机械设计课程设计说明书-圆锥-圆柱齿轮减速器--

机械设计课程设计2020-3-111机械设计课程设计计算说明书题目设计一链板式运输机传动装置专业班级学号学生姓名指导教师2012年7月9日机械设计课程设计2020-3-112设计任务1技术参数：输送链的牵引力F：6kN，输送链的速度v：0.55m/s，输送链链轮的节圆直径d：399mm。2工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期10年（每年300个工作日），小批量生产，两班制工作，输送机工作轴转速允许误差±5%。链板式输送机的传动效率为0.95。3方案简图：传动装置由电动机，减速器，工作机等组成。减速器为二级圆锥圆柱齿轮减速器。方案简图如下图。方案图机械设计课程设计2020-3-113设计计算及说明结果1选择电动机计算驱动卷筒的转速min/r07.1837014.335.0100060Dπv100060nω选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机，可拟定以下传动方案：1.1电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y（IP44）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。1.2电动机容量(1)工作机的输出功率wPkW95.0100035.090001000FvPww(2)电动机输出功率dPawdηPP传动装置的总效率543321aηηηη依次确定式中各效率：1个联轴器1η=0.99，3个滚动轴承2η=0.99、圆柱齿轮传动3η=0.98、圆锥齿轮传动4=0.97，1个滚子链传动5=0.96。则min/r07.18nω1η=0.992η=0.993η=0.984η=0.975η=0.9688.0ηa机械设计课程设计2020-3-11488.096.097.098.099.099.0η3a故W78.388.03158.3ηPPawdk(3)电动机额定功率dPe由文献【４】中选取电动机额定功率Wek4Pd。1.3电动机的转速推算电动机转速可选范围，由文献【２】表1中查得圆锥-圆柱齿轮传动比范围15~8'ai，则电动机转速可选范围为：mirnid/15.1605~08.856n'a1.4电动机的技术数据和外形,安装尺寸根据容量和转速，查文献【４】Y系列三相异步电动机，选定电机6-Y132M1，额定功率Wek4Pd，满载转速min/960mrn，同步转速min/1000rn。由文献【４】表19-1查得主要数据，并记录备用，如表1-1所示：表1-1电机技术数据电机型号额定功率电流满载转速电机质量轴径mmY132M1-64Kw12.6A960轻38W78.3PdkWek4Pdmin/960mrn机械设计课程设计2020-3-1152计算传动装置总传动比和分配各级传动比2.1传动装置总传动比13.5307.18960awmnni2.2分配各级传动比所以减速器传动比28.13aii圆锥齿轮传动比（31i）3.31i圆柱齿轮传动比412iii13.53ai28.13i3.31i42i机械设计课程设计2020-3-1163计算传动装置的运动和动力参数3.1各轴转速min/73.72491.290innmin/91.2903.3960innmin/960inn210mrrrⅡⅢⅠⅡⅠ3.2各轴输入功率按电动机所需功率dP计算各轴输入功率，即kWkWkWkW31.396.099.048.3PP48.399.098.059.3PP59.399.097.074.3PP74.399.078.3PP34231201dηηηηⅢ工作机轴ⅡⅢⅠⅡⅠ3.3各轴转矩mNmNd.21.3796074.39550nP9550T.81.3696074.39550nP9550T11mdⅠ则min/73.72nmin/91.290nmin/960nrrrⅢⅡⅠmNmNd.21.37T.81.36TⅠkWkWkWkW31.3P48.3P59.3P74.3P工作机轴ⅢⅡⅠ机械设计课程设计2020-3-117mNmNmN.32.43373.7230.39550nP9550T.95.45673.7248.39550nP9550T.85.11791.29059.39550nP9550T3322工作机轴工作机轴工作机轴ⅢⅡ表3-1运动和动力参数轴号功率P/kw转矩T/（n.m）转速传动比i效率η输入输出输入输出电动机轴3.7837.696010.99Ⅰ轴3.743.7037.2136.819603.30.98Ⅱ轴3.593.56117.85116.87290.940.96Ⅲ轴3.483.45456.95453.0172.734.030.97工作机轴3.313.30433.32434.6372.730.96mNmNmN.32.433T.95..456T.85.117T工作机轴ⅢⅡ机械设计课程设计2020-3-1184传动件的设计计算4.1圆锥直齿轮设计已知输入功率3.74kw，小齿轮转速960r/min，齿数比u=3.3，由电动机驱动，工作寿命10年（设每年工作300天），两班制，工作时有轻微振动。4.1.1选定齿轮齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按传动方案选用直齿锥齿轮传动。（2）圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用7级精度(GB10095-88)（3）材料选择由文献【１】表10-1选择小齿轮材料为Cr40(调质)，硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。