西华大学二级减速器课程设计说明书

课程设计说明书课程名称:机械设计课程设计课程代码:题目:二级斜齿圆柱齿轮减速器学生姓名:张伟荣学号:3120130316205年级/专业/班:13级机电2班学院(直属系):机械工程学院指导教师:杜强课程设计说明书机械设计课程设计任务书学院名称：机械工程学院专业：机械电子工程年级：2013级学生姓名:张伟荣学号:3120130106205指导教师:杜强一、设计题目带式运输机的减速传动装置设计二、主要内容⑴决定传动装置的总体设计方案；⑵选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数；⑶传动零件以及轴的设计计算；轴承、联接件、润滑密封和联轴器的选择及校验计算；⑷机体结构及其附件的设计；⑸绘制装配图及零件图；编写计算说明书并进行设计答辩。三、具体要求⑴原始数据：运输带线速度v=1.76（m/s）运输带牵引力F=2700（N）驱动滚筒直径D=470（mm）⑵工作条件：①使用期5年，双班制工作，单向传动；②载荷有轻微振动；③运送煤、盐、砂、矿石等松散物品。四、完成后应上交的材料⑴机械设计课程设计计算说明书；⑵减速器装配图一张；⑶轴类零件图一张；⑷齿轮零件图一张。课程设计说明书五、推荐参考资料⑴西华大学机械工程与自动化学院机械基础教学部编.机械设计课程设计指导书,2006⑵秦小屿.机械设计基础(第二版).成都：西南交大出版社,2012指导教师杜强签名日期2015年6月25日系主任审核日期2015年6月25日课程设计说明书目录一.传动方案的拟定………………………………………………………………………二.电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算…………………………………三.传动零件的设计计算……………………………………………………………四.轴的结构设计及强度计算……………………………………………………………五.滚动轴承的选择与寿命计算……………………………………………………………六.键的强度计算……………………………………………………………七.联轴器的选择……………………………………………………………八.减速器机体结构设计及附件设计……………………………………………………………总结…………………………………………………………………………………………参考文献……………………………………………………………………………………课程设计说明书计算过程及计算说明一传动方案拟定（1）工作条件：使用年限5年，工作为二班工作制，单向运转，小批量生产，载荷平稳，环境清洁。（2）原始数据：滚筒圆周力F=2.7kN；带速V=1.76m/s；滚筒直径D=470mm。二电动机选择1、电动机类型的选择：Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）计算传动装置的总效率a:a=0.972×0.983×0.992=0.871为轴承的效率,2为齿轮啮合传动的效率,3为联轴器的效率。(2)电机所需的工作功率：皮带速度v:η总=0.87P工作=5.46KW课程设计说明书v=1.76m/s工作机的功率pw:Pw=F×V1000=2700×1.761000=4.75KW电动机所需工作功率为:Pd=pwηa=4.750.87=5.46KW执行机构的曲柄转速为:n=60×1000Vπ×D=60×1000×1.76π×470=71.52r/min经查表按推荐的传动比合理范围，二级圆柱直齿轮减速器传动比ia=8~40，电动机转速的可选范围为nd=ia×n=(8~40)×72.24=577.9~2889.6r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和减速器的传动比，选定型号为Y132M2-6的三相异步电动机，额定功率5.5KW,满载转速nm=960r/min，同步转速1000r/min。传动装置总体设计图n=71.52r/min课程设计说明书三确定传动装置的总传动比和分配传动比（1）总传动比：由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为:ia=nm/n=960/71.52=13.42（2）分配传动装置传动比:取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为:i12=1.3ia=1.3×14.3=4.18则低速级的传动比为:i23=iai12=14.34.31=3.21四计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴转速:nI=nm=960=960r/minnII=nI/i12=960/4.18=229.66r/minnIII=nII/i23=229.66/3.21=71.55r/min（2)各轴输入功率:PI=Pd×=5.5.×0.99=5.445KWPII=PI×=5.445×0.98×0.97=5.176KWPIII=PII×=5.176×0.98×0.97=4.92KW则各轴的输出功率：PI'=PI×0.98=5.336KWPII'=PII×0.98=5.072KWi12=4.18i23=3.21nI＝960nII=229.66nIII=71.55（r/min）PI=5.445PII=5.176PIII=4.92（KW）PI'=5.336PII'=5.072PIII'课程设计说明书PIII'=PIII×0.98=4.822KW(3)各轴转矩:电动机轴的输出转矩:Td=9550×pdnm=9550×5.46960=54.32Nm所以各轴输入转矩为：TI=Td×=54.32×0.99=53.78NmTII=TI×i12×=53.78×4.18×0.98×0.97=213.67NmTIII=TII×i23×=213.67×3.21×0.98×0.97=652.98Nm输出转矩为：TI'=TI×0.98=52.70NmTII'=TII×0.98=209.40NmTIII'=TIII×0.98=639.92Nm四齿轮的设计（一）高速级齿轮传动的设计计算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，故选用二级展开式圆柱斜齿轮减速器。