西北工业大学机械设计课程设计说明书(1-c斜齿轮)

1目录一、设计任务………………………………………………………………………21.原始数据………………………………………………………………………22.工作条件………………………………………………………………………23.传动方案……………………………………………………………………….2二、电动机的选择....................................................3三、传动比的分配....................................................4五、V带传动的设计计算..............................................5六、斜齿圆柱齿轮传动的设计计算......................................7七、初算轴径.......................................................13八、联轴器的选择...................................................16九、键设计.........................................................16十、轴承选择.......................................................17十一、轴强度校核...................................................21十二、箱体设计.....................................................23十三、附件设计.....................................................25十四、润滑与密封...................................................25十五、设计心得与体会………………………………………………………………24十六、参考文献………………………………………………………………………252一、设计任务1、原始数据输送带牵引力F（KN）1.5输送带的速度V（m/s）1.7输送带滚筒的直径D（mm）2602、工作条件连续单向运转,载荷平稳,空载启动,使用期限10年(每年300个工作日),小批量生产，两班制工作，输送机工作轴转速允许误差为±5%。带式输送机的传动效率为.096.3、传动方案3二、电动机的选择1.工作机所需功率𝑃𝑤𝑃𝑤=𝐹𝑤𝑉𝑤/𝜂𝑤,其中，𝐹𝑤=1.5kN,wv=1.7m/s,𝜂𝑤=0.96,则𝑃𝑤=2.656kw2.电动机至工作机的总效率ηη=η1η2η3η4η5=0.96×0.99×0.97×0.99×0.99=0.90354η1为V带传动效率，η2、η4为球轴承传动效率，η3为8级精度齿轮效率，η5为联轴器效率。3.电动机功率PdPd=Pw/=2.656/0.90354=2.39980kW4.电动机额定功率Pd选定电动机Y100L2-4，其Pm=3kW，mn=1430r/minY100L2-4mP=3kWmn=1430r/min4三、传动比的分配mn=1430r/min，wn=Dv60000=260.7160000=124.875r/mini总=mn/wn=1430/124.875=11.45该传送机构为带传动与一级齿轮减速器，取带传动传动比di=2.8625,一级齿轮减速器传动比i=4四、传动参数的计算1、各轴转数高速轴1n=mn/di=499.56r/min低速轴2n=1n/i=124.89r/min2、各轴输入功率高速轴P1=η1Pm=3×0.96=2.88Kw低速轴P2=P1η2η3=2.88×0.99×0.97=2.766Kw滚筒轴P3=P2η4η5=2.766×0.99×0.99=2.711Kw3、各轴输入转矩高速轴T1=9550P1/n1=55.06N•m低速轴T2=9550P2/n2=211.51N•m滚筒轴T3=9550P3/n3==207.30N•mdi=2.8625i=454、各轴的运动参数如下表：轴名称功率(KW)转速(r/min)转矩(N·mm)高速轴2.88499.5655060低速轴2.766124.89211510卷筒轴2.711124.89207300五、V带传动的设计计算1.确定计算功率dPdP=AKmP取AK=1.1，故dP=3×1.1=3.3Kw2.选择V带的带型根据dP、mn，由教材图6.10选取A型普通V带3.计算传动比di=2.86254.确定带轮的基准直径1d由教材6.8，表6.9和图6.10，取小带轮基准直径1d=90mm。大带轮直径2d=di1d=2.8625×90A型6=257.625mm取2d=250mm。5.验算带速v11/60000vdn=6.74m/s30m/s6.初定中心距按设计要求取0a=400mm7.确定带的基准长度0dL=2×0a+π(1d+2d)/2+(1d-2d)×2/(4×0a)=1350mm由表6.2取dL=1430mm8.确定实际中心距00()/2ddaaLL=440mmmina=418.55mm,maxa=461.45mm9.验算小带轮上的包角11≈180°-57.3°×（2d-1d）/a=157.08°120°10.计算带的根数按传动比di=2.8625，查教材表6.4得1P=1.0588Kw，6.5得1P=0.1684Kw；按包角1=157.08°，查表6.6得K=0.93832,；按带长dL=1430mm，查表6.2得LK=0.96；带的根数Z=dP/(1P+1P)KLK=2.99d1=90mmd2=250mmLd=1430mma=440mm7取Z=3根11.