二级圆柱齿轮减速器机械设计课程设计说明书

机械设计课程设计说明书设计题目二级圆柱齿轮减速器完成日期年月日设计任务书题目：连续单向运转，工作时有轻微振动，空载启动，使用期限为8年，小批量生产，单班制工作，运输带速度允许误差为5%。

所选参数如下：运输带工作拉力F = 2200 Nm运输带工作速度v = 1.45 m/s卷筒直径D= 280 mm方案的草图如下：1—电动机；2—联轴器；3—齿轮减速机；4—链传动；5、带式运输机η1，链传动的效率;η2，轴承的效率;η3，齿轮传动效率;η4，联轴器的传动效率;η5，鼓轮上的传动效率。

一、传动方案的拟定根据要求电机与减速器间选用联轴器传动，减速器与工作机间选用链传动，减速器为二级圆柱斜齿齿轮减速器。

方案草图如上。

二、电动机的选择1、电机类型和结构型式。

根据电源及工作机工作条件，工作平稳，单向运转，单班制工作，选用Y系列三相笼型异步电动机。

2、电机容量卷筒所需功率传动装置的总效率η=η1η23η32η42η5取链带的效率η1=0.92轴承的效率η2=0.98圆柱齿轮的传动效率η3=0.97联轴器的效率η4=0.99卷筒上的传动效率η5=0.96总效率η=0.92×0.983×0.972×0.992×0.96=0.767 卷筒所需功率P =Fv/1000=2200×1.45/1000=3.19kw 电动机的输出功率Ped =PW/η=3.19/0.767=4.16 Kw3、电动机额定功率 Ped由已有的标准的电机可知，选择的电机的额定功率 Ped=5.5Kw4、电动机的转速工作机卷筒转速n = =60×1000×1.45/（3.14×280）=98.96r/min链传动比范围1.5-2，单级圆柱齿轮传动比范围是2-5，则电动机转速可选范围574-4948按工作要求和工作条件选用Y系列同步转速为1500r/min 的三相笼型异步电动机具体规格如下：三、传动装置的运动和动力参数的选择和计算1、计算传动装置总传动比和分配各级传动比 1)传动装置总传动比由电动机的满载转速n m 和工作机主动轴转速n w 可确定传动装置应有的总传动比为i=wmn n =1440/98.96=14.55 2）分配各级传动比取链带传动的传动比为3i =1.5；为满足相近的浸油条件，高速齿轮传动比为1i =1.32i ； 所以由i= i 1 i 2i 3取1i =3.55 2i =2.732、计算传动装置的运动和动力参数 1)各轴转速n I = 满n =1440r/min ;n Ⅱ = n I / 1i =1440/3.55=405.6r/min ; n Ⅲ = n Ⅱ/2i =405.6/2.73=148.6r/min ; 2)各轴输入功率P I = P ο×η4×η2×η3=5.5×0.99×0.98×0.97=5.18 Kw ; P Ⅱ = P I ×η2×η3=5.18×0.98×0.97=4.92Kw ; P Ⅲ = P Ⅱ×η2×η3=4.92×0.98×0.97=4.68 Kw ; 3)各轴输入转矩 T 1= 9550 PI/ n I =9550×5.18/1440=34.4N •m ;T 2=9550 P Ⅱ/ n Ⅱ =9550×4.92/405.6=115.8N •m ; T 3 =9550 P Ⅲ/ n Ⅲ =9550×4.68/148.6=300.8N •m ;四、齿轮设计一级齿轮的设计1、选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数（1）、按设计题目传动方案，选用一级斜齿轮，二级斜齿圆柱齿轮传动。

