机械设计课程设计二级圆柱齿轮减速器计算说明书

机械设计课程设计计算说明书设计题目：二级圆柱齿轮减速器专业、班级：学号：学生姓名：指导教师：成绩：2015年7月18日浙江科技学院机械与汽车工程学院1目录1.设计任务书…………………………………………………………22.前言…………………………………………………………………33.电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算箱体设计及说明……………………………………………………………………44.带传动设计…………………………………………………………85.齿轮设计……………………………………………………………116.轴类零件设计………………………………………………………267.轴承的寿命计算……………………………………………………388.键连接的校核………………………………………………………409.润滑及密封类型选择……………………………………………4110.箱体设计及说明…………………………………………………4211.设计小结…………………………………………………………4412.参考文献…………………………………………………………4421.设计任务书1.1课程设计的目的课程设计是机械设计课程的最后一个教学环节。课程设计时要综合运用本课程所学知识，以及如制图、工程力学、机械制造、材料及热处理、极限与配合等课程的知识，独立地进行设计。本课程设计是学生学习过程中的第一个比较全面的独立进行的设计训练，是一个很重要的教学环节。①学习机械设计的一般方法，了解简单机械装置、通用零件的设计过程和一般步骤。②进行基本的工程训练。例如，设计计算、验算、估算及数据处理，绘图表达，使用参考资料、设计手册、标准和规范，编制设计计算书等技术文件。③树立正确的科学的设计思想，培养独立进行工程设计的能力，为今后进行专业课程设计和毕业设计，以及从事其他设计打下良好的基础。④巩固和加深各先修课的基本理论和知识，融会贯通各门课程的知识于设计中。1.2课程设计的内容1、减速器内部传动零件(齿轮和轴)的设计计算。2、联轴器、轴承和键的选择和校核验算。3、减速器附件的选择及说明。4、箱体结构的设计。35、润滑和密封的选择和验算。6、装配图和零件图的设计和绘制。7、设计计算说明书的整理和编写。1.3课程设计的任务和要求1）装配图1张(1号或0号图纸)；2）零件图3张(齿轮或蜗轮、轴或蜗杆、箱体或箱盖)；3）设计计算说明书1份(不少于6000字)。2.前言2.1传动方案的拟定采用普通V带传动加二级斜齿轮传动，如图2.1图2.12.2原始数据输送带工作拉力F=2.8KN，输送带速度V=0.8m/s，卷筒直径D=550mm。43.电机选择3.1电动机类型的选择按工作要求和工作条件选用Y系列鼠笼三相异步电动机。其结构为全封闭自扇冷式结构，电压为380V。3.2选择电动机的容量工作机有效功率Pw=1000vF,根据题目所给数据F=2.8KN，V=0.8m/s。则有：Pw=1000vF=10008.02800=2.24KW从电动机到工作机输送带之间的总效率为=1542342式中1，2，3，4，5分别为V带传动效率,滚动轴承效率，齿轮传动效率，联轴器效率，卷筒效率。据《机械设计课程指导书》表1可知1=0.96，2=0.98，3=0.97，4=0.99，5=0.96，则有：=0.96498.00.97²0.990.96=0.79所以电动机所需的工作功率为：Pd=wP=79.024.2=2.84KW3.3确定电动机的转速按《机械设计课程指导书》表1推荐的两级同轴式圆柱斜齿轮减速器传动比I齿=8~40和带的传动比I带=2~4，则系统的传动比5范围应为：I=I齿I带=（8~40）（2~4）=16~160工作机卷筒的转速为n=Dv100060=min/78.2755014.38.0100060r所以电动机转速的可选范围为nd=Ian=（16~160）27.78min/r=（444.5~4444.8）min/r符合这一范围的同步转速有750r/min,1000r/min,1500r/min和3000r/min四种。根据容量和转速，由有关手册查出有四种适用的电动机型号，因此有四种传动比方案，如下表。型号额定功率额定电流转速效率功率因数堵转转矩堵转电流最大转矩噪声振动速度重量额定转矩额定电流额定转矩1级2级kWAr/min%COSФ倍倍倍dB(A)mm/skgY100L-236.4288082.00.872.27.02.374791.834Y100L2-436.8143082.50.812.27.02.365701.835Y132S-637.296083.00.82.06.52.266711.866Y132M-837.771082.00.72.05.52.061661.8766综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2种方案比较合适。因此选定电动机型号为Y132S-63.4传动装置总传动比和分配各级传动比1）传动装置总传动比Ia=6.3478.27960dnn2）分配到各级传动比Ia=i0i已知i0的合理范围为2~4。