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1、机械设计课程设计机械设计课程设计说说 明明 书书设计题目：设计题目： 二级圆柱直齿轮减速器（同轴式）二级圆柱直齿轮减速器（同轴式）班班 级：级：20132013 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 学学 号：号：学生姓名：学生姓名：指导老师：指导老师：完成日期：完成日期：20152015 年年 1212 月月 2525 日日1目录目录一、设计任务书一、设计任务书 22二、传动方案的拟定及说明二、传动方案的拟定及说明 22三、电动机的选择三、电动机的选择 33四、计算总传动比及分配各级的传动比四、计算总传动比及分配各级的传动比 33五、运动参数及动力参数及传动零件的设计计算五、运动参数
2、及动力参数及传动零件的设计计算 44六、齿轮传动的设计计算六、齿轮传动的设计计算 55（一）选择齿轮材料及精度等级和齿轮类型 5（二）低速级的设计 11七、轴的设计计算及联轴器的选择七、轴的设计计算及联轴器的选择 1616八、键联接的选择及校核计算八、键联接的选择及校核计算 3232九、滚动轴承的校核九、滚动轴承的校核 3434十、减速器箱体结构十、减速器箱体结构 3535十一、减速器箱体附件的选择说明十一、减速器箱体附件的选择说明 3737十二、润滑与密封十二、润滑与密封 3737十三、参考资料目录十三、参考资料目录 3838计 算 及 说 明结 果2一、设计任务书一、设计任务书1、设计任务
3、设计带式输送机的传动系统，采用二级圆柱直齿轮减速器（同轴式）传动。2、原始数据运输带有效拉力 F=2600N运输带工作速度 v=1.1m/s（允许误差5%）运输带卷筒直径 d=200mm减速器设计寿命 10 年3、工作条件一班制工作，连续单向运转，载荷平稳，室内工作，环境有粉尘，每年工作 300 天，电压为三相交流电（220V/380V） 。二、传动系统方案的拟定和说明二、传动系统方案的拟定和说明带式输送机传动方案如下图：1-电动机；2，6-联轴器；3-减速器高速级小齿轮 1；4-减速器高速级大齿轮 2；5-输送机滚筒；7-减速器低速级大齿轮 3；38-减速器低速级小齿轮 2；计 算 及 说
4、明结 果传动系统采用采用二级圆柱直齿轮减速器（同轴式） ，其结构简单，但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。由设计要求得，高速级和低速级都为直齿圆柱齿轮传动。三、电动机的选择三、电动机的选择1、电动机的功率由已知条件可以计算出工作机所需的有效功率Pw=Fv=26001.1W=2.86KW从电动机到工作机传送带间的总效率为=1422345由机械设计课程设计指导书表 1-7 可知1：联轴器传动效率 0.99（弹性联轴器）2：滚动轴承效率 0.99（球轴承）3：齿轮传动效率 0.98（7 级精度一般齿轮传动）4：联轴器传动效率 0.99（弹性联轴器）5：卷筒传动效
5、率 0.96=0.990.9940.9820.990.96=0.87工作机所需电动机功率Pr=Pw/=3.29KW2、电动机转速的选择输送机滚筒的工作转速nw=60v1000/(d)=105.1r/min两级同轴式圆柱齿轮减速器传动比i=860Pw=2.86KWPr=3.29KW112MPd =4KWnm=1440r/min4所以电动机转速的可选范围为nd=inw=(860)X105.1r/min=840.86306r/min符合这一范围的同步转速有 1000r/min，1500r/min，3000r/min三种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸，质量及价格因素，决定选用同步转速为 1500r/
6、min 的电动机。电动机型号额定功率/kw满载速度（r/min)启动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩112M414402.32.3电动机轴伸直径 D=28mm电动机轴伸长度 E=60mm四、传动比的分配四、传动比的分配带式输送机传动系统的总传动比i=nd/nw=1440/105.1=13.7分配传动比i=ii考虑润滑条件等因素i=i=3.7i五、各轴的转速、功率和转矩：五、各轴的转速、功率和转矩：1、电动机轴：2、轴（高速轴）：计 算 及 说 明结 果53、轴（中间轴）：4、轴（低速轴）：5、卷筒轴：上述计算归纳如下：参数轴名转速r/min输入功率KW输入转矩Nm电动机轴14403.2921.
