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1、机械设计课程设计计算说明书设计题目二级同轴式圆柱齿轮减速器机械工程 学院_班设计者_ 指导教师_ 2011年07月06日目录课程设计任务书-11选择传动装置类型（方案）-12选择电动机-23计算总传动比和传动比分配-24计算传动装置的运动和动力-35传动零件设计-36装配结构草图绘制-87各轴强度校核-108轴承寿命校核-189键联接强度计算-2010课程设计任务书设计带式输送机传动装置1.带式运输机工作原理：2.已知条件：1）输送带工作拉力Fj=6.5kN； 2）输送带工作速度 Vj=2.2m/s；3）滚筒直径Dj400mm；4）输送带工作速度允许误差5；5）滚筒效率j=0.96（包括滚筒与
2、轴承的效率损失）； 6）工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳；7）使用折旧期：8年；8）工作环境 室内，灰尘较大，环境最高温度为35C；9）动力来源：电力，三相交流，电压380/220V；10）检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；11）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： 输送带工作拉力Fj =6.5KN 输送带工作速度Vj=2.2m/s 滚筒直径Dj=400mm项目设计内容，步骤和说明结果一选择传动装置类型（方案）初拟方案，综合比较各项优缺点后确定一个方案作为设计方案。1展开式，如图1-1，展开式结构比较简单，应用最广；但齿轮相对于轴承非对称
3、布置，受载时轴的弯曲变形会使载荷沿齿宽分布不均，故轴应具备足够大的刚度。图1-12分流式，如图1-2，齿轮相对于轴承对称布置，载荷沿齿宽分布较均匀，受载情况较好，适于重载或变载荷的场合。其结构比较复杂。图1-23同轴式，如图1-3所示，同轴式减速器的输入轴与输出轴在同一轴线上，箱体较短，但箱体内须设置轴承支座，使箱体轴向尺寸增大，中间轴加长，结构变得复杂。图1-3传动方案定为方案3：二级同轴式圆柱齿轮减速器二选择电动机1.查表确定各部分装置的效率：滚动轴承传动效率（一对）1=0.99，圆柱齿轮传动效率2=0.99，联轴器传动效率3=0.99，搅油效率4=0.99，传动滚筒效率j=0.96=14
4、223242j=0.9940.9920.9920.9920.96=0.87Pw=FjVj/1000 Fj=6.5KN Vj=2.2m/sPw=65002.2/1000=14.3KNPcd=Pw/Pcd= 14.3/0.87=16.4KW2.根据Pcd查资料选电动机（Y系列三相异步电动机）得Pd=18.5KW nm=1470r/minY180M-4Pd=18.5KW nm=1470r/min三计算总传动比和传动比分配1.滚筒转速nj=100060Vj/Dj=1000602.2/400=105r/min，总传动比i=nm/nj=1470/105=142.分配传动装置各级传动比：取i1=4，i2=3
5、.5（实际传动比待确定齿轮齿数或标准带轮直径后准确计算，允许误差（）i=14i1=4i2=3.5四计算传动装置的运动和动力1.各轴转速确定:n1=nm=1470r/minn2=n1/i1=1470/4=367.5r/minn3=n2/i2=367.5/3.5=105r/min2.各轴功率计算（）:P0=Pd=18.5KWP1=P001=18.50.992=18.13KWP2=P112=18.130.992=17.77KWP3=P223=17.770.993=17.24KWP4=P334=17.240.990.96=16.4KW3.各轴的转矩计算:Td=9550Pd/nm=955018.5/14
6、70=120.19NM T1=9550P1/n1=955018.13/1470=117.78NMT2=9550P2/n2=955017.77/367.5=461.78NMT3=9550P3/n3=955017.24/105=1568NMT4=9550P4/n4=955016.4/105=1491.62NMn1= 1470r/minn2= 367.5r/minn3= 105r/minP0=18.5KWP1= 18.13KW P2= 17.77KW P3= 17.24KWP4=16.4KWTd=120.19NMT1=117.78NMT2=461.78NMT3=1568NMT4=1491.62NM五
