机械设计课程设计二级展开式圆柱齿轮减速器设计

西南大学工程技术学院课程设计(论文)-0-机械设计课程设计(论文)题目:带式运输机传动装置的设计学生姓名专业学号_班级_指导教师成绩_工程技术学院2013年1月10日西南大学工程技术学院课程设计(论文)-1-目录1前言…………………………………………………………………………………2传动装置的总体设计………………………………………………………………2.1比较和选择传动方案……………………………………………………………2.2选择电动机………………………………………………………………………2.3计算总传动比和分配各级传动比……………………………………………2.4计算传动装置运动和动力参数…………………………………………………3传动零件的设计计算………………………………………………………………3.1第一级齿轮传动设计计算………………………………………………………3.2第二级齿轮传动设计计算………………………………………………………4画装配草图…………………………………………………………………………4.1初估轴径及初选联轴器…………………………………………………………4.2初选联轴器………………………………………………………………………4.3箱体尺寸计算……………………………………………………………………4.4箱体内壁尺寸确定………………………………………………………………4.5轴尺寸的确定……………………………………………………………………5轴的校核计算………………………………………………………………………5.1高速轴受力分析…………………………………………………………………5.2中速轴校核计算…………………………………………………………………5.3低速轴校核计算…………………………………………………………………6轴承验算…………………………………………………………………………6.1高速轴轴承验算…………………………………………………………………6.2中速轴轴承验算…………………………………………………………………6.3低速轴轴承验算…………………………………………………………………7键联接的选择和计算………………………………………………………………7.1高速轴与联轴器键联接的选择和计算…………………………………………7.2中间轴与大齿轮键联接的选择和计算…………………………………………7.3低速轴与齿轮键联接的选择和计算……………………………………………7.4低速轴与联轴器键联接的选择和计算…………………………………………西南大学工程技术学院课程设计(论文)-2-8齿轮和轴承润滑方法的确定………………………………………………………8.1齿轮润滑方法的确定……………………………………………………………8.2轴承润滑方法的确定……………………………………………………………9密封装置的选择……………………………………………………………………10结论………………………………………………………………………………参考文献………………………………………………………………………………致谢……………………………………………………………………………………西南大学工程技术学院课程设计(论文)-3-带式运输机传动装置设计1引言机械设计课程在机械工程学科中占有重要地位，它是理论应用于实际的重要实践环节。本课程设计培养了我们机械设计中的总体设计能力，将机械设计系列课程中所学的有关机构原理方案设计、运动和动力学分析、机械零部件设计理论、方法、结构及工艺设计等内容有机地结合，使课程设计与机械设计实际的联系更为紧密。本课程设计的设计任务是展开式二级圆柱齿轮减速器的设计。高速级采用斜齿轮传动，低速级采用直齿轮传动。圆柱齿轮传动减速器是一种将由电动机输出的高转速降至要求的转速的比较典型的机械装置，可以广泛地应用于矿山、制药、造船、机械、环保及食品轻工等领域。本次设计综合运用机械设计及其他先修课的知识，进行机械设计训练，使已学知识得以巩固、加深和扩展；学习和掌握通用机械零件、部件、机械传动及一般机械的基本设计方法和步骤，培养工程设计能力和分析问题，解决问题的能力；提高我们在计算、制图、运用设计资料（手册、图册）进行经验估算及考虑技术决策等机械设计方面的基本技能。西南大学工程技术学院课程设计(论文)-4-设计内容计算及说明结果2传动装置的总体设计2.1比较和选择传动方案2.1.1传动方案的特点2.1.2画传动系统结构简图根据已知条件计算出减速器的数据二级圆柱齿轮减速器，适合于繁重及恶劣条件下长期工作，使用维护方便，但结构尺寸较大。因为根据结构、性能和经济性不同，要根据工作条件要求确定较好的传动方案。特点：结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。由于电动机、减速器与滚筒并列，导致横向尺寸较大，机器不紧凑。但齿轮的位置不对称，高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分地抵消，以减缓沿齿宽载荷分布有均匀的现象。西南大学工程技术学院课程设计(论文)-5-2.2选择电动机2.2.1计算总效率2.4计算传动装置运动和动力参数计算总传动比和分配各级传动比总效率：由机械设计课程设计手册查得：η1（联轴器1）=0.99，η2（轴承1）=0.99，3（齿轮1）=0.96，η4（轴承2）=0.99，η5（齿轮2）=0.96；6（轴承3）=0.99，7（联轴器2）=0.99=7654321=0.99×0.99×0.96×0.99×0.96×0.99×0.99=0.876卷筒的效率w0.96工作机所需功率kW：=4.08kW电动机功率：额定功率=工作要求的功率wdPP=2.87/0.876=4.66kW对Y系列电动机，多选用同步转速为1500r/min或1000r/min。根据表12-1选取电机型号为Y132S-4：额定功率5.5kW，满载转速1440r/min，最大额定转矩2.3，同步转速15001440r/min，4级转速：电动机可选转速范围：wnniiiin)...