带式输送机传动装置二级斜齿圆柱齿轮减速器设计.docx

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带式输送机传动装置二级斜齿圆柱齿轮减速器设计

1前言

本学期学了机械设计基础，稍微接触了一些基本理论，“纸上学来终觉浅，要知此事需躬行”，唯有把理论运用到实践才能真正的了解到自己对机械设计知识方面的掌握情况，正因为如此，学校安排了为期两周的机械设计课程设计，内容为“二级齿轮减速器的设计”。

2设计任务书

机械设计基础课程设计任务书

专业班级设计者学号

设计题目：

带式输送机传动装置二级斜齿圆柱齿轮减速器设计

设计带式输送机传动系统。

采用两级圆柱齿轮减速器的传动系统参考方案（见图）。

带式输送机由电动机驱动。

电动机1通过联轴器2将动力传入良机圆柱齿轮减速器3，在通过联轴器4，将动力传至输送机滚筒5，带动输送带6工作。

原始数据：

输送带有效拉力F=3600N

输送机滚筒转速n=60r/min（允许误差±5%）

输送机滚筒直径D=360mm

减速器设计寿命为10年（250天/年）。

工作条件：

两班制（15h/天），常温下连续工作；空载起动，工作载荷平稳，单向运转；三相交流电源，电压为380/220伏。

设计任务：

1、减速器装配图1张（0号或1号图纸）；

2、零件图2张（低速轴及上面大齿轮，3号或号图纸）

3、设计计算说明书一份

设计期限：

20**年6月23日至20**年7月4日

颁发日期：

20**年6月23日

3传动方案的分析和拟定（附传动方案简图）

题目要求设计带式输送机传动装置，二级斜齿圆柱齿轮减速器，为了提高高速轴的刚度，应是齿轮远离输入端，为了便于浸油润滑，轴需水平排放，任务书中给出的参考方案可以采用。

方案简图如下:

输出端

输入端

4电动机的选择

1）工作机所需功率Pw

Pw=m/sV=m/s

代入数据得v=1.13m/s。

2）电动机的输出功率Pd

Pd=ηα=η3轴承·η2齿轮·η2联轴器ηw=η轴承·η卷筒

查表可知η轴承=0.99η卷筒=0.96η齿轮=0.97η联轴器=0.992

带入数据得ηα=0.898ηw=0.951Pd=4.768kw

nd=ia·n=（8～25）n=480～1500r/min

查《机械工程及自动化简明设计手册（上册）》p30:

选电动机型号为Y132s-4，满载转矩为1440r/min,Pe=5.5kw。

3）分配速比

ia==1440/60=24

i1=1.3i2

ia=i1·i2=1.3i22

i2=代入数据得：

i2=4.2962取i2=4.3。

i1=ia/i2代入数据得i1=5.6。

5传动装置运动和动力参数计算

1）各轴转速的计算：

n1=ned=1440r/min，n2=n1/i1=1440/5.6=257r/min，n3=n2/i2=258/4.3=60r/min

2）各轴功率的计算：

p1=pd·η联轴器=5.50.992=5.456kw

p2=p1·η轴承·η齿轮=5.4560.990.97=5.239kw

p3=p2·η轴承·η齿轮=5.2390.990.97=5.031kw

p4=p3·η轴承·η联轴器=5.0310.990.992=4.941kw

3）各轴扭矩的计算

Td=9549=36.47N·m

T1=Td·η联轴器=36.470.992=36.18N·m

T2=T1·i1·η轴承·η齿轮代入数据得：

T2=194.56N·m

T3=T2·i2·η轴承·η齿轮代入数据得：

T3=803.39N·m

T卷筒=T3·η轴承·η联轴器代入数据得：

T卷筒=789N·m

6传动零件设计计算

1）齿轮的设计计算

选材：

查《机械设计基础》p222表11.8

因为一级齿轮为中速中载，所以选高速轴齿轮的材料为40Cr钢调质260HBS。

因为小齿轮要比大齿轮硬度高30～50HBS，所以中速轴大齿轮的材料为45钢调质230HBS。

因为中速轴的小齿轮为低速中载，所以选材为为45钢调质240HBS。

同样小齿轮要比大齿轮硬度高30～50HBS，所以低速轴大齿轮的材料为45钢正火210HBS。

查《机械设计基础》p251表11.21

因为是标准系列减速器中的齿轮，所以选各齿轮精度为7级。

因为各齿轮硬度小于350HBS,所以是闭合式软齿面，所以齿面点蚀是主要的失效形式。

齿数设计：

取高速轴齿轮齿数为z1=27，则中速轴大齿轮的齿数z2=i1·z1

z2=5.627=151.2，圆整z2=151

u，==151/27=5.59，ε==|5.6-5.59|/5.6=0.185

中速轴齿数z3=33，则z4=z3·i2=334.3=141.9圆整z4=142。

同理可计算ε5。

2）齿轮的强度设计与校核

查《机械设计基础》p250表11.19，因为齿轮是软齿面对称布置，所以取ψd=1。

初选螺旋角β=15。

。

查《机械设计基础》p227表11.11，因为齿轮材料是锻钢，所以取弹性系数ZE=189.8。

查《机械设计基础》p223图11.23，根据硬度，查取许用接触应力：

бHlim1=700Mpa，бHlim2=560Mpa，бHlim3=560Mpa，бHlim4=550Mpa。

查《机械设计基础》p224表11.9，因为是软齿面，所以取安全系数SH=1。

应力循环次数N的计算：

N1=60n·j·Lh=601440110250=3.24109

N2=N1/i1=3.24109/5.6=5.8108

N3=N2/i2=5.8108/4.3=1.3108

查《机械设计基础》p225图11.26，根据应力循环次数和材料以及热处理方式，查取接触疲劳寿命系数：

ZN1=1，ZN2=1，ZN3=1.1。

齿面接触疲劳许用应力[бH]：

[бH]=代入数据得:

