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1、 机械设计课程设计说 明 书 高等技术学院模具设计专业 目 录一、设计任务书3二、电动机的选择计算3三、传动比的分配4四、传动装置的运动及动力参数计算8五、传动零件的设计计算17六、轴类零件的设计计算和强度校核18七、滚动轴承的选择及其寿命验算26八、键联接的选择和校核30九、联轴器的选择和验算31十、润滑及密封形式类型的选择31十一、减速器附件设计32十二、减速器的主要尺寸及数据31十三、参考文献32十四、设计总结与体会32一 设计任务书1.传动方案展开式双级圆柱齿轮减速器+开式齿轮2.工况及有关参数序参数工 作条 件(或自拟)参考号F（N）V（m/s）D（mm）工作环境工作年限生产规模载荷
2、性质方案130001.4450清洁10年双班单件平稳方案13.设计要求装配图设计：1张A1（包括主视图、俯视图和左视图， 零件明细表，技术特性表，技术要求） 零件图设计：2张 ，轴和齿轮。编写设计计算说明书二电动机的选择计算1.电动机类型的选择 电动机的类型根据动力源和工作条件，选用最常用的Y系列三相异步电动机。2.电动机功率的选择 工作机所需要的有效功率为PW=FV1000=30001.41000KW=4.2KW为了计算电动机所需的功率Pd，先要确定从电动机到工作机之间的总效率。根据【2】表2-2确定各部分的效率:传动滚筒效率 滚=0.96联轴器效率 联=0.99联轴器效率 联=0.99滚动
3、轴承效率 轴承=0.99开式齿轮的传动效率 开齿=0.95（脂润滑）闭式齿轮的传动效率 闭齿=0.97（8级精度）所需的电动机的功率 pd=PWn=4.20.8kw=5.25kw3). 滚筒的转速为： nw=601000vd=6010001.4450r/min 查【2】表16-1，选常用的电动机，额定功率5.5kw, 同步转速1000r/min和1500r/min。根据表16-1得到下面两种常用电动机的选择方案。方案号电动机型号额定功率/kw同步转速r/min满载转速r/min总传动比轴外伸轴径mm轴外伸长度mm1Y132S-45.51500144024.2438802Y132M2-65.51
4、00096016.163880 表2-3由上表可知，方案2的电动机虽然满足要求，但是总传动比较小，对于双级减速器+开式齿轮传动不好分配传动比，所以选择方案1中的电动机型号。即Y132S-4,。三传动比的分配根据【2】2-3知，取开式齿轮传动比i3=4 减速器的总传动比为 i=24.244=6.04 高速级齿轮传动比为 i1=1.3i=1.36.04=2.802 低速级齿轮传动比为 i2=ii1=6.042.802=2.156四、传动装置的运动及动力参数计算 1.各轴转速的计算 电机轴 n0=1440r/min 减速器高速轴 n1=n1/i00=14401r/min=1440r/min 减速器中
5、间轴 n2=n1/i1=14402.802r/min=513.919r/min 减速器低速轴 n3=n2/i2=n2/i1=513.9192.156r/min=238.367r/min 开式齿轮轴 n4=n3=238.367r/min 滚筒轴 n5=n4/i3=238.3674r/min=59.592r/min2.各轴输入功率计算 电机轴 P0=Pd=5.25kw 减速器高速轴 P1=Pd1=5.250.99kw=5.197kw 减速器中间轴 P2=P123=5.1970.970.99kw=4.990kw 减速器低速轴 P3=P223=4.9900.970.99kw=4.792kw 开式齿轮轴
6、 P4=P331=4.7920.990.99kw=4.696kw滚筒轴 P5=P445=4.6960.990.95kw=4.417kw4.各轴的输入转矩计算电机轴 T0=9550P0 n0 =95505.251440 Nm =34.814Nm减速器高速轴 T1=9550 P1 n1=95505.1971440 Nm =34.466Nm减速器中间轴 T2=9550P2 n2 =95504.990513.919 Nm =92.728Nm减速器低速轴 T3=9550P3 n3 =95504.792238.367 Nm =191.988Nm开式齿轮轴 T4=9550P4 n4 =95504.69623