7、82轴（高速轴） 14403.2221.39轴（中间轴） 389.23.1276.84轴（低速轴） 105.23.03275.84i=3.7i=3.76卷筒轴105.22.97270.357六、齿轮传动的设计计算六、齿轮传动的设计计算（一）选择齿轮类型、材料及精度等级和齿轮类型：（1）考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。大齿轮选用 45 钢，调质处理，齿面硬度为 240HBS；小齿轮选用40Cr，调质处理，齿面硬度 280HBS，两者材料硬度差为40HBS。（2）带式输送为一般工作机器，所以精度等级选择 7 级精度。（GB10095-88）齿面精糙度 Ra1.63.2m。（3）根据题目
8、要求，选用圆柱直齿齿轮传动，压力角 =20。（二）低速级的设计：1、由上面得知高速级的齿数比：i=3.7；取 z1=23，则z2=iz1=203.7=85.1。取 z2=852、按齿面接触疲劳强度设计：1）设计准则：先由齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核2）按齿面接触疲劳强度计算，小齿轮分度圆直径：322 1)(*1*2HEHdHt tZZZ uuTKd （1）确定公式中各参数值；试选载荷系数 KHt=KAKVKHKH=1.01.181.01.417=1.67 选取齿宽系数 d=1； 查得区域系数 ZH=2.5； 查得材料的弹性影响系数 ZE=189.8MPa1/2； 小齿轮的传递
9、转矩 T2=76.84N*m=7.684104N*mm； 计算接触疲劳强度用的重合度系数 Z：小齿轮：40Cr调质，280HBS大齿轮：45调质，240HBS7 级精度圆柱直齿=208172.30)2/(cosarccos* 111aahzz计 算 及 说 明结 果351.23)2/(cosarccos* 222aahzz713. 1)2/()tan(tan)tan(tan 2121aazz所以： 0.8733-4=Z 计算接触疲劳许用应力H:由教材机械设计图 10-25d 查得小齿轮的接触疲劳极限为Hlim1=600MPa，大齿轮的接触疲劳极限为 Hlim2=550MPa；应力循环次数：N1
10、=60n1jLh=601440 1（830010）=2.0736109；N2=N1/u=2.0736109/3.7=5.604108；由教材机械设计图 10-23 查取疲劳寿命系数KHN1=0.90，KHN2=0.95；取失效概率 1%，安全系数 S=1；所以： MPaSKHHN H5401lim1 1MPaSKHHN H5232lim2 2取其中较小值作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即H=H2=523MPa（2）试算小齿轮分度圆直径；0.873=ZH= 523MPammdt142.5919mmZZZ uuTKdHEHdHt t142.59207412074 5230.878189.82.5
11、1107.68467. 12)(*1*2324322 1 ）（）（）（2）调整小齿轮分度圆的直径：（1）计算实际载荷前的数据准备：圆周速度 v：smsmndvt/205. 1/100060389.2142.59 10006021计 算 及 说 明结 果齿宽 b：b=dd1t=59.142mm（2）计算实际载荷系数 KH：由教材机械设计表 10-2 查得使用系数 KA=1；根据 v=1.205m/s、7 级精度，由图 10-8 查得动载荷系数Kv=1.13；齿轮的圆周力：Ft1=2T2/d1t=27.684104/59.142N=2598NKAFt1/b=12598/59.142N/mm=43.
12、93N/mm100N/mm由此查得齿间载荷分配系数 KH=1.2；由于 b=59.142mm 无法插值查到对应参数，所以取其为其偏高值 b=80mm；由 7 级精度和小齿轮相对支承非对称布置这两个条件查得 KH=1.426；所以： KH=KAKvKHKH=1.93。（3）按实际载荷系数算得的分度圆直径mmKKdd HtHt064.62311及相应的齿轮模数：m=d1/z1=62.064/23mm=2.698mm。 3、按齿根弯曲疲劳强度设计：1）试算模数：32 12)(*2FsaFadFt tYY zYTKm KH= 1.93mmd064.621m=2.698mm10（1）确定公式中各参数值；试选 KFt=1.3；弯曲疲劳强度用重合系数：Y=0.25+0.75/=0.688；计算：FsaFaYY由图 10-17 查得齿形系数 YFa1=2.75，YFa2=2.23；由图 10-18 查得应力修正系数 Ysa1=1.58，Ysa2=1.78；由图 10-24c 查得小齿轮的齿根弯曲疲劳极限为Flim1=500MPa，计 算 及 说 明结 果大齿轮的齿根弯曲疲劳极限为
