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1、 机械设计课程设计机械设计课程设计 二级同轴式二级同轴式斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮减速器减速器设计说明书设计说明书 学院： 班级： 姓名： 学号： I 目录目录 目录目录 I 一一 传动装置的总体设计传动装置的总体设计. 1 1.1 确定传动方案 . 1 1.2 选择电动机 . 1 1.3 计算传动装置的总传动比并对其进行分配 3 1.4 计算传动装置各轴的运动与动力参数 3 二二 传动件传动件齿轮设计齿轮设计 5 2.1 高速级传动部分齿轮设计 . 5 2.2 低速级传动部分齿轮设计 . 9 三三 工作速度误差工作速度误差 14 四四 初定轴的最小直径与联轴器的选择初定轴的最小直径与联轴器的选
2、择 . 14 4.1 高速轴最小直径初定与联轴器选择 14 4.2 中间轴最小直径初定 . 15 4.3 低速轴最小直径初定与联轴器选择 15 五五 高速轴系的设计与校核高速轴系的设计与校核 16 5.1 高速轴的结构设计 . 16 5.2 轴的强度校核 . 18 5.3 联轴器相连的键的强度校核 20 5.4 高速轴轴承校核 . 21 六六 中间轴系的设计与强度校核中间轴系的设计与强度校核 . 23 6.1 中间轴的结构设计 . 23 6.2 中间轴的强度校核 . 24 6.3 与齿轮相连的键的强度校核 26 6.4 中间轴轴承的强度校核 . 27 七七 低速轴系的设计与轴上零件校核低速轴系
3、的设计与轴上零件校核 . 28 7.1 低速轴的结构设计 . 28 7.2 轴的强度校核 . 29 7.3 键的强度校核 . 31 7.4 中间轴轴承的强度校核 . 32 八八 润滑方式润滑方式 . 34 九九 减速器附件：减速器附件： 34 十十 参考文献参考文献 . 34 1 一一 传动装置的总体设计传动装置的总体设计 1.1 确定传动方案确定传动方案 参考各个方面因素，选择 C 传动方案即二级同轴式圆柱齿轮减速器，如图 1.11.1 传动 方案所示： 图 1.1 传动方案 此方案的特点如下： 轮齿可为直齿、 斜齿或人字齿， 结构简单， 应用广泛。 轮齿相对轴承为不对称布置， 要求轴有较大
4、的刚度， 而且轮齿应布置在远离转矩输入输出轴端， 以减少载荷沿齿向分 布不均匀现象。高速级常用斜齿。 1.2 选择电动机选择电动机 1. 选择电动机的类型 按工作要求和工作条件选用 Y 系类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 工作机滚筒的有效功率： 7 1.17.7 w PFvkW 在本传动方案中，从电动机到工作机输送带之间的总效率 232 123j 其中， 1 为联轴器的效率，查阅参考文献2表 9.1，可取 1 0.99； 2 为轴承的效率，查阅参考文献2表 9.1， 2 0.99； 3 为齿轮传动效率，查阅参考文献2表 9.1， 3 0.
5、97； 2 j 为卷筒效率（包括滚筒与轴承的效率损失） ，由题目已知可取 0.96 j 。 则， 232 0.990.990.970.960.86 故电动机所需工作功率 7.7 8.95 0.86 w d p PkW 3. 确定电动机转速 对于二级展开式圆柱齿轮减速器，查阅资料可得其合理的转动比为： 8 40i 工作机卷筒轴的转速为 3 1.4 60 59.42min 450 10 w v r D 故电动机转速可选范围 8 4059.42475.34 2376.8min dw ni nr 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量、转速与价格等因素，并根据电机类型、容量 和转速，查阅相关标准（JB/
6、T 96161999） ，决定选择电动机型号为 Y160L-6，电动机的主要 参数如下表： 电动机型号 额定功率 满载转速 起动转矩 额定转矩 最大转矩 额定转矩 Y160L-6 11 970 2.0 2.0 查阅相关资料标准，电动机的主要安装尺寸和外形如下： 3 机座号 极数 A B C D E F G H K AB AC AD HD BB L Y160M-6 6 254 254 108 42 110 12 37 160 15 330 325 255 385 314 645 1.3 计算传动装置的计算传动装置的总传动比并对其进行分配总传动比并对其进行分配 1. 总传动比i 970 16.32
7、 59.42 m w n i n 其中 m n为电动机额定转速； w n为工作机卷筒的转速。 2. 分配传动比 I II ii i 对于同轴式二级圆柱齿轮减速器，考虑尺寸协调结构紧凑、干涉与润滑等问题，并 为使两级大齿轮直径相等，同时参考参考文献2，取 III iii 故， 16.324.04 4.04 I II ii i 1.4 计算传动装置各轴的运动与动力参数计算传动装置各轴的运动与动力参数 1. 计算各轴转速 电机输出轴：970min m nr； 轴： 970min Im nnr； 轴： 970 240min 4.04 I II I n nr i ； 轴： 240 59.4min 4.0