(321wn为工作机鼓轮转速，r/min，wn=60×1000v/D18.84总传动比:wmnni/mn-电动机满载转速多级传动比:niiii...21分配各级传动比：=0.876电机型号：Y132S-4ww1000/ηFvP西南大学工程技术学院课程设计(论文)-6-3传动零件的设计计算3.1第一级齿轮传动设计计算材料选择和热处理方法1）各级传动比应尽量在推荐范围内选取；2）应使传动装置结构紧凑、重量轻；3）各传动件尺寸协调，避免干涉。展开式二级圆柱齿轮减速器：215.1~3.1iii=21ii=18.84取1i=1.42i（1）各轴转速mnn11112//ininnm21223//iininnm（2）各轴功率11dPP3212PP5423PP（3）各轴转矩111/9550nPT3211222/9550iTnPT4232211333/9550iiTnPT由表选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度喂280HBS，大齿轮材料为45钢（调质后表面淬火）硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。选小齿轮齿数1z=21，大齿轮齿数2z=107.94，取2z=108.1.按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-9a）进行试算，即3211)(132.2HEdtzuuKTd（1）确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数tK=1.3。2）计算小齿轮传递的扭矩。1T=30573.3×104Nmm3）选取齿宽系数d=11n=1440r/min2n=28.16r/min3n=76.34r/min1P=4.61kW2P=4.38kW3P=4.17kW1T=30.58Nm2T=149.35Nm3T=520.9Nm选用7级精度西南大学工程技术学院课程设计(论文)-7-4）由表查得材料的弹性影响系数EZ=189.8MPa21，区域系数HZ=2.5ohaZZ909.301*221/20cos*21arccos2/cosarccos0*111aohaZZ690.221*2108/20cos*108arccos2/cosarccos0*111a2/tantan2tantan1'2'1aaZZ715.12/20tan690.22tan10820tan909.30tan21oooo873.03/)715.14(3/)4(Z5）由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限1limH=600MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限2limH=550MPa。6）由式10-13计算应力循环次数。hjLnN1160=60×1440×1×（2×8×365×8）=4.037×1092N=4.037×109/5.14=0.785×1097）由图取接触疲劳寿命系数1HNK=0.90；2HNK=0.95.8）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，由式10-12得1H=SKHN1lim1=0.9×600MPa=540MPa2H=SKHN2lim2=1.30×550MPa=715MPa2．计算1）试算小齿轮分度圆直径1td，带入H中较小的值。32H11)(12HEdtzzzuuKTd=32540873.08.1895.21081108130573.33.12=38.229mm2）计算圆周速度v。v=10006011ndt=1000601440773.37m/s=2.88m/s3）计算齿宽b。b=tdd1=1×38.299mm=38.299mm1HNK=0.902HNK=0.95td1=38.229mmv=2.85m/sb=38.229mmhb=9.331vK=1.10西南大学工程技术学院课程设计(论文)-8-4）计算载荷系数。根据v=2.88m/s，7级精度，由图查得动载系数vK=1.10；直齿轮，HK=FK=1.2；由表查得使用系数AK=1；由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时，HK=1.417。由hb=9.337，HK=1.417。查图得FK1.33；故动载系数K=AKvKHKHK=1×1.10×1.2×1.417=1.876）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，得1d=31ttKKd=38.229×33.1636.1=43.154mm7）计算模数m。m=1d/1z=21781.40mm=2.055mm3.按齿根弯曲强度设计由式的弯曲强度的设计公式为m3211)(2FSaFadYYzKT(1)确定公式内的各计算数值1）由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限1FE=500MPa；大齿轮的弯曲强度极限2FE=380MPa；2）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数1FNK=0.85,2FNK=0.92;3）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得1F=SKFEFN11=4.150085.0MPa=303.57MPa2F=SKFEFN22=4.138088.0MPa=249.71MPa4）计算载荷系数K。FFvAKKKKK=11.061.21.31=1.6545）查取齿形系数。1FaY=2.652FaY=2.18HK=FK=1.2K=1.871d=43.154mmm=2.055mm1F=303.57MPa2F=238.86MPaK=1.654西南大学工程技术学院课程设计(论文)-9-3.2第二级齿轮传动设计计算6）查取应力校正系数。1SaY=1.582SaY=1.827）计算大、小齿轮的FSaFaYY并加以比较。111FSaFaYY=57