机械设计课程设计-展开式二级圆柱齿轮减速器

机械设计课程设计2011-2012第1学期姓名：班级：指导教师：成绩：日期：2011年6月展开式二级圆柱齿轮减速器-1-目录1.设计目的········································································22.设计任务书及方案···························································23.电机选择和传动装置的运动、动力参数计算···························34.齿轮的设计计算······························································55.轴的设计计算·······························································106.高速轴键的校核计算······················································167.高速轴轴承寿命计算······················································178.联轴器的选择·······························································179.减速器的润滑和密封······················································1810.箱体的结构设计··························································1811.设计总结···································································2012.参考资料···································································21展开式二级圆柱齿轮减速器-2-1.设计目的机械设计综合课程设计是机械原理及设计课程的重要实践性环节，是学生在校期间第一次较全面的设计能力训练，在实现学生总体培养目标中占有重要地位。本课程设计的教学目的是：1．综合运用《机械原理及设计》课程及其它有关先修课程的理论和生产实践知识进行实践，使理论知识和生产知识密切地有机结合起来，从而使这些知识得到进一步巩固、加深和扩展。2．在设计实践中学习和掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤，培养学生分析和解决机械设计问题的能力，为以后进行的设计工作打下初步基础3．通过设计，使学生在计算、绘图、运用并熟悉设计资料（包括手册、标准和规范等）以及进行经验估算等工程师在机械设计方面必须具备的基本训练进行一次训练。2.设计任务书及方案带式运输机传动系统中的展开式二级圆柱齿轮减速器1）系统简图联轴器减速器联轴器滚筒v输送带电动机2）工作条件单向运转，有轻微振动，经常满载，空载起动，单班制工作，使用期限5年，输送带速度容许误差为±5%。3）原始数据输送带拉力F（N）2.6×103输送带速度v（m/s）1.0滚筒直径D(mm)3004）设计工作量（1）设计说明书（2）减速器装配图（3）减速器零件图展开式二级圆柱齿轮减速器-3-计算及说明结果3.电机选择和传动装置的运动、动力参数计算1）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)选择电动机的容量此带式运输机，其电动机所需功率为wdpp式中：wp—工作机的有效功率，即工作机的输出功率，单位为kW。—从电动机到工作输送带间的总效率。是组成传动装置和工作机的各部分运动副或传动副的效率乘积。设1、432,,分别为联轴器、滚动轴承、齿轮传动及卷筒传动的效率，则4234221查《机械设计课程设计指导书》表9-1取1=0.99，8.902，，7.903，6.904则17.806.907.908.909.90242工作机的有效功率kWFvP6.210000.1106.210003w所以电动机所需功率kWkWPPWd18.3817.06.2（3）确定电动机的转速二级圆柱齿轮减速器传动比，40~8i工作机卷筒轴的转速为min64min3000.1100060100060wrrdvn所以电动机的转速可选范围为min)2560~512(min64)40~8(drrninw综合考虑，决定选用1500minr的电动机。根据电动机类型、容量和转速由机械手册选定电动机型号为Y112M-4，其主要性能如下：wPkW6.2dPkW18.3所选电机Y112M-4展开式二级圆柱齿轮减速器-4-电动机型号额定功率∕kW满载转速∕)minr(额定转矩启动转距额定转矩最大转矩Y112M-4414402.22.2主要安装尺寸及外形尺寸：型号HABCDEF×GDGKBY112M1121901407028608×724122452)传动装置的总传动比和分配传动比（1）总传动比为5.22641440iwmnn其中mn为满载转速。Ⅰ（2）分配传动比21iii考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近。