二級展開式斜齒輪減速器設計計算說明書

1、機械設計課程設計設計計算說明書設計題目：帶式運輸機傳動裝置2011 級 2班Iovetaotao34指導教師:史延楓完成日期:2013年11月22日成都學院工業(yè)制造學院【機械設計】課程設計任務書設計題目帶式輸送機傳動裝置設計者車輛 2011級2班 姓名：Iovetaotao34題目數據工作機輸入功率(kW)2.8工作機輸入轉速(rpm)901 電動機工作條件設計期限指導教師3E *1 /3 減速器4 帶式輸送機(工作機)1、連續(xù)單向運轉；2、載荷較平穩(wěn)；3、兩班制；4、結構緊湊；5、工作壽命5年。設計內容自2013年11月4日至2013年11 月22日史延楓1、減速器裝配圖1張(0號圖)；2、

2、零件圖2-3張；3、設計計算說明書1份。答辯日期設計成績目錄一、選擇電動機的類型及功率 1、計算電動機的功率 2、確定電動機轉速 3、計算傳動裝置的總傳動比 ?并?分配傳動比 4、計算傳動裝置各軸的運動和動力參數 二、齒輪的選擇 1、計算第I級齒輪參數計算 2、計算第n級齒輪參數計算 傳動零件設計計算數據表 三、裝配草圖設計 1 、初選軸及聯軸器 2、初選軸承 3、潤滑及密封 4、箱體尺寸初步設計與計算 四、中間軸的計算及校核 1 、按扭轉強度條件計算 2、按彎扭合成強度計算 中間軸軸承的校核 中間軸鍵的校核 五、減速器附件的選擇 1 、附件的選擇 2、附件說明 結論 參考文獻 11112-

3、9 - 9 - 10 - 10 - 10 - 12 - 12 - 13 - 13 - 13 - 13 - 14 -機械設計課程設計計算說明書1、-3 -、選擇電動機的類型及功率1、計算電動機的功率查表9.1得：聯軸器的傳動效率：?= 0.99 ;軸承的傳動效率：？= 0.98 ;齒輪傳動的 效率：?= 0.97 ;卷筒的傳動效率：?= 0.96。故有：?1 = 0.99* 2 X0.984 X 0.972 X 0.96 =所以電動機所需的工作功率為0.8172、確定電動機轉速?2.8?= = = 3 43?0.8173.43按表9.1推薦的傳動比合理范圍，二級圓柱齒輪減速器傳動比筒軸的轉速為n

4、w=90r/min。所以電機轉速可選范圍為?= ?裁?？ = (840 ) X 90 = (720-3600?= 840，而工作機卷)r/min電機型號額定功率/kW滿載轉速(r/min)啟動轉矩 額定轉矩最大轉矩額定轉矩Y112M-4414402.22.2符合這一范圍的同步轉速有 750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min四種。綜合考 慮電機和傳動裝置的尺寸、質量及價格等因素，為使傳動轉置結構緊湊，決定選用同步轉速 為1500r/min的電動機。根據電動機類型、容量和轉速，由表14.1選定電動機型號為 Y112M-4。主要性能如下表：3、計算傳動裝置的總傳動

5、比？?并分配傳動比1、總傳動比為:2、分配傳動比： 考慮潤滑條件,?= ?n為使兩級大齒輪直徑相近，取?= V1.4?=?=?4.73?= 1.4? I 故V 1.4X16 = 4.7316=3.384、計算傳動裝置各軸的運動和動力參數各軸的轉速I軸：n i=nm=1440r/minn軸:?=汁4.73 = 304.44 r/min?1=1 ?=3034344= 90.07r/min機械設計課程設計計算說明書卷筒軸：nw=n m=90r/min2、各軸的輸入功率I 軸：？= ?= 3.43 X 0.99?= 3.40?n 軸：？ = ? = 3.40 X 0.98 X0.97kW = 3.23

6、kWm 軸：？ i=i ? = 3.23 X 0.98 X 0.97?= 3.07?卷筒軸：？卷=?= 3.07 X0.98 X 0.99?= 2.98?3、軸的輸入轉矩電動機軸的輸出轉矩 Td為6?63.434?= 9.55 X106 X=9.55 X 106 X= 4.01 X 104?I軸: n軸: m軸:?0.817?= ?= 4.01 X 104 X 0.99 = 3.97 X 104? = ?= 3.97 X 104 X 0.98 X 0.97 X4.73 = 1.80 X 105? 1=1 ?= 1.80 X105 X 0.98 X 0.97 X 3.38 = 5.78 X 10

