武汉理工大学机械设计基础课程设计单级斜齿圆柱齿轮减速器设计

武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书-1-本科生课程设计成绩评定表姓名性别专业、班级课程设计题目：单级斜齿圆柱齿轮减速器设计课程设计答辩或质疑记录：成绩评定依据：装配图及平时表现50%；零件图10%；说明书20%；答辩20%；总计100%装配图及平时表现：零件图：说明书：答辩：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字：罗齐汉2013年1月25日武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书-2-课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目：单级斜齿圆柱齿轮减速器设计初始条件：设计带式运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器，用于铸工车间运型砂，单班制工作，工作有轻微振动，使用寿命为10年（其中轴承寿命为3年），其传动示意图及原始数据如下：原始数据：运输带工作拉力F（N）运输带速度v(m/s)卷筒直径D(mm)50002.9220要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）传动装置的方案设计，传动参数的计算，传动零件、轴和轴承的设计计算。减速器装配图一张（主视图、俯视图）A1；零件工作图一张（低速轴）A2；设计计算说明书一份（15～20页，约6000～8000字）总结和答辩。时间安排：传动装置的总体设计与传动零件的设计计算阶段，1.5天，（1月14日～1月15日上午）减速器草图设计阶段，3.5天，（1月15日下午～1月18日）完成减速器装配图阶段3天，（1月19日～1月21日）绘制零件工作图，及整理编写说明书阶段2天，1月22日～1月23日）答辩2天，（1月24日～1月25日）指导教师签名：罗齐汉2013年1月14日系主任（或责任教师）签名：刘宁2013年1月14日1．电动机2．联轴器3．斜齿圆柱齿轮减速器4．卷筒5．运输带武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书-3-目录1减速器的设计任务书..........-4-2传动方案设计................-4-3电动机的选择计算............-5-4齿轮传动的设计计算..........-7-5轴的设计计算及联轴器的选择.-10-6键连接的选择计算...........-14-7滚动轴承的校核.............-14-8润滑和密封方式的选择.......-15-9箱体及附件的结构设计和计算.-16-10设计小结..................-18-11参考资料..................-18-武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书-4-1减速器的设计任务书1.1设计目的：设计带式运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器。1.2工作条件及要求：用于铸工车间运型砂，单班制工作，有轻微振动，使用寿命为10年，轴承寿命为3年。带式运输机的工作数据如下：运输带工作拉力F（N）运输带的速度V（m/s）卷筒的直径D（mm）50002.92202传动方案设计根据已知条件可计算出卷筒的转速为min/8819.25122.014.39.26060rDvnv若选用同步转速为1000r/min或750r/min的电动机则可估算出传动装置的总传动比为3.8510或2.8982，考虑减速器的工作条件和要求，暂选下图所示传动方案，其特点为：减速器的尺寸紧凑，闭式齿轮传动可保证良好的润滑和工作要求。1．电动机2．联轴器3．斜齿圆柱齿轮减速器4．卷筒5．运输带武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书-5-3电动机的选择计算3.1电动机的选择3.1.1电动机类型的选择根据动力源和工作要求，选Y系列三相异步电动机。3.1.2电动机功率eP的选择工作机所需有效功率KWFvPw5.141000/9.250001000/由传动示意图可知：电动机所需有效功率KWWPdP。式中滚筒齿轮轴承联32设联，齿轮，轴承，滚筒分别为弹性连轴器（2个）、闭式齿轮（设齿轮精度为9级）、滚动轴承（3对）、运输机卷筒的效率。查表得99.0联，96.0齿轮，99.0轴,96.0滚筒，则传动装置的总效率%6432.8796.096.099.099.0...3232滚齿轴联电动机所需有效功率kwppWd5444.16%6432.875.14查表选取电动机的额定功率eP为18.5kw。3.1.3电动机转速的选择工作机所需转速min/8819.25122.014.39.26060rDvnv查表知总传动比i=3～5。则电动机的满载转速4095.1259~6457.755)5~3(8819.251innwm。查表选取满载转速为min/970rnm同步转速为1000r/min的Y200L-6型电动武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书-6-机，则传动装置的总传动比8510.38819.251970vmnni，且查得电动机的数据及总传动比如下：电动机型号额定功率KW同步转速r/min满载转速r/min总传动比轴伸尺寸DEmmY200L-618.510009703.8510551103.2传动比的分配由传动示意图可知：只存在减速器的单级传动比，即闭式圆柱齿轮的传动比，其值i=3.8510。3.3传动装置的运动和动力参数计算3.3.1各轴的转速计算由传动示意图可知,轴I，II，III的转速(r/min)：1n=mn=9702n=251.882623nn=251.88263.3.2各轴的输入功率计算因为所设计的传动装置用于专用机器，故按电动机的所需功率dP计算。