中南大学2016分流式二级直齿圆柱齿轮减速器

机械设计课程设计计算说明题目分流式二级圆柱齿轮减速器指导教师院系班级学号姓名完成时间目录一．设计任务书………………………………二、传动方案拟定…………….……………………………….三、电动机的选择……………………………………….…….四、计算总传动比及分配各级的传动比………………………五、运动参数及动力参数计算…………………………………六、传动零件的设计计算………………………………………七、轴的设计计算………………………………………………八、滚动轴承的选择及校核计算………………………………九、键联接的选择及计算………………………………………十、联轴器的选择………………………………………………..十一、润滑与密封…………………………………………………..十二、参考文献…………………………………………………十三、附录（零件及装配图）………………………………计算及说明结果一.设计任务书1.1．工作条件与技术要求：输送带速度允许误差为±5％。输送机效率为ηw=0.96；工作情况：单班制，连续单向运转，有轻微冲击，工作年限为10年(每年工作300天），工作环境：室内，清洁；动力来源：电力，三相交流，电压380V；检修间隔期间：四年一次大修，二年一次中修，半年一次小修：制造条件极其生产批量：一般机械厂，小批量生产。1.2设计内容（1）确定传动装置的类型，画出机械系统传动方案简图；（2）选择电动机，进行传动装置的运动和动力参数计算；（3）传动系统中的传动零件设计计算；（4）绘制减速器装配图草图和装配图各1张（A1）;（5）绘制减速器箱体零件图1张（A2）、齿轮及轴的零件图各1张（A2）二．传动方案的拟定输送机由电动机驱动，电动机1通过联轴器2将动力传入减速器3，在经联轴器4传至输送机滚筒5，带动输送带6工作。传动系统中采用两级分流式圆柱齿轮减速器结构较复杂，高速级齿轮相对于轴承位置对称，沿齿宽载荷分布较均匀，高速级和低速级分别为斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮传动。分流式二级圆柱齿轮减速器计算及说明结果三．电动机的选择1选择电动机类型按已知工作条件和要求，选用Y系列一般用途的三相异步电动机2选择电动机的容量1所需功率wP：wP=mw=26.18x14.4=0.367kw2）传动装置的总效率为η：223123w其中1，2，3，分别为传动系统中联轴器，齿轮传动及轴承的效率，，，1=0.99，2=0.96，3=0.98w=0.962232231230.990.960.980.96w0.8163）确定电动机的额定功率edP电动机的输出功率为dPdP=wP/η=0.367/0.816=0.434kW确定电动机的额定功率edP选定电动机的额定功率edP=0.75kw3、选择电动机的转速wn=1570.8r/min该传动系统为分流式圆柱齿轮传动，查阅教材表18-1推荐传动比为12iii=8～60则总传动比可取8至60之间则电动机转速的可选范围为'1dn=8wn=8×57.32=458.56r/min'2dn=60wn=60×57.32=3439.2r/min可见同步转速为1000r/min，1500r/min，3000r/min的电动机都符合，这里初选同步转速为1000r/min，1500r/min，3000r/min的三种电动机进行比较，如下表：wP=0.367kwwn=26.18r/sη=0.816dP=0.435kwedP=0.75kw计算及说明结果由参考文献[1]中表16-1查得：方案电动机型号额定功率（KW）电动机转速n/(r/min)额定转矩堵转转矩额定转矩最大转矩同步转速满载转速1Y90S-21.5300028402.22.32Y802-21.1300028252.22.33Y801-20.75300028252.22.3由表中数据，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量，价格以及总传动比，即选定方案3四．总传动比确定及各级传动比分配4.1计算总传动比由参考文献[1]中表16-1查得：满载转速nm=2825r/min；总传动比i=nm/wn=2825/223.45=11.34.2分配各级传动比查阅参考文献[1]《机械设计课程设计》中表2—3各级传动中分配各级传动比取皮带轮传动比为2取高速级的圆柱齿轮传动比1i=i)4.1~3.1(=2.8，则低速级的圆柱齿轮的传动比为2i=i/1i=5.65/2.8=2电动机型号为Y801-2i=11.31i=2.82i=2计算及说明结果五．计算传动装置的运动和动力参数1.各轴转速电动机轴为轴Ⅰ，减速器高速级轴为轴Ⅱ，中速轴为轴Ⅲ低速级轴为轴Ⅳ，滚筒轴为轴Ⅴ，则IIInn=1412.5r/min1IIIIInni1412.5/2.8r/min=502.67r/min2IIIIVVnnni502.67/2r/min=251.354r/min解得滚筒速度在输送带速度允许误差为±5％范围内2按电动机额定功率edP计算各轴输入功率IedPP=0.75kw1IIIPP=0.75×0.96kw=0.72kw23IIIIIPP=0.72×0.96×0.98kw=0.684kw23IVIIIPP=0.684×0.96×0.98kw=0.65kw2.