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1、机械设计课程设计(计算说明书) 计算及说明计算结果第一章 设计任务书一. 设计题目用于带式运输机机的展开式二级圆柱齿轮减速器。传动装置简图如下图所示。 展开式减速器(1) 带式运输机数据如下:运输带工作拉力F/=1800 N；运输带的工作速度V=1.3m/s；运输带滚筒直径=250mm；(2) 工作条件:单班制工作，空在启动，单向连续运转，工作中有轻微震动。运输带速度允许速度误差为5%。（3）使用期限:工作期限为十年，检修期间隔为三年。(4) 生产批量及加工条件：小批量生产。二设计任务1）选择电动机的型号；2）确定带传动的主要参数集尺寸；3）设计减速器；4）选择联轴器；三具体作业1）减速器装配
2、图一张；2）零件工作图两张（中间轴及中间轴大齿轮）;3)设计说明书一份。第二章 电动机的选择一.选择电动机类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相鼠笼型异步电动机，其结构为全封闭自扇冷式结构，电压为380V。选择电动机的容量工作机的有效功率为 =W=2.43kW从电动机到工作机书容带间的总效率为： 总=1w取联轴器的效率=0.98，高速级滚动轴承效率，中间轴轴承效率低速轴轴承效率和滚筒轴承效率为=0.995，取一级齿轮传动的效率,二级齿轮传动效率为=0.97，取卷筒和带传动的传动效率w=0.94则总=0.9820.99540.9720.94=0.85由于电动机工作平稳，取使用系数=1.0，则电动
3、机所需要的工作功率为 =kW=2.919k 二. 确定电动机的转速综合考虑，电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使转速传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1500的电动机。根据电动机的类型、容量和转速，查参考资料2表12-1（系列电动机技术数据）由电机产品目录或有关手册选定电动机型号为Y100L2-4 型，其主要性能如下表所示。表1-1 Y100L2-4 型电动机的主要性能型号额定功率/kW满载时转速)最大转 矩额定转 矩质量kgY100L2-4314302.238第三章 减速器的运动及动力参数的确定一.确定各级传动比1. 滚筒转速的确定 =99.36r/min2. 计算总传动比14.
4、393.分配传动比取1.4则=4.5 所以中间轴的转速=4.51430r/min=457.6r/min二.确定各轴的功率电动机轴的转速nd=1430r/min1.输入轴的转速 n1=1430r/min 2 .中间轴的转速 n2=5.541430r/min=457.6r/min3.输出轴的转速 99.36r/min三.确定各轴的输入功率1.电动机轴的输出功率为Pd=3 kW2.输入轴的功率 P1=Pd1=30.980.9950.97=2.84 kW3.中间轴的功率P2= P1=2.840.9950.97=2.74 kW4.输出轴的功率 P3= P=2.840.995=2.72kW5.卷筒轴的功率
5、P卷= P32w=2.720.980.9950.94=2.50kW四.各轴的输入转矩1.电动机轴的实际输出转矩为9550Nm9550 Nm20034.69 Nmm2.高速轴的转矩 95509550 Nm19325.42 Nmm3.中间轴的转矩95509550Nm57162.26Nmm4.输出轴的转矩95509550 Nm398477.14 Nm 5.卷筒的转矩 T卷=9550 =9550 Nm=365.57225 Nm将上述计算结果汇总于下表，以备查用。轴名功率P kw转矩T转速nr/min传动比 i电机轴320034.691430输入轴2.84193254.2114304.5中间轴2.745
6、7162.26457.63.2输出轴2.72398477.1465.25卷筒轴2.50365572.2565.25第四章 减速器齿轮的设计计算第一节 高速级及中间轴齿轮的设计及校核一.选择齿轮的精度等级材料和齿数1. 材料及热处理查参考资料2表10-1选小齿轮的材料均为40Gr,并经调制处理及表面淬火后齿面硬度为48-55HRC。2.查参考资料1表10-4选用7级精度3.选小齿轮的齿数为Z1=22，则大齿轮齿数=224.5=994.为提高齿轮传动的平稳性和承载能力选用斜齿轮传动，初选螺旋角=一.按齿面接触强度设计按查参考资料2式（10-21）计算，即1.确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数=
7、1.6。2）查参考资料2图10-30选取区域系数=2.4253）查参考资料2图10-6选取材料的弹性系数=189.84）查参考资料2图10-26查得=0.75，=0.895，则1.645。5）由于两齿轮均采用硬齿面，故选稍小的齿宽系数查参考资料2表10-7选取齿宽系数=1.06）查参考资料2图10-21d按齿面硬度查得大小齿轮的接触疲劳强度极限=1100 MPa，大齿轮的接触疲劳强度极限=550 MPa。7）查参考资料2式10-13计算应力循环次数。=6014301（836510）=2.50109=4.52108查参考资料2图10-19取接触疲劳寿命系数=0.91，=0.955。8）计算接触疲
