机械设计课程设计展开式二级圆柱齿轮减速器

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1、机械设计课程设计 2013-2014第1学期姓 名： 班 级： 指导教师： 成 绩： 日期：2013 年 12 月 目 录1. 设计目的22. 设计任务书及方案23. 电机选择和传动装置的运动、动力参数计算34. 带轮的设计计算55. 高速级齿轮的设计计算及校核86. 低速级齿轮的设计计算及校核147. 高速轴设计计算及校核198. 中间轴设计计算及校核229. 低速轴设计计算及校核2510. 高速轴轴承的设计计算及校核2811.箱体的结构设计2912.参考资料301. 设计目的机械设计综合课程设计是机械原理及设计课程的重要实践性环节，是学生在校期间第一次较全面的设计能力训练，在实现学生总体培

2、养目标中占有重要地位。本课程设计的教学目的是：1 综合运用机械原理及设计课程及其它有关先修课程的理论和生产实践知识进行实践，使理论知识和生产知识密切地有机结合起来，从而使这些知识得到进一步巩固、加深和扩展。2 在设计实践中学习和掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤，培养学生分析和解决机械设计问题的能力，为以后进行的设计工作打下初步基础3 通过设计，使学生在计算、绘图、运用并熟悉设计资料（包括手册、标准和规范等）以及进行经验估算等工程师在机械设计方面必须具备的基本训练进行一次训练。2. 设计任务书及方案带式运输机传动系统中的展开式二级圆柱齿轮减速器1）系统简图2）工作条件

3、连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期10年（每年300个工作日），小批量生产，两班制工作，输送机工作轴转速容许误差为5%。带式输送机的传动效率为0.96。3）原始数据输送带拉力F（kN）5.2输送带速度v（m/s）0.85滚筒直径D(mm)4004）设计工作量（1）设计说明书（2）减速器装配图（3）减速器零件图计算及说明结 果3. 电机选择和传动装置的运动、动力参数计算1）电动机的选择（1）选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V.(2)选择电动机的容量此带式运输机，其电动机所需功率为式中：工作机的有效功率，即工作机的输出功率，单位为

4、kW。从电动机到工作输送带间的总效率。是组成传动装置和工作机的各部分运动副或传动副的效率乘积。设、分别为齿轮传动、滚动轴承、联轴器及带传动的效率，则查机械设计课程设计指导书表9-1取=0.99，则 工作机的有效功率所以电动机所需功率（3）确定电动机的转速二级圆柱齿轮减速器传动比工作机卷筒轴的转速为所以电动机的转速可选范围为综合考虑，决定选用1440的电动机。电动机号额定功率kW满载转速Y132S-45.514402.22.32)传动装置的总传动比和分配传动比（1）总传动比为 其中为满载转速。（2）分配传动比V带传动24之间，取2.5。而减速器中传动比考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近。取故3

5、）各轴的运动和动力参数(1)各轴的转速轴 轴 轴 卷筒轴 （2）各轴的输入功率轴 轴 轴 (3)各轴的输入转矩高速轴轴轴 现将计算结果汇总如下：轴名功率PkW转矩T(Nmm)转速n()电机轴5.2.1091440轴5.282.088576轴5.121.134133轴4.974.24440V带轮的设计和计算1确定计算功率 由以上计算可知P=4kw，选工作情况系数 ，由 则 2选定V带带型由 、 查课本图811，选用A型。3确定带轮基准直径 、 取主动轮基准直径 从动轮基准直径 ，根据表8-9，取 。则实际的传动比为 带的速度 ，合适。4确定V带的基准长度和传动中心距根据 有 ，初选 计算带所需的

6、基准长度 ：选取带的基准长度 则实际中心距5验算主动轮上的包角 ，合适。6计算窄V带的根数 z由 ，查表85c 和表85d得 ， 查课本表86得，查课本表82得，代入上式得： 即取z =37计算预紧力 查课本表8-4得355N8计算作用在轴上的压轴力 9确定带轮的结构尺寸由 ，采用腹板式结构， ，采用轮辐式。由V带设计可知 z=3根，则由课本表8-11可得 e=15mm,f=9mm, =2.75mm则带轮的宽度为 小带轮的外径 大带轮的外径 4.齿轮的设计计算1）高速级齿轮的设计计算（1）齿轮材料，热处理及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮 材料：高速级