（2）、运输机为一般工作机，速度不高，故选用8级精度（GB10095-88）。

（3）、材料选择。

由表10—1选择小齿轮材料为40Gr ，并经调质处理，齿面硬度为260HBS 。

大齿轮选45钢，调质处理235HBS（4）、选取齿轮螺旋角，初步选定螺旋角β=14°（5）、选取小齿轮齿数Z 1=24，大齿轮齿数Z 2=3.55X24=85.2，取Z 2=86 2、按齿面接触强度设计由设计公式（10—9a ）进行试算，即：3211)(12HE H t Z Z d T K d σμμεφα••±•••≥（1）、确定公式内的各个计算参数值 1）、试选载荷系数3.1=t K2）、计算小齿轮传递的转矩 mm N T •⨯=411044.3 3）、由表10—7选取齿宽系数1=d φ4）、由表10—6查得材料的弹性影响系数218.189a E MP Z =，由图10—30选取区域系数433.2=H Z5)、由图10—21d 按齿面硬度查得小、大齿轮的解除疲劳强度极限分别为a MP H MPa H 450,5002lim 1lim ==σσ 6）、由式10—13计算应力循环次数9111066.1)830081(114406060⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==h jL n N 8111067.455.3⨯==N N7）、由图10—19取接触疲劳寿命系数96.01=HN K 98.02=HN K8）计算解除疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10—12）得：[]Pa HN H M SH K 48050096.01lim 11=⨯=•=σσ[]Pa HN H M SH K 5.42545098.02lim 22=⨯=•=σσ∴ [][][]Pa H H H M 454221=+=σσσ9）、由图10—26查得：78.01=αε 87.02=αε 65.121=+=αααεεε （2）、计算1）、试算小齿轮分度圆直径td 1mmZ Z d T K d HE H t 6.41)4548.189433.2(55.3155.365.111044.33.12)(123243211=•⨯±⨯⨯⨯⨯⨯=••±•••≥σμμεφα2）、计算圆周速度V V=s m n d t /13.310006014406.4110006011=⨯••=⨯••ππ3）、计算齿宽bmm d d b t 6.416.4111=⨯=•=φ 4）、计算齿宽与齿高之比hb ，纵向重合度βε模数 mm z d m t t 733.1246.4111===齿高 mmm h t 9.325.2=⨯=∴66.109.36.41==h b903.114tan 241318.0tan 318.001=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=βφεβz d 5）、计算载荷系数已知使用系数1=A K ,根据s m V /13.3=，8级精度，由图10—8查得动载荷系数10.1=v K ，由表10—4查得βH K 的值与直齿的相同，故46.1=βH K ，由图10—13查得21.1=βF K ,由表10—3查得2.1==ααF H K K故载荷系数9272.146.12.110.11=⨯⨯⨯==βααH H V A H K K K K K K 6）、按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径，由式（10—10a ）得： mm K K d d t 43.533.19272.16.4133111=⨯=⨯= 7）、计算模数mm z d m n 16.22414cos 43.53cos 11=⨯=•=︒β3、按齿根弯曲强度设计由式（10—17）[]32121cos 2F S F n Y Y z d Y T K m σεφβαααβ•••••••≥进行试算（1）、确定公式的各个计算数值 1）、计算载荷系数5972.121.12.110.11=⨯⨯⨯=••=βαF F V A K K K K K 2）、根据纵向重合度903.1=βε，从图10-28查得螺旋角影响系数88.0=βY3）、计算当量齿数27.2614cos 24cos 3311=︒==βZ Z V14.9414cos 86cos 3322=︒==βZ Z V 4）、查取齿形系数由表10-5，查得6.21=αF Y , 16.22=αF Y由表10-5，查得595.11=αS Y , 80.12=αS Y 5）、计算弯曲疲劳许用应力由图10-20c 查得小、大齿轮的弯曲疲劳强度极限分别为MPa MPa FE FE 380,45021==σσ，由图10-18取弯曲疲劳寿命系数86.01=FN K ,88.02=FN K ,取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式(10-12)得：[][]MPaSK MPaS K FE FN F FE FN F 2394.138088.02764.145086.0222111=⨯=•==⨯=•=σσσσ6）、计算大、小齿轮的[]F S F Y Y σαα• 并加以比较[]013508.0276595.16.2111=⨯=•F S F Y Y σαα[]016268.02398.116.2222=⨯=•F S F Y Y σαα 大齿轮的数值大 （2）、设计计算mm m n 536.1016268.065.124114cos 88.01044.35972.123224=⨯⨯⨯︒⨯⨯⨯⨯⨯≥对比计算结果，由齿面接触强度计算的法面模数nm 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取mm m n 2=，已可满足弯曲强度，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径mm d 43.531=计算应有的齿数，于是： 9.25214cos 43.53cos 11=︒⨯=•=n m d z β 取261=z ，则9.9155.39.252=⨯=z ,取922=z 4、几何尺寸计算： （1）、计算中心距()()mm m z z a n6.12114cos 229226cos 221=︒•⨯+=••+=β，取a=122mm（2）、按圆整后的中心距修正螺旋角 ()()︒=⨯⨯+=•+=6.141222211830arccos2arccos21am z z nβ因β值改变不多，故参数αε，βK ,H z 等不必修正（3）、计算大小齿轮的分度圆直径 mm m z d n 7.536.14cos 226cos 11=︒⨯==•β mm m z d n 1.1906.14cos 292cos 22=︒⨯==•β mm a 122= （4）、计算齿轮宽度mm d d b 7.537.5311=⨯=•=φ 圆整后取mm B 601=， mm B 552=(二)、二级齿轮的设计1、选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数 （1）、二级斜齿圆柱齿轮传动。