7、5?mm卷筒軸：？卷=?= 5.78 X 105 X0.98 X 0.99 = 5.62 X 105?將上述計算結果匯入下表:軸名功率P/kW轉矩T/(N.mm)轉速n/(r/mi n)電機軸3.434.01X1041440I軸3.403.97 X104n軸3.231.80X105304.44m軸3.075.78X10590卷筒軸2.985.62 X10590傳動比i效率n10.994.730.953.380.9510.97-20 -、齒輪的選擇1、計算第I級齒輪參數計算1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數。1)2)選用斜齒圓柱齒輪傳動，7級精度。材料選擇。選小齒輪材料為40Cr (調質)，

8、硬度為280HBS，大齒輪材料為 45鋼(調質)硬度為 240HBS，二者材料硬度差 40HBS。選小齒輪齒數 Zi=24 , Z2=4.73 X 24=113.52，取 Z2=114。初選螺旋角3= 14 °2、3)4)按齒面接觸強度設計由設計計算公式進行試算,?爭?需倚2(1)確定公式內的各值初選?- 1.6 o計算小齒輪傳遞的轉矩。95.5 X 10 5?95.5 X 10 5 X 3.404? - 2.2548 X 104?1440由圖10-30選取區(qū)域系數 Zh-2.433 o由表 10-26 查得 £ a1-0.78 , £ a2-0.87，則

9、63; a- £ a1+ £ a2-1.65 o圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限bHiim1 -600MPa；大齒輪Hlim2 -550MPa o3)4)5)的接觸疲勞強度極限b算應力循環(huán)次數。-60?=60 X 1440X 1 X (2X 8X 300X 5)-2.0736 X 1092.0736 X 108-4-4.74508 X 1086)?7)由圖10-19取接觸疲勞壽命系數Khn-O.BBK HN2-0.94 o8)1由表10-6查得材料的彈性影響系數？?- 189.8?9)疲勞許用應力。取失效概率為1%安全系數S-1,由公式得:?9?1?9?

10、1b H1- -?-0.88 X 600MPa - 528MPa?2?2b H2- ?- 0.94 X 550MPa - 517MPa冏- 528嚴-522.5Mpa(2 )計算參數1)計算小齒輪分度圓直徑dit。? >2)計算圓周速度?60X 1000? X 34.59 X 14?/?=2 61m/s60 X 100023)計算齒寬bob - ?- 1 X 34.59?- 34.59?4)齒寬與齒高之比?O5)6)模數：？?-辛了牛竺?-41.398?24齒高：h-2.25mt-2.25 X1.398-3.146?34.5910.993.146計算縱向重合度?。?- 0.318? ?0

11、.318 X 1 X 24 Xtan14 °- 1.903計算載荷系數。根據U -2.61m/s , 7級精度，由圖10-8查得動載荷系數 Ku-1.06 ;查表10-4得 Khb-1.42 ;由圖 10-13 查得 Kfb-1.35 ;表 10-3 查得 Kh“ -KFa-1.2 oX1.06 X 1.2 X 1.42 = 1.8110-10a 得3? - ?吩?- 34.59X 上! = 36.021.6K = ?夕？?？?尸 1 7)按實際載荷系數校正所算得的分度圓直徑，由8)計算模數mn。?36.02？?24X?14 °-1.46mm3、按齒根彎曲強度設計(1)確定

12、計算參數1)2)3)計算載荷系數。 根據縱向重合度 計算當量齒數。K= ?3?= 1 X1.06 X 1.2 X 1.42 = 1.81 ?= 1.903，從圖 10-28查得螺旋角影響系數?= 0.88。_ ? _?1= ?=24?4 = 26.274)114=124.79?二？?= ?2 - ?= ?4 °查取齒形系數。由表10-5 查得 YFa1-2.62 ; YFa2-2.16 ; Ysa1-1.595 ; Ysa2-1.81。由圖10-20c查得小齒輪彎曲疲勞強度極限 ？?尸500MPa ;大齒輪的彎曲疲勞強度極限？?尸380?由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數 ？加?1-

13、0.85 , ?2- 0.88。5)計算彎曲疲勞許用應力。取彎曲疲勞安全系數S-1.4，由公式10-12得?1?1 - 一 10.85 X 500=303.57MPa1.46)計算大、小齒輪的大齒輪的數值大。(2 )設計計算?2_ _ ?2 - 一?一2需?并加以比較。0.88 X 380=238.86MPa1.4?1 2.62 X 1.595=0.01377?1?2?2?刃2=303.572.16 X 1.81=0.01637238.863 2 X 1.81 X2.2548 X104 X0.88 X (?)124 °?-. , . 2 . . . X 0.01637 - 1.052