各轴转矩9550IIIPTn=9550×0.75/2825Nm=2.53Nm9550IIIIIIPTn=9550×0.72/1412.5Nm=4.85NmIIInn=1412.5r/min1IIIIInni502.67r/min2IIIIVVnnni=251.35r/minIP=0.75kwIIP=0.72kwIIIP=0.684kwIVP=0.65kw9550IIIPTn=2.53Nm9550IIIIIIPTn4.85Nm9550IIIIIIIIIPTn计算及说明结果9550IIIIIIIIIPTn=9550×0.684/502.67Nm=12.96Nm9550IVIVIVPTn=9550×0.648/24.64Nm=24.64Nm9550VVVPTn=9550×0.641Nm=24.39Nm表3轴的运动及动力参数项目电动机轴I高速级轴II中间轴III低速级轴IV输出轴V转速（r/min）28251412.5502.67251.34251.34功率（kw）0.720.6840.650.6480.641转矩(Nm)2.354.8512.9524.6424.39传动比22.821效率0.950.950..950.99六．减速器外传动零件(V带传动)的设计（1）确定计算功率caP由工作情况，查表的工况系数1.1AK，故1.10.750.825caAPKPkW（2）选择V带的带型由caP与小带轮转速（电动机转速）1n查表选的z型（3）确定带轮基本直径dd并验算带速v初选小带轮的基准直径1dd由表的，取小带轮的基准直径150ddmm=12.96Nm9550IVIVIVPTn=24.64Nm0.825caPkW计算及说明结果按公式验算带速：113.145028257.392/601000601000ddnvms因为5m/sv30m/s，故带速度合适。计算大带轮的基准直径：201250100dddidmm（4）确定V带的中心距a和基准长度dL根据105mm=)(2)(7.021021ddddddadd=300，初选0200amm初选基准长度：21200120()2()638.62524dddddddLaddmma由表，取700dLmm实际中心距：00700638.625200230.722ddLLaamm（5）验算小带轮包角1000011257.3180()142.7120dddda合理（6）计算带的根数z计算单根V带的额定功率rP由150ddmm和2825/minmnr，查表得00.261PkW由2825/minmnr，02i和z型带，查表得00.4PkW查表0.9K，0.89LK，于是00()(0.2610.40)0.90.890.529rLPPPKKkW7.392/vmsd1=50d2=100a=230.71=0142.7700dLmm计算及说明结果计算V带的根数:0.8251.560.529carPzP,z=2根（7）计算单根V带的初拉力的最小值min0)(F由表得Z型带的单位长度质量0.060/qkgm，所以20min(2.5)()50010.29caKPFqvNKzv应使带的实际初拉力min00)(FF（8）计算压轴力pF压轴力的最小值：1min0min()2()sin19.502pFzFN（9）带轮结构选择dd(2.5~3)()dd为轴的直径时，采用实心式。故大带轮d2=100，采用实心式，小带轮d1=50mm，亦采用实心式。七、齿轮传动设计1.高速级齿轮传动设计（1）选择材料、精度及参数a.按图1所示传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动b.带式运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）c.材料选择。查图表（P191表10-1），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，二者的硬度差为40HBS。d.初选小齿轮齿数1Z=20，则大齿轮齿数2Z=2.8×25=56m=2f.选取齿宽系数d：d=1.2）按齿面接触强度设计按下式试算7级精度（GB10095-88）小齿轮：40Cr（调质）280HBS大齿轮：45钢（调质）240HBS1Z=202Z=56m2d=11u1tk=1.61T=2.35NmHZ=2.433EZ=189.82Mpa1a=0.7682a=0.87a1.638计算及说明结果21131121tHEtdaHkTuZZdu①1）确定公式内的各计算数值a.试选1tk=1.6b.分流式小齿轮传递的转矩1T=IIT/2=2.35Nmc.查图表（P217图10-30）选取区域系数HZ=2.433（表10-6）选取弹性影响系数EZ=189.812MPad.查图表（P215图10-26）得1a=0.768，2a=0.8712aaa=0.768+0.87=1.638e.许用接触应力1H=600MPa，2H=530MPa则H=（1H+2H）/2=（600+530）/2=565MPaf.由式N=60njhL②计算应力循环次数1160hNnjL=60×730×1×12000=5.256×81021/4.80NN=5.256×810/4.15=1.267×8102）计算a.按式①计算小齿轮分度圆直径1d323121.62.3510(2.81)2.433189.8()11.6382.8565dmm=31.96mm1H=600MPa2H=530MPaH=565MPa256.51N×8102N1.267×81012.362/Vms=b=40mmb/h=8.89计算及说明结果b.计算圆周速度111/601000Vdn=3.14×31.96×1412.5/（60×1000）m/s=2.362m/sc.计算齿宽bb=d1td=1x40mm=40mmh=2.25m=2.25×2mm=4.5mmb/h=40/4.5=8.89e.计算载荷系数K使用系数AK=1。25，根据1V=2.362m/s，8级精度查图表（P194图10-8）得动载系数vK=1.09查图表（P195表10-3）得齿间载荷分布系数HFKK=1.4由公式231.120.180.2310HdKb③得2311.120.1810.2310