机械设计基础之课程设计---带式运输机的二级斜齿圆柱齿轮减速器

-1-目录一、设计题目………………………………………………2二、传动装置总体设计……………………………………2三、选择电机………………………………………………3四、确定传动装置的总传动比和分配传动比……………5五、计算传动装置的运动和动力参数……………………5六、齿轮的设计……………………………………………8七、轴的设计………………………………………………10八、高速轴大齿轮的设计…………………………………23九、联轴器的选择…………………………………………23十、减速器机体结构尺寸如下……………………………24十一、装配图设计……………………………………25十二、零件图设计………………………………………27十三、其他有关数据………………………………………28十四、设计小结………………………………………28-2-一、设计题目：带式运输机的二级斜齿圆柱齿轮减速器。1．工作条件：有轻微振动，经常满载，空载起动，单班制工作，输送带速度容许误差为5%，减速器小批量生产，使用寿命为五年。2．己知条件：输送带拉力：F=3000N，滚筒直径为D=300mm，带速度为：V=0.8m/s。二、传动装置总体设计：1.组成：传动装置由电机、减速器、联轴器、输送带、滚筒组成。2.特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3.确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。其传动方案如下：-3-三、选择电机1、计算电机所需功率dP：查机械设计课程设计书本第100页表14-7：1－滚子轴承传动效率：0.982－七级精度齿轮传动效率：0.993－齿式联轴器传动效率：0.994－卷筒传动效率：0.96求出电机至工作机之间的传动装置的总效率：=4232241=96.099.099.098.0224=0.85求出工作机所需功率wPKWKWFvPw4.210008.030001000式中：F——工作机的工作阻力，N；V——工作机的线速度，m/s。求出所需电动机功率：KWKWKWPPwd82.285.04.22、确定电机转速：卷筒转速为：min/96.5030014.38.0100060100060rDvn二级圆柱齿轮减速器传动比40~8i所以电动机转速的可选范围是：dnin=（8～40）×50.96=407.68～2038.4minr可见，符合这一范围的电动机转速有：750minr、1000minr、1500minr三种。=0.85KWPw6.1KWPd88.1min77.47rn-4-根据电动机所需功率和转速查手册第272页表22-1有3种适用的电动机型号，因此有三种传动比方案如下：方案电动机型号额定功率KW满载转速minr堵转转矩最大转矩质量kg额定转矩额定转矩142100L314202.22.23426132S39602.02.04538132M37102.02.063综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比，可见第1种方案比较合适，因此选用电动机型号为42100L，其主要参数如下：额定功率kW满载转速minr同步转速minr质量kgADEFGHLAB2.214201500341602860824100380205四、确定传动装置的总传动比和分配传动比：总传动比：86.2796.501420wmnni总73.29总i-5-式中：mn——电动机满载转速，minr；wn——工作机转速，minr。二级传动中，总传动比21iii总，式中1i、2i分别为一级和二级传动机构的传动比。按二级圆柱齿轮减速器推荐高速级传动比215.1~3.1ii，取1i=1.42i，得24.686.274.14.11总ii46.424.686.2712iii总注：1i为高速级传动比，2i为低速级传动比。五、计算传动装置的运动和动力参数：将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴01122334,,,——依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率。1、各轴转速：轴1：min1420min1142001rrinnm轴2：min56.227min24.61420112rrinn轴3：min02.51min46.456.227223rrinn2、各轴输入功率：轴1：Wppd79.299.082.2011轴2：Wpp71.299.098.079.2121245.61i2i=4.61min14201rnmin16.2202rnmin76.473rnKWp86.11KWp80.12KWp75.13-6-轴3：Wpp63.299.098.071.22323轴4：Wpp55.299.098.063.234343、各轴输入转矩：电动机轴输出转矩：mnpTmdd97.18142082.295509550轴1：mnpT76.18142079.295509550111轴2：mnpT73.11356.22771.295509550222轴3：mnpT29.49202.5163.295509550333卷筒轴输入转矩：mnpT31.47702.5155.2955095504444、各轴输出功率：轴1：WPP73.279.298.098.011轴2：WPP66.271.298.098.022轴3：WPP58.263.298.098.033卷筒轴：WPP50.255.298.098.0445、各轴的输出转矩分别为各轴的转矩乘轴承效率0.98：轴1：mTT39.1876.1898.098.011轴2：mTT46.11173.