8、4 II III II n nr i ； 卷筒轴： 59.4min wIII nnr 2. 各轴的输入功率 轴： 1 8.95 0.998.86 Id PPkW 轴： 23 8.51 III PPkW 轴： 23 8.17 IIIII PPkW 卷筒轴： 21 8.00 wIII PPkW 4 3. 各轴的输入转矩 同一轴上功率P kW、 转速minn r和转矩T N mm的关系： 6 9.55 10 P T n ； 相邻两轴的功率关系是： 2112 PP， 12 为 1、2 轴间的传动效率； 相邻两轴的转速关系是： 1 2 12 n n i ， 12 i为 1、2 轴的传动比。 综上，相邻两
9、轴间的转矩关系为 211212 TT i 电动机的输出转矩 d T 664 8.95 9.55 109.55 108.81 10 970 d d m P TN mm n 轴： 44 1 8.81 100.998.72 10 Id TTN mm 轴： 44 23 8.72 100.99 0.97 4.0433.83 10 IIII TTiN mm 轴： 44 23 33.83 100.99 0.97 4.04131.25 10 IIIIIII TTiN mm 卷筒轴： 44 21 131.25 100.99 0.99128.64 10 wIII TTN mm 4. 汇总整理数据 将前述数据整理、
10、汇总后做出下表 表 1.1 各轴的运动及动力参数 轴 转速(min)n r 功率()P kw 输入转矩()T N mm 传动比i 效率 电动机 970 8.95 4 8.81 10 1 0.99 轴 970 8.86 4 8.72 10 4.04 0.96 轴 240 8.51 4 33.83 10 4.04 0.96 轴 59.43 8.17 4 131.25 10 1 0.98 卷筒轴 59.43 8.00 4 128.64 10 5 二二 传动件传动件齿轮设计齿轮设计 2.1 高速级传动部分齿轮设计高速级传动部分齿轮设计 1. 选定齿轮类、精度等级、材料及齿数 对于图 1.1 所示的传动
11、方案，可选用斜齿圆柱齿轮传动。 查阅相关资料，确定齿轮采用 7 级精度。 材料选择 选择小齿轮材料 40Cr（调质表面淬火） ，齿芯硬度 280HBS，表面硬度 4855HRC； 选择大齿轮材料 45 钢（调质表面淬火） ，齿芯硬度 250HBS，表面硬度 4050HRC。 选择小齿轮齿数 1 36z ， 大齿轮齿数 21 36 4.04145.44 I zzi， 取 2 145z 。 初选螺旋角15o。 2. 按齿根弯曲强度设计 由于所选齿轮均为硬齿面、软齿芯材料，故应按齿根弯曲强度设计，根据齿面疲劳强度 校核。且由题意可得，齿轮寿命应为 8 年，齿根弯曲强度设计公式如下 3 2 1 2 1
12、 2cos FaSa n dF KTY Y Y m z 1) 确定式中各项参数数值 试选载荷系数1.7 t K 。 查阅参考文献1中表 10-7，选取齿宽系数0.9 d 。 螺旋角影响系数 计算得纵向重合度 1 0.318tan0.318 0.9 36 tan152.76 o d z 由参考文献1图 10-28 查得螺旋角影响系数0.875Y 计算当量齿数 1 3 1 3 36 39.95 cos cos 15 v o z z 2 3 2 3 145 161.11 cos cos 15 v o z z 查取齿形系数及应力校正系数 6 查阅参考文献1表 10-5 可取齿形系数： 1 2.42 F
13、a Y， 1 2.20 Fa Y； 应力校正系数： 1 1.67 Sa Y， 2 1.78 sa Y。 端面重合度 查阅参考文献1图 10-26 得大小齿轮端面重合度： 1 0.765 ， 2 0.933 则端面重合度为： 12 0.7650.9331.698 。 弯曲疲劳许用应力 查阅参考文献1图 10-20 得弯曲疲劳强度极限： 1 672 FE MPa； 2 640 FE MPa 应力循环次数： 9 1 6060 970 1 8 365 24 0.52.039 10 Ih Nn jL 8 2 6060 240 1 8 365 24 0.55.046 10 Ih Nn jL 查阅参考文献1
14、图 10-18 可得弯曲疲劳寿命系数： 1 0.9 FN K， 2 0.96 FN K 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 由参考文献1式 10-12 得弯曲疲劳许用应力： 11 1 0.9 670 432 1.4 FNFE F K MPa S 22 2 0.96 640 438.86 1.4 FNFE F K MPa S 计算大小齿轮的 FaSa F Y Y 并加以比较 11 1 2.42 1.67 0.00936 432 FaSa F YY ； 22 2 2.20 1.78 0.00892 438.86 FaSa F YY 大齿轮的数值更大 2) 设计计算 计算模数 3 42 2 2 1.7 8.72 100.875 cos 15 0.009361.046 0.9 361.698 o nt m 计算分度圆直径 7 1 1 1.046 36 38.98 coscos15 nt t o m z dmm 计算圆周速度 1 38.98 970 1.98 60 100060 1000 tI d n vm s 计算齿宽及齿高比 1 0.9 38.9835.082 dt bdmm 2.252.25 1.0462.353 nt hmmm 35.082 14.909 2.353 b h 计算载荷系数 查阅参考文献1图 10-8 可取动载荷系数1.2 V K
