两级展开式圆柱直齿轮减速器设计

西安科技大学高新学院课程设计减速器设计说明书学院名称：机电信息学院专业：机械设计制造及其自动化班级：机械1003学号： 姓名：指导教师：目录1方案的拟定，电动机的选择及系统参数的计算51.1传动系统的分析和拟定以及减速器类型的选择51.2、电动机的选择51.3各级传动的主体设计计算72带传动设计92.1 确定计算功率P92.2 选择V带带型92.3 确定带轮的基准直径d并验算带速92.4 确定V带的中心距a和基准长度L102.5 验算小带轮上的包角102.6 计算带的根数z102.7 计算单根V带的初拉力最小值 F112.8计算作用在轴上的压轴力FQ113高速齿轮设计113.1选定齿轮类型，精度等级，材料及模数123.2按齿面接触疲劳强度设计123.3校核齿根弯曲疲劳强度143.4几何尺寸计算154低速级齿轮设计164.1选定齿轮类型，精度等级，材料及模数164.2.按齿面接触疲劳强度设计174.3校核齿根弯曲疲劳强度194.4几何尺寸计算205高速轴的设计215.1高速轴上的功率、转速和转矩215.2轴的结构设计215.3轴的载荷235.4按弯扭合成应力校核轴的强度266.中间轴的设计306.1中速轴上的功率、转速和转矩306.11作用在轴上的力306.2轴的结构设计316.3求轴上的载荷326.4按弯扭合成应力校核轴的强度337滚动轴承的选择及寿命校核347.1轴347.2轴357.3轴368键连接的校核378.1轴键的校核388.2轴键的校核388.3轴键的校核389联轴器的选择399.1减速器进口端399.2减速器的出口端3910减速器附件的选择4010.1箱体设计4010.2附件4211减速器润滑方式、密封形式4411.1润滑4412设计小结4513参考文献4514致谢46计算项目及内容主要结果1方案的拟定，电动机的选择及系统参数的计算1.1传动系统的分析和拟定以及减速器类型的选择据所给题目：设计一带式输送机的传动装置（两级展开式圆柱直齿轮减速器）方案图如下：1输送带2电动机3V带传动4减速器5联轴器1.2、电动机的选择1.2.1计算需要的功率和卷筒转速：P=2.43kW (T=F×D/2)1.2.2选电动机：3000、1500、1000、750r/min，可以选择3000和1500r/min的电机，以3000r/min为例。1.2.3拟订传动方案：根据传动比初估值i=45.87,构思如下传动方案(如果用1500r/min,传动比为22.94,双级减速器既可.不用三级传动)，可以选择更多个方案。a) 闭式三级齿轮，使用维护方便，繁重和恶劣条件，制造和装配要求高，成本也高；b) V带+二级齿轮，带在高速级，简单，成本最低，平稳，噪音低；c)蜗杆，结构紧凑，噪音低，制造和装配要求高，成本也高，且效率低；1.2.4计算电动机所需功率和额定功率总效率： a）a=0.970.970.970.980.980.980.980.990.990.96=0.78b）b=0.960.970.970.980.980.980.980.990.96=0.79 c）c=0.800.980.980.980.990.990.96=0.71功率： a）Pa=P出/a =3.11kWb）Pb=P出/b=3.08kWc）Pc=P出/c =3.42kW经过功率和方案比较选择方案b.并选择电机型号: Y100L-2,其满载转速为2890r/min，额定功率为4KW。1.3各级传动的主体设计计算1.3.1分配各级传动比：带传动比齿轮传动低，展开式二级减速器高速级比低速级高，如i=45.87,取i1=2.8(V带),i2.8；i2=(1.31.4)i3则i3=3.42,i2=4.79 。（ps：i2为高速级，i3为低速级。）1.3.2动力参数计算：（1）电动机轴转速：=2890输入功率：P0=Pd=3.08KW输出转矩：T0= =1.01104Nmm（2）轴（高速轴）转速：n1=输入功率：P1=P输入转矩：T1= =mm（3）轴（中间轴）转速：n2=输入功率：P2=P=2.88KW输入转矩：T2= =Nmm（4）轴（低速轴）转速：n3=输入功率：P3=P=2.73KW输入转矩：= =Nmm（5）卷筒轴：转速：n输入功率：P卷=P =2.73=2.67KW输入转矩：Nmm2带传动设计2.1 确定计算功率P据表5-10查得工作情况系数K=1.3故有： P=KP2.2 选择V带带型据P和n有图5-9选用A型V带。2.3 确定带轮的基准直径d并验算带速2.3.1初选小带轮的基准直径d有表5-4，取小带轮直径 d=100mm。2.3.2验算带速v，有： =15.12m/S因为15.12m/s在5m/s30m/s之间，故带速合适。2.3.3计算大带轮基准直径d2.4 确定V带的中心距a和基准长度L2.4.1据式初定中心距a=400mm2.4.2计算带所需的基准长度= =1417mm由表5-2选带的基准长度L=1400mm2.4.3计算实际中心距中心局变动范围：2.5 验算小带轮上的包角120°2.6 计算带的根数z由和查表5-5得P=2.05KW据n=2890r/min，i=2,8和A型带查表5-7得,P=0.34KW查表5-2得，K=1.03kw故取3根。