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1、机电一体化机械设计课程-带式运输机传动装置中的同轴式1级圆柱齿轮减速器 目 录 设计任务书1 传动方案的拟定及说明4 电动机的选择4 计算传动装置的运动和动力参数5 传动件的设计计算5 轴的设计计算8 滚动轴承的选择及计算14 键联接的选择及校核计算16 连轴器的选择16 减速器附件的选择17 润滑与密封18 设计小结18 参考资料目录18 机械设计课程设计任务书 题目：设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器 一 总体布置简图 1电动机；2联轴器；3齿轮减速器；4带式运输机；5鼓轮；6联轴器 二 工作情况： 载荷平稳、单向旋转 三 原始数据 鼓轮的扭矩T（Nm）：850 鼓轮
2、的直径D（mm）：350 运输带速度V（m/s）：0.7 带速允许偏差（）：5 使用年限（年）：5 工作制度（班/日）：2 四 设计内容 1. 电动机的选择与运动参数计算； 2. 斜齿轮传动设计计算 3. 轴的设计 4. 滚动轴承的选择 5. 键和连轴器的选择与校核； 6. 装配图、零件图的绘制 7. 设计计算说明书的编写 五 设计任务 1 减速器总装配图一张 2 齿轮、轴零件图各一张 3 设计说明书一份 六 设计进度 1、 第一阶段：总体计算和传动件参数计算 2、 第二阶段：轴与轴系零件的设计 3、 第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 4、 第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说
3、明书的编写 传动方案的拟定及说明 由题目所知传动机构类型为：同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。 本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难。 电动机的选择 1电动机类型和结构的选择 因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y（IP44）系列的电动机。 2电动机容量的选择 1） 工作机所需功率Pw Pw3.4kW 2） 电动机的输出功率 PdPw/ 0.904 Pd3.76kW 3电动机转速的选择 nd（i1i2in）nw 初选为同步转速为1000r/min的
4、电动机 4电动机型号的确定 由表201查出电动机型号为Y132M1-6,其额定功率为4kW，满载转速960r/min。基本符合题目所需的要求 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 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的总传动比为： iNm/Nw Nw38.4 i25.14 2合理分配各级传动比 由于减速箱是同轴式布置，所以i1i2。 因为i25.14，取i25，i1=i2=5 速度偏差为0.5%5%，所以可行。 各轴转速、输入功率、输入转矩 项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 转速（r/min） 960 9
5、60 192 38.4 38.4 功率（kW） 4 3.96 3.84 3.72 3.57 转矩（Nm） 39.8 39.4 191 925.2 888.4 传动比 1 1 5 5 1 效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 传动件设计计算 1 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7级精度； 3） 试选小齿轮齿数z120，大齿轮齿数z2100的； 4） 选取螺旋角。初选螺旋角14 2按齿面接触强度设计 因为低速级的载荷大于高速
6、级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算 按式（1021）试算，即 dt 1） 确定公式内的各计算数值 （1） 试选Kt1.6 （2） 由图1030选取区域系数ZH2.433 （3） 由表107选取尺宽系数d1 （4） 由图1026查得10.75，20.87，则121.62 （5） 由表106查得材料的弹性影响系数ZE189.8Mpa （6） 由图1021d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1600MPa；大齿轮的解除疲劳强度极限Hlim2550MPa； （7） 由式1013计算应力循环次数 N160n1jLh601921（283005）3.3210e8 N2N1/56.64107
