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1、湖南农业大学工学院课程设计说明书课程名称： 机 械 设 计 题目名称：二级同轴式圆柱齿轮减速器装置设计班 级：2006 级 机制 2 班姓 名：邹 联 科学 号：200640601230 指导教师：杨文敏 老师评定成绩：教师评语：指导老师签名： 年 月 日成绩评阅教师日期目 录一、设计任务书 2二、系统总体方案设计 2三、设计步骤 21、原动机选择 22. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 33. 计算传动装置的运动和动力参数 34. 齿轮的设计 45、从动轴及轴上零件的设计 106、箱体结构的设计 167.润滑密封设计 17四 设计小结 18五 参考资料 18一、设计任务书要求设计一带式运
2、输机传动装置1、式运输机工作原理带式运输机传动示意图如图 1-1 所示。2、已知条件： 1）工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度 35；2）使用折旧期：8 年；3）检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；4）动力来源：电力，三相交流，电压 380、220V；5）运输带速度允许误差：5%；6）制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。3、设计数据运输带工作拉力 F=2200N，运输带工作速度 v=1.1m/s，卷筒直径D=240mm。 （注：运输带与卷筒之间及卷筒轴承的摩擦影响已经在 F 中考虑）4、传动方案二级同轴式圆柱齿轮减速器5、设
3、计任务减速器装配图一张；零件工作图四张(齿轮、轴、箱体、箱盖)；设计说明书一份。二、系统总体方案设计总体设计方案见图如图 1-2 所示图 1-1 图 1-2三、设计步骤1、原动机选择总效率 0.990.98 其中 为齿轮的效率,231na298.03. 1为滚动轴承的效率， 为联轴器（齿轮为 7 级）的效率。2输出功率 P w=FV=22001.1=2.42KW电动机所需工作功率为： PdP w/a2.42/0.982.47kW, 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 Y100L14 的三相异步电动机，额定功率为 3KW 满载转速1430 r/min。
4、mn。2、确定传动装置的总传动比和分配传动比 （1） 总传动比 mn /7.58r2401.3.6Dv106滚 筒滚 筒 由选定的电动机满载转速 nm和工作机主动轴转速 n，可得传动装置总传动比为 n m/n1430/87,58 16.3ai（2） 分配传动装置传动比 ai12式中 分别为高低速齿轮的传动比。2,在同轴式二级圆柱齿轮减速器中21i初步取 4，则减速器传动比为 16.3/44.075i1 a/根据各原则， =4 ， = 4.075 。2i3、计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴转速 1430r/minn电 1430/4357.5r/min1/i / 357.5/4.075=87
5、.58 r/min2= =87.58r/minn（2）各轴输入功率 30.992.97kWPdp 22.97 0.980.982.85kW1 22。850.980.982.74kWn则各轴的输出功率： 0.98=2.91 kWP 0.98=2.79 kW 0.98=2.685kW（3） 各轴输入转矩= Nm1Td0i1电动机轴的输出转矩 =9550 =95503/1430=20.03 NmdTmdnP所以: = =19.83 Nmd3 =19.8340.980.98=76.13NmT1i2 =76.134.0750.980.98=300.11Nm2输出转矩： 0.98=19.43NmT 0.9
6、8=74.60 NmT 0.98=294.11Nm运动和动力参数结果如下表：功率 P KW 转矩 T Nm轴名输入 输出 输入 输出转速r/min电动机轴 3 20.03 14301 轴 2.97 2.91 19.83 19.43 14302 轴 2.85 2.79 76.13 74.60 357.53 轴 2.74 2.69 300.11 294.11 87.584 轴 87.584、齿轮的设计(使用寿命 Lh=360168=46080h)1）高速级齿轮传动的设计计算根据设计要求，选用直齿圆柱齿轮传动。由于减速器的结构是同轴式二级减速器，所以两级齿轮在齿数和模数应相等。在初步设计时考虑模数在
7、24mm。而小齿轮的分度圆直径不是很大，考虑他的强度要求，把小齿轮同轴放在一起加工，做成齿轮轴的形式。根据前面算出的轴的转速、传递功率、扭矩及传动比，用机械设计手册软件进行辅助设计 材料选择：高速级小齿轮选用 45 调质后表面淬火，硬度取值范围为217255 HBS，齿面硬度为 250 HBS；取小齿齿数 =24，高速级大齿轮选用1Z45 调质处理，硬度取值范围为 217255 HBS，齿面硬度为220HBS，Z =iZ =4.07524=97.8 取 Z =9821 2 齿轮精度输送机为一般工作机器，速度不高，故按 GB/T100951998，选择 7 级精度。2、初步设计齿轮传动的主要尺寸
