机械设计课程设计-二级斜齿轮减速器设计

机械设计课程设计说明书机械设计课程设计说明书学 院： 专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 年 月 日目录第1章 机械设计课程设计任务书21.1 设计题目21.2 已知条件21.3 技术条件21.4 设计要求2第2章 传动方案设计32.1 传动方案说明32.2 该方案的特点分析32.3 传动装置总体设计3第3章 V带传动设计63.1 V带传动设计6第4章 齿轮传动设计94.1 高速级齿轮设计94.2 高速级齿轮校核144.3 低速级齿轮设计184.4 低速级齿轮校核24第5章 轴的结构设计275.1 高速轴的设计275.2 中间轴的设计355.3 低速轴的设计44第6章 轴承设计及校核526.1 高速轴轴承设计及校核526.2 中间轴轴承设计及校核536.3 低速轴轴承设计及校核55第7章 键与联轴器的校核587.1 键的校核587.2 联轴器校核60第8章 减速器的润滑与密封618.1 润滑方式选择618.2 密封方式选择61第9章 箱体及主要附件尺寸629.1 箱体尺寸629.2 起吊装置639.3 窥视孔、窥视盖639.4 放油孔和螺塞（M20）639.5 通气螺塞（M20）639.6 油标尺63第10章 机械设计课程设计总结64参考文献66附录（MATLAB计算程序）67第1章 机械设计课程设计任务书1.1 设计题目设计带式运输机传动装置，传动示意图如下：1-电动机 2-输送带 3-卷筒 4-联轴器 5-减速器 6-v带传动图1.1 传动示意图1.2 已知条件1）鼓轮直径 D =450mm2）鼓轮上的圆周力 F =4.4kN3）运输带速度 V =0.8m / s1.3 技术条件1）传动装置的使用寿命预定为15年，两班制；2）工作机的载荷性质轻微冲击，起动过载不大于5%，单向回转；3）电动机的电源为三相交流电，电压为380 /220 伏；4）允许鼓轮的速度误差为±5%；5）工作环境：室内；1.4 设计要求1）减速器装配图一张；2）零件图2张（输入轴，中间轴的大齿轮）；3）设计说明书一份，按指导书的要求书写。第2章 传动方案设计2.1 传动方案说明1）已给传动方案1）原动机为三相交流异步电动机。2）外传动机构为V带传动。3）减速器为两级展开式圆柱齿轮减速器，高速级与低速级均采用斜齿圆柱齿轮。4）减速器输出轴通过联轴器与卷筒转轴相连。4）方案简图如图1.1所示。2）传动方案细化1）电机选择Y系列三相交流异步电动机，电压380V。2）带传动中，为方便维护带的根数不大于5根。3）齿轮传动中，小齿轮材料为40Cr（调制），齿面硬度为260280HBS，大齿轮材料为45钢（调制），齿面硬度为220240HBS；取高速级传动比是低速级传动比的1.11.5倍，齿轮齿数不小于20。2.2 该方案的特点分析该工作机有轻微振动，由于V带有缓冲吸振能力，采用V带传动能发挥其传动平稳，缓冲吸振和过载保护的特点。并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用V带这种简单的结构，价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。减速器部分采用的是二级展开式圆柱齿轮减速器。二级闭式齿轮传动，能适应在繁重及恶劣的条件下长期工作，且使用维护方便。该种减速器结构简单，但齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮布置在远离扭矩输入端的一边，这样轴在转矩作用下产生的扭转变形将能减缓轴在弯矩作用下产生弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。原动机部分为Y系列三相交流异步电动机。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还具有结构简单、尺寸紧凑、成本低，传动效率高的特点。2.3 传动装置总体设计1.电机型号的选择计算说明计算过程计算结果1）选择电机容量已知鼓轮上圆周力：已知运输带速度：运输机工作功率为：查表可知：V带传动效率：闭式齿轮传动效率（两级）：滚子轴承传动效率(四对)：联轴器效率： 卷筒效率：总效率为：所需电动机功率为：因载荷较为平稳,电动机额定功率略大于即可,查表,选用电动机额定功率为。