材料：高速级小齿轮选用40Cr钢调质，齿面硬度为小齿轮：197-250HBS。高速级大齿轮选用45号钢调质，齿面硬度为大齿轮：217-286HBS。2初步设计齿轮传动的主要尺寸，按齿面接触强度设计：=4.822（KW）Td=54.32NmTI=53.78NmTII=231.67NmTIII=652.98NmTI'=52.70NmTII'=209.40NmTIII'=639.92Nm课程设计说明书d1t≥32KtT1ψdεα×u±1u×ZHZE[σH]2确定各参数的值:1)试选Kt=1.12)T1=9.55×610×96046.5＝41043.5Nm3)选取齿宽系数d=1.24)查得材料的弹性影响系数ZE=188MPa5)节点区域系数ZH=2.56)查得小齿轮的接触疲劳强度极限:Hlim1=700MPa，大齿轮的接触疲劳强度极限:Hlim2=590MPa。7)计算应力循环次数：小齿轮应力循环次数：N1=60nkth=60×960×1×5×300×2×8=1.38×109大齿轮应力循环次数：N2=60nkth=N1/u=1.38×109/4.15=3.23×1088)查得接触疲劳寿命系数:KHN1=1,KHN2=19)计算接触疲劳许用应力,取失效概率为1%,安全系数S=1.1,得:[H]1=KHN1σHlim1S=700/1.1=636MPa[H]2=KHN2σHlim2S=590/1.1=536MPa许用接触应力:[H]=([H]1+[H]2)/2=(636+536)/2=586MPa3设计计算:T1=41043.5Nm[H]=586MPa课程设计说明书小齿轮的分度圆直径:d1t:d1t≥32KtT1ψd×u±1u×ZHZE[σH]2=32×1.1×5.46×100001×4.15+14.15×2.5×1885862=48.60mm中心距：a=1+iad1t2=()1+4.15×48.602=125mm确定模数：取小齿齿数：Z1=25，取＝10则：Z2=i12×Z1=4.15×25=103.75取：Z2=104mn=2acos10Z1+Z2=2×125×cos1025+104=1.91mm取为标准值:2mm。计算齿轮参数：n21m2acosＺＺ123.1取２１ＺＺ＝123Z1=(Z1+Z2)1+i=23.88即Z1=24Z2=123-24=99齿数比Z1/Z2=99/24=4.125与i＝4.18的要求相比，误差为0.9%，可用β=aZZMn2cos211=12521232cos1-=10.26满足要求1td=48.60mma=125mmZ1=24Z2=99课程设计说明书小齿轮分度圆直径１d=cosn１ＺＭ=48.78mm大齿轮分度圆直径cosdn２２ＺＭ=201.2mm齿轮宽度b=d1d=1.258.53648.78mm取小齿轮宽度１b＝65mm大齿轮宽度２b＝60mm4)计算圆周速度v:v=πd1n160×1000=3.14×99×96060×1000=4.97m/s选取齿轮精度等级为8级。5校核齿根弯曲疲劳强度：(1)确定公式内各计算数值：1)查得齿间载荷分配系数：KH=1.1，KF=1.1；齿轮宽高比为：bh=b[(2h*a+c*)mn]=60[(2×1+0.25)×2]=13.33求得:KH=1.09+0.26d2+0.33×10-3b=1.09+0.26×0.82+0.33×10-3×60=1.27，查得：KF=1.342)K=KAKVKFKF=1×1.1×1.1×1.34=1.623)查得齿形系数和应力修正系数：齿形系数:YFa1=2.54YFa2=2.14应力校正系数:YSa1=1.64YSa2=1.814)按齿面硬度查得大小齿轮的弯曲疲劳强度极限为：２b＝60mm１b＝65mmv=4.97m/s课程设计说明书Flim1=245MPaFlim2=220MPa5)计算应力循环次数：小齿轮应力循环次数:N1=1.38×109大齿轮应力循环次数:N2=3.23×1086)查得弯曲疲劳寿命系数为：KFN1=1KFN2=17)计算弯曲疲劳许用应力，取S=1.1，得：[F]1=KFN1σFlim1S=2451.1=222.7[F]2=KFN2σFlim2S=2201.1=200YFa1YSa1[σF]1=2.54×1.64222.7=0.0187YFa2YSa2[σF]2=2.14×1.81200=0.0193大齿轮数值大选用。(2)按式8-23校核齿根弯曲疲劳强度：mn≥32KT1ψdZ21×YFaYSa[σF]=32×1.62×5.43×10000×0.01931.2×242=1.66mm1.66≤2所以强度足够。(3)各齿轮参数如下：大小齿轮分度圆直径：课程设计说明书d1=48.8mmd2=201.2mm圆整的大小齿轮宽度为：b1=65mmb2=60mm中心距：a=125mm模数：m=2（二）低速级齿轮传动的设计计算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，故选用二级展开式圆柱直齿轮减速器。材料：低速级小齿轮选用40Cr钢调质，齿面硬度为小齿轮：197-250HBS。高速级大齿轮选用45号钢调质，齿面硬度为大齿轮：217-286HBS。2初步设计齿轮传动的主要尺寸，按齿面接触强度设计：d1t≥32KtT2ψd×u±1u×ZHZE[σH]2确定各参数的值:1)试选Kt=1.12)T2=9.55561013.266.22912.510＝Nm3)选取齿宽系数d=1.2d1=48.8mmd2=201.2mma=125m=2T2=213000Nm课程设计说明书4)5查得材料的弹性影响系数ZE=188MPa5)5查得节点区域系数ZH=2.56)查得小齿轮的接触疲劳强度极限:Hlim1=590MPa，大齿轮的接触疲劳强度极限:Hlim2=450MPa。7)计算应力循环次数：小齿轮应力循环次数：