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1、机电及自动化学院机电及自动化学院 课程设计说明书课程设计说明书 设计题目：带式运输机的二级同轴式圆柱齿轮减速器设计题目：带式运输机的二级同轴式圆柱齿轮减速器 专业 ；机械制造 班级 ： 姓名 ： 指导老师 ： 设计时间：2015年1月19日-2015年1月30日 目录 1. 1.题目及总体分析2 2. 2.各主要部件选择2 3. 3.选择电动机3 4. 4.分配传动比3 5. 5.传动系统的运动和动力参数计算4 6. 6.设计低速级齿轮5 7. 7.设计高速级齿轮10 8. 8.减速器轴及轴承装置、键的设计14 轴（输入轴）及其轴承装置、键的设计15 轴（中间轴）及其轴承装置、键的设计21 轴
2、（输出轴）及其轴承装置、键的设计27 9. 9.润滑与密封32 10.10.箱体结构尺寸32 11.11.设计总结33 12.12.参考文献33 一. 题目及总体分析题目及总体分析 设计题目：带式运输机的二级同轴式圆柱齿轮减速器 原始数据：由电动机驱动，运输带工作拉力为 3000N，运输带速度为 1.6m/s，运输机滚筒直 径为 250mm。 工作条件：一班制，连续单向运转，载荷平稳，室内工作，有灰尘（已考虑） 。 使用期限：10 年，大修期三年。 生产批量:10 台。 生产条件：中等规模机械厂，可加工 7-8 级精度齿轮及蜗杆。 动力来源：电力、三箱交流、电压 220/380 伏 运输带速度
3、允许误差:5% 减速器类型选择：选用同轴式两级圆柱齿轮减速器。 整体布置如下： 图示：为电动机，及 4 为联轴器，为减速器，5 为卷筒。 辅助件有:观察孔盖、油标和油尺、放油螺塞、通气孔、吊环螺钉、吊耳和吊钩、 定位销、起盖螺钉、套筒、密封圈等.。 二二. .各主要部件选择各主要部件选择 项目结果 动力源 电动机（Y100L2-4） 齿轮高速级和低速级皆用斜齿轮 轴承角接触球轴承 联轴器弹性套柱销联轴器 三三. .选择电动机选择电动机 项目计算及说明结果 类型根据带式输送机工作条件选用电动机 选用 Y 系列封闭 式三相异步电动 机 功率 工作机所需有效功率为 PwFV3000N0.8m/s=2
4、400W 运输机滚筒效率为10.96 滚动轴承传动效率(四对)为20.993 联轴器传动效率(两个)取30.992 圆柱齿轮传动(8 级精度)效率(两对)为40.972 电动机输出有效功率为 KW Pw 79. 2 97. 099. 099. 096. 0 65. 1 23 4321 d 电机转速的确定 传动筒的转速smv D 1 .61 220 1 . 1100060100060 W 查表 2-2 可知 二级圆柱齿轮减速器的传动比 i=（8-40） 则电动机转速范围d=iNw=（8-40）x61.1=(4932444)sm 要求电动机输出 功率为 kWPd79. 2 型号 初步确定功率应选择
5、 3KW 的，查得可供选择的型号有 Y132s-6， Y100L2-4，Y100L-2。综合考虑电动机及传动系统的重量和成本， 选择型号为 Y100L2-4 封闭式三相异步电动机，其主要性能参数 为：额定功率 3KW，满载转速nm1430r/min,最大转矩/ /额定转矩 =2.2。 选用型号 Y100L2-4 封闭式 三相异步电动机 四四. .分配传动比分配传动比 项目计算及说明结果 分 配 传 动 比 传动系统的总传动比 w m n n i ,其中 i 是传动系统的总传动比，多级串联 传动系统的总传动等于各级传动比的连乘积；nm是电动机的满载转速， r/min；nw为工作机输入轴的转速，r
6、/min。 4 .23 1 .61 1430 w m n n i 经过多次修正和计算 取高速级传动比 ，低速级传动比各为 5 . 4 2 . 5 2 1 i i 5 . 4 2 . 5 2 1 i i 五五. .传动系统的运动和动力参数计算传动系统的运动和动力参数计算 项目计算及说明结果 传 动 系 统 的 运 动 和 各轴转速，转矩与输入功率各轴转速，转矩与输入功率 0 轴 P=2.79kwn=1430T=9550P/n=18.63kw (1)轴 1430 1 nr/min (2)轴 8 .264 2 . 5 1430 1 i n nr/mim 动 力 参 数 计 算 (3)轴 58.61
7、5 . 4 8 .264 2 i n nr/min (4)IV 轴 58.61 nnIVr/min 2.4.2 各轴的输入功率 (1)轴 76. 299. 079. 2 3 d PPkw (2)轴 65. 297. 099. 079. 2 42 PPkw (3)轴 42 PP54. 297. 099. 065. 2kw （4）IV 轴 kwPP IIIIV 49. 254. 299. 0 2 23 I IIIIIII 轴的输出功率则分别为输入功率乘轴承效率轴的输出功率则分别为输入功率乘轴承效率 0.99.0.99. 2.4.3 各轴的输入转矩 (1)电动机 1430 79. 2 1055. 9
8、1055. 9 66 d d d n P TmmN 18630 (2)轴 99. 018630 4 d TT18450Nmm (3)轴 2 . 597. 099. 018450 142 iTT III 95570Nmm (4)轴 39390033. 397. 099. 095570 242 iTT IIIII Nmm I IIIIIII 轴的输出转矩则分别为输入转矩乘轴承效率轴的输出转矩则分别为输入转矩乘轴承效率 0.99.0.99. 设：从电动机到输送机滚筒轴分别为 0 轴、1 轴、2 轴、3 轴、4 轴；对 应于各轴的转速分别为、；对应于 0 轴的输出 功率和其余各轴的输入功率分别为、；对