轴Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ的输入功率：kw2568.1599.099.05666.15kw5666.1599.096.03790.16kw3790.1699.05444.1623121联轴齿联PPPPPPd3.3.3各轴的输入转矩计算轴Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ的输入转矩：武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书-7-mNnPTmNnPTmNnPT4538.5788826.2512568.15955095501997.5908826.2515666.15955095502572.1619703790.1695509550333222111将上述结果列于下表中，以供查询。轴号转速nr/min功率PKW转矩TN·M传动比iⅠ97016.3790161.25723.85101Ⅱ251.882615.5666590.1997Ⅲ251.882615.2568578.45384齿轮传动的设计计算如传动示意图所示：齿轮Ⅰ和Ⅱ的已知数据如下表：齿轮功率PKW转速nr/min转矩TN·MⅠ16.3790970161.2572Ⅱ15.5666251.8826590.19974.1选择齿轮精度：按照工作要求确定齿轮精度为9级。4.2选择齿轮材料：考虑到生产要求和工作要求，查图表，可得Ⅰ（小）、Ⅱ（大）齿轮的选材，及相应数据如下：齿轮材料热处理硬度弯曲疲劳极限应力接触疲劳极限应力Ⅰ45钢调质HBSHB2201MPaF2251limMPaH5671limⅡ45钢正火HBSHB1802MPaF2102limMPaH5252lim由于该齿轮传动为闭式软齿面传动，主要失效形式为齿面疲劳点蚀，故应按接触疲劳强度进行设计，并校核其齿根弯曲疲劳强度。4.3许用应力计算：齿轮Ⅰ、Ⅱ的循环次数（使用寿命为10年）为：武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书-8-81291106271.3/103968.183001109706060iNNnatN查图得1,1,12121NNNNZZYY,设mmmn5取1,1.1,4.1,1,2minmin21WHFXXSTZSSYYY（两轮均为软齿面）可求得：MPaYYYMPaYYYMPaZMPaZNxSTSFFFPNxSTSFFFPNSHHHPNSHHHP300114.1210429.321114.1225273.47711.1525455.51511.1567222min2lim2111min1lim12min2lim21min1lim14.4按接触疲劳强度进行设计4.4.1小齿轮的名义转矩mNT2572.16114.4.2选取各系数并列表：载荷系数齿宽系数重合度系数5.1k（斜齿轮电动机传动）1.1d（软齿面）88.0Z4.4.3初定齿轮的参数：7702.77208510.3,20121izzz10,85.3207712zzu武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书-9-4.4.4初算分度圆直径并确定模数和螺旋角β：因两齿轮均为钢制，则mmuuKTzddHP906.73)85.3185.3(1.12572.1615.1)273.47788.0(754)1()(7543231211mmudd538.284906.7385.312mmmmdda180222.1792538.284906.73221；法向模数：mmzzamn5.3655.377209848.01802cos221，调整螺旋角：1826194384.19943.01802975.32)(cos21azzmn4.4.5计算齿轮的几何尺寸：螺旋角182619，法向模数mmmn5.3，齿数77,2021zz，中心距mma180.分度圆直径：mmzmdmmzmdnn502.285943.0775.3cos231.74943.0205.3cos2211，齿宽：mmbbmmdbd90)10~5(82654.81231.741.12112，武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书-10-4.5校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数：824.91943.077cos850.23943.020cos33223311zzzzvv查图得0.4,3.421FSFSYY，端面重合度583.1943.0)771201(2.388.1cos)11(2.388.121ZZ，再查图得6.0Y，则22112121121114981.540.43.45855.585855.586.03.4943.05.382205.12572.1612000cos2000FPFSFSFFFPFSnFYYYYZmbKT即齿根弯曲疲劳强度足够。4.6计算齿轮的圆周速度：smndv/768.3100060970231.7414.310006021由表5-5，精度合格。5轴的设计计算及联轴器的选择5.1选择轴的材料：该轴无特殊要求，因而选用调质处理的45钢。5.2初算轴径：武汉理工大学《机械设计基础》课程设计说明书-11-轴1（与齿轮1配合）：查表取C=110,并且安装联轴器处有一个键槽，故轴径mmnPCd631.299703790.1611005.105.133111min电动机mmD55，1D=mmD50)2.1~8.0(取50mm。轴2（与齿轮Ⅱ配合）：查表取C=110，并且安装联轴器处有一个键槽，故轴径mmnPCd665.458826.2515666.1511005.105.133222min取50mm。5.3联轴器的选择：由电动机外伸轴径mmD55及传动要求，公称转矩2TTn，查表选取TL9弹性套柱销联轴器，故取轴I与联轴器连接的轴径为50mm。因为轴2的最小轴径为mmd665.452min并考虑传动要求，公称转矩2TTn，查表选取YL11凸缘联轴器，故轴II、轴III与联轴器连接的的轴径均为50mm。5.4轴承的选择：根据初