2）选择电动机转速卷筒转速：V带传动传动比范围为：二级圆柱齿轮减速器为：则总传动比范围是：故电动机转速可选范围：符合这一范围的同步转速有，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和总的传动比,最终选择电动机型号为Y132S-4，技术数据:表2.1 Y132S-4型电机主要参数电动机型号额定功率满载转速轴直径轴长度中心高Y132S-4满载转速，额定转矩/最大转矩,重要外形尺寸:中心距地高,电机轴直径，具体参数如表2.1所示。图2.1 Y132S-4型电机外观尺寸简图2.各级传动比的初选计算说明计算过程计算结果总的传动比为：初选V带传动比为：3根据，取：高速级初选传动比为：则低速级初选传动比为：第3章 V带传动设计3.1 V带传动设计计算说明计算过程计算结果1）确定计算功率由机械设计表8-8查得工作情况系数：计算功率：2）选择带型根据、查机械设计图8-11选A型V带。；选择带型为A型3）确定带轮的基准直径并验算带速由表8-7和表8-9初选小带轮的基准直径：且满足：电机中心高符合要求验算带速v，按式：由：可知带速合适计算大带轮的基准直径：根据表8-9,取标准数：V带实际传动比为：4）定中心距和带长Ld根据公式（8-20）初定中心距：带的计算基准长度：由表8-2取带的基准长度：计算中心距:从而确定中心距调整范围：5）验算小带轮包角小带轮包角：6）确定V带根数Z由小带轮转速、以及查表得出：；由转速、传动比、带型A，查表得出、：；单根V带额定功率：计算V带根数Z： 取Z=5根查表知，A型带：7）计算压轴力单根V带初拉力：计算对轴的压力：8）确定带轮的重要结构尺寸小带轮基准直径，采用实心式结构。大带轮基准直径，采用腹板式结构。由A型带，根数Z=5，查表8-11，可计算大带轮轴向厚度：取，同时取轮毂长度L=60mm。第4章 齿轮传动设计4.1 高速级齿轮设计计算说明计算过程计算结果1）齿轮参数选择两级圆柱齿轮减速器总传动比：取高速级齿轮传动比为：高速轴转速：高速轴齿轮输入功率：因运输机为一般工作机器，传递功率不大，转速不高，故齿轮选用7级精度。大齿轮齿面材料为45钢调制，硬度为220240HBS（计算用230HBS），小齿轮齿面材料为40Cr调制，硬度为260280HBS（计算用270HBS），均为软齿面。软齿面闭式传动，失效形式主要为疲劳点蚀。初取=20，则，初选螺旋角，压力角选择，。2）按齿面接触强度设计即根据：计算，上式中：首先试选：小齿轮传递的转矩：由机械设计图10-20选取区域系数：=2.43由表10-5选取弹性影响系数：=189.8由非对称布置，由表10-7取齿宽系数：标准齿轮端面压力角为： 小齿轮齿顶圆压力角：大齿轮齿顶圆压力角：端面重合度：轴面重合度：重合度系数为：螺旋角系数：查图10-25d知：；小齿轮应力循环次数为（一年以220天计）：大齿轮应力循环次数为：查图10-23得接触疲劳寿命系数：；取失效概率为1%，安全系数为：由此得出：取两者中较小值作为齿轮副许用应力： 试算小齿轮分度圆直径：高速级小齿轮的圆周速度：齿宽为：查表10-2得使用系数：根据、7级精度查图10-8得：齿轮圆周力： 由：查表10-3得齿间载荷分配系数为：由表10-4利用插值法得：由以上条件可得实际载荷系数为：根据实际载荷系数计算出分度圆直径：齿轮模数：3）按齿根弯曲疲劳强度设计按照：试算齿轮模数首先试选载荷系数：基圆螺旋角为：当量齿轮重合度为：弯曲疲劳强度重合度系数为：弯曲疲劳强度螺旋角系数：由当量齿数：；查图10-17，得齿形系数：；查图10-18，得修正系数：；查图10-24c得：；查图10-22得弯曲疲劳寿命系数：；取弯曲疲劳安全系数：S=1.4计算许用弯曲应力：；取其中较大者，使：试算齿轮模数：齿轮直径：小齿轮圆周速度：齿宽：齿高为：宽高比：根据圆周速度及齿轮精度查图10-8得：由：查表10-3得齿间载荷分配系数：由表10-4利用插值法得：结合宽高比查图10-13得：由以上条件计算实际载荷系数为：根据实际载荷系数求得齿轮模数为：4）对比计算结果确定齿轮参数由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数。从满足弯曲疲劳强度出发，从标准中向大圆整取；为同时满足接触疲劳强度，虚按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算小齿轮齿数。即：取：则：取：（与互质）计算中心距：圆整为圆整后修正螺旋角为：计算大、小齿轮分度圆直径：计算齿顶圆直径：计算齿轮宽度：取：表4.1 高速级齿轮设计参数参数模数(mn)螺旋角()中心距()齿数(z)分度圆直径(d)齿顶圆直径(da)齿宽(b)小齿轮2.5mm13.291°14