机械设计课程设计-二级展开式圆柱齿轮减速器(含全套图纸)

课程设计报告二级展开式圆柱齿轮减速器姓名：学院：物理与机电工程学院系别：机电工程系专业：机械设计制造及其自动化年级：2003学号：指导教师：2006年6月29日一.设计题目设计一用于卷扬机传动装置中的两级圆柱齿轮减速器。

轻微震动，单向运转，在室内常温下长期连续工作。

卷筒直径D=500mm,运输带的有效拉力F=10000N, 卷筒效率5η=0.96,运输带速度0.3/v m s =,电源380V ,三相交流.二.传动装置总体设计：1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。

2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。

3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V 带设置在高速级。

其传动方案如下：三．选择电动机1.选择电动机类型：按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭型结果，电压380V ，Y 型。

2.选择电动机的容量电动机所需的功率为：Wd a P P =η KW1000W FVP =KW 所以1000d a FVP =η KW由电动机到运输带的传动总功率为1a 422345η=η∙η∙η∙η∙η1η—带传动效率：0.962η—每对轴承的传动效率：0.99 3η—圆柱齿轮的传动效率：0.96 4η—联轴器的传动效率：0.99 5η—卷筒的传动效率：0.96则：4210.960.990.960.990.960.79a 422345η=η∙η∙η∙η∙η=⨯⨯⨯⨯= 所以 94650.33.8100010000.81d aFV p η=⨯==⨯KW3.确定电动机转速卷筒的工作转速为6010006010000.311.46500V n D⨯⨯⨯===∏∏⨯r/min查指导书第7页表1：取V 带传动的传动比2i =~4带；二级圆柱齿轮减速器传动比840i =~减速器，所以总传动比合理范围为16160i =~总，故电动机转速的可选范围是：n n i =⨯=(16~160)⨯11.46=183~1834总卷筒电机r/min符合这一范围的同步转速有750、1000和1500r/min 。

根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号，因此有四种传动比方案比较适合。

因此选定电动机型号为Y132M1-6，其主要参数如下；四.确定传动装置的总传动比和分配传动比：总传动比：96083.7711.46n i n ===电机总总分配传动比：取 2.8i =带，则1283.7729.922.8i i ⨯==，12i i =(1.3~1.5)，取1 6.95i =，经计算2i=4.47注：i 带为带传动比，1i 为高速级传动比，2i为低速级传动比。

五.计算传动装置的运动和动力参数：将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴；01η，12η，23η，34η—依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率。

1.各轴转速：1960342.862.8m n n i ===带r/min121342.8649.336.95n n i ===r/min 23249.3311.454.31n n i ===r/min 4n =3n =11.45 r/min2.各轴输入功率：1013.80.96 3.65d P P =∙η=⨯=KW011η=η21123.650.980.973.47P P =∙η=⨯⨯=KW 1223η=η∙η 32233.470.980.973.30P P =∙η=⨯⨯=KW 2323η=η∙η 43343.300.980.993.2P P =∙η=⨯⨯=KW3424η=η∙η3.各轴输入转矩： 3.809550955037.80960d d w P T N m n ===∙ 137.80 2.80.96101.61d T T i N m 01=∙∙η=⨯⨯=∙带21101.61 6.950.980.97671.30T T i N m 12=∙∙η=⨯⨯⨯=∙1 322671.30 4.310.980.972750.37T T i N m 23=∙∙η=⨯⨯⨯=∙ 4327500.980.992668.41T T N m 34=∙η=⨯⨯=∙1-3轴的输出功率、输出转矩分别为各轴的输入功率、输入转矩乘轴承传动效率0.99。

运动和动力参数结果如下表：六.设V 计带和带轮：1.设计V 带①确定V 带型号查机械设计基础课本表205p 13-6得：A K=1.3，则 1.3 3.52 4.6c A d p K P =∙=⨯=KW ，又mn =960r/min,由图13-15确定选取A 型普通V 带，取1D =125，21D i D =⨯⨯(1-ε)=3⨯125⨯0.98=367.5带，取ε=0.02，标准化得2D =375②验算带速：111259606.2825601000601000D n V ∏∏⨯⨯===<⨯⨯m/s③确定带的基准长度：120120.7(2()D D a D D +)<<+取a =1.2（1D +2D ）=1.2（125+375）=60021122()201124o oD D L a D D a π-=+++=mm,由表13-2选取d L=2000 ④确定实际中心距a2000201160059522d o L L a a --=+=+=mm⑤验算小带轮包角1∂21118057.3160120D D a ︒︒︒︒-∂=-⨯=>⑥计算V 带的根数Z ： 由表13-3查得0 1.4P ≈KW ，由表13-5查得K ∂=0.95，由表13-2查得LK =1.03由表13-4查得P ∆=0.11KW ，则V 带的根数4.42.84()(1.380.108)0.959 1.09C o o L P Z P P K K ∂===+∆+⨯因此取Z=3⑦计算作用在带轮轴上的载荷zF由表13-1查得A 型V 带单位长度质量q=0.1Kg/m,所以单根V 带张紧力220 2.5 2.5 4.56500(1)500(1)0.1 6.28190.50.9593 6.28C P F qv N K zv ∂=-+=-+⨯=⨯ 故作用在轴上载荷101632sin 23190.5sin 1130.422z F zF N ︒∂==⨯⨯⨯=七.齿轮的设计：1.高速级大小齿轮的设计1）选择齿轮材料：大小齿轮都选用45钢，小齿轮调质处理，硬度230，大齿轮正火处理，硬度210。

