机械设计课程设计(v带斜齿轮二级减速器)

目录一、设计任务 (1)二、电动机的选择及功率的计算 (2)三、分配传动比 (2)四、传动装置的运动及动力参数计算 (2)五、齿轮设计计算 (2)六、轴的设计计算 (9)七、轴的强度校核 (14)八、滚动轴承的选择 (16)九、键的选择及校核 (16)十、联轴器的选择 (16)十一、总结 (17)十二、参考资料 (18)机械设计基础课程设计一、设计任务1、题目：带式运输机的传动装置2、原始数据:数据编号 ( A5 )数据编号A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10运输带工作拉力2000 2000 2200 2300 2600 2800 3000 2500 3000 2200 运输带工作速度 1.0 1.1 1.1 1.1 1.1 1.4 0.8 1.1 1.5 1.6卷筒直径250 220 240 320 200 350 250 400 400 450 3、机器的工作条件:三班制,连续单向运转,载荷平稳,室内工作,有粉尘(带式运输机的效率已经在F中考虑)4、使用年限:十年,大修期三年5、生产批量:10万台6、生产条件:中等规模机械厂,可加工8~9级精度齿轮及蜗轮7、动力来源:电力,三相交流(220/380)8、运输带速度允许误差:5%9、设计工作量:(1)减速器装配图一张(A0)(2)零件图两张，一轴和二齿轮(A3)(3)设计说明书一份10、传动方案:二、电动机的选择及功率的计算1电动机的选择一般电动机均采用三相交流电动机，如无特殊要求都采用三相交流异步电(1)工作机所需功率 P W=F W·V W/1000=2600·1.1/1000=2.98(kw)(2)电动机所需功率 P0=P W/η=2.98/0.904=3.296(kw)2η为式中电动机到滚筒工作轴的传动装置总效率η=η带η齿轮η2轴承η联轴器=0.96·0.97·0.992·0.99=0.9043、电动机的选择电动机的额定功率：P≥P W/η= F W·V W/η=3.296（kw）查表取P=4 （kw）4、确定电动机的转数：（1）滚筒轴的工作转速为：n W=60×1000V W/∏D=60×1000×1.1/∏×200=105.04（r/min）式中：V W-----皮带输送机的带速D----滚筒的直径V带传动i带=2～4，一级齿轮减速器i齿轮=3～5，传动装置总传动比i总=6～20（1）电动机的转速：n W =i总n m= (6～20 )105.04=630.24 ～2100.8 （r/min）式中：iˊ是由电动机到工作机的减数比iˊ=i1ˊ·i2ˊ·i3ˊ····inˊi1ˊ·i2ˊ·i3ˊ····inˊ是各级传动比的范围。

按nˊ的范围选取电动机的转速n(2)常用机械传动比的范围见附表2三、分配传动比传动装置的总传动比分配各级传动比i总=n W /n m =960/105.04=9.14 分配各级传动比i齿轮=3，i带=i总/i齿轮=9.14/3=3.05 四、传动装置的运动及动力参数计算传动装置的运动和动力参数的计算①各轴转速Ⅰ轴 n1=nm/i带=960/3.05=315（r/min）Ⅱ轴 n2=n1/i齿=315/3=105（r/min）滚筒轴 n滚=n2=105（r/min）②各轴功率Ⅰ轴 p1=p0η0=3.296 0.96=3.16（kw）Ⅱ轴 p2= p1η齿η轴承=3.16×0.97×0.99=3.04（kw）滚筒轴 p滚=p2η轴承η联轴器=3.04×0.99×0.99=2.98（kw）③各轴转矩电动机轴 T0=9.55×106×p0/n m =9.55×106×3.296/960=32788（N.mm）Ⅰ轴 T1= T0·i带·η0=32788×3.05×0.96=96004（N.mm）Ⅱ轴 T2=T1·i齿·η齿·η轴承=96004×3×0.97×0.99=276578（N.mm）滚筒轴 T滚=T2·η轴承·η联轴器=276578×0.99×0.99 =271074（N.mm）五、齿轮设计计算⑴选择齿轮材料大小齿轮都采用45钢，渗碳淬火，齿面硬度60HRC查表可得σH1=σH2=1500MpaσF1=σF2=460Mpa［σH］=0.9×σH1=0.9×1500=1350 