同轴式二级减速器课程设计说明书

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（N·m）：850

鼓轮的直径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P w

P w ＝3.4kW

2） 电动机的输出功率 Pd ＝Pw/η

η＝轴承’

联齿轴承联ηηηηη2

3

＝0.904 Pd ＝3.76kW

3．电动机转速的选择

nd ＝（i1’·i2’…in ’）nw

初选为同步转速为1000r/min 的电动机

4．电动机型号的确定

由表20－1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： i ＝nm/nw nw ＝38.4

i ＝25.14

2．合理分配各级传动比

由于减速箱是同轴式布置，所以i1＝i2。 因为i ＝25.14，取i ＝25，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

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z1＝20，大齿轮齿数z2＝100的； 4） 选取螺旋角。初选螺旋角β＝14°

2．按齿面接触强度设计

因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算 按式（10—21）试算，即

dt ≥[

]3

2

1·

2???

?

??+H E

H d t Z Z u u T K σεφα 1） 确定公式内的各计算数值 （1） 试选Kt ＝1.6 （2） 由图10－30选取区域系数ZH ＝2.433 （3） 由表10－7选取尺宽系数φd ＝1 （4） 由图10－26查得εα1＝0.75，εα2＝0.87，则εα＝εα1＋εα2＝1.62 （5） 由表10－6查得材料的弹性影响系数ZE ＝189.8Mpa （6） 由图10－21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1＝600MPa ；大齿轮的

解除疲劳强度极限σHlim2＝550MPa ； （7） 由式10－13计算应力循环次数

N1＝60n1jLh ＝60×192×1×（2×8×300×5）＝3.32×10e8

N2＝N1/5＝6.64×107

（8） 由图10－19查得接触疲劳寿命系数KHN1＝0.95；KHN2＝0.98 （9） 计算接触疲劳许用应力

取失效概率为1％，安全系数S ＝1，由式（10－12）得 [σH ]1＝＝0.95×600MPa ＝570MPa [σH ]2＝＝0.98×550MPa ＝539MPa [σH]＝[σH ]1＋[σH ]2/2＝554.5MPa

2） 计算 （1） 试算小齿轮分度圆直径d1t

d1t ≥[

]3

2

11·

2???

?

??+H E

H d t Z Z u u T K σεφα =3

2

35.5548.189433.256·62.11101911.62??

?

???????=67.85

（2） 计算圆周速度

v=

10006021?n d t π=1000

6085192

.67??π=0.68m/s

（3） 计算齿宽b 及模数mnt

b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm

mnt=1

1cos z d t β=2014cos 85.67。=3.39

h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm

b/h=67.85/7.63=8.89

（4） 计算纵向重合度εβ

εβ=β

εβtan 318.01z =0.318×1×tan14。

=1.59 （5） 计算载荷系数K

已知载荷平稳，所以取K A =1

根据v=0.68m/s,7级精度，由图10—8查得动载系数KV=1.11；由表10—4查的KH β的计算公式和直齿轮的相同，

故 KH β=1.12+0.18(1+0.6×12

)1×12

+0.23×10

3

-67.85=1.42

由表10—13查得KF β=1.36

由表10—3查得KH α=KH α=1.4。故载荷系数

K=KAKVKH αKH β=1×1.03×1.4×1.42=2.05

（6） 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（10—10a ）得

d1=3

1/t t

K K d =3

6.1/05.285.67?mm=73.6mm

（7） 计算模数mn

m n 1

1cos z d β==20cos146.73。

?mm=3.74

3．按齿根弯曲强度设计

由式(10—17)

m n ≥[]3

2

12·cos 2F Sa Fa d Y Y z KTY σεφβα

β 1） 确定计算参数

（1） 计算载荷系数

K=KAKVKF αKF β=1×1.03×1.4×1.36=1.96

（2） 根据纵向重合度εβ=0.318φdz1tan β=1.59，从图10－28查得螺旋角影响系数 Y β

＝0。88

（3） 计算当量齿数

z1=z1/cos 3

β=20/cos 3

14。

=21.89

z2=z2/cos 3

β=100/cos 3

14。

=109.47

（4） 查取齿型系数

由表10－5查得YFa1=2.724；Yfa2=2.172 （5） 查取应力校正系数

由表10－5查得Ysa1=1.569；Ysa2=1.798

（6） 计算[σF] σF1=500Mpa σF2=380MPa KFN1=0.95 KFN2=0.98

[σF1]=339.29Mpa [σF2]=266MPa （7） 计算大、小齿轮的

[]

F Sa

Fa Y Y σ并加以比较

[]111F Sa Fa Y Y σ=29.339569

.174.2?=0.0126

[]2

22F Sa Fa Y Y σ=266798.1172.2?=0.01468

大齿轮的数值大。

2） 设计计算

m n ≥3

2

201468.0·62

.1201191

88.014cos 96.12??????=2.4 mn=2.5

4．几何尺寸计算

1） 计算中心距

z1n

m d β

cos 1=

=32.9，取z1=33 z2=165 a ()β

cos 221n

m z z +=

=255.07mm

a 圆整后取255mm

2） 按圆整后的中心距修正螺旋角

β=arcos

()a

m z z n

221+=13。

55’50”

3） 计算大、小齿轮的分度圆直径

d1βcos 1n

m z =

=85.00mm d2β

cos 2n

m z =

=425mm

4） 计算齿轮宽度 b=φdd1

b=85mm

B1=90mm ，B2=85mm

5） 结构设计

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 ≥3

N

P

A ＝319284.3126=34.2mm

2．求作用在齿轮上的受力

Ft1=

d

T

2=899N Fr1=Ft

β

αcos tan n

=337N Fa1=Fttan β=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 。

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2

2.75mm，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．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