14、mm1 X242 X1.65對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數mn大于由齒根彎曲強度計算的法面模數，取mn=1.5mm，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1=36.02來計算應有的齒數。于是由?=?=?36 02 X ?14 °1-5 23.3則取 Z1-23, Z2-iZ 1-4.73 X23-109。4、幾何計算中心距(1)計算中心距(?+?勿？?？(23+109 ) X 1.5怖2?=2?14 °= 102.03mm 取 a=102。3 = arccos (?)? = ?1091X 1.5 = 13 °

15、; 55，50"修正螺旋角2?2 X 102因3值改變不大，故參數？?？ ？?？ ？?等不必修正。 計算大、小齒輪分度圓直徑?23 X 1.5? = = = ,35.56?I?13 ° 55 50"?109 X 1.5?= ?13 ° 5=，16851?(4)計算齒輪寬度1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數。1)2)鋼3)4)(1)確定公式內的各值1)2)初選?= 1.6。計算小齒輪傳遞的轉矩。95.5 X 105?95.5 X105 X3.235?= = = 1.01322 X 105?3)4)5)?304.44由圖10-30選取區(qū)域系數 Zh=2.

16、433。由表 10-26 查得 £ a1=0.78 ,£ a2=0.87，則 £ a= £ a1+ £ a2=1.65。圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限bHiim1 =600MPa ;大齒輪的Hlim2=550MPa 。接觸疲勞強度極限b 算應力循環(huán)次數。? = 60?=60 X 304.44 X 1 X (2 X 8X 300X 5)=4.383936 X 1084.383936 X 108=1.297022 X 1083.38?=b = ?= 1 X 35.56?= 35.56? 圓整后取 B2=40mm ; Bi=45

17、mm。2、計算第n級齒輪參數計算選用斜齒圓柱齒輪傳動，7級精度。材料選擇。選小齒輪材料為40Cr (調質)，硬度為280HBS，大齒輪材料為 45(調質)硬度為240HBS，二者材料硬度差 40HBS。選小齒輪齒數 Z1=24 , Z2=3.38 X 24=81.12，取 Z2=8181。初選螺旋角3= 14 °2、按齒面接觸強度設計由設計計算公式進行試算，?逬筆？需1需擴由圖由表10-19取接觸疲勞壽命系數Khn=0.93;K hn=0.96 。110-6查得材料的彈性影響系數？?= 189.8?疲勞許用應力。取失效概率為1%安全系數S=1,由公式得:?1?1(T H1= ?= 0

18、.93 X 600MPa = 558MPa?d h2- ?2?- 0.96 X 550MPa - 528MPa冋 + ?2- 558 + 528 - 543MPaL ?22(2 )計算參數1)計算小齒輪分度圓直徑d1t。?>嚴 X 匸6 X 偵027 X 105 X空 X(竺34)2 - 56.89?3.381 X 1.655432)計算圓周速度?60 X 1000?X 56.89 X 304.44?/?- 0.91?/?60 X 10003)計算齒寬b。b - ?- 56.89? - 56.89?4)齒寬與齒高之比?。5)6)7)模數：？?-?56 89 X ?14 °.?-

19、.»-2.30?24齒高：h-2.25mt-2.25 X2.30-5.175 ?b 56.8910.99h 5.175計算縱向重合度?。?- 0.318? ?0.318 X 1 X 24 Xtan14 °- 1.903計算載荷系數。根據U -0.91m/s , 7級精度，由圖10-8查得動載荷系數Ku-1.02 ;查表10-4得Kh,-1.42 ;由圖 10-13 查得 Kfb-1.35 ;表 10-3 查得 Kh“ -KFa-1.2。X1.02 X 1.2 X 1.42 - 1.7410-10a 得K - ? ? ? ? ?- 1按實際載荷系數校正所算得的分度圓直徑，由3

20、? - ? - 56.893 1.74r-58*518)計算模數mn。?58.51 X ?14 °?- - 2.365mm?243、按齒根彎曲強度設計(1)確定計算參數1)2)3)計算載荷系數。根據縱向重合度計算當量齒數。K- ?- 1 X1.02 X 1.2 X 1.42 - 1.74?- 1.903，從圖10-28查得螺旋角影響系數 ？?- 0.88。?1-存?24? - 26.274)查取齒形系數。由表813_: - 88.67?4 °10-5 查得 YFa1-2.60 ； YFa2-2.21 ; Ysa1-1.595 ;?2-斗?Ysa2-1.78。?999?991