初步取V带的传动比0i=2.5则i84.130iia3）分配减速器传动比参考《机械设计课程指导书》图12分配齿轮传动比得高速级传动比4.41i，低速级传动比为15.3ii12i3.5传动装置的运动和动力参数计算各轴转速min/7.2715.33.87innmin/3.874.4384innmin/3842.5960inn210mrrrⅡⅢⅠⅡⅠ各轴输入功率798.0pp40.299.098.047.2PP47.298.097.060.2PP60.298.097.073.2PP73.296.084.2PP34231201d输入输出Ⅲ工作机轴ⅡⅢⅠⅡⅠηηηηkWkWkWkW(式中：123423232412101;;ηηηηηηηη；ηηη)各轴转矩则mNd.25.2896084.29550nP9550TmdTI=Tdi0η01=28.25×2.5×0.96=67.8N·mTII=TIi1η12=67.8×4.4×0.98×0.97=283.58N·mTIII=TIIi2η23=283.58×3.15×0.98×0.97=849.15N·mT工作机轴=TIIIη4η2=849.15×0.98×0.99=823.85N·mT输出=T输入×0.98(式中：123423232412101;;ηηηηηηηη；ηηη)运动和动力参数表轴名效率PKw转矩TN·m转速nr/min传动比i效率η输入输出输入输出电动机轴2.8428.259602.50.96I轴2.732.6867.866.443844.40.95II轴2.602.55283.58277.9187.33.150.95III轴2.472.42849.15832.1727.71.000.97卷筒轴2.402.35823.85807.3727.784.带传动设计4.1确定计算功率Pca据《机械设计》表8-8查得工作情况系数KA=1.1。故有：Pca=KAPKW9.33KW3.14.2选择V带带型据Pca和nm查《机械设计》图8-11选用A带。4.3确定带轮的基准直径d1d并验算带速（1）初选小带轮的基准直径d1d由《机械设计》表8-7和8-9，取小带轮直径d1d=100mm。（2）验算带速v，有：10006009600114.3100060m1ndvd=5.03sm因为5.03m/s在5m/s~30m/s之间，故带速合适。（3）计算大带轮基准直径d2d250mm0015.2d1d02idd取2dd=250mm4.4确定V带的中心距a和基准长度Ld(1)根据《机械设计》式8-20初定中心距a0=500mm(2)计算带所需的基准长度022121004)()(22addddaLddddd5004)100250()250100(214.3500229=1561mm由《机械设计》表8-2选带的基准长度Ld=1550mm（3）计算实际中心距215611550500200ddLLaamm495中心局变动范围：mmdaa75.471015.0minmmdaa5.54103.0max4.5验算小带轮上的包角1206.1624953.57)100250(1803.57)(18012adddd4.6计算带的根数z（1）计算单根V带的额定功率Pr由mmdd1001和960mnr/min查《机械设计》表8-4得P0=0.95KW据nm=960minr，i=2.5和A型带，查《机械设计》8-5得P0=0.11KW查《机械设计》表8-6得K=0.96，KL=0.98，于是：Pr=(P0+P0)KLK=（0.95+0.11）0.960.98=0.9972KW（2）计算V带根数z91.39972.09.3rcaPpZ故取4根。104.7计算单根V带的初拉力最小值（F0）min由《机械设计》表8-3得A型带的单位长质量q=0.105mkg。所以20)5.2(500qvvzKPKFca203.5105.003.5496.03.9)96.05.2(500=158.1N4.8计算压轴力FpFp=2zF0sin（α/2）=24158.1sin（162.6°/2）=1250N设计结论选用A型普通V带4根，基准带长L0=1640，基准直径dd1=100mm，dd2=250mm，中心距a=471.75~541.5mm，F0=158.1N115.齿轮设计5.1高速级齿轮设计1.选定齿轮类型，精度等级，材料及模数（1）按要求的传动方案，选用圆柱斜齿轮传动，压力角取20°；（2）运输机为一般工作机器，速度不高，参考《机械设计》表10-6，故用8级精度；（3）材料的选择。由《机械设计》表10-1选择小齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS，大齿轮的材料为45钢（正火）硬度为200HBS，两者硬度差为40HBS；（4）选小齿轮齿数为Z1=24，大齿轮齿数Z2可由Z2=1i×Z1得Z2=105.6，取107；（5）初选螺旋角β=14°2.按齿面接触疲劳强度设计（1）按公式：𝑑1𝑡≥√2𝐾𝐻𝑡𝑇1∅𝑑·𝑢+1𝑢·(𝑍𝐻𝑍𝐸𝑍𝜀𝑍𝛽[𝜎𝐻])231）确定公式中各数值①试选KHt=1.3。②由《机械设计》表10-7选取齿宽系数∅𝑑=1。③计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知：T1=6.78×104Nmm。④由《机械设计》表10-5查的材料的弹性影响系数ZE=189.8MP2112⑤由《机械设计》表10-20查取区域系数ZH=2.433⑥由《机械设计》式（10-21）计算接触疲劳强度的重合度系数𝑍𝜀𝛼𝑡=arctan（tan𝛼𝑛cos𝛽）=arctan（tan20°cos14°）=20.562°𝛼𝑎𝑡1=arcos（𝑧1cos𝛼𝑡𝑧1+2ℎ𝑎𝑛∗cos𝛽）=arcos（24×cos20.56224+2×1×cos14）=29.974°𝛼𝑎𝑡2=arcos（𝑧2cos𝛼𝑡𝑧2+2ℎ𝑎𝑛∗cos𝛽）=arcos(107×cos20.562107+2×1×cos14)=23.13°𝜀𝛼=𝑧1(tan𝛼𝑎𝑡1−tan𝛼)+𝑧2(tan𝛼𝑎𝑡2−tan𝛼)2𝜋=24×(tan29.974−tan20.562)+107×(tan23.13−tan20.562)2𝜋=1.66𝜀𝛽=∅𝑑𝑧1tan𝛽𝜋=1×24×tan14°𝜋=1.905𝑍𝜀=√4−𝜀𝛼3(1−𝜀