机械设计课程设计双级圆柱齿轮减速器

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1、机械设计课程设计双级圆柱齿轮减速器一、 设计任务书 设计题目：设计一带式传输机传动装置中的双级斜齿圆柱齿轮减速器。（附简图）设计数据及工作条件： F=6000N; V=1.3m/s; D=400毫米；滚筒效率=0.96（包括滚筒与轴承的效率损失）；设计注意事项： 生产规模：中小批量； 工作环境：有灰尘； 载荷特性：载荷平稳，连续单向运转；工作情况：两班制，连续单项运转，载荷较平稳；使用折旧期：8years工作环境：室内，灰尘较大，环境温度上限35；动力来源：电力，三相交流，电压380/220V;检修间隔期：四年一大修，二年一中修，半年一小修；制造条件及成产批量：一般机械厂制造，小批量生产。设计

2、由减速器或其它机械传动装配图1张。零件图2张，及设计计算说明书一份组成。设计中所有标准均按我国标准采用。二传动方案的分析与拟定Nw=601000V/D=62.1 r/min一般选用同步转速为1000r/min或者1500r/min的电动机作原动机，则可估算出传动装置的总传动比i约为70或47。根据这个传动比及工作条件可有三种方案，对这三种传动方案进行分析比较可知：选择链传动，减速器的尺寸小，链传动的尺寸较紧凑。三、电动机的选择3.1.电动机类型的选择根据工作条件及工作环境，选用卧式封闭型Y(IP44)系列三相交流异步电动机。3.2.电动机容量1)工作所需功率Pw=FVnw/9550=60001

3、.3/9550=8.125Kw2)电动机输出功率Pd 为了计算电动机所需功率Pd，先要确定从电动机到工作机之间的总功率。设、分别为弹性联轴器、闭式齿轮传动（设齿轮精度为8级）、滚动轴承、开式滚子链传动、滚筒的效率，由表查的： =0.99； =0.97； =0.99； =0.92； =0.96则传动装置的总效率为 电动机所需功率为 Pd= Pw/=(8.1/0.7745)Kw=10.46Kw由表选取电动机的额定功率为11 Kw。3.3.电动机转速 传动比 i=i链i高i低=（23）（35）2=1875nd=nw（1875）=9183825（r/min） 选择常用的同步转速为1500r/min和1

4、000r/min两种。3.4.电动机型号根据电动机所需功率和同步转速，查表可知，电动机的型号为Y112M-4和Y132M1-6。根据电动机满载转速Nm和滚筒转速Nw可算出总传动比。现将此两种电动机数据和总传动比列于下表中： 表3-1 电动机的数据及总传动比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/mm1Y112M-44.01500144058.0628602Y132M1-64.0 1000 96038.71 38 80 由上表可知，方案中虽然电动机转速高、价格低，但总传动比大。为了能合理地分配传动比，使传动装置结构紧凑，

5、决定选用方案2，即电动机型号为Y132M1-6。3.5.电动机外型简图及安装尺寸BCLEACCCABBHHDHABCEABACHD1322161788980280270315四、传动装置的运动和运动参数计算4.1总传动比的确定及各级传动比的分配4.1.1.理论总传动比i=Nm/Nw=960/21.2=38.714.1.2.各级传动比分配 根据表可知，取链传动的传动比=3，则减速器的总传动比为 =38.71/3=12.9 双级圆柱齿轮减速器高速级的传动比 = = =4.095 低速级的传动比 4.2 各轴的转速计算： 4.3 各轴的输入功率计算：各轴功率：轴：=8.99x0.99kw=10.36

6、kw,轴：=10.36*0.97*0.99=9.95kw,轴： =9.95*0.97*0.99=9.55kw,卷筒轴： =9.55*0.99*0.99=9.36kw； 4.4各轴的输入转矩计算：=9550*/=9550*10.36/960=103.06(KNm)=9550*/=9550*9.95/234.43=405.38(KNm)=9550*/=9550*9.55/74.42=1225.51(KNm) =9550*/=9550*9.36/74.42=1201.13 (KNm) 将上述计算器结果列于下表中，以供查用： IV 表2-2 各轴的运动及动力参数轴号转速n/(r/min)功率P/KW转

