1、機械設計課程設計計算說明書題目：二級齒輪減速器班級： 12 機械電子工程 1 班學號： 2012330300010設計者：包 XX指導老師：竺志超一.題目及總體分析題目：設計一個帶式運輸機的減速器給定條件： 輸送帶的牽引力4. 2，運輸帶速度v 1. 8m/ s，運輸機滾筒直徑為D500，FkNmm滾筒效率0.96 。工作情況：連續單向運轉，載荷較平穩，兩班制，每班8 小時；使用年限為八年；檢修間隔期：四年一大修，兩年一次中修；動力來源：電力三相電流，電壓380/220V 。減速器類型選擇：選用展開式二級齒輪展開式圓柱直齒輪減速器。特點及應用：結構簡單，但齒輪相對于軸承的位置不對稱，因此要求軸

2、有較大的剛度。高速級齒輪布置在遠離轉矩輸入端，這樣，軸在轉矩作用下產生的扭轉變形和軸在彎矩作用下產生的彎曲變形可部分地互相抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現象。高速級與低速級均為斜齒。整體布置如下：圖示： 5 為電動機， 4 為聯軸器，為減速器，2 為鏈傳動，1 為輸送機滾筒，6 為低速級齒輪傳動， 7 為高速級齒輪傳動， 。輔助件有 :觀察孔蓋 ,油標和油尺 ,放油螺塞 ,通氣孔 ,吊環螺釘 ,吊耳和吊鉤 ,定位銷 ,啟蓋螺釘 ,軸承套 ,密封圈等 .。二.各主要部件選擇部件因素選擇動力源電動機齒輪斜齒傳動平穩高低速級做成直齒軸承深溝球軸承聯軸器結構簡單，耐久性好彈性聯軸器三.電動機的選擇

3、目的過程分析結論類型根據一般帶式輸送機選用的電動機選擇選用 Y 系列封閉式三相異步電動機圓柱齒輪傳動 (7 級精度 )效率 (兩對 )為 12電動機輸出功率為 0.97滾動軸承傳動效率(三對 )為 2 0.99 3Pd 9.92kw彈性聯軸器（兩對）傳動效率3 0.992輸送機滾筒滑動軸承效率為4 0.96功率從電動機至工作機主動軸之間的效率12340.97 20.99 30.99 20.960.86電動機輸出有效功率為PdPw4. 21. 8 kw8. 79kw0. 86根據輸出功率，選取額定功率Ped11kw選用型號 Y160L -6 封閉工作機卷筒軸的轉速式三相異步電動機nw60 100

4、0v6010001. 8 r /min69r/ minD500型號單級圓柱齒輪傳動比i 3 6，兩級圓柱齒輪減速器總傳動比i 9 36 則電動機轉速可選范圍為nnwi621 2484r /min可見同步轉速為 750r / min 、1000 r / min 、1500 r / min 的電動機均符合。對這三種電動機進行比較，如下表型號額定功率（ kw) 同步轉速（ r/min)滿載轉速（ r/min ）質量（kg)總傳動比Y160M-4111500146012327.04Y160L-611100097014717.96Y180L-81175073012.5213.52由表中數據可知三個方案均

5、可行，但方案 2 的傳動比較小， 傳動裝置結構尺寸較小，因此，可采用方案2，選定電動機的型號為Y160L -6。四.分配傳動比目的過程分析傳動系統的總傳動比 inm 其中 i 是傳動系統的總傳動比，多級串聯傳nw動系統的總傳動等于各級傳動比的連乘積；nm 是電動機的滿載轉速，r/min ； nw 為工作機輸入軸的轉速，r/min。計算如下 nm 970r / min , nw54r / mininm970nw14. 08分69配傳按展開式取i 11. 15i 2 ，則動比i14. 08i1i 23. 504. 02i：總傳動比i 1 ：高速級齒輪傳動比i 2 ：低速級齒輪傳動比結論i14.08

6、i 14.02i23.50五.傳動系統的運動和動力參數計算目的過程分析結論設：從電動機到運輸機卷筒軸分別為1 軸、 2 軸、 3 軸、 4 軸；對應于各軸的轉速分別為、；對應各軸的輸入功率分別為、；對應名軸的輸入轉矩分別為、；相鄰兩軸間的傳動比分別為、傳動、；相鄰兩軸間的傳動效率分別為、。系統的電動機兩級圓柱減速器運軸號動1 軸2 軸3 軸和轉速動0123=69力n(r/min)n =970n =970n =243n參功率 P(kw)P=11P1=10.82P2=10.78P3=10.35數計轉矩算T1=108.30T 2=424.53T3 =1432.5T(N·m)兩軸聯接聯軸器齒