7、（8） 由图1019查得接触疲劳寿命系数KHN10.95；KHN20.98 （9） 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 H10.95600MPa570MPa H20.98550MPa539MPa HH1H2/2554.5MPa 2） 计算 （1） 试算小齿轮分度圆直径d1t d1t = =67.85 （2） 计算圆周速度 v= = =0.68m/s （3） 计算齿宽b及模数mnt b=dd1t=167.85mm=67.85mm mnt= = =3.39 h=2.25mnt=2.253.39mm=7.63mm b/h=67.85/7.63=8.89 （4） 计
8、算纵向重合度 = =0.3181tan14 =1.59 （5） 计算载荷系数K 已知载荷平稳，所以取KA=1 根据v=0.68m/s,7级精度，由图108查得动载系数KV=1.11；由表104查的KH的计算公式和直齿轮的相同， 故 KH=1.12+0.18(1+0.61 )11 +0.2310 67.85=1.42 由表1013查得KF=1.36 由表103查得KH=KH=1.4。故载荷系数 K=KAKVKHKH=11.031.41.42=2.05 （6） 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（1010a）得 d1= = mm=73.6mm （7） 计算模数mn mn = mm=3.74
9、 3按齿根弯曲强度设计 由式(1017 mn 1） 确定计算参数 （1） 计算载荷系数 K=KAKVKFKF=11.031.41.36=1.96 （2） 根据纵向重合度=0.318dz1tan=1.59，从图1028查得螺旋角影响系数 Y0。88 （3） 计算当量齿数 z1=z1/cos =20/cos 14 =21.89 z2=z2/cos =100/cos 14 =109.47 （4） 查取齿型系数 由表105查得YFa1=2.724；Yfa2=2.172 （5） 查取应力校正系数 由表105查得Ysa1=1.569；Ysa2=1.798 （6） 计算F F1=500Mpa F2=380M
10、Pa KFN1=0.95 KFN2=0.98 F1=339.29Mpa F2=266MPa （7） 计算大、小齿轮的 并加以比较 = =0.0126 = =0.01468 大齿轮的数值大。 2） 设计计算 mn =2.4 mn=2.5 4几何尺寸计算 1） 计算中心距 z1 =32.9，取z1=33 z2=165 a =255.07mm a圆整后取255mm 2） 按圆整后的中心距修正螺旋角 =arcos =13 5550” 3） 计算大、小齿轮的分度圆直径 d1 =85.00mm d2 =425mm 4） 计算齿轮宽度 b=dd1 b=85mm B1=90mm，B2=85mm 5） 结构设计
11、 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。 轴的设计计算 拟定输入轴齿轮为右旋 II轴： 1初步确定轴的最小直径 d =34.2mm 2求作用在齿轮上的受力 Ft1= =899N Fr1=Ft =337N Fa1=Fttan=223N； Ft2=4494N Fr2=1685N Fa2=1115N 3轴的结构设计 1） 拟定轴上零件的装配方案 i. I-II段轴用于安装轴承30307，故取直径为35mm。 ii. II-III段轴肩用于固定轴承，查手册得到直径为44mm。 iii. III-IV段为小齿轮，外径90mm。
12、 iv. IV-V段分隔两齿轮，直径为55mm。 v. V-VI段安装大齿轮，直径为40mm。 vi. VI-VIII段安装套筒和轴承，直径为35mm。 2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1. I-II段轴承宽度为22.75mm，所以长度为22.75mm。 2. II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm，轴承和箱体的间隙4mm，所以长度为16mm。 3. III-IV段为小齿轮，长度就等于小齿轮宽度90mm。 4. IV-V段用于隔开两个齿轮，长度为120mm。 5. V-VI段用于安装大齿轮，长度略小于齿轮的宽度，为83mm。 6. VI-VIII长度为44mm。 4
13、求轴上的载荷 66 207.5 63.5 Fr1=1418.5N Fr2=603.5N 查得轴承30307的Y值为1.6 Fd1=443N Fd2=189N 因为两个齿轮旋向都是左旋。 故：Fa1=638N Fa2=189N 5精确校核轴的疲劳强度 1） 判断危险截面 由于截面IV处受的载荷较大，直径较小，所以判断为危险截面 2） 截面IV右侧的 截面上的转切应力为 由于轴选用40cr，调质处理，所以 （2P355表15-1） a) 综合系数的计算 由 ， 经直线插入，知道因轴肩而形成的理论应力集中为 ， ， （2P38附表3-2经直线插入） 轴的材料敏感系数为 ， ， （2P37附图3-1） 故有效应力集中系数为 查得尺寸系数为 ，扭转尺寸系数为 ， （2P37附图3-2）（2P39附图3-3） 轴采用磨削加工，表面质量系数为 ， （2P40附图3-4） 轴表面未经强化处理，即 ，则综合系数值为 b) 碳钢系数的确定 碳钢的特性系数取为 ， c) 安全系数的计算 轴的疲劳安全系数为 故轴的选用安全。 I轴： 1作用在齿轮上的力 FH1=FH
