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1、机械设计课程设计计算说明书设计题目二级展开式圆柱齿轮减速器机械系机械工程及自动化专业机工04-1班2007 年 01 月 01目录1设计条件 41.1电动机选择41.2工作情况41.3原始数据42电动机选择52.1电动机类型的选择52.2电动机功率的计算52.3电动机转速的选择52.4电动机型号的确定53计算传动装置的运动和动力参数 错误!未定义书签。3.1计算总传动比错误!未定义书签。3.2合理分配各级传动比63.3各轴转速、功率、转矩的计算64齿轮设计计算 74.1高速齿轮的计算74.1.1按齿面接触强度设计74.1.2按齿根弯曲强度设计94.2低速齿轮的计算124.2.1按齿面接触强度设
2、计124.2.2按齿根弯曲强度设计145轴系结构设计计算165.1轴的尺寸计算165.1.1高速轴尺寸计算165.1.2中间轴尺寸计算175.1.3低速轴尺寸计算175.2轴的受力分析及核算185.2.1高速轴受力分析185.2.2中间轴受力分析及核算185.2.3低速轴受力分析及核算215.3轴承寿命验算235.3.1高速轴轴承235.3.2中间轴轴承245.3.3低速轴轴承256键连接的选择和强度校核266.1高速轴与联轴器键连接266.2中间轴上的键连接266.3低速轴上的键连接276.3.1与二级大齿轮配合的键连接276.3.2与联轴器配合的键连接277润滑方式、润滑油牌号、密封装置选
3、择288箱体及其附件的结构设计289设计总结28参考文献29设计题目：二级展开式圆柱齿轮减速器1 设计条件1.1 原理图(二级展开式圆柱齿轮减速器带式运输机的传动示意图)1.2 工作情况1) 工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有灰尘，环境最 高温度35C；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，电压 380/220V；5) 运输带速度容许误差：5%；6) 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。1.3 原始数据参数题号1运输带工作拉力F/KN1500运输带工作速度v/(m/s)1.1卷筒
4、直径D/mm220注：运输带与卷筒之间卷筒轴承的摩擦影响已经在F中考虑。2 电动机选择2.1电动机类型的选择电动机选择全封闭的 Y 系列三相鼠笼式异步电动机，具有防止 灰尘、铁屑、或其它杂物侵入电动机内部的特点，B级绝缘，工作环 境温度不超过+40C，相对湿度不超过95%，海拔高度不超过1000m, 额定电压380V，频率50Hz。2.2 电动机功率的计算 工作机所需功率Pw P = F*v = 1500*1.1 = 1 65KWw 1000*% 1000 设计方案的总效率耳联=0.99 (两对联轴器的效率相等)耳 =0.99，n =0.98，n =0.99轴承1轴承2轴承3n 齿=0.97(
5、两对齿轮的效率取相等)贝y： n 占=n2 n n2 n n=0.886总 联 轴承1 齿 轴承 2 轴承 3 电动机所需工作功率p,dP = pw = 1-65 = 1.86 KWd n 0.8862.3 电动机转速的选择 由v=l.lm/s求卷筒转速nw兀DnV =w =1.1f n =95.54 r/min60*1000 w 电动机可选转速范围n = i *i *n12 w在该系统中只有减速器中存在二级传动比订,i2，由圆柱齿轮 传动比范围为35。所以 nd =(i1*i2) nw=9，25* nwnd的范围是(859.86, 2388.5) r/min,初选为同步转速为 1430r/m
6、in的电动机2.4 电动机型号的确定P =1.65 KWwn 总=0.886总Pd=1.86 KWn =95.54 r/minwnm=1430 r/minm电动机型号为Y100L1-4,其额定功率为2.2kW，满载转速1430r/min。基本符合题目所需的要求。电动机额定功满载转速堵转额定最大额定质量型号率/KWr/min转矩转矩转矩转矩/KgY100L1-42.214302.22.3343 计算传动装置的运动和动力参数传动装置的总传动比及其分配3.1 计算总传动比由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有mw的总传动比为：i = n /n n = 95.54r/min n
7、 1430r/min i = 总 m w wm=14.973.2合理分配各级传动比由于减速箱是展开式布置，所以i=(1.3-1.5) i2。估测选取 i1=4.5 i2=3.3 传动比误差为0.801%，所以可行。3.3 各轴转速、输入功率、输入转矩计算 计算各轴转速电动机转轴速度n0=nm=1430r/min高速轴 1 n1=nm=1430 r/min中间轴 2 n2=作=317.78 r/mini1低速轴 3 n =96.30 r/minJ i * i12卷筒轴n4=96.30 r/min。 计算各轴功率高速轴 1 P1=Pd*n=1.86*0.99=1.84 Kwd* 联1中间轴2 P2