计算单根V带初拉力0F由教材表6.3得A型V带的单位长度质量是0.105kg/m0F=500(2.5-K)dP/KZv+2mv=140.58N12.计算压轴力rFrF=2Z0F1sin2=826.66N13.带轮结构设计小带轮选用实心式结构，大带轮采用轮辐式结构。两带轮均用HT150铸造。详细的结构设计可按教材图6.13与表6.11进行。14.设计结论选用A型普通V带3根，带长为1430mm，设计中心距为440mm，设计带速v=6.74m/s，带轮基准直径1d=90mm，2d=250mm，设计传动比di=2.78六、斜齿圆柱齿轮传动的设计计算1)选定齿轮材料、齿数及齿宽系数1）选材料。小轮：40Cr调质HBS1=250大轮：45钢调质HBS2=210Z=3F0=390.11NFr=2294Ndi=2.788HBS1−HBS2=402）选齿数初选1z=232z=1iz=4×23=923）由表8.4选定齿宽系数Фd=1.04）选择螺旋角初选=155）计算几何参数t=20.6469°，b=14.0761°，=1.634，=31.9602)按齿面接触疲劳强度设计1)确定计算参数a)考虑减速器载荷平稳，取载荷系数K=1.1。b)计算转矩T1=9.55×106×1P/1n=55056N∙mmc)区域系数HZ=2cossincosbtt=2.4247d)对于刚对刚齿轮，弹性影响系数Ze=189.8√𝑀𝑃𝑎e)计算𝜎𝐻lim大齿轮为碳钢调质，由表8.6所列公式，σHlim2=HBS2+350=560MPaf)计算寿命系数N2=60n2jlh=3.60×8100N=30×2.4HBS=1.12×710N29取KHN2=1g)计算〔σH〕由表8.5，选取安全系数SH=1.0，〔σH〕2=HNK2×σHlim2/SH=560MPa2）计算齿轮参数a)d1≥√〔2KT1φdεα3u+1u（ZHZE〔σH〕)〕=32.138mmb)计算法向模数nmnm=11dzcosβ=1.3503、按齿根弯曲疲劳强度设计1）确定计算参数a)确定复合齿形系数𝑌𝐹计算当量齿数1vz=Z1/cosβ3=25.521，2vz=Z2/cosβ3=102.084由表8.3查取相关数据，并经线性插值可得1FY=4.16,2FY=3.90b)计算螺旋角系数=1Y=1-120=0.87510c)由表8.6所列公式计算σFlim𝜎𝐹lim1=0.44×HBS1+186=296MPaσFlim2=0.23×HBS2+166=214.3MPad)计算寿命系数NN1=60n1jlh=1.44×109N2=60n2jlh=3.60×810取KFN1=KFN2=1e)计算〔𝜎𝐹〕由表8.6，选取安全系数SF=1.3。〔σF〕1=KFN1σFlim1SF=227.69MPa〔σF〕2=KFN2σFlim2SF=164.85MPa2)计算齿根弯曲疲劳强度a)判别大、小齿轮的弯曲疲劳强度比较YF1〔σF〕1=0.01827YF2〔σF〕2=0.02378故按大齿轮计算弯曲疲劳强度b)计算齿轮的法面模数nm22322sin112[]FaFdYKYTz=1.27mm4、确定模数综合考虑齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度，取标准模数nm=2mmnm=2.0mm115、计算中心距a=mn(Z1+Z2)2cosβ=119.05mm标准化后取a=120mm6、修正螺旋角β=arccosmn(Z1+Z2)2a=16.598°由于修正后的螺旋角大于初选螺旋角，并且所选模数大于计算模数，无需对强度计算结果进行修正。7、计算齿轮的几何尺寸tm=cosnm=2.09mm1d=1ztm=48mm，2d=2ztm=192mm2b=d1d=48mm1b=2b+（2-3）=50mm8、计算节圆速度11/60000vdn=1.29m/s9、选择齿轮精度等级按表8.7和表8.8，选择8级精度齿轮。10、设计结论齿轮材料：小齿轮用40Cr调质，大齿轮用45钢调质；齿轮精度：8级精度；齿轮基本参数：1z=23，2z=92，m=2mm，α=20°，a=120mmβ=16.598°tm=2.09mm1d=48mm2d=192mm1b=50mm2b=48mm1z=23，2z=92，m=2mm，12β=16.598°，ha∗=1，c∗=0.25；齿轮主要尺寸：名称计算公式结果(mm)法面模数m2法面压力角20o分度圆直径d148d2192齿顶圆直径mhddaa*12152mhddaa*222196齿根圆直径mhddff*11243mhddff*222187中心距221dda120齿宽b2=d148b1=b2+(2~3)5011、计算齿面上的载荷112tTFd=2290.83NtanrttFF=863.18Nα=20°，β=16.598°，13tantFF=613.83N七、初算轴径1、选轴的材料45号钢，由表12.5知[]T为25-45MP，0A=126~103。2、按扭转强度条件来初算轴的直径。由T=TTw395500000.2Pnd得，395500000.2[]TPdn=0A3Pn，取0A=110。对输入轴，1P=2.88Kw，1n=499.56r/min,d1≥19.72mm。min1d=d1(1+5%)=20.706mm，圆整后取21mm。对输出轴，2P=2.766Kw，2n=124.89r/min,d2≥30.89𝑚𝑚min2(15%)dd=32.53mm，圆整后取33mm。考虑到联轴器的尺寸标准，取35mm。3、轴的各段轴长度min1d=21mmmin2d=35mm141）高速轴A、d1段设计由于该段装有皮带轮，且皮带轮结构为3根A型V带，孔径d1=21mm,查得L=（1.5~2）d1=40mm。B、d2段设计有皮带轮的右端靠轴肩轴向定位，按要求h=（0.07~0.1）d1，取h=2mm,则