取214.1ii故61.55.224.14.11ii01.461.55.2212iii3）各轴的运动和动力参数(1)各轴的转速Ⅰ轴min14401rnnmⅡ轴min7.256min61.51440112rrinnⅢ轴minr6401.47.256223inn卷筒轴min643rnnw（2）各轴的输入功率Ⅰ轴kWkWppd15.399.018.311Ⅱ轴kWkWpp99.297.098.015.33212Ⅲ轴kWkWpp84.297.098.099.23223卷筒轴kWkWpp76.299.098.084.2123卷(3)各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩为总传动比i22.51i5.612i4.01展开式二级圆柱齿轮减速器-5-mmNrkWnpTmdd4661010895.2min144018.31055.91055.9Ⅰ轴mmNmmNTTd4111008786.299.05.21089Ⅱ轴mmNiTT4132121013428.1161.597.098.06.20878Ⅲ轴mmNiTT5232231024428.401.497.098.08.11342卷筒轴mmNTT5123101780.149.908.90.3424428卷现将计算结果汇总如下：轴名功率P∕kW转矩T∕(N·mm)转速n(minr)电机轴3.182.1094101440Ⅰ轴3.152.0884101440Ⅱ轴2.991.134510256.7Ⅲ轴2.844.24451064卷筒轴2.764.119510644.齿轮的设计计算1）高速级齿轮的设计计算（1）齿轮材料，热处理及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮①材料：高速级小齿轮选用45钢调质，齿面硬度为小齿轮（197~286）HBS取小齿齿数1Z=17高速级大齿轮选用45钢正火，齿面硬度为大齿轮（156~217）HBSZ2=1i×Z1=5.61×17=95.37取Z2=95.②齿轮精度按GB/T10095－1998（《机械设计基础》以下简称教材p168），选择7级，齿根喷丸强化。(2)设计计算①设计准则齿轮材料45钢展开式二级圆柱齿轮减速器-6-齿轮要正常工作必须满足一定的强度以免失效，因此要通过强度计算来设计齿轮的尺寸，先分别按齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算出最小分度圆直径进而算出模数，比较两者的大小，然后按标准模数取值，再根据模数算出最后的分度圆直径等齿轮尺寸。考虑到装配时两齿轮可能产生轴向误差，常取大齿轮齿宽b2=b,而小齿轮宽b1=b+(5~10)mm,以便于装配。②按齿面接触疲劳强度设计2131)][(12HEHdtZZuuKTd按教材p169取K=1.6教材p171对于标准齿轮，区域系数.52HZ按教材表11-1小齿轮接触疲劳极限6001limHMPa，大齿轮a3602limMPH，取失效效率10011HS许用接触应力HHHS1lim1600MPa，a3602lim2MPSHHH则a4802360600221MPHHH弹性系数a8.189MPZE61.512ddu,按教材p175非对称布置1d转矩mmNT4110088.2于是有小齿轮的分度圆直径2131)][(12HEHdtZZuuKTd=.5mm42480.8189.521.6511.6511088.02.612324③计算几何尺寸齿宽mmdbd5.4211模数m=mmzd5.2175.4211④校核齿根弯曲疲劳强度根据教材p173m≥][22113FSaFadYYZKTmm初取小齿轮的分度圆直径d=42.5mm齿宽1b=42.5mm模数m=2.5展开式二级圆柱齿轮减速器-7-转矩NT4110088.2mm,1d.95,17,6.121ZZK由教材表11-1取小齿轮弯曲疲劳极限300,45021FEFEMPa大齿轮取25.1FS，则MPaSFFEF3605.2145011MPaSFFEF24025.130022查教材的图得8.1,53.1,25.2,1.32a1a2a1aSSFFYYYY于是有016875.02408.125.2][,013175.036053.11.3][222111FSaFaFSaFaYYYY大齿轮的数值较大，选用。于是有m≥][22113FSaFadYYZKTmm=32416875.001711088.02.612=1.57mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，按教材p57GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=2mm但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=42.5mm来计算应有的齿数.于是25.2125.4211mdZ取211Z则1182161.5112iZZ⑤计算几何尺寸中心距a=mm1392118212221ZZm大小齿轮分度圆直径42mm221m11ZdmmZd2362118m22齿轮宽度b=mmdd421由《机械设计课程设计指导书》以下简称指导书，取40,4521bb齿顶圆直径mmmdd46442211ammmdda2404236222齿根圆直径mmmddf3725.2425.211最终取模数m=2mm211Z2Z118中心距a=139mm1d42mm2d=236mmb=42mmmmb451mmb402齿顶圆直径1ad46mm2ad240mm齿根圆直径1fd37mm展开式二级圆柱齿轮减速器-8-mmmddf23125.22365.2222）低速级齿轮传动的设计计算（1）齿轮材料、精度、齿数材料：低速级小齿轮选用45钢调质，齿面硬度为小齿轮（197~286）HBS取小齿齿数1Z=24低速级大齿轮选用45钢正火，齿面硬度为大齿轮（156~217）BSZ2=24.9601.42421iZ圆整取Z2=96齿轮精度:按教材