8、按齿面接触强度设计 2131 )(2. HEdtt ZuTKd确定各参数的值: 初选 =1.3；tK 由教材表 10-7 选取齿宽系数 .0；1d 由教材表 10-6 查得材料的弹性影响系数 ；218.9MpZE 由教材图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限 ；MPaH501lim PaH4702lim 计算应力循环次数N =60n j =6014301（163608）=4.4210 8h；1hLN = h2 88107.12.4i查教材图 10-19 得：K =0.90 K =0.962齿轮的疲劳强度极限取失效概率为 1%,安全系数 S=1,得:
9、=H1 MPaSHN49510.1lim =2K2.76.2li3、设计计算试算小齿轮的分度圆直径 d ，代入 中较小的值。t1H2131 )(2. HEdtt ZuTd= m7.56).4189(.5074.5. 23 计算圆周速度 ssndt /3./06.106 计算齿宽 bb= mdt 7.56.1计算齿宽与高之比 。h模数 zmtt 36.241齿高 mht 2.5.536.2.0.57b计算载荷系数根据 ,7 级精度, 由教材图 10-8 查得动载系数 K =1.15；smv/3.4 V直齿轮， ；1FHK由教材表 10-2 查得使用系数 ；A由教材表 10-4 用插值法得 7 级
10、精度、小齿轮相对支承非对称布置时，；312.H由 ， 查教材图 10-13 的6.0.57hb312.HK38.1FK故载荷系数:K K K K =11.1511.312=1.5088AV按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径d =d =56.7 =59.591ttk33.1508m计算模数 nm= z48.259.1根据设计所得取 ，则 d1=2.524=60mm4、齿根弯曲疲劳强度设计弯曲强度的设计公式 )(213FSdYZKTm（1）确定公式内各计算数值由教材图 10-20c 查的小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ；大齿轮MPaFE3801的弯曲疲劳强度极限 MPaFE320由教材图 10-18
11、取弯曲疲劳寿命系数 ， ；87.01FNK9.02FN计算弯曲疲劳需用应力取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 =F1 14.2364.1SFEN =2 7.05.92K计算载荷系数 KK K K K =11.1511.381.587AVHF查取齿形系数 和应力校正系数FaYSaY查教材表 10-5 得 齿形系数 2.65 2.171F2Fa查取应力校正系数 1.58 1.781Sa2Sa计算大小齿轮的 并加以比较FY0173.4.236581Sa.72FSaY大齿轮的数值大。（2）设计计算计算模数 mmn 81.017.2417.58.43 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
12、根弯曲疲劳强度计算的模数，由于模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可去由弯曲强度算得的模数 1.81，经圆整后再考虑其他的影响因素，可取 m=2.5mm，按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d =59.59 来计算应有的齿数得：1圆整后取 z =24；z =4.07524=97.8 圆整后取 z =9883.25.91mdz 12 2几何尺寸计算计算大、小齿轮的分度圆直径 605.412892计算中心距 mda2.5146021计算齿轮宽度 bd1取 ，mB52低速级齿轮的基本参数与高速级的齿轮要相同，只是再取材上由所不同，以此
13、来满足传动的强度要求，用机械设计手册软件版 3.0 进行辅助设计得到设计数据，整理如下表：高速级齿轮 低速级齿轮小齿轮 大齿轮 小齿轮 大齿轮传递功率 P/kw 2.85 2.74传递转矩 T/ Nm 76.13 300.11转速 n/r/min 1430 357.5 357.5 87.19传动比 i 4 4.075齿面啮合类型 软硬齿面 软硬齿面材料及热处理45表面淬火45调质45表面淬火 37SiMn2MoV 调质模数/mm 2.5齿数 Z 24 98 24 98齿宽系数d 1.00 0.222 1.00 0.222中心距 a/mm 152.5 152.5齿数比 4.125 4.125重合度 1.72665 1.72665分度圆直径d/mm 60 245 60 245齿根圆直径 df/mm 53.7 241.25 53.7 241.25齿顶圆直径 da/mm 65 252.5 65 252.5齿轮基本参数齿顶高 ha/mm 2.5 2.5 2.5 2.5齿根高 hf/mm 3.125 3.125 3.125 3.125齿顶压力角a/ 29.84 22.91 29.84 22.91分度圆弦齿厚 /mm 3.92 3.93 3.92 3.93分度圆弦齿高/mm 2.56 2.52 2.56 2.52固定弦齿厚/mm 3.47 3.47 3.47 3.47固定弦齿高/mm 1.87
