展开式二级圆柱减速器机械设计课程设计带目录

学号：129290141036 本科课程设计 题 目： 展开式二级圆柱齿轮减速器 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 12级 姓 名： 赵瑞波 指导教师： 王利华 完成日期： 2014年7月5日 ［键入文字］ ［键入文字］ 1设计任务书 0 1. 1设计任务 0 1.2原始数据 0 1. 3工作条件 0 1. 4设计任务量 0 2传动系统方案的拟定 1 3 电动机的选择 1 3. 1电动机的功率 1 3.2电动机转速的选择 2 3. 3电动机型号的选择 2 3.4传动比的分配 3 3.5传动系统的运动和动力参数计算 3 4减速器传动零件设计计算 4 4.1低速级直齿圆柱齿轮设计计算 4 4.2高速级斜齿圆柱齿轮设计计算 13 5轴的设计计算 20 5.1输入轴的设计计算 20 5.2中间轴的设计计算 24 5.3输出轴设计计算 28 6轴承的选择与计算 32 6.1输入轴的轴承：7206C角接触球轴承 32 6. 2中间轴轴承30206圆锥滚子轴承 34 6. 3输出轴轴承：NU213E圆柱滚子轴承 35 7键的计算校核 36 7. 1输入轴上的键 36 7.2中间轴上的键 36 7. 3输出轴上的键 36 8减速器箱体结构尺寸 37 9减速器附件的选择 38 10齿轮的密封与润滑 38 机械设计课程设计计算说明书 1设计任务书 1.1设计任务 设计带式输送机传动系统，采用展开式二级圆柱齿轮传动。 1. 2原始数据 输送带有效拉力 F = 3OOO2V 输送带工作速度 v = 1.0必 输送带滚简直径 d - 355mm 减速器设计寿命为10年 1. 3工作条件 两班制工作，连续单向运转，载荷较平稳；使用期限为10年 （一年工作300天），小批量生产；允许输送带速度误差为±5%； 生产条件是中等规模的机械厂，可加工7~8级精度的齿轮；动力 来源是三项交流电（220V/ 380V）。 1.4设计任务量 ⑴编写设计说明书一份，内容包括： ① 设计任务。 ② 电动机的选择，减速器主要零件设计计算，并附计算的必要 简图。 ③ 减速器的箱体结构尺寸及润滑。 ⑵设计图： ① 绘制减速器装配图1张（A0）。 ② 绘制减速器零件图2张（A3）。 F = 3000N v = 1.0 必 d = 355mm 2传动系统方案的拟定 带式输送机传动系统方案如图: 带式输送机由电动机驱动。电动机通过联轴器将动力传入减速器，输出轴将动 力传至输送机滚筒，带动输送带工作。传动系统中采用展开式二级圆柱齿轮减 速器，其结构简单，但齿轮相对于轴承位置不对称，因此要求轴有较大的刚度, 高速级为斜齿圆柱齿轮传动，低速级为直齿圆柱齿轮传动。 3电动机的选择 3. 1电动机的功率 工作所需要的有效功率为 r/ 3000x1.0 ee Pw = Vi nnn = kW — 3.0kW w /1000 1000 查阅相关参考文献确定 Pw=3.0kW, = 0.99 联轴器效率 化=0.99 一对滚动轴承效率 / = 0.98 闭式圆柱齿轮传动（7级精度） 饥—0.96 输送机滚筒效率 传动系统总效率 〃总= 77OI x 7,2 X 7723 X 7734 X 774 = 0.8 67 〃总=0.867 式中: : =71 =0.99 〃12 : =亿 x 么=0.99 xO.98 = 0.97 〃23 : =〃2 x 必=0.99 x 0.98 = 0.97 〃34 : =伍 x〃i = 0.99x0.99 = 0.98 = =% x 仇=0-99 xO.96 = 0.95 所需电动机功率为： P, = = ^2-kW = 3A6kW "〃总 0.867 3.2电动机转速的选择 输送机滚筒的工作转速为： n -60xl000x/ _60xl000xl.0 w— /7id- 3.14x355 ~ 4in 按［3］表2-3推荐的传动比范围，取圆柱齿轮传动的传动比范围为 3~5,则总传动比范围为L=9~25。故电动机转速的可选范围为nd=Id Xnw= (9~25) X53. 826=484~1346r/min 符合这一范围的同步转速 可选750和1000r/min可得到多种不同的传动比方案，由于转速 越高价格越便宜，故选1000r/min的电动机。 3.3电动机型号的选择 根据动力源及工作条件：两班制工作，连续单向运转，所需电动 机功率为3. 46kw及电动机同步转速11|=1000%侦等。选用Y系列 三项异步电动机，卧式封闭结构，型号为Y112M1-6,按［3］表2-4 电动机型号 额定功率 P/kW 同步转速 满载转速 总传动比 Y132M1-6 4.0 1000 960 39. 09 Pd=3.46kW nw=53.826r/min nd=484〜1346r/min 电动机型号 Y132M1-6 电动机的主要参数见下表 Z 总=17.835 i12 =4.815 i23 = 3.702 〃0 =960 扁 P0=3A6kW T0=35A2N-m 型号 额定功率 满载转速〃就 中心高 轴伸尺寸 Y132M1-6 4 . OkW 960 (r/min) 132 mm 38X80 3. 4传动比的分配 带式输送机总传动机比为： ，=%= %。