9、应于 0 轴的输出转矩和其余各轴的输入转矩分别为、； 相邻两轴间的传动比分别为、；相邻两轴间的传动 效率分别为、。 轴号 电动机两级圆柱减速器工作机 轴1 1 轴轴2 2 轴轴3 3 轴轴4 轴 转速 n(r/min) n0=140n n1 1=14=140 0n n2 2= =264.8264.8n n3 3= =61.5861.58n4=61.58 功率 P(kw) P0=2.79P P1 1= =2.762.76P P2 2= =2.652.65P P3 3= =2.542.54P4=2.49 转矩 T(Nm) T0=18.65T T1 1= =18.4518.45T T2 2= =95
10、.5795.57T T3 3= =393.9393.9T4=386.16 两轴联接联轴器齿轮齿轮联轴器 传动比 ii i12 12 5.25.2i i = =4.5 4.5 六六. .设计低速级圆柱斜齿轮传动设计低速级圆柱斜齿轮传动 项目设计过程结果 选 定 齿 轮 精 度 等 级 、 材 料 及 齿 数 ）选用斜齿圆柱齿轮传动 ）选用 8 级精度 ）材料选择。小齿轮材料为（调质） ，硬度为， 大齿轮材料为钢（调质） ，硬度为HBS，二者材料硬度差为 HBS。 （闭式软齿面） ）选小齿轮齿数3，大齿轮齿数423107, 按 齿 面 接 触 强 设计计算公式：24 3 2 1 1 12 H HE
11、 d t t ZZZZ u uTK d ）确定公式内的各计算数值 （）试选 3 . 1 t K （）由图 P203 图2，选取区域系数433. 2 H Z。 （变位系 数取 0） （）由 P205 表选取齿宽系数1d。 （ 4 ）计算接触疲劳强度用重合系数, 度 设 计 )cos/arctan(tan t n = 562.20 。 974.29)cos2/(cos( at3 * 33 aht hZZarccoa 22.23)cos2/(cos( at4 * 44 aht hZZarccoa 65. 12/)tan(tan)tan(tan 44 33 ）（ tt atatzz 905. 1/ta
12、n 3 Z d 663. 0/)1 (3/ )4( Z （5） 由 P202 表5 查得材料的弹性影响系数 2/1 8 .189 MPaZE 。 （两个齿轮都取锻钢） （6） 转矩取mm95570 2 N T （7） 计算接触疲劳许用应力 H ，由 P211 图5(d)小齿轮的接触疲劳强度极限 3limH 大致在 560-900MP 之间，取MPa H 600 3lim 。大齿轮的 接触疲劳强度极限 4limH 大致在 540-640MP 之间，取MPa H 550 4lim （）由 P205 式（5）计算应力循环次数： 8 3 10813. 3)103008(15 .2646060 h nj
13、LN 78 4 1086. 83 . 4/10813. 3N （）由 P208 图 10-23 查得接触疲劳强度寿 命系数92. 0 3 HN K95. 0 4 HN K （注：由于 NN c因此可以根据经验在网纹内取值） （）计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为， 安全系数为 S=1，由式（4） （P207）得 MPa S K HHN H 552 3lim3 3 MPa S K HHN H 5 .522 4lim4 4 取两者中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳 许用应力 4HH 项目计算及说明 按 齿 试算小齿轮分度圆直径 t d1 ，由计算公式得： 3 2 3 5 .522 663. 098
14、5. 08 .189433. 2 3 . 4 3 . 5 1 955703 . 12 t d =46.8mm 2）调整小齿轮分度圆直径 （1）计算圆周速度 sm nd v t /64. 0 100060 100060 8 .2648 .4614. 323 （2）试算齿宽 mmdb td 8 .468 .461 3 （3）齿轮的圆周力 N d T F t t 4080 2 3 2 3 mmNmmN d FK tA /100/26.87 1 （4）计算载荷系数KH 10-2 已知使用系数 1 A K （工作均匀平稳） 面 接 触 强 度 设 计 根据smv/811. 0，8 级精度，由图 10-8
15、（P194）查得 动载荷系数02. 1 V K 由表 10-3（P195）查得齿间分配系数 4 . 1 H K ，由 表 10-4 由插值法查得 8 级精度，小齿轮相对支承 非对称分布时（ 1d ）得齿向载荷分布系数 450. 1 H K 故载荷系数07. 2450. 14 . 102. 11 HHVA KKKKK （5）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由 式 10-12（P204）得 mmdd kk Ht t 6 .54/ 3 H 33 对应的模数 m 21. 2 cos 3 3 Z d m 按 齿 根 弯 曲 强 度 设 计 按齿根弯曲强度设计按齿根弯曲强度设计: : 设计公式，由
16、式20 得 3 2 3 2 2 cos2 F SF d ft nt YY Z YYTK m ）确定计算参数 （）试选计算弯曲疲劳强度计算的载荷系数 3 . 1 t KF （）由式（10-18）计算弯曲疲劳强度用重合系数 750. 1cos/ 140.13)cosarctan(tan 2 bv tb 679. 0 75. 0 25. 0 v Y 式 10-19 778. 0120/1 Y （3）查取齿形系数 27.26 14cos 24 cos Z Z 33 3 3V ； 75.112 14cos 103 cos Z Z 33 4 4V 由图 10-17（P200）查得62. 2 3 Fa Y17. 2 4 Fa Y （4）查取应力校正系数 由图 10-18 查得6 . 1 3 Sa Y8