21、?1 = ?一:”,?999?992?2 = ?- =6)計算大、小齒輪的符并加以比較。?1 2.60 X 1.595 = 0.01366?1?2303.572.21 X 1.78=0.01646238.86大齒輪的數值大。(2 )設計計算3 2 X1.74 X 1.01322 X 105 X 0.88 X (?)l4 °?= V7X 0.01646 = 1.72mm1 X 242 X1.65對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數mn大于由齒根彎曲強度計算的法面模數，取mn=2.0mm，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1=58.

22、51來計算應有的齒數。于是由? =?="?58.51 X ?14 ° “kk2= 28.38 則取 Z1=28 , Z2=iZ 1=3.38 ><28=94.64。取 Z2=95。4、幾何計算中心距(1)計算中心距(?+?)?(28+95 )X2a =2?2?14 = 126.77mm 取 a=127。. I I修正螺旋角十os(?+ ?)?2?因B值改變不大，故參數？?、？? 計算大、小齒輪分度圓直徑? 28?+?95)X 2 =14 ° 25，5"2 X 127?等不必修正。由圖10-20C查得小齒輪彎曲疲勞強度極限？?= 500MPa

23、;大齒輪的彎曲疲勞強度極限?= 380?由圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數 ？?尸 0.85 , ?2= 0.88。5)計算彎曲疲勞許用應力。取彎曲疲勞安全系數S=1.4，由公式10-12得 0.85 X 500=303.57MPa1.4 0.88 X 380=238.86MPa1.428 X2? = ?=?14 ° 557.'51'?95 X 2? = ?14 ° 251955"1?(4)計算齒輪寬度b = ?= 1 X 57.71?= 57.71? 圓整后取 B2=60mm ; B1=65mm。傳動零件設計計算數據表類型模數中心距材料齒數齒寬

24、分度圓直徑第I級 齒 輪小齒輪斜齒圓 柱齒輪1.510240Cr234535.56大齒輪4510940168.51第n 級J_K 齒 輪小齒輪斜齒圓 柱齒輪212740Cr286557.71大 齒 輪459560195.82、裝配草圖設計1、初選軸及聯軸器dmin根據電動機型號 Y112M-4查表14.2得電動機的最小直徑 d電機=28mm。 1）、按扭矩強度初定該軸的最小直徑100 XV-3 4-= 14.057? 14403 ?尹 CV?=dmin=(1+3%)14.057mm=14.479mm。選取軸的材料該軸有一段鍵槽，將計算值加大3%,為40Cr，調質處理。2）、選擇聯軸器9550P

25、T=4=9550 X= 26.53N ?mn1440Tc=KT=1.5 X26.53=39.79 N ?m （選取 K=1.5 ）。根據Tc=39.79 N ?m，查表13.2選擇LT4聯軸器。3）、選定減速器高速端軸最小直徑？ ？?=20mm。材料選取40Cr，調質處理。同理確定中間軸的最小直徑材料選取為40Cr，調質處理。？ = 110。3 ?Il m= ?= 110?2X V 3.23= 24.17?304.44同理確定低速軸的最小直徑選取軸的材料為45剛調質處理。？=110。X 育=35.67?90此處要按放鍵將軸放大 3%有：？?iii =?（?U3%） 35.67mm=36.74m

26、m。2、初選軸承第I級齒輪傳動是斜齒輪傳動，高速軸同時承受徑向力和軸向力作用，故采用圓錐滾子軸承，由于d=20mm,考慮到軸向定位和軸承裝拆方便，應將軸承內徑放大兩次，查表12.4初選0基本游隙組、標準精度級的圓柱滾子軸承30205,基本尺寸為：d=25mm , D=52mm。同理選擇中間軸、低速軸軸承分別為：30205，基本尺寸為：d=25mm , D=52mm ; 30208, 基本尺寸為：d=40mm , D=80mm 。軸承類型軸承型號dD高速軸圓錐滾子軸承3020525mm52mm中間軸3020630mm62mm低速軸3020840mm80mm3、潤滑及密封軸承采用脂潤滑，并設置擋油