Mpa［σF］=1.4×σF=1.4×460=644 Mpa⑵选择齿面传动精度和设计参数8级精度齿面粗糙度Ra≤3.2～6.4μm 磨齿取小齿轮齿数Z1=24，则Z2=i·Z1=24×3=72 取大齿数Z2=75齿数比μ= Z2 / Z1=75 /24=3.12由于传动比相对误差（μ－i）/μ×100％=(3.12－3)/3.12=3.8％其值＜3％～5％，所以齿数选择合理齿宽系数ψd=0.9(齿轮相对轴承为对称布置)初选β角β=10°，A a=476，A d=756，A m=12.4⑶按齿轮弯曲强度计算模数计算最小齿轮传递的转矩T1=9.55×106·p1/n1=9.55×106×3.16/315=96000（N.mm）计算当量模数Z V1=Z1/Cos3β=24/ Cos3 10°=25.13Z V2=Z2/ Cos3β=75/ Cos3 10°=78.52查表可得 Y Fs1=4.21, Y Fs2=3.88,取载荷系数 K=1.4计算模数(由于［σF］1=［σF］2,而Y Fs1＞ Y Fs2故将Y Fs1代入计算)12.4n m m A ===)= 1.48（mm ） 查下表取标准值m n =2.5 （mm ）⑷协调设计参数计算中心距 a=m n (Z 1+Z 2)/2 Cos 10°=2.5×(24+75)/ Cos 10°=125.66 （mm ） 取a=126 （mm ） 则螺旋角为 β=arc Cos mn(Z 1+Z 2)/2a= arc cos2.5×(24+75)/2×126=10.8° ⑸计算主要几何尺寸齿轮分度圆直径 d 1= m n ·Z 1/ Cos β=2.5×24/ Cos10.8°=61.08(mm) d 2= m n ·Z 2/ Cos β=2.5×75/ Cos10.8°=190.88 （mm) 齿顶圆尺寸 d a1= m ·(Z 1+2)= 2.5×(24+2)=65 （mm ） d a2= m ·(Z 2+2)= 2.5×(75+2)=192.5 （mm ） 齿宽 b=Ψ·d 1=65×0.9=58.5（mm ） 大齿轮齿宽 b=60 （mm ） 小齿轮齿宽b=70 （mm ） ⑹校核齿面接触强度满足齿面接触强度所需的小齿轮分度圆直径为1756d d A ==它小于设计的结果d1=61.08（mm ）,故齿面接触强度足够 ⑺齿轮圆周速度V=πd 1n 1/6×104 =1.01(m/s)六、轴的设计计算1．选择轴的材料 45钢正火处理2.（1）初选低速轴轴外伸段直径d （A=126～103）d=A3√p/n=（126～103）×3√3．04/105=38.69～31.63（mm）查表联轴器标准直径系列取d1=35(mm)（低速轴）所以轴段①直径d1=35(mm)轴段②的直径应该在轴段①直径的基础上加上两倍的定位轴肩高度定位轴肩高度h12=（0.07～0.1）d1 =（0.07～0.1）×35= 2.45～3.5(mm)取h12 =3.5(mm)d2=d1+2h12=35+2×3.5=42(mm) 为了安装密封圈所以 d2=45(mm)低速轴的简图⑦⑥⑤④③②①非定位轴肩可取 h=(1.5～2)（mm）d3=d7=50(mm)（同一根轴上的两个轴承宽度相等）(30208 圆锥滚子轴承) d4= d3+2h34 =54 (mm) =d6（非定位轴肩h34=2 （mm））d5= d4+2h45 =64 (mm)⑵各轴段的长度初算B大齿-L4=（2～3）（mm） L4= B大齿-2=60-2=58(mm)△2=（10～15）（mm），△3=（3～5）（mm），L3=B+△2+△3+2(（mm）)=18+15+5+2=40（mm）L2=l1+e+ml1------联轴器的内端面至轴承端盖的距离e------轴承端盖的厚度 e=1.2×d3=9.6（mm）d3-----轴承盖螺钉直径 d3=8(mm)n------螺钉数 n=6L座孔=δ+c1+c2+5～10=8+20+16+6=50(mm)c1，c2—轴承旁盖联结螺栓到箱体外壁及箱边的尺寸 