7、8.367 Nm =188.142Nm滚筒轴 T5=9550P5 n5 =95504.41759.592 Nm =707.853Nm各轴运动及动力参数轴序号功率P(kw)转速n(r/min)转矩(N.m)传动形式传动比效率05.25144034.818弹性联轴器1.00.995.197144034.466闭式齿轮2.8020.974.990513.91992.728闭式齿轮2.1560.974.792238.367191.988联轴器1.00.994.696238.367188.142开式齿轮40.954.41759.592707.845四、传动装置的运动及动力参数计算（一）.开式齿轮传动设计
8、计算开式齿轮传动设计条件：输入功率P4=4.696kw 主动轮转速n4=238.367r/min 传动比i3=4 转矩T4=188.142 Nm1. 选择齿轮材料.热处理方式及计算许用应力材料的选择及热处理:按使用条件，属低速，轻载，重要性和可靠性一般的开式开式齿轮传动。选用硬齿面齿轮，大小齿轮都选用20钢，并进行淬火处理。 确定许用应力，查【1】图8-16得齿轮的弯曲疲劳极限 Flim1=Flim2=460MP.计算循环应力次数N，确定寿命系数YN1,YN2,安全系数SFmin N1=60an1t=60238.3671030016=6.87108 N2=60an2t=6059.5921030
9、016=1.72108查【1】图8-15可得：YN1=YN2=1查【1】图8-5可得 SFmin=1.6由【1】中公式8-9得许用弯曲应力 Fp=FlimYSTSFminYN=460211.61=575MPa2. 分析失效形式，确定设计准则在此处键入公式。由于设计为硬齿面开式齿轮传动，其主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断。因此该齿轮传动主要按齿根弯曲疲劳强度设计。3初步确定齿轮的基本参数和主要尺寸 由前面可知齿轮名义转矩T4=188.142 Nm初估齿轮圆周速度V53m/s，选用直齿圆柱齿轮传动初选参数 Z5=30 ,Z6=Z5i3=430=120 变位系数X1=X2=0 齿宽系数d=0.4由【
10、1】中公式8-8得模数 m32KT4YSaYFadZ52Fp查【1】表8-13可得到载荷系数K=1.5 YFa5=2.56查【1】表8-14可得 YSa5=1.63 所以m32KT4YSaYFadZ52Fp=321.51881421.632.560.4302575=2.25考虑到齿面磨损的影响，模数增大10%15%，为了保证滚筒不与齿轮轴干涉，取标准模数 m=4计算出开始齿轮的参数 分度圆直径 d5=mz5=430mm=120mm d6=mz6=4120mm=480mm 中心距 a=d5+d62=120+4802mm=300mm4502=225mm 所以滚筒不会与齿轮轴干涉。 齿轮圆周速度V=
11、n6d660000=59.5923.1448060000m/s=1.5m/s3m/s 齿宽 b6=b=dd5=0.4120mm=48mm b5=b+（5-10）mm=55mm 齿顶圆直径 da5=d5+2ha*m=120+214mm=128mm da6=d6+2ha*m=480+214mm=488mm 齿根圆直径 df5=d5-2（ha*+c*）m=120-2（1+0.25）4mm=110mmdf6=d6-2（ha*+c*）m=480-2（1+0.25）4mm=470mm齿轮号齿数分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径齿宽53012012811055612048048847048 单位（mm）4验算齿
12、根弯曲疲劳强度由弯曲强度验算式【1】8-7计算时，先按齿数查图8-13，得齿形系数： YFa1= 2.55 YFa2=2.22再查表8-14得应力修正系数：YSa1= 1.62 , YSa1=1.81代入式（8-7）有F5=2KT5bd5m YFa1 YSa1=21.270784548x120x42.551.62MPa=304.6MPa Fp=575MPaF6= F5YFa2YSa2YFa1YSa1=304.62.221.812.551.62MPa=209.3MPa Fp=575MPa即开式齿轮的弯曲疲劳强度合格（二）.减速器（高速级）内传动的设计计算已定参数：n1=1440r/min n2=513.919r/min p1=5.197kw T1=34.466Nm u=i1=2.8021齿轮材料:闭式齿轮传动采用软齿面齿轮。小齿轮：45钢调质处理，硬度为217-255HBS，取230HBS；大齿轮：45钢正火处理，硬度为169-217HBS，取为200HBS.2.确定许用应力查【1】图8-11，可得接触疲劳极限应力Hlim1=580Mpa Hlim2=540Mpa查【1】图8-16可得齿轮弯曲疲劳极限应力Flin1=190Mpa Flim2=180Mp