27、環(huán)；齒輪采用油池潤滑；在伸出與軸承端蓋之間采用氈圈 密封。4、箱體尺寸初步設計與計算名稱符號計算公式結果機座壁厚50.025a+3 仝 88機蓋壁厚?0.02a+3 仝 88機座凸緣厚度b1.5 5i2機蓋凸緣厚度bi1.5 5i2機座底凸緣厚度P2.5 520地腳螺釘直徑df0.036a+i2i6.56地腳螺釘數目na= 250mm4軸承旁鏈接螺栓直徑di0.75dfi2.42機蓋與機座連接螺栓直徑d2(0.50.6) df8.289.94=9連接螺栓d2的間距l(xiāng)i50200mmi80mm軸承端蓋螺釘直徑d3(0.40.5) df6.638028=8窺視孔蓋螺釘直徑d4(0.30.4) df

28、4.976.63=6=i2定位銷直徑d(0.70.8) dfii.59i3.25=i2df、di、d2至外機壁距離ci查表22di、d2至凸緣邊緣距離c2查表20軸承旁凸臺半徑RiC220凸臺高度h(0.8i) b, b=89外機壁至軸承端面距離liCi+C2+ (58)4750=48內機壁至軸承斷面距離I25-ci +C2+ (58)5558=56大齒輪頂圓與內機壁距離 i仝 i.2 59.6=i0齒輪端面與內機壁距離 2仝58=i0機蓋、機座肋厚mi、m2mi=0.85?； 2=0.85 5mi=6.8, m2=6.8軸承端蓋外徑D-?軸承孔 + (55.5)? 392, 102, 120

29、軸承端蓋凸緣厚度e(11.-) d39軸承旁連接螺栓距離sS=D2四、中間軸的計算及校核1、按扭轉強度條件計算q ?_? 9550 X 10r3 ?3 3 23由公式?=莎=0.2?節(jié)W? = 55MPa 得d > ?3諾?= 110 心444 = 24.17?(查0.2?節(jié)表 15-3 得？=110）。d=30mm 成立。2、按彎扭合成強度計算中間軸的受力分析1）、齒輪受力分析 第二軸小齒輪受力分析周向力:2?2X 1.8 X 10廊二-577- = G238.。9"徑向力:? :?!?1 =?6238 09 X ?20 °?14 ° = 2339.98?

30、軸向力:?1 =?6238.09?=?20 ° ?=?11.66?第二軸大齒輪受力分析周向力:徑向力:=801.38?軸向力:?14 °?22136.372136 37 X ?20 °?=?20 ° ?=?13.08-?2 ?2?2X 1.8 X 10?2=十= 2136環(huán)2）、做彎扭矩圖以軸左端為原點，經簡化后各段長度分別為li=70mm， l2=61mm， l3=61mm。?+ ?2 ?+ ?) + ?2?+ ?+ ? = 0水平方向：?+ ?i+ ?2+ ?2=0?l+ ?l+ ?2+ ?2= 0;?+ ?2?+ ? + ?2?+ ?+ ?:?)

31、= 0 解得：？?= 2032? ?2= 1107?彎矩圖：扭距圖:?0.1 X 303再由軸材料40Cr調質處理，查機械設計表 15-1得?= 70? ?。因此軸安全。?1 =v46542 + 2032 2 = 5078?2 =V 12?9?2+ ?2=V37202 + 1107 2 = 3881?對于圓錐滾子軸承，查表13-7得派生軸向力? ,?=主?由 Fae=2343N。載荷水平力垂直力支反力?1= -4654N?2= 3720N?1= -2032N ;?尸 1107N彎矩MH=26665N.mMv=63377N.m總彎矩M = V26665 2 + 63377 2 = 68758?

32、?扭矩T = 1.8 X 105?= V ?+ (?= V 687582 +(0.6 X 1.8 X 105)2 = 47.42?中間軸軸承的校核兩軸承受到的徑向載荷?= -4654N ; ?1= -2032N?牙 3720N ; ?2= 1107N再由1 =?22343?2= 3881? = ?(?+ ?夕=? = ?(?+ ?夕=106 ?" r)=:1.2 X (0.4 X 50781.2 X (0.4 X 38811061 X 43300?=()=(60? ?60 X304 '7813故軸承滿足壽命要求。1.6 X 2800)=1.6 X 1212)=10 3)=165244?7813?4190?> ?15078?23881?1= 2?= 2X16= 1587.88?;?2= -= 2XT6= 1212.82?因 為 ？?+ ?2> ?1 ； ?1= ?2+ ?>?= 1212.82 + 1587.88 = 2800.69?; ?2= ?2 =1212.82N2343,=0.46 > ?= 0.37;故 X1=0.4 ; 丫1=1.6。5U/O=0.60 > ?= 0.37