)][(132.23232112）计算圆周速度smsmndvt/53.2/10006096050.426100060113）计算齿宽b及模数tmmmmmdbtd33.3750.42611mmmmzdmtt2.1923250.4261122.104.93250.4264.9322.19225.225.2hbmmmmmht5）计算载荷系数由参考文献[2]表10-2得使用系数1Ak，由图10-8得动载系数21.1vk79.01HNK1.062HNKS＝1aHMP825][mmdt50.4261smv/53.2mmb50.426mmmt2.19222.104.932hbmmh第9页共32页由表10-4194.1Hk，图10-1353.1Fk直齿轮1FHkk故载荷系数为1.589914.1121.11HHvAkkkkk6）按实际载荷系数校正所得分度圆直径mmmmkkddtt53.9163.11.58950.42633117）计算模数34.232916.5311zdm3.1.3按齿根弯曲强度设计3][2211FSaFadYYzkTm（1）确定计算参数1）由文献[2]图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限aFEMP5001大齿轮的弯曲疲劳强度极限aFEMP38022）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数86.0,48.021FNFNkk3)计算弯曲疲劳强度许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4aaFEFNFaaFEFNFMPMPSkMPMPSk33.4324.138086.0][300.004.150048.0][2221114）计算载荷系数1.589kmmd53.91612.34maFEMP5001aFEMP380286.048.021FNFNkkaFaFMPMP33.432][0.0030][21第10页共32页512.135.1121.11FFvAkkkkk5）查取齿形系数由文献[2]表10-51.575,96.221FaFaYY6）查取应力校正系数由文献[2]表10-5.7761,2.20821SaSaYY7）计算大、小齿轮的][FSaFaYY并比较6801.043.332776.1820.2][4101.00.0030755.196.2][222111FSaFaFSaFaYYYY大齿轮数值大（2）计算mmmmYYzkTmFSaFadn41.16801.03210095252.12][2323211对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数。因此，取mmm2已可满足弯曲强度的要求，需按齿面接触疲劳强度所得的分度圆直径mmd53.9161来计算齿数。6.92253.91611mdz取0.1710723.71,721121zizz圆整取1102z3.1.4相关几何尺寸的计算（1）中心距512.1k6801.0][222FSaFaYYmmm41.1mmm2721z1102z第11页共32页mmmmmzza81222)11072(2)(21（2）计算大、小齿轮的分度圆直径mmmmmzd4527211mmmmmzd202210122（3）计算齿轮宽度mmmmdbd454511取mmBmmB59,45123.2低速级3.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按照给定的设计方案可知齿轮类型为直齿圆柱齿轮；（2）电动机为一般工作机，速度不高，选择7级精度；（3）材料选择选取：小齿轮的材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮的材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者硬度差为40HBS；（4）选小齿轮的齿数为213z大齿轮的齿数为62.372.9712234izz取624z3.2.2按齿面接触强度设计：3222)][(132.2HEdttZuuTKd（1）确定公式内的各计算数值：1）初选3.1tK2）计算小齿轮传递的转矩mNT103.982mma812mmd451mmd0222mmBmmB954512213z624z3.1tKmNT103.9821d第12页共32页3）由参考文献[2]表10-7选取齿宽系数1d4）由表10-6查取材料弹性影响系数：218.189MPaZE5）由参考文献[2]图10-21（d）按齿面硬度查得，小齿轮的接触疲劳强度极限：lim3600HMpa大齿轮的接触疲劳强度极限：lim4550HMpa6）计算应力循环次数：83105.96783008