湖北文理学院二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器

一、设计任务书：《机械设计》课程设计任务书设计题目：带式运输机传动装置的设计设计时长：二周一、主要内容1、掌握减速器齿轮、轴、轴承、箱体、键等所有两件的设计计算；2、会用《机械设计手册》查取数据和标准件的型号。二、任务1、按照设计数据（编号）A0和传动方案（编号）a，高速级选用直齿轮和低速级选用斜齿轮设计减速器装置。2、绘制传动装置装配图一张；3、绘制传动装置中轴、齿轮零件图各一张；4、编制设计说明书一份。（字数在3000字左右）三、进度安排时间内容安排第1天布置任务，总体设计第2天运动分析、计算传动比、计算功率第3天齿轮的设计计算第4天轴的结构设计计算第5天轴的计算，箱体的设计华中科技大学明德厚学、求是创新2第6-8天绘制装配图、零件图第9-10天编制设计说明书、答辩四、设计数据数据编号A1A2A3A4A5A6A7A8A9A0运输带工作拉力F(N)1500220023002500260028003000400048003000运输带速度（m/s）1.11.11.11.11.11.41.21.61.80.8卷筒直径D(mm)220240300400200350350400500250五、传动方案a二级展开式b二级同轴式c带-圆柱齿轮式d圆锥圆柱齿轮式六、已知条件1、第四部分的设计数据；华中科技大学明德厚学、求是创新32、工作条件：两班制，连续单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘（运输带、卷筒及支撑包括卷筒轴承的摩擦阻力影响已在F中考虑），环境最高温度40C；3、使用折旧期：8年检修间隔期：4年一次大修，两年一次中修，半年一次小修;4、动力来源：电力，三相交流，380/220V;5、运输带速度允许误差：±5%；6、生产条件：中等规模制造厂，可加工7～8精度的齿轮及蜗轮，小批量生产。二.摘要减速器（又称减速机、减速箱）是一台独立的传动装置，它由密闭的箱体、互相啮合的一对或几对齿轮、传动轴及轴承等组成。常安装在电动机（或其他原动机）与工作机之间。作为一种重要的动力传递装置，在机械化生产中起着不可替代的作用。减速器主要运用齿轮传动装置而实现运作。本设计简述了带式输送机的动力传递装置—二级直齿圆柱齿轮减速器的设计过程。主要包括传动方案设计、电动机的选择、V带设计选择、，齿轮传动设计及轴的设计选择和校核等。其间设计过程多次运用CAXA、CAD软件设计绘制减速器装配图零件图来优化完整本设计，最终实现减速器的运动仿真并完成减速器的模拟设计。关键词：减速器、传动装置、齿轮传动华中科技大学明德厚学、求是创新4目录1.题目及总体分析…………………………………………………32.各主要部件选择…………………………………………………43.电动机选择………………………………………………………44.分配传动比………………………………………………………55.传动系统的运动和动力参数计算………………………………66.设计高速级齿轮…………………………………………………77.设计低速级齿轮…………………………………………………128.链传动的设计……………………………………………………169.减速器轴及轴承装置、键的设计………………………………18１轴（输入轴）及其轴承装置、键的设计………………………18２轴（中间轴）及其轴承装置、键的设计………………………24３轴（输出轴）及其轴承装置、键的设计………………………2910.润滑与密封………………………………………………………3411.箱体结构尺寸……………………………………………………3512.设计总结…………………………………………………………3613.参考文献…………………………………………………………36华中科技大学明德厚学、求是创新5绪论机械设计课程设计是当代机械系大学生的必修一课，其目的是：（1）培养学生综合运用机械设计及相关课程知识解决机械设计课程问题的能力，并使所学知识得到巩固和发展；（2）学习机械设计的一般方法和步骤；（3）进行机械设计基本技能的训练整个设计主要包括整个设计的主要计算及简要说明，对于必要的地方，还有相关简图说明。对于一些需要的地方，还包括一些手绘图纸补充说明，电动机和V带的选择齿轮的润滑方式及润滑剂的选择，使我们图纸设计的理论依据。一.题目及总体分析题目：设计一个带式输送机的减速器给定条件：由电动机驱动，输送带的牵引力7000FN，运输带速度0.5/vms，运输机滚筒直径为290Dmm。单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘。工作寿命为八年，每年300个工作日，每天工作16小时，具有加工精度7级（齿轮）。减速器类型选择：选用展开式两级圆柱齿轮减速器。特点及应用：结构简单，但齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大的刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样，轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分地互相抵华中科技大学明德厚学、求是创新6消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。高速级一般做成斜齿，低速级可做成直齿。整体布置如下：ⅢⅠⅡⅣ图示：5为电动机，4为联轴器，３为减速器，2为链传动，1为输送机滚筒，6为低速级齿轮传动，7为高速级齿轮传动，。辅助件有:观察孔盖,油标和油尺,放油螺塞,通气孔,吊环螺钉,吊耳和吊钩,定位销,启盖螺钉,轴承套,密封圈等.。二.各主要部件选择部件因素选择动力源电动机齿轮斜齿传动平稳高速级做成斜齿，低速级做成直齿轴承此减速器轴承所受轴向力不大球轴承联轴器结构简单，耐久性好弹性联轴器链传动工作可靠，传动效率高单排滚子链华中科技大学明德厚学、求是创新7三.