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1、机械设计（论文）说明书 题 目：二级斜齿圆柱齿轮减速器 系 别： XXX系 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称：二零一二年五月一日目 录第一部分 课程设计任务书-3第二部分 传动装置总体设计方案-3第三部分 电动机的选择-4第四部分 计算传动装置的运动和动力参数-7第五部分 齿轮的设计-8第六部分 传动轴承和传动轴及联轴器的设计-17第七部分 键连接的选择及校核计算-20第八部分 减速器及其附件的设计-22第九部分 润滑与密封-24设计小结-25参考文献-25第一部分 课程设计任务书一、设计课题： 设计一用于带式运输机上的两级展开式圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不
2、大,空载起动,卷筒效率为0.97(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限10年(300天/年),2班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V。二. 设计要求:1.减速器装配图一张(A1或A0)。2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3或A2)。3.设计说明书一份。三. 设计步骤:1. 传动装置总体设计方案2. 电动机的选择3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比4. 计算传动装置的运动和动力参数5. 设计V带和带轮6. 齿轮的设计7. 滚动轴承和传动轴的设计8. 键联接设计9. 箱体结构设计10. 润滑密封设计11. 联轴器设计第二部分 传动装置总体
3、设计方案1.组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2.特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3.确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。其传动方案如下：图一: 传动装置总体设计图初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。选择V带传动和二级圆柱斜齿轮减速器（展开式）。计算传动装置的总效率ha:ha=h1h23h32h4h5=0.960.9930.9720.990.97=0.84h1为V带的效率,h2为轴承的效率,h3为齿轮啮合传动的效率,h4为联轴器的效率,h5为滚筒的效率（包括滚筒和对应轴承的效率）。第三部分 电动机的
4、选择1 电动机的选择执行机构转速n:n=60r/min工作机的功率pw:pw= 5.1 KW电动机所需工作功率为:pd= 6.07 KW执行机构的曲柄转速为:n = 60 r/min 经查表按推荐的传动比合理范围，V带传动的传动比i1=24，二级圆柱斜齿轮减速器传动比i2=840，则总传动比合理范围为ia=16160，电动机转速的可选范围为nd = ian = (16160)60 = 9609600r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选定型号为Y132M-4的三相异步电动机，额定功率为7.5KW,满载转速nm=1440r/min，同步转速1500r/
5、min。2 确定传动装置的总传动比和分配传动比（1）总传动比： 由选定的电动机满载转速n 和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为:ia=nm/n=1440/60=24（2）分配传动装置传动比:ia=i0i 式中i0,i1分别为带传动和减速器的传动比。为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取i0=2.5，则减速器传动比为:i=ia/i0=24/2.5=9.6取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为:i12 = 则低速级的传动比为:i23 = 2.72第四部分 计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴转速:nI = nm/i0 = 1440/2.5 = 576 r/minnII = nI/i12 =
6、576/3.53 = 163.2 r/minnIII = nII/i23 = 163.2/2.72 = 60 r/minnIV = nIII = 60 r/min（2)各轴输入功率:PI = Pdh1 = 6.070.96 = 5.83 KWPII = PIh2h3 = 5.830.990.97 = 5.6 KWPIII = PIIh2h3 = 5.60.990.97 = 5.38 KWPIV = PIIIh2h4 = 5.380.990.99 = 5.27 KW 则各轴的输出功率：PI = PI0.99 = 5.77 KWPII = PII0.99 = 5.54 KWPIII = PIII0