11398.098.022轴3：mTT44.48229.49298.098.033卷筒轴输出转矩：mTT76.46731.47798.098.044运动和动力参数计算结果如下表所示：KWp70.14mNT51.121mNT08.782mNT93.3493mNT93.3394WP82.11WP76.12WP72.13WP67.14mT26.121mT52.752mT93.3423mT13.3334-7-轴名功率PKW转矩TNm转速minr传动比i效率输入输出输入输出电动机轴2.8218.9714201轴2.792.7318.7618.39142010.992轴2.712.66113.73111.46227.566.240.973轴2.632.58492.29482.4451.024.460.97卷筒轴2.552.50477.31467.7650.9610.97六、齿轮的设计：1、高速级大小齿轮的设计：①材料：高速级小齿轮选用45钢调质处理，齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用45钢正火，齿面硬度为200HBS。②查课本第166页表11-1得：H=600Mpa,F=450Mpa；查课本第171页表11-5得：。HS=1.25,FS=1.6；故[H]=H/HS=600/1.25=480Mpa；FFFS][450/1.6=281.25Mpa③按齿面接触强度设计：7级精度制造，查课本第169页表11-3得：载荷系数1.2K，表11-6齿宽系数d取0.8；查课本第171页表11-4得弹性系数EZ=188，区域系数HZ取2.5，计算中心距：由课本第171页式11-3[H]=480Mpa][F281.25Mpa-8-得：321)][(12HHEdZZuukTdmm24.37)4805.2188(24.68.0)124.6(76.182.1232设1Z=20，111Zdm=37.24/20=1.86，取m=2。由mZd1=2×20=40mm,12iZZ=6.24×20=124.8取125；22mZd2×125=250mm齿宽：11dbd=0.8×40=32mm,取1b=35mm；考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大，大齿轮取=35mm,小齿轮取40mm.实际传动比：12ZZi=125/20=6.25传动比误差：（6.25-6.24）/6.25×100%=0.16%④验算轮齿弯曲强度：查课本第173、174页表11-8、11-9得：FY=2.93sY=1.56按最小齿宽了b=40计算：122ZbmYkTYFsF2×1.2×18.76×1.56×2.93/（40×2×2×20）=42.89Mpa≤][F=281.25Mpa所以安全。⑤齿轮的圆周速度：100060dnV=(3.14×40×1420)/(60×1000)=2.97m/s查课本第168页表11-2知选用7级的的精度是合适的。2、低级轴齿轮设计①材料：低速级小齿轮选用45钢调质处理，齿面硬度为250HBS。低速1d37.24mm1d40mm2Z1292d258mm1b=35mmb2=40mmi6.45FY=2.93sY=1.56F42.89MpaV2.97m/s-9-级大齿轮选用45钢正火，齿面硬度为200HBS。②查课本第166页表11-1得：H=600Mpa,F=450Mpa；查课本第171页表11-5得：。HS=1.25,FS=1.6；故[H]=H/HS=600/1.25=480Mpa；FFFS][450/1.6=281.25Mpa③按齿面接触强度设计：7级精度制造，查课本第169页表11-3得：载荷系数1.2K，齿宽系数d取0.8；查课本第171页表11-4得弹性系数EZ=188，区域系数HZ取2.5，计算中心距：由课本第171页式11-3得：3231)][(12HHEdZZuukTdmm90.64)4805.2188(61.48.0)161.4(08.782.1232设3Z=25，111Zdm=64.90/25=2.596，取m=3。由33mZd=3×25=75mm,34iZZ=4.61×25=115.25,取116；44mZd3×116=348mm齿宽：33dbd=0.8×75=60mm,取3b=65mm；考虑低速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大，大齿轮取3b=65mm,小齿轮取70mm.实际传动比：34ZZi=116/25=4.64传动比误差：（4.67-4.64）/4.67×100%=0.64%④验算轮齿弯曲强度：查课本第173、174页表11-8、11-9得：FY=2.93sY=1.56按最小齿宽了b=70计算：H=600Mpa,F=450Mpa[H]=480Mpa][F281.25Mpad≥64.90mm3Z=253d75mm4Z1164d348mm3b=65mmb4=70mmi4.64F54.38Mpa-10-122ZbmYkTYFsF2×1.2×78.08×1000×1.56×2.93/（80×3×3×25）=54.38Mpa≤][F=281.25Mpa所以安全。⑤齿轮的圆周速度：100060dnV=(3.14×75×220.16)/(60×1000)=0.86m/s查课本第169页表11-2知选用7级的的精度是合适的。七、轴的设计：1、高速轴设计：1）、①材料：选用45号钢调质处理。查课本第245页表14-2取][=35Mpa,C=110。②各轴段直径的确定：根据课本第245页式14-23nPCdmm式中：P——轴所传递的功率，KWn——轴的转速，r/minC——由轴的许用切应力所确定的系数得：3111nPd=3142086.1110=