c1=20，c2=16δ-----下箱座壁厚m=50-△3- B=50-5-18=27L2=l1+e+m=15+12+27=54 （mm）L1应与联轴器长度有关L1=80（mm）（根据联轴器HL3 L=82 （mm））L5=1.4h45=b=7 （mm）L6=△2+△3-L5=15+5-7=13（mm）L7应率大于或等于滚动轴承的宽度B （B=18（mm））L7=18+2=20（mm）L总=L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7=80+54+40+58+7+13+20=272（mm）二．1选择轴的材料 45钢正火处理2初选高速轴轴外伸段直径d （A=126～103）d=（126～103=(27.17～22.21) （mm）查表联轴器标准直径系列取d1=25 （mm）(高速轴)轴段②的直径应该在轴段①直径的基础上加上两倍的定位轴肩高度定位轴肩高度h12=（0.07～0.1）d1=（0.07～0.1）×25= (1.75～2.5)（mm）取h12 =2（mm）d2=d1+2h12=25+2×2=29（mm）高速轴的简图⑦⑥⑤④③②①非定位轴肩可取 h=1.5～2（mm）d3=d7=35（mm）（同一根轴上的两个轴承宽度相等）(30207圆锥滚子轴承) d4= d3+2h34 =40 （mm） =d6（非定位轴肩h34=2 （mm））d5= d4+2h45 =45 （mm）⑵各段轴的长度B小齿-L4=2～3 （mm） L4= B小齿-2=70-2=68（mm）△2=10～15（mm），△3=3～5（mm），L3=B+△2+△3+2（mm）=17+15+5+2=39（mm）(30207圆锥滚子轴承B=17 D=72) L2=l1+e+ml1------联轴器的内端面至轴承端盖的距离e------轴承端盖的厚度 e=1.2×d3=9.6（mm）d3-----轴承盖螺钉直径 d3=8（mm）n------螺钉数 n=6L座孔=δ+c1+c2+（5～10）=8+20+16+（5～10）=50（mm）c1，c2—轴承旁盖联结螺栓到箱体外壁及箱边的尺寸 c1=20，c2=16δ-----下箱座壁厚m=50-△3- B=50-5-17=28L2=l1+e+m=15+9.6+28=55 （mm）L1应与联轴器长度有关L1=60（mm）（根据联轴器HL2 L=62 （mm））L5=1.4h45=b=5 （mm）L6=△2+△3-L5=15+5-5=15（mm）L7应率大于或等于滚动轴承的宽度B （B=17（mm））L7=17+2=19（mm）L总=L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7=60+55+29+68+5+15+19=241（mm）七、轴的强度校核（一）低速轴的校核1）计算轴上的作用力从动轮的转矩T2=276578（N. mm）齿轮分度圆直径d2=190.88 （mm）齿轮的圆周力F t2=2T/d=2×276578/190.88=2898（N）齿轮的径向力F r2=F t2·tanα/cos10.8°=2898×tan20°/cos10.8°=1074（N）齿轮的轴向力F a2= F t2·tanβ=2898×tan10.8°=553（N）2)计算支反作用力及弯矩①斜齿轮圆周力F t2作用在水平面上R AH=R BH= F t2/2=1449（N）②M CH=R AH·L/2=1449×118/2=85491（N）③R AV=(F R2·L/2-F A2·d2/2)/L=(1074×118/2-553×190.88/2)/118=90（N）R BV=F R2-R AV=1074-90=984（N）④M CV’= R AV·L/2=90×118/2=5310（N）M CV”=R BV·L/2=984×118/2=58056（N）M CV”- M CV’=58056-5310=52746（N）集中力偶为FA2·d2/2=553×190.88/2=52778（N）可见弯矩突变值等于力偶的大小（其中的微小的误差是由于计算过程中四舍五入造成的），由此可以说明垂直面的计算结果是正确的。