（4）选小齿轮齿数231z，大齿轮齿数38.763.3232z，取整762z。则3.3237612zzu4.1.2按齿面接触强度设计由文献【１】式10-9a由设计计算公式进行试算，即321215.0192.2uKTZdRRHEt（1）确定公式内的各计算数值①试选载荷系数3.1tK②计算小齿轮的转矩为输mm.N103.72100096074.39550T4Ⅰ③选齿宽系数31Rφ3.3u231z3.1tK31Rφ762zmm.N103.72T4Ⅰ机械设计课程设计2020-3-119机械设计课程设计2020-3-1110④由文献【１】图10-21d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⑤由文献【１】表10-6查得材料的弹性影响系数218.189MPaZE⑥计算应力循环次数89291110379.83.310765.210765.2)2103008(19606060NjLnNh⑦由文献【１】图10-19取接触疲劳寿命系数95.0,9.021HNHNKK。⑧计算接触疲劳许用应力式10-12取失效概率为1%，安全系数S=1，得MPaSKMPaSKHHNHHHNH5.52255095.0][5406009.0][1lim121lim11（2）计算①试算小齿轮分度圆直径td1，代入][H中较小的值mmuKTHZdRREt36.583.3)315.01(31372003.1)5.5228.189(92.2)5.01()][(92.23223321231②平均分度圆直径63.485.01ddRt1m）（③计算圆周速度vsmndv/44.210006096063.481000601m④计算载荷系数根据smv/44.2，7级精度，由文献【１】图10-8查得动载系数09.1vK表10-3直齿轮1HFKK218.189MPaZE829110379.810765.2NN95.09.021HNHNKKMPaMPaHH5.522][540][21mmdt36.581smv/44.2机械设计课程设计2020-3-1111机械设计课程设计2020-3-1112由文献【１】表10-2查得使用系数1.25AK根据小齿轮一端悬臂布置，查文献【１】表10-9得轴承系数25.1beHK，则88.11.5beHFHKKK接触强度载荷系数56.288.1109.125.1HHVAKKKKK⑤按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，得mmKKddtt73.153.1.59236.583311⑥计算模数mmzdm3.183273.1511取标准值，文献【５】表10-6模数圆整为mmm25.3⑦计算齿轮相关参数mmarcarc03.12921237675.7421ud2d2dR16.739084.167623tanzztanmm2477625.3dmm75.742325.3mzd221222112211211）（）（）（。计算齿宽mmbR01.4303.12931Rφ文献【５】表10-7圆整为mmbb3921（3RB取整）4.1.3校核齿根弯曲疲劳强度（1）确定计算参数①载荷系数2.56FFKKKKKVA②计算当量齿数56.2K2.56Kmmm25.3mm75.74d1mm247d2'2'173.1616.84。.84。mm03.129Rmmbb3921机械设计课程设计2020-3-1113262.316.73cos76cosmd24cos16.8432cosmd22mv2211mv11zZzZvv③由文献【１】表10-5查得齿形系数65.21aFY06.22aFY④应力校正系数1.581aSY97.12aSY⑤安全系数1.4S⑥由文献【１】图10-18取弯曲疲劳寿命系数9.01FNK95.02FNK⑦由文献【１】图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限1500FEMPa，大齿轮的弯曲疲劳强度极限2380FEMPa⑧许用应力MPaSKMPaSKFEFNFFEFNF86.2574.138095.0][43.3214.15009.0][222111（2）校核强度由式10-23F22SaFaSaFatFR5.01bmY2KTYR5.01bmYYKF）（）（计算得F22F1F1F74.4313.149可知弯曲强度满足，参数合理。4.1.4几何尺寸计算（1）锥齿轮大端分度圆直径1d74.75mm,2d=247mm（2）计算锥距RR129.03mm（3）节圆锥角：84.161。16.732（4）大端齿顶圆直径:262.32421vvZZ9.01FNK95.02FNK1500FEMPa2380FEMPaMPaMPaFF86.257][43.321][211d74.75mm2d=247mmR129.03mm。84.161机械设计课程设计2020-3-111416.73297.80cos2cos211111mdhddaammmmda97.801机械设计课程设计2020-3-1115mmmdda88.248cos2222（5）计算齿宽mmbR01.4303.12931Rφ文献【５】表10-7圆整为mmbb3921（3RB取整）4.2圆柱直齿齿轮设计（软齿面）已知输入功率3.59kw，小齿轮转速290.91r/min，齿数比u=4，由电动机驱动，工作寿命10年（设每年工作300天），两班制，工作有轻微震动。4.2.1选定齿轮精度等级、材料及齿数（1）圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用7级精度(GB10095-88)（2）材料选择由文献【１】表10-1选择大小齿轮材料均为45钢（调质），小齿轮齿面硬度为250HBS，大齿