电动机的选择目的过程分析结论类型根据一般带式输送机选用的电动机选择选用Y系列封闭式三相异步电动机功率工作机所需有效功率为Pw＝F×V＝7000N×0.5m/s圆柱齿轮传动(8级精度)效率(两对)为η1＝0.972滚动轴承传动效率(四对)为η2＝0.984弹性联轴器传动效率η3＝0.99输送机滚筒效率为η4＝0.97链传动的效率η5＝0.96电动机输出有效功率为241234570000.5'4374.60.970.980.990.970.96wPPW电动机输出功率为'4374.6PW型号查得型号Y132S-4封闭式三相异步电动机参数如下额定功率p=5.5kW满载转速1440r/min同步转速1500r/min选用型号Y132S-4封闭式三相异步电动机华中科技大学明德厚学、求是创新8三、绪论机械设计课程设计是当代机械系大学生的必修一课，其目的是：（1）培养学生综合运用机械设计及相关课程知识解决机械设计课程问题的能力，并使所学知识得到巩固和发展；（2）学习机械设计的一般方法和步骤；（3）进行机械设计基本技能的训练整个设计主要包括整个设计的主要计算及简要说明，对于必要的地方，还有相关简图说明。对于一些需要的地方，还包括一些手绘图纸补充说明，电动机和V带的选择齿轮的润滑方式及润滑剂的选择，使我们图纸设计的理论依据。四.分配传动比目的过程分析结论华中科技大学明德厚学、求是创新9分配传动比传动系统的总传动比wmnni其中i是传动系统的总传动比，多级串联传动系统的总传动等于各级传动比的连乘积；nm是电动机的满载转速，r/min；nw为工作机输入轴的转速，r/min。计算如下1440/minmnr,60600.532.95/min3.140.29wvnrd144043.732.95mwnin取13i2143.714.63iii2lhiii取3.5,4.2lhiii:总传动比1i：链传动比li：低速级齿轮传动比hi：高速级齿轮传动比13i214.6i4.2hi3.5li五.传动系统的运动和动力参数计算华中科技大学明德厚学、求是创新10目的过程分析结论传动系统的运动和动力参数计算设：从电动机到输送机滚筒轴分别为1轴、2轴、3轴、4轴；对应于各轴的转速分别为、、、；对应各轴的输入功率分别为、、、；对应名轴的输入转矩分别为、、、；相邻两轴间的传动比分别为、、；相邻两轴间的传动效率分别为、、。轴号电动机两级圆柱减速器工作机1轴2轴3轴4轴转速n(r/min)n0=1440n1=1440n2=342.86n3=97.96n4=32.65功率P(kw)P=5.5P1=4.244P2=4.034P3=3.834P4=3.607转矩T(N·m)T1=28.146T2=11.390T3=373.869T4=1055.326两轴联接联轴器齿轮齿轮链轮传动比ii01=1i12=4.2i23=3.5i34=3传动效率ηη01=0.99η12=0.97η23=0.97η34=0.96六.设计高速级齿轮华中科技大学明德厚学、求是创新111．选精度等级、材料及齿数，齿型1）确定齿轮类型．两齿轮均为标准圆柱斜齿轮2）材料选择．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。３）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度4）选小齿轮齿数Ｚ1＝２４，大齿轮齿数Ｚ2＝ｉ1·Ｚ1＝4.2×24=100.8,取Z2=101。5）选取螺旋角。初选螺旋角142．按齿面接触强度设计按式（10－21）试算，即321)][(12HEHdtttZZuuTkd１）确定公式内的各计算数值（１）试选6.1tK（２）由图１０－３０，选取区域系数433.2HZ（３）由图１０－２６查得78.0120.87121.65（４）计算小齿轮传递的转矩55411195.510/95.5104.244/14402.814610TPnNmm（５）由表１０－７选取齿宽系数1d（６）由表１０－６查得材料的弹性影响系数2/18.189MPaZE（７）由图１０－２１ｄ按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPaH6001lim，大齿轮的接触疲劳强度极限lim2550HMPa（８）由式１０－１３计算应力循环次数91606014401(163008)3.3210hNnjL9923.3210/4.20.79010N（９）由图１０－１９查得接触疲劳强度寿命系数90.01HNK95.02HNK（１０）计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为１％，安全系数为S=1，由式１０－１２得华中科技大学明德厚学、求是创新12MPaMPaSKHHNH5406009.0][1lim11MPaMPaSKHHNH5.52255095.0][2lim22MPaMPaHHH25.5312/)5.522540(2/])[]([][21２）计算（１）试算小齿轮分度圆直径td1，由计算公式得243121.62.8146105.22.433189.837.1011.654.2531.25tdmm（２）计算圆周速度1137.1014402.8/601000601000tdnvms（３）计算齿宽ｂ及模数ntm1137.1037.10dtbdmm11cos37.10cos141.5024tntdmmmZ2.252.251.503.375/37.10/3.37510.99nthmmmbh（４）计算纵向重合度903.114tan241318.0tan318.01Zd（５）计算载荷系数K已知使用系数1AK根据smv/2.1，７级精度，由图１０－８查得动载荷系数1.11VK由表１０－４查得2232231.120.18(10.6)0.23101.120.18(10.61)10.231037.101.417HddKb由图１０－１３查得1.34FK华中科技大学明德厚学、求是创新13假定100/AtKFNmmb，由表１０－３查得4.1FHKK故载荷系数11.