7、.传动零件设计第一级传动1.选择材料选用直齿齿轮传动;根据机械设计表10-1选择小齿轮材料为40Cr，硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢，硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS;精度等级选用7级精度;试选小齿轮齿数Z1=24，大齿轮齿数Z2=424=962.制定热处理工艺小齿轮和大齿轮均为调质处理，淬火后高温回火，用来使钢获得高的韧度和足够的强度。3.按齿面接触强度设计按式（109a）进行试算，即(1)确定公式内的各计算数值a.试选载荷系数Kt1.3b.计算小齿轮传递的转矩c.由表107选取尺宽系数d1d.由表106查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa1/2 e.由图102
8、1d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的解除疲劳强度极限f.由式（1013）计算应力循环次数N160n1jLh6014701（283008）3.387109N2N1/43.387109/4=0.847109g.由图1019查得接触疲劳寿命系数KHN10.90；KHN20.95h.计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数S1，由式（1012）得取(2)计算a.试算小齿轮分度圆直径d1tb.计算圆周速度vc.计算齿宽b及模数mtb=dd1t=168.06mm=68.06mmmt=d1t/z1=68.06/24=2.84齿高h=2.25mt=2.252.84mm=6.38mmb/h=
9、68.06/6.38=10.67d.计算载荷系数根据v=5.24m/s，7级精度，由图108查得动载系数KV=1.15；直齿轮已知载荷平稳，所以取KA=1由表104，用插值法查得7级精度，小齿轮对称布置时，查的由b/h=10.67，查图10-13，得故载荷系数=11.1511.426=1.64e.按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（1010a）得f.计算模数m4.按齿根弯曲强度设计由式(105)得弯曲强度的设计公式为(1)确定计算参数a.由图1020c查得小齿轮的弯曲强度极限；大齿轮的弯由疲劳极限b.由图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN10.85，KFN20.90c.计算弯曲疲劳许用
10、应力取安全系数S1.4，由式（1012）得d.计算载荷系数 e.查取齿型系数和应力校正系数由表105查得 ; ; f.计算大小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大(2)设计计算取标准值m=2.5mm按接触强度算得分度圆直径d1=73.54mm算出小齿轮齿数大齿轮齿数5.计算中心距(1)计算分度圆直径d1=Z1m=302.5=75mm d2=Z2m=1202.5=300mm(2)计算中心距a=(d1+d2)/2=187.5mm(3)计算齿轮宽度b=dd1=75mm取B2=75mm B1=80mm第二级传动1.选择材料选用斜齿齿轮传动;选择小齿轮材料为40Cr，硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢，硬
11、度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS;精度等级选用7级精度;试选小齿轮齿数Z3=24，大齿轮齿数Z4=3.524=84初选螺旋角=142.制定热处理工艺小齿轮和大齿轮均为调质处理，淬火后高温回火，用来使钢获得高的韧度和足够的强度。3.按齿面接触强度设计按式(10-21)试算，即(1)确定公式内各数值a.试选Kt=1.6b.由图10-30选取区域系数ZH=2.433c.由图10-26查得,d.许用接触应力其余参数与一级传动相同(2)计算a.试算小齿轮分度圆直径b.计算圆周速度c.计算尺宽b及模数mntd.计算纵向重合度e.计算载荷系数K由v=1.90m/s,7级精度，由图10-8查得动载
12、系数Kv=1.08;由表 10-4查得KH=1.431由图10-13查得KF=1.35由图10-3查得KH=KF=1.4f.按实际载荷校正所算的分度圆直径g.计算模数4.按齿根弯曲强度设计(1).确定计算参数a.计算载荷系数b.根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数c.计算当量齿数d.查取齿形系数,应力校正系数由表10-5查得 e.计算并比较大齿轮的数值大(2)设计计算取标准值m=3按接触强度算得分度圆直径d3=108.92mm算出小齿轮齿数大齿轮齿数5.几何尺寸计算(1)计算中心距a=（z1+z2）m/2cos=242.71mm=243mm(2)=arcos(z1+z2)m/2a=14.27(3)计算分度圆直径d3=Z3m/cos=353/cos14=108.21mm d4=Z4m=1223/cos14=377.2mm(4)计算齿轮宽度b=dd3=108.21mm取B4=110mm B3=115mm6.调整中心距调整Z1=40，Z2=160,Z3=36,Z4=126,