=17.835 心 nw 53.826 由传动系统方案知 z'oi = 1；，34 = 1 有计算可得两级圆柱齿轮减速器的总传动比为： zy = z]9 x = —-— = 17.835 乙 IZ. Z.J • • ，01 XZ34 为便于将两级圆柱齿轮减速器采用浸油润滑，当两对齿轮的配对 材料不同齿面硬度不大于350HBS,齿宽系数相同时，考虑齿面接 触疲劳强度接近相等的条件下，取高速级传动比为 M =Vf^ = J1.3x 17.835 =4.815 低速级传动比为 如 17.826 z9o = = = 3.71）2 一3 il2 4.815 3. 5传动系统的运动和动力参数计算 传动系统各轴的转速功率和转矩计算如下： 对于。轴（电动机轴）有 〃0 =% =960/n Po = P, = 3A6kW 3 46 L = 9550^ - m = 35A2N - m 960 =960扁 匕=3.425*W 4 = 34.072N m 〃2 »1 Z12 960 4.815 %iin = 199.4 么血 R = R X〃12 = 3.425x0.99x0.98W = 3.323kW p 3 323 T, = 9550二=9550-—N m = 159.152V m - n2 199.4 〃2 = 199.4*in P, = 3.323kW T2 =159.154 •初 对于1轴（减速器轴）有 〃1 = — = —~/4in = 960 扁 Zoi 1 Pl =Rx〃oi =3.46xO.99*W =3.425*W p 3 425 T} = 9550二=9550^^N m = 34.072N m 1 〃] 960 对于2轴(减速器中间轴)有 对于3轴（减速器低速轴）有 n2 _ 199.4 Zb — 3.702 7mm = 53.826 么in = 3.224印 昭=53.826么而 P =3.224*W 岩=571.62N〃? P =^x〃23 = 3.323x0.99x0.9跃W p 3 ?24 T. =9550^ = 9550———N m = 571.62N m 3 〃3 53.826 上述计算结果和传动比及传动规律汇总，列于下表以便查用 轴号 转 速 (r/min) 功率P(kw) 转矩T (N/m) 传动比 0 960 3. 46 35.42 1 1 960 3.425 34. 072 4.815 2 199.4 3. 323 159.15 3. 702 3 53. 826 3. 227 571.62 1 4减速器传动零件设计计算 4. 1低速级直齿圆柱齿轮设计计算 4. 1. 1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 ⑴根据传动方案，低速级选用直齿圆柱齿轮传动，压力角。=20。 ⑵带式输送机为一般工作机器，速度不高，参考［1］表10-6选用7 精度。 ⑶材料选择，由［1］表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），齿面 硬度为280H,大齿轮材料为45钢（调质），齿面硬度为240HBSo zi=24 Z2=89 ⑷选小齿轮齿数％ =24,大齿轮齿数 z2 = //Z］ = 3.702x24 = 88.848取勺=89。 4. 1 . 2齿面接触疲劳强度设计 （1）由［1］式10T1试算小齿轮分度圆直径，即 ,、2KHtT, 〃±1 （ZHZEZe V dlz >3 — X —X ¥ E］ e \ d A I 品 J ） 1）确定式中个参数值 匕=13 T2 =159.15Nm 饥=1 Z„ =2.5 n ZF = 189.8MP1/2 ① 试选Kh, =1.3。 ② 小齿轮传动的转矩，即2轴所传递的扭矩T2 =159.15N-mo ③ 由［1］表10-7选取齿宽系数代=1。 ④ 由［1］图10-20查得区域系数Zh =2.5。 ⑤ 由［1］表10-5查得材料的弹性影响系数Ze =189.8MP另。 ⑥ 由［1］式10-9计算接触疲劳强度用重合度系数Z号 arccos 《cos c *2纪) =arccos 24 x cos 20°/ 、 /(24 + 2X1) =2 arccos /cos X+<) =arccos P89xcos 20°/ 、 [ /(89 + 2X1) c =2 % % 2 z1(tan3] - tan 3 l+z2(tan32 -tan3z) / 7271 1.72 24x (tan 29.841°-tan 20°)+ 89(tan 23.214°-tan 20°)/ /2tt 0.881 Z/0.881 ⑦ 计算接触疲劳许用应力 由课本图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别 bHig=600MPa，crHlim2 =550MPa N, = 5.74272x10s M =1.07899387x10' 脆=0-94 Khni = 0-98 由[1]式10-15计算应力循环次数： N[ = 6Qn,jLh =60x199.4x1x(2x8x300x10) = 5.74272x108 泻=M ='"272x1%* )=1.07899387x108 由[1]图10-23查取接触疲劳寿命系数 膈=0・94,K” =0.98 [aH ],=膈*面=。必'。。"。= 564MPfl 取失效概率为1%,安全系数S=l,由式10-14得 s [(yH ], = EXW = 0.98x550 = 53WPfl [cyH] = 539MPa 取和中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许 用应力， 即[bM=[b"2 =539MPa 2）试算小齿轮分度圆直径 2KHlT2 /z + 1 f