7、小齿轮选用钢调质，齿面硬度为小齿轮 （197 286）HBS 取小齿齿数=17高速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为大齿轮 （156217）HBS Z=Z=4.3317=73.61 取Z=74 齿轮精度按GB/T100951998（机械设计基础以下简称教材p168），选择7级，齿根喷丸强化。(2)设计计算设计准则齿轮要正常工作必须满足一定的强度以免失效，因此要通过强度计算来设计齿轮的尺寸，先分别按齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算出最小分度圆直径进而算出模数，比较两者的大小，然后按标准模数取值，再根据模数算出最后的分度圆直径等齿轮尺寸。考虑到装配时两齿轮可能产生轴向误差，常取大齿轮齿宽b2=b

8、,而小齿轮宽b1=b+(510)mm,以便于装配。(2)按齿面接触疲劳强度设计1)由式（10-11）试算小齿轮分度圆直径，即1、试初选取=1.252、由图10-20查得区域系数3、计算小齿轮的传递转矩 = 4、由表10-5查得材料弹性影响系数 =189.8 MPa5、由表10-5选取齿宽系数 =16、由式（10-9）计算接触疲劳强的重合度系数 ， =7、计算接触疲劳许用应力由图10-25d查得小齿轮接触疲劳极限MPa， 大齿轮，由式（10-15）计算应力循环次数：=60nj=由图10-23查取接触疲劳寿命系数= 1 = 1.05，取失效效率 由式（10-14）得= MPa 同理:= MPa取中

9、较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即=577.5 MPa1、试算小齿轮分度圆直径=52.793mm2、调整小齿轮分度圆直径 计算实际载荷系数前数据准备 圆周速度 V= 齿宽b b= 计算实际载荷系数 由表10-2查得使用系数 根据V=1.59m/s 、 7级精度 由图10-8查得 齿轮圆周力 查表10-3得齿间载荷分配系数由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时，得齿向载荷分布系数由式（10-12）可得按实际载荷系数算得的分度圆直径 及相应的模数 (3) 按齿根弯曲疲劳强度设计1)、 由式（10-7）试算模数 m= 1、 确定公式中跟参数的值 试选 由式（10-5）计算

10、弯曲疲劳强度用重合度系数 计算 由图10-17查得齿形系数 由图10-18查得应力修正系数 由图10-24c查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为 、 由图10-22查得弯曲疲劳寿命系数 、 取弯曲疲劳安全系数S=1.4 ，由式（10-14）得 因为大齿轮的大于小齿轮，所以取 = 2、试算模数= 3、调整齿轮模数计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度：v V=齿宽b b=宽高比 h=(2+)() b/h=计算实际载荷系数根据V=1.195m/s 、 7级精度 由图10-8查得齿轮圆周力 查表10-3得齿间载荷分配系数 由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时，得齿向载荷分

11、布系数 由式（10-12）可得按实际载荷系数算得的分度圆直径 由弯曲疲劳强度算得的模数2.604就近圆整为标准值m=3mm。按接触疲劳强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数，取。则大齿轮的齿数。几何尺寸计算计算分度圆直径 计算中心距 计算齿轮宽度 考虑到不可避免的安装误差，为了保证设计齿宽b和节省材料，一般将小齿轮略为加宽（510），即 即取75mm， 而大齿轮的的齿宽等于设计齿宽，即 3)齿面接触疲劳强度校核按前述类似做法，先计算式（10-10）中各参数。为了节省篇幅，这里仅给出计算结果：，= ，=1，=189.8 MPa，=541MPa577.5MPa齿面接触疲劳强度满足要求，并且齿面接触应

12、力比标准齿轮有所下降。1）低速级齿轮的设计计算（1）齿轮材料，热处理及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮 材料：高速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为小齿轮 （197 286）HBS 取小齿齿数=23高速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为大齿轮 （156217）HBS Z=Z=3.3217=76.36 取Z=77 齿轮精度按GB/T100951998（机械设计基础以下简称教材p168），选择7级，齿根喷丸强化。(2)设计计算设计准则齿轮要正常工作必须满足一定的强度以免失效，因此要通过强度计算来设计齿轮的尺寸，先分别按齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算出最小分