2）确定许用应力：a.许用接触应力：lim []bH HLHK S H σσ=查精密机械设计课本表11-7得lim 1b H σ=5702/N mm ，2lim 2550/b N mm H σ=。

故应按接触极限应力较低的计算，即只需求出2[]H σ。

对于调质处理的齿轮，HS =1.1222550[]/500/1.1H N mm N mm σ== b.许用弯曲应力： lim []F bF FC FLFK K S σσ=由表11-10知lim 1F b σ=1902/N mm2lim 2180/F b N mm σ=取FS =1.4，所以221190[]/136/1.4F N mm N mm σ== 222180[]/129/1.4F N mm N mm σ== 3）根据接触强度设计：9级精度制造，载荷系数K=1.2，取齿宽系数0.5ϕ=a ，测中心距2(6.95199.3a mm =+=选定1z=30,21 6.9530209z uz ==⨯=111.67d m mm z ==12()2392ma z z mm =+= b=0.5239a a X ϕ==119.5mm 4）验算弯曲应力1212VF Fd T K K Y d m βσ=ψ由图8-44查得,x=0 1z =30，1F Y =2.602z =209，2F Y =2.14211[]13644.2/2.60F F N mm Y σ== 222[]12960.3/2.14F F N mm Y σ== 1212[][]F F F F Y Y σσ<,故应计算大齿轮的弯曲应力， 21144.2/[]F F N mm σ=<σ，弯曲强度足够。

2.低速级大小齿轮的设计：①齿轮材料的选择：小齿轮选用35MnB 调质，硬度260HBS ，大齿轮选用SiMn 调质，硬度225HBS 。

②确定许用应力：a.许用接触应力：lim []bH HLHK S H σσ=查表8-10得lim 1b H σ=7002/N mm2lim 2540/b N mm H σ=故应按接触极限应力较低的计算，即只需求出2[]H σ。

对于调质处理的齿轮，HS =1.1222540[]/491/1.1H N mm N mm σ== b.许用弯曲应力：lim []F bF FC FLFK K S σσ=由表8-11知lim 1F b σ=2402/N mm2lim 2180/F b N mm σ=取FS =1.3所以221240[]/185/1.3F N mm N mm σ== 222180[]/138/1.3F N mm N mm σ== ③根据接触强度设计：1d d K =取K=1.2，齿宽0.5a ϕ=1(4.31296.5d mm =+=取1z=28,21121z uz ==，故实际传动比i=121 4.3228=模数 1222296.53.9828121a X m Z Z ===++12()2ma z z =+=298mmB=0.5298149a a X ϕ==mm 取21149,154b mm b mm == ④验算弯曲应力：1212VF Fd T K K Y d m βσ=ψ 由图8-44查得,x=01F Y =2.63 2F Y =2.16163.5/F N mm σ=〈1[]F ϕ2252.1/F N mm σ=〈2[]F ϕ弯曲强度足够。

八．减速器机体结构尺寸如下：500时，0.75fd0.40.8九．轴的设计：1．高速轴的设计：①材料：选用45号钢调质处理，查表10-2取[]T ι=352/N mm ，C=100②各轴段直径的确定：由d =p=3.65,则122.0d mm ≥=，因为装小带轮的电动机轴径38d =，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且1(0.81.2)d d =~，查手册886P表7-7，取1d =36,1L =60mm,因为大带轮靠轴肩定位，所以取2d =40,2L =58，查手册得1t=3.3，得e=2.2<2.5 1.25 3.125⨯=,因此做成齿轮轴. 此时齿宽为30。

6d 装配轴承所以6d =3d =45，6L =3L=282.校核该轴和轴承：1L =75，2L =215，3L =100作用在齿轮上的圆周力为：1122101.6110002709.630 2.5t T F N d ⨯⨯===⨯ 径向力为2709.620986.2r tF Ftg tg N =∂=⨯︒= 作用在轴1带轮上的外力：1130.4Q F N =①求垂直面的支承反力：2112215986.273175215r V l F F N l l ==⨯=++ 21986.2731255.1V r V F F F N =-=-=②求水平面的支承反力： 由1122()H t F l l F l +=得21122152709.62008.875215H t l F F l l ==⨯=++N 21700.8H t H F F F N =-=N③求F 在支点产生的反力：31121001130.4389.875215F l F X F N l l ===++ 21389.81130.41520.2F F F F F N =+=+=④绘制垂直面弯矩图322255.12151054.8.av v M F l N m -==⨯⨯='311731.1751054.8.av v M F l N m -==⨯⨯=⑤绘制水平面弯矩图3112008.87510150.7.aH H M F l N m -==⨯⨯='322700.821510150.7.aH H M F l N m -==⨯⨯=⑥绘制F 力产生的弯矩图3231130.410010113.04F M Fl N -==⨯⨯= 311389.8751029.2aF F M F l Nm -==⨯⨯=⑦求合成弯矩图： 考虑最不利的情况，把aFM29.2189.6.a aF M M N m ==+='29.2189.6.a aF M M N m ==+=⑧求危险截面当量弯矩：从图可见，m-m 处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数0.6∂=）199.2.e M N m ===⑨计算危险截面处轴的直径因为材料选择#45调质，查课本226页表14-1得650B MPa σ=，查课本231页表14-3得许用弯曲应力[]160b MPaσ-=，则：32.1d mm ≥==因为5450a d d d mm d>==>，所以该轴是安全的。