7、.99 = 5.33 KWPIV = PIV0.99 = 5.22 KW(3)各轴输入转矩:TI = Tdi0h1 电动机轴的输出转矩:Td = = 40.3 Nm 所以：TI = Tdi0h1 = 40.32.50.96 = 96.7 NmTII = TIi12h2h3 = 96.73.530.990.97 = 327.8 NmTIII = TIIi23h2h3 = 327.82.720.990.97 = 856.2 NmTIV = TIIIh2h4 = 856.20.990.99 = 839.2 Nm 输出转矩为：TI = TI0.99 = 95.7 NmTII = TII0.99 = 3
8、24.5 NmTIII = TIII0.99 = 847.6 NmTIV = TIV0.99 = 830.8 Nm第五部分 V带的设计1 选择普通V带型号 计算功率Pc:Pc = KAPd = 1.16.07 = 6.68 KW 根据手册查得知其交点在A型交界线范围内，故选用A型V带。2 确定带轮的基准直径，并验算带速 取小带轮直径为d1 = 100 mm,则：d2 = n1d1(1-e)/n2 = i0d1(1-e) = 2.5100(1-0.02) = 245 mm 由手册选取d2 = 250 mm。 带速验算：V = nmd1/(601000)= 1440100/(601000) = 7
9、.54 m/s介于525m/s范围内，故合适。3 确定带长和中心距a0.7(d1+d2)a02(d1+d2)0.7(100+250)a02(100+250)245a0700 初定中心距a0 = 472.5 mm，则带长为:L0 = 2a0+(d1+d2)/2+(d2-d1)2/(4a0)= 2472.5+(100+250)/2+(250-100)2/(4472.5)=1506 mm 由表9-3选用Ld = 1600 mm，确定实际中心距为：a = a0+(Ld-L0)/2 = 472.5+(1600-1506)/2 = 519.5 mm4 验算小带轮上的包角a1:a1 = 1800-(d2-d
10、1)57.30/a= 1800-(250-100)57.30/519.5 = 163.5012005 确定带的根数：Z = Pc/(P0+DP0)KLKa)= 6.68/(1.32+0.17)0.990.96) = 4.72故要取Z = 5根A型V带。6 计算轴上的压力： 由初拉力公式有：F0 = 500Pc(2.5/Ka-1)/(ZV)+qV2= 5006.68(2.5/0.96-1)/(57.54)+0.107.542 = 147.8 N 作用在轴上的压力：FQ = 2ZF0sin(a1/2)= 25147.8sin(163.5/2) = 1462.6 N第六部分 齿轮的设计（一） 高速级
11、齿轮传动的设计计算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，故选用二级展开式圆柱直齿轮减速器，小齿轮选硬齿面，大齿轮选软齿面。 材料：高速级小齿轮选用45号钢调质，齿面硬度为小齿轮：250HBS。高速级大齿轮选用45号钢正火，齿面硬度为大齿轮：200HBS。取小齿齿数：Z1 = 21，则：Z2 = i12Z1 = 3.5321 = 74.13 取：Z2 = 742 初步设计齿轮传动的主要尺寸，按齿面接触强度设计：确定各参数的值: 1) 试选Kt = 1.2 2) T1 = 96.7 Nm 3) 选取齿宽系数yd = 1 4) 由表8-5查得材料的弹性影响系数ZE = 1
12、89.8 5) 由图8-15查得节点区域系数ZH = 2.5 6) 查得小齿轮的接触疲劳强度极限:sHlim1 = 610 MPa，大齿轮的接触疲劳强度极限:sHlim2 = 560 MPa。 7) 计算应力循环次数：小齿轮应力循环次数：N1 = 60nkth = 6057611030028 = 1.66109大齿轮应力循环次数：N2 = 60nkth = N1/u = 1.66109/3.53 = 4.7108 8) 由图8-19查得接触疲劳寿命系数:KHN1 = 0.88,KHN2 = 0.9 9) 计算接触疲劳许用应力,取失效概率为1%,安全系数S=1,得:sH1 = = 0.88610 = 536.8 MPasH2 = = 0.9560 = 504 MPa许用接触应力:sH = (sH1+sH2)/2 = (536.8+504)/2 = 520.4 MPa3 设计计算:小齿轮的分度圆直径:d1t:= = 80.2 mm4 修正计算结果： 1) 确定模数：mn = = = 3.82 mm取为标准值:3 mm。 2) 中心距：a = = = 142.5 mm 3) 计算齿轮参数：d1 = Z1mn = 213 = 63 mmd2 = Z2mn = 743 = 222 mmb = dd1 = 63 mmb