7、矩T/(KN)传动比i960 10.36 103.064.0953.1501233.01 9.95 405.38 74.429.55 1225.51 74.429.36 1201.13五、传动零件的设计计算 5.1减速器外部传动零件的设计计算链传动： 已知传递的功率=9.36KW，小链轮转速=74.42r/min，大链轮转速=21.2r/min，载荷平稳，链传动中心距的距离可调整且应大于（450/2）=225mm。（1） 选择链轮齿数传动比= / =74.42/21.2=3.51。根据链轮齿数取奇数原则，并由表2-11（1P38）选小链轮齿数=29。大链轮齿数，取=103 查表6-2（1P14

8、6），。按式（6-5）（1P148）校核： 因为 显然，轴满足强度要求。3.低速轴的设计和计算由上述可知：输入功率P=2.829KW，转速n=74.42r/min,单向运转，载荷有冲击，齿轮宽度B=64mm,齿数z=78，法面模数=2.5mm,螺旋角，主动轮为右旋齿轮，轴端有联轴器，假设选用的联轴器为弹性柱销联轴器HL3，则联轴器轮毂宽度为L=82mm，质量，压轴力。（2） 选择轴的材料该轴传递中等大小功率、转速不高，且属一般用途的轴，无特殊要求，故轴的材料可选用20CrMnTi。经渗碳淬火回火处理，由表6-1（1P140）查得其许用应力。（2）按扭转强度初步计算轴端直径由表6-3（1P147

9、）查得C=118107,因联轴器的压轴力会对轴端产生较大的弯矩，所以C应取大值，取C=118，则轴端直径为 故取。（3） 轴的结构设计轴的结构设计见零件图，轴的结构设计原理见高速轴的轴的结构设计。（4）受力分析 计算齿轮受力齿轮的分度圆直径： 轴传递的转矩： 齿轮的圆周力： 齿轮的径向力： 齿轮的轴向力：画受力简图计算支反力 铅垂面内支反力： 水平面内支反力： (5)按弯、扭合成强度校核计算轴的弯矩，并画出弯矩图和转矩图A.铅垂面弯矩： 剖面a-a处铅垂面弯矩有突变，故 左截面 右截面 B.水平面弯矩 C.合成弯矩按计算a-a左截面： = a-a右截面： 支点A处： 计算当量弯矩 轴单向运转，

10、载荷有冲击，故其转矩可看成脉动循环变化，取，则a-a左截面： a-a右截面： =265734.58（Nmm）支点B处： 校核弯、扭合成强度轴是否满足强度要求只需对危险截面进行校核即可。而轴的危险截面多发生在当量弯矩较大且轴的直径较小处，即当量应力较大的截面属危险截面。根据轴的结构尺寸和当量弯矩可知，齿轮处当量弯矩最大，且剖面尺寸较小，属于危险截面，B处也是。查表6-2（1P147），。按式（6-5）（1P148）校核： 查表6-2（1P146），。按式（6-5）（1P148）校核： 查表6-2（1P146），。按式（6-5）（1P148）校核： 显然，轴满足强度要求。七、键的连接的选择及计算1

11、、高速轴上的联轴器处的键 已知d=25mm，则选A类键，即b=8mm,h=7mm,t=4.0mm;查表5-1（1P106）得。 所以,则显然，键能满足强度要求。2、中间轴上的大齿轮处的键 已知d=33mm，则选A类键，即b=10mm,h=8mm,t=5.0m，L=32mm，查表5-1（1P106）得。 显然，键能满足强度要求。3、低速轴上的联轴器处和大齿轮处的键 （1）联轴器处的键：已知d=30mm，则选A类键，即b=8mm,h=7mm,t=4.0mm;查表5-1（1P106）得。 所以,则显然，键能满足强度要求。（2）齿轮处的键：已知d=43mm，则选A类键，即b=12mm,h=8mm,t=

12、5.0mm;查表5-1（1P106）得。 显然，键能满足强度要求。八、滚动轴承的选择及计算1.高速轴滚动轴承的选择及计算 （1）滚动轴承的选择滚动轴承的类型应根据所受载荷的大小、性质、方向，轴的转速及其工作要求进行选择。由于圆锥滚子轴承装拆调整方便，价格较低，且能承受径向力和较大的轴向力及能调整传动件的轴向位置，所以选用圆锥滚子轴承。由于d=30mm,故选用圆锥滚子轴承的型号为30206。（2）滚动轴承的计算及校核选用反装，则圆锥滚子轴承的受力分析图如下所示： 滚动轴承相关参数查表12-3（2P113）得,，, ; 查表7-8（1P171）得，（载荷平稳）； 查表7-6（1P169）得，（工作