13、度圆直径进而算出模数，比较两者的大小，然后按标准模数取值，再根据模数算出最后的分度圆直径等齿轮尺寸。考虑到装配时两齿轮可能产生轴向误差，常取大齿轮齿宽b2=b,而小齿轮宽b1=b+(510)mm,以便于装配。(2)按齿面接触疲劳强度设计1)由式（10-11）试算小齿轮分度圆直径，即1、试初选取=1.252、由图10-20查得区域系数3、计算小齿轮的传递转矩 = 4、由表10-5查得材料弹性影响系数 =189.8 MPa5、由表10-5选取齿宽系数 =16、由式（10-9）计算接触疲劳强的重合度系数 ， , =7、计算接触疲劳许用应力由图10-25d查得小齿轮接触疲劳极限MPa， 大齿轮，由式（

14、10-15）计算应力循环次数：=60nj=由图10-23查取接触疲劳寿命系数= 1.05 = 1.14，取失效效率 由式（10-14）得= MPa 同理:= MPa取中较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即=627 MPa2)1、试算小齿轮分度圆直径=81.676mm2、调整小齿轮分度圆直径 计算实际载荷系数前数据准备 圆周速度 V= 齿宽b b= 计算实际载荷系数 由表10-2查得使用系数 根据V=0.569m/s 、 7级精度 由图10-8查得 齿轮圆周力 查表10-3得齿间载荷分配系数由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时，得齿向载荷分布系数由式（10-12）可得

15、按实际载荷系数算得的分度圆直径 及相应的模数 (3) 按齿根弯曲疲劳强度设计1)、 由式（10-7）试算模数 m= 1、 确定公式中跟参数的值 试选 由式（10-5）计算弯曲疲劳强度用重合度系数 计算 由图10-17查得齿形系数 由图10-18查得应力修正系数 由图10-24c查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为 、 由图10-22查得弯曲疲劳寿命系数 、 取弯曲疲劳安全系数S=1.4 ，由式（10-14）得 因为大齿轮的大于小齿轮，所以取 = 2、试算模数= 3、调整齿轮模数计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度：v V=齿宽b b=宽高比 h=(2+)=( b/h=计算实际载荷系数根据

16、V=0.476m/s 、 7级精度 由图10-8查得齿轮圆周力 查表10-3得齿间载荷分配系数 由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时，得齿向载荷分布系数 由式（10-12）可得按实际载荷系数算得的分度圆直径 由弯曲疲劳强度算得的模数3.351就近圆整为标准值m=3mm。按接触疲劳强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数，取。则大齿轮的齿数。几何尺寸计算计算分度圆直径 计算中心距 计算齿轮宽度 考虑到不可避免的安装误差，为了保证设计齿宽b和节省材料，一般将小齿轮略为加宽（510），即 即取100mm， 而大齿轮的的齿宽等于设计齿宽，即 3)齿面接触疲劳强度校核按前述类似做法，

17、先计算式（10-10）中各参数。为了节省篇幅，这里仅给出计算结果：，= ，=1，=189.8 MPa，=607.954MPa1.215齿轮端面与内机壁距离12机盖，机座肋厚8，9轴承端盖外径+（55.5）轴95, 轴95, 轴140轴承端盖凸缘厚度11.210轴承旁联结螺栓距离轴95, 轴95, 轴14012. 参考资料1）宋宝玉主编.机械设计课程设计指导书.北京.高等教育出版社.20062）杨可桢主编. 机械设计基础.北京. 高等教育出版社.20093）李靖华主编. 机械设计.重庆.重庆大学出版社.20024）向敬忠主编. 机械设计课程设计图册.北京.化学工业出版社.20095）廖念钊主编.

18、 互换性与技术测量.北京. 中国计量出版社.20106）朱 辉主编. 画法几何及工程制图.上海. 上海科学技术出版社.2008所选电机Y132S-4总传动比364.333.32齿轮材料45钢=1.25=189.8 MPa=1MPa= 1， = 1.05安全系数 MPa MPa=577.5 MPaV=bVb=最终取模数m=3mm9696中心距66mm=288mma=177mmb=66mm齿轮材料45钢待添加的隐藏文字内容3=1.25=189.8 MPa=1 MPa= 1.05 = 1.14 MPa MPa=627 MPa=81.676mm V=b=V=最终取模数m=3mm深沟球轴承（GB276-1994）6206 。mm此轴合理安全小齿轮大齿轮深沟球轴承（GB276-1994）6210 =50mm=80mm此轴合理安全。GYH7型凸缘联轴器， mm。深沟球轴承（GB/276-1994）6213 mm此轴合理安全。轴承预期寿命足够合适。