8、=P1*n *n1=1.8414*0.97*0.99=1.77 Kw2 1 齿 轴承低速轴 3 P3=P2*n n =1.7683*0.97*0.98=1.68 Kw3 2 齿 轴承2卷筒轴P4=P3*n n =1.6809*0.99*0.99=1.65 Kw4 3 联2 轴承3 计算各轴转矩9550* P电动机输出转矩T =d = 1.24 *104 N -mmdn高 速 轴 19550* PT =1 = 1.23*104N -mm1n1i= 14.97i1=4.5i2=3.3各轴转速n0=1430r/minn1=1430r/min n2=317.78 r/minn3=96.30 r/min
9、 n4=96.30 r/min各轴功率P1= 1.84 KwP2=1.77 KwP3=1.68 KwP4=1.65 Kw1中间轴29550 *P = 5.32*104 N - mm低速轴 III9550 * 卩3 = 1.67 *105 N - mm卷筒轴9550 * P=44n=1.64*105N mm项目电动机 轴高速轴I中间轴II低速轴III卷筒转速(r/min)14301430317.7896.3096.30功率(kW)1.861.841.771.681.65转矩(N m)12.412.353.2167.0164.0传动比114.53.3144 齿轮设计计算4.1 高速齿轮的计算输入功
10、率小齿轮转 速齿数比小齿轮转矩类型1.84Kw1430r/min4.512.3 N m斜齿选精度等级、材料及齿数：1）材料及热处理选择小齿轮材料为40Cr （调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45 钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。2）精度等级选用8级精度；3）试选小齿轮齿数z1=20，大齿轮齿数z2=90的；4.1.1 按齿面接触强度设计 因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进 行计算。按式（ 1021 ）试算，即d1t2 KT u + 1 ( Z * ZH1 ）确定公式内的 各计算数值Td=1.24*104N mmT =1.23*104 N
11、 mm 1T =5.32*104N mm2T =1.67*105 N mm3T =1.64*105 N mm48 级精度z1=20z2 = 90(1) 试选 Kt=1.6(2) 由表107选取齿宽系数d=1(3) 由表106查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa(4)由图1030选取区域影响系数ZH =2.433(5)由图 1026 查得 a 1 =0.755,a 2 =0.82,a1 +a2 =1.575n d nv=11 =60x1000nx 28.47 =2.1360 x1000m/s( 3)计算齿宽 b 及模数 mb =Q * d = 1x 28.47mm = 28.47md1t
12、(6)由图10 21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极。Hlim1 = 600MPa ；大齿轮的解除疲劳强度极限。Hlim2 =550MPa；7) 由式1013计算应力循环次数N 二 60n jL 二 60 x 1430 x 1x (2 x 8 x 365 x 8)二 4.0 x 109 1 1 hN1i14.0 x1094.5二 8.91x108(8)由图1019查得接触疲劳寿命系数九1二0.9，K 二 0.95HN2取失效概率为1 %,安全系数S = 1,由式(10 12)得L h 1 =0.90 X 600MPa=540MPaL H 2=0.95X500MPa=522.5MPa则许用
13、接触应力为：540 + 522.52=531.25MPa2 KT u + 1 ( Z * ZH =28.47mm2) 计算(1)试算小齿轮分度圆直径d 11d 311 三巾 * d a2)计算圆周速度7 z iK w 225d = d= 2& 47x 3mm=1t3 K3 1.6t（7）计算模数md cosp31.9*cos14.m =1= 1.5n z2014.1.2 按 齿根 弯曲强度设计由式 10-17 得：弯曲强度设计 公式28.473.105= 9.169（4）计算纵向重合度s = 0.3180 Z tan卩=0.318*l*20*tanl4。= 1.59pd 1（5）计算载荷系数K 由表10-2查得使用系数KA = 1 根据v = 2.13m/s，8级精度，由图10-8查得动载系数 K = 1