2.7 计算单根V带的初拉力最小值 F由表5-1得，A型带的单位长质量q=0.1Kg/m。由式（5-19）得，=400.02N2.8计算作用在轴上的压轴力FQ由式（5-20）得， FQ=2Fsin= sin=590.07N3高速齿轮设计3.1选定齿轮类型，精度等级，材料及模数（1）按要求的传动方案，选用圆柱直齿轮传动；（2）运输机为一般工作机器，速度不高，故用7级精度；（GB1009588）（3）材料的选择。由表7-1选择小齿轮材料为40Cr，调质处理，硬度为280HBS；大齿轮的材料为45钢，调质处理，硬度为240HBS。（4）选小齿轮齿数为Z1=24，大齿轮齿数Z2可由Z2=i2×Z1得，Z2=114.96，取115；3.2按齿面接触疲劳强度设计3.2.1确定公式中各计算数值 1）初选载荷系数Kt=1.3。 2）计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知：T1=2.73104Nmm 3）选取齿宽系数b=1。 4）由表7-6查的材料的弹性影响系数ZE=189.8MP，标准齿轮ZH=2.5。 5）由图7-9按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限=600MP；大齿轮的接触疲劳强度极限=550MP。 6）由式7-2，计算应力循环次数： N1=60n1jLh=60×1071×1×(2×8×365×6)=2.25109N2= 2.25109/3.2=7.03108 7）由图7-7查得接触疲劳寿命系数K=0.90；K=0.95。 8）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（7-1）得， =0.9600=540MP =0.95550=522.5MP 3.2.2计算各参数值1)由式（7-13）计算小齿轮的分度圆直径d，代入 中较小的值，得 =41.54 2)计算圆周速度V=2.24m/s 3）计算齿宽b b=141.54=41.54mm 4）计算模数与齿高模数齿高 5) 计算齿宽与齿高之比 6）计算载荷系数,查表7-2得使用系数KA=1，根据v=2.79m/s，7级精度。由图7-14得动载荷系数Kv=1.12；直齿轮，假设KAFt/b100N/mm，由表7-3得K=K=1.2。由表7-4查得K=1.316，由图,7-17查得K=1.35，故载荷系数为： KF= KKKK=1×1.31×1.2×1.35=2.122 KH= KKKK=1×1.31×1.2×1.316=2.276 7)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径： 8）计算模数m m=,优先使用第一系列，故m=3。3.3校核齿根弯曲疲劳强度3.3.1由表7-5查得齿形系数和应力修正系数为Y=2.65，Y=1.58，Y=2.18， Y=1.79。3.3.2由应力循环次数查图7-6得，弯曲强度寿命系数：K=0.85，K=0.883.3.4由图7-8查得两齿轮的弯曲疲劳强度极限分别为：=500MPa，=380MPa3.3.5计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（7-1）则有： =303.57MPa =238.86MPa 3.3.6计算圆周力，Ft= = =1090.47N3.3.7计算轮齿齿根弯曲应力。由式（7- 9）得，=77.14 Mpa303.57MPa=70.37Mpa238.86MPa3.4几何尺寸计算3.4.1计算分度圆直径mm3.4.2计算中心距 a=208.5 mm3.4.3计算齿轮宽度 b=取B1=72mm ，B2=80mm，4低速级齿轮设计4.1选定齿轮类型，精度等级，材料及模数4.1.1按要求的传动方案，选用圆柱直齿轮传动；4.1.2运输机为一般工作机器，速度不高，故用7级精度；（GB1009588）4.1.3材料的选择。由表7-1选择小齿轮材料为40Cr，调质处理，硬度为280HBS；大齿轮的材料为45钢，调质处理，硬度为240HBS。4.1.4选小齿轮齿数为Z1=24，大齿轮齿数Z2可由Z2=i3×Z1得，Z2=83，取83；4.2.按齿面接触疲劳强度设计4.2.1确定公式中各计算数值 1）初选载荷系数Kt=1.3。 2）计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知：T3=4.13105Nmm 3）选取齿宽系数b=1。 4）由表7-6查的材料的弹性影响系数ZE=189.8MP，标准齿轮ZH=2.5。 5）由图7-9按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限=600MP；大齿轮的接触疲劳强度极限=550MP。 6）由式7-2，计算应力循环次数： N1=60n1jLh=60×1071×1×(2×8×365×6)=2.17109N2= 2.25109/3.2=6.781