[бH]1=700Mpa[бH]2=560Mpa

[бH]3=560Mpa[бH]4=605Mpa

1初算齿轮分度圆直径：

d，法面模数mn=·

查《机械设计基础》p226表11.10，因为原动机是电动机且所受载荷是均匀、轻微冲击，所以取载荷系数K=1.2。

代入数据得：

d，136.6mn1==1.32

查《机械设计基础》p201表11.3，取mn1=1.5。

d，370.03mn2==2.07

查《机械设计基础》p201表11.3，取mn2=2。

2精算齿轮分度圆直径：

d=

代入数据得：

d1=1.5=41.865mm

d2=1.5=234.135mm

d3=2=68.640mm

d4=2=295.360mm

③中心距a的计算：

a1==1.5（27+151）/2=138.2mm

取a1=138mm

β1=arc=14.672。

与15。

相差不大，不必重新计算。

同理可算出a2=181.2mm，取a2=182mm，β2=15.942。

与15。

相差不大，

不必重新计算。

3齿面宽b的计算：

b2=ψd·d1=141.865=41.865mm取b2=42，b1=b2+5=47mm

同理，b4=ψd·d3取b4=70mmb3=75mm。

⑤按齿根弯曲疲劳强度校核：

zv1==27/14.672。

=30

同理zv2=167，zv3=37，zv4=157

查《机械设计基础》p229表11.12，根据齿轮的齿数，查取标准外齿轮的齿形系数YF：

YF1=2.54,YF2=2.18,YF3=2.47,YF4=2.18

查《机械设计基础》p230表11.13，根据齿轮的齿数，查取标准外齿轮的应力修正系数YS：

YS1=1.63,YS2=1.80,YS3=1.65,YS4=1.80

查《机械设计基础》p224图11.24，根据齿轮的硬度，查取齿轮的弯曲疲劳极限бFlim：

бFlim1=240Mpa,бFlim2=210Mpa,бFlim3=210Mpa,бFlim4=200Mpa

查《机械设计基础》p224表11.9，因为齿轮是软齿面，所以查取安全系数SF=1.4。

查《机械设计基础》p225图11.25，根据齿轮的应力循环次数和热加工工艺，查取弯曲疲劳寿命系数YN：

YN2=1，YN2=1，YN3=1，YN4=1

计算齿根弯曲疲劳许用应力[бF]:

[бF]=

代入数据得：

[бF1]=184.6Mpa，[бF2]=161.5Mpa

[бF3]=161.5Mpa，[бF4]=153.8Mpa

⑥校核齿根弯曲疲劳应力：

бF=YFYS代入数据得：

бF1=97.3Mpa[бF1],бF2=99.3Mpa[бF2],бF3=149Mpa[бF2]

бF4=142Mpa[бF4]。

⑦检验齿轮圆周速率：

v1==3.2m/s17m/s,

v3==0.95m/sm/s满足7级精度要求。

da1=d1+2ha=41.865+21.5=44.865mm,

da2=d2+2ha=234.135+21.5=237.135mm，

da3=d3+2ha=68.640+22=72.640mm，

da4=d4+2ha=295.360+22=295.360mm，

df1=d1-2hf=41.865-21.5=38.865mm,

df2=d2-2hf=234.135-21.5=231.35mm，

df3=d3-2hf=68.640-22=64.640mm,

df4=d4-2hf=295.360-22=291.360mm。

综上所述，齿轮设计参数如下：

z1=27，d1=41.865mm，b1=47mm，da1=44.865mm，df1=38.865mm齿轮轴

z2=151，d2=234.135mm，b2=42，da2=237.135mm，df2=231.35mm腹板式

z3=33，d3=68.640mm,b3=75mm,da3=72.640mm,df3=64.640mm实体式

z4=142,d4=295.360mm，b4=71mm，da4=295.360mm，df4=291.360mm腹板式

mn1=1.5，mn2=2，β1=14.672。

，β2=15.942。

7轴的设计计算

1）轴的选材：

因为是一般用轴，所以选材料为45钢，调质。

查《机械设计基础》p333表16.1，查取бB=637Mpa。

查《机械设计基础》p342表16.3，因为材料是碳素钢，所以取许用弯曲应力[б-1b]=60Mpa。

查《机械设计基础》p341表16.2，因为是45钢，所以查取[τ]=30～40Mpa，C=118～107。

2）高速轴的设计：

按纯扭转强度估算轴径（最小轴径）：

d

d1C=（107～118）mm=16.7～18.4mm

考虑到轴的最小处要安装联轴器，增大3%～5%。

故d1取17.4～19.2mm

查《机械工程及自动化简明设计手册（上册）》p38联轴器可知：

Tn=6336,

取