13、温度不高）；计算派生轴向力S 查表7-9（1P171）知派生轴向力，其中Y是时的轴向载荷系数，及, ，则轴承1、2的派生轴向力分别为 计算轴向载荷 所以轴有向左移动的趋势，则轴承2被“压紧”，轴承1被“放松”。则可知： 放松端：压紧端：计算当量动载荷P则查表7-7（1P170）得； 则查表7-7（1P170）得； 由此得：轴承1: 轴承2: 计算轴承寿命因为，故按轴承2计算。对于滚子轴承，。根据式（7-3）（1P168）得 年5年 故假设符合要求。2.中间轴滚动轴承的选择及计算 （1）滚动轴承的选择滚动轴承的类型应根据所受载荷的大小、性质、方向，轴的转速及其工作要求进行选择。由于圆锥滚子轴承装

14、拆调整方便，价格较低，且能承受径向力和较大的轴向力及能调整传动件的轴向位置，所以选用圆锥滚子轴承。由于d=30mm,故选用圆锥滚子轴承的型号为30206。（2）滚动轴承的计算及校核选用反装，则圆锥滚子轴承的受力分析图如下所示： 滚动轴承相关参数查表12-3（2P113）得,，, ; 查表7-8（1P171）得，（载荷平稳）； 查表7-6（1P169）得，（工作温度不高）；计算派生轴向力S 查表7-9（1P171）知派生轴向力，其中Y是时的轴向载荷系数，及, ，则轴承1、2的派生轴向力分别为 计算轴向载荷 所以轴有向左移动的趋势，则轴承1被“压紧”，轴承2被“放松”。则可知： 放松端：压紧端：计

15、算当量动载荷P则查表7-7（1P170）得； 则查表7-7（1P170）得； 由此得：轴承1: 轴承2: 计算轴承寿命 因为，故按轴承1计算。对于滚子轴承，。根据式（7-3）（1P168）得 年5年 故假设符合要求。3.低速轴滚动轴承的选择及计算 （1）滚动轴承的选择滚动轴承的类型应根据所受载荷的大小、性质、方向，轴的转速及其工作要求进行选择。由于圆锥滚子轴承装拆调整方便，价格较低，且能承受径向力和较大的轴向力及能调整传动件的轴向位置，所以选用圆锥滚子轴承。由于d=40mm,故选用圆锥滚子轴承的型号为30208。（2）滚动轴承的计算及校核选用反装，则圆锥滚子轴承的受力分析图如下所示： 滚动轴承

16、相关参数查表12-3（2P113）得,，, ; 查表7-8（1P171）得，（载荷平稳）； 查表7-6（1P169）得，（工作温度不高）；计算派生轴向力S 查表7-9（1P171）知派生轴向力，其中Y是时的轴向载荷系数，及, ，则轴承1、2的派生轴向力分别为 计算轴向载荷 所以轴有向左移动的趋势，则轴承2被“压紧”，轴承1被“放松”。则可知： 放松端：压紧端：计算当量动载荷P则查表7-7（1P170）得； 则查表7-7（1P170）得； 由此得：轴承1: 轴承2: 计算轴承寿命 因为，故按轴承2计算。对于滚子轴承，。根据式（7-3）（1P168）得 年5年 故假设符合要求。九、联轴器的选择 1

17、、高速轴上的联轴器 假设选用梅花形弹性联轴器，型号为LM5，取 故假设符合要求。 2、低速轴上的联轴器 假设选用弹性柱销联轴器，型号为HL3，取 故假设符合要求。=9.36KW=74.42r/min=21.2r/min=29=103=150节P=19.05mma=10.36W=960r/min=103060.42(Nmm)a=105mm=10.36KW=233.01r/min=a=130mmP=3.068KWn=960r/minB=46mmz=20=2mmL=62mmP=2.946KWn=233.01r/min=41mm=82=2mm=69mm =25=2.5mmP=2.829KWn=74.42r/minB=64mmz=78=2.5mmL=82mmd=25mmb=8mmh=7mmt=4.0mmd=33mmb=10mmh=8mmt=5.0mL=32mmd=30mmb=8mmh=7mmt=4.0mmd=43mmb=12mmh=8mmt=5.0mm年年年