8、劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，查参考资料2式（10-12）得=0.881100=968=0.9661100=525.25 =535.6 9)第三章已求得=57162.26Nm2.计算1)试算高速级齿轮分度圆直径，由计算公式得=21.19mm2）计算圆周速度=1.59 m/s3)计算齿宽b及模数。b=0.821.19=16.95 mm=0.93mmh=2.25mnt=2.250.93=1.49mm =8.064)计算纵向重合度。=0.318=0.3180.822tan15=1.495)计算载荷系数K。根据v=1.59m/s，7级精度，由参考资料2图 10-8查得动载系数=1.05
9、；参考资料2表10-3查得=1.2使用系数=1；由参考资料2表10-4中的硬齿面齿轮栏查得小齿轮相对支撑（非对称布置，7级精度）用插值法求得=1.270；故载荷系数 K=11.051.21.27=1.6014另由图10-3查得=1.186）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由查参考资料2式（1010a）得=25.4=25.8 mm7）计算模数mn。mn=1.005 mm三.按齿根弯曲强度设计由参考资料2式（1017）计算mn1.确定计算参数1）计算载荷系数K=11.051.21.18=1.48682）根据纵向重合度=1.4996，由参考资料2图10-28查得螺旋角影响系数=0.853)计算
10、当量齿数=24.9=105.34）查取齿型系数由参考资料2表10-5查得齿形系数YFa1=2.75； YFa2=2.165。5）查取应力校正系数由参考资料2表10-5查得Ysa1=1.5725； Ysa2=1.8156）由参考资料2图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限等于大齿轮的弯曲强度极限= =620MPa7） 由参考资料2图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.82； KFN2=0.88。8）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.2，由参考资料2式（10-12）得=423.67 MPa=454.67 MPa9）计算大、小齿轮的并加以比较=比较可以看出小齿轮的数值大。2.计
11、算 mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取mn=1.0 mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d1=22.72mm来计算应有的齿数。于是有取Z1=29，则大齿轮齿数，为使大小齿轮齿数互质，取Z2=131这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。四.几何尺寸计算1.计算中心距 mm将中心距圆整为94 mm。2.将圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、ZH等不必修正。3.计算大、小齿轮的分度圆直径=29.99 mm=158.39
12、mm4.计算齿轮宽度 mm圆整后取B1=34mm；B2= 29 mm5）结构设计以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 名称公式齿数29131模数（mm）1压力角螺旋角齿顶高系数1分度圆直径（mm）29.99158.39齿顶高（mm）1齿根高（mm）1.25齿顶圆直径（mm）31.99160.39法面顶隙系数0.25齿根圆直径（mm）27.49157.89第二节 中间轴小齿轮和输出轴齿轮的设计计算一选择齿轮的精度等级材料和齿数1. 材料及热处理查参考资料2表10-1选大小齿轮的材料均为40Gr,并经调制处理及表面淬火
13、后齿面硬度为48-55HRC2.查参考资料1表10-4选用7级精度3.第一节求得高速级和中间轴大齿轮的传动比为=4.52,为保总传动比为21.92，则中间轴和输出轴之间的传动比应为 =3.17选小齿轮的齿数为Z3=30，则大齿轮齿数=304.01=120.304.为提高齿轮传动的平稳性和承载能力选用斜齿轮传动，初选螺旋角=二.按齿面接触强度设计按查参考资料2式（10-21）试算，即1.确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数KT=1.3。2）查参考资料2图10-30选取区域系数ZH=2.433。3）查参考资料2图10-6选取材料的弹性系数ZE=189.84）查参考资料2图10-26查得=0.8，=0.90，则1.75）由于两齿轮均采用硬齿面，故选稍小的齿宽系数查参考资料2表10-7选取齿宽系数=0.86）查参考资料2图10-21d按齿面硬度查大小齿轮的接触疲劳强度极限等于齿轮的接触疲劳强度极限即=1100 MPa7）查参考资料2式10-13计算应力循环次数。=60457.