7、輪齒輪聯軸器傳動比 ii 01i12=4.02i23=3.5034=1i=1傳動效率 0112=0.9623=0.9634=0.99=0.99六、高速級齒輪的設計1選精度等級、材料及齒數，齒型1）確定齒輪類型兩齒輪均為標準圓柱斜齒輪2）材料選擇小齒輪材料為40 （調質），硬度為 280 ，大齒輪材料為45 鋼（調質），硬度為 240HBS ，二者材料硬度差為40HBS 。3）運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用7 級精度4）選小齒輪齒數Z 22 ，大齒輪齒數Z Z ·? 22× 4.00=88, 取 Z =88 。121122按齒面接觸強度設計3 2? ?±1?

8、 ? ?2? 1按式（ 1021）試算， ?1? ? ?(? ? ? )?1）確定公式內的各計算數值（ 1）試選 KHt1. 3（ 2）由圖 10-20，選取區域系數 Z H2. 5（ 3）由式（ 10-9）計算接觸疲勞強度用重合度系數Z a?1 =cos-1(?1/+ 2?)=cos-122 ×cos20° /(22+2 ×1)=30.528 °?1?a?2=cos-1?(?/+ 2?) =cos-188 ×cos20° /(88+2 ×1)=23.247 °22?=z (tan tan )+ z(tan tan

9、 )/21a12a2=22 ×(tan30.528° -tan20° )+88 ×（tan23.247° - tan20°） /2 =1.709Z =4- ?=4-1.709=0.8743 3（ 4）計算小齒輪傳遞的轉矩T0=9.55 × 106× P/n0=9.55× 106× 11/970=1.08× 105 N mm（ 5）由表 10-7選取齒寬系數d1（ 6）由表 10-5查得材料的彈性影響系數 Z E 189 .8MPa 1/ 2（ 7）由圖 10-25d 按齒面硬度查得小齒

10、輪的接觸疲勞強度極限H lim 1600MPa，大齒輪的接觸疲勞強度極限H lim2550MPa（ 8）由式 10-15應力循環次數N1 60njL h 60970 1(2 88 365)2.72 109N2=N1/u=2.72× 109/4.00=0.68 × 109（ 9）由圖 10-23查得接觸疲勞強度壽命系數K HN10.90 KHN 2 0.95（ 10）計算接觸疲勞強度許用應力取失效概率為1%全系數為S=1，由式 10-14K HN1H lim10.90600MPa540MPaH 1SKHN 2H lim20.95550MPa522.5MPaH 2 S取 ? 1

11、 和 ? 2 中的較小者作為該齒輪副的解除疲勞許用應力，即? ? ? = ? 2 =523MPa?2）計算（ 1）試算小齒輪分度圓直徑d1t3 2?±1 ? ? ?232× 1.3× 1.0852.5 × 189.82? 1× 10 4+1× 0.874?1? ?(? ? ?= ×4×(? )1523) =60.432mm?（2）計算圓周速度v= ?d1tn1/(60×1000)= ?×60.432×970/(60 ×1000)m/s=3.1m/s（ 3）計算齒寬b 及模數

12、mnt?= ? ?d1t =1×60.432=60.432 mm（ 5）計算實際載荷系數K H。查表 10-2 得使用系數K A1根據 v=3.1m/s， 7 級精度，由圖10-8 查得動載荷系數KV1.11Ft1=2T 1/d1t=2×1.083×105/60.432 N=3.584 ×10 3NKA Ft1 /b=1×3.584×10 3/60.432 N/mm=59.31N/mm 100 N/mm查表 10-3得齒間載荷分配系數 K H =1.2由表 10-4查得K H1.42故載荷系數 K H AvKH H =KKK =1&#

13、215;1.11×1.2×1.42=1.89（ 6）按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑，由式10-12 得3 K?= 60.4323 1.89= 68.46 mm11t×d = d?1.3?（ 7）計算模數m?m = ?1 = 68.46/22 =3.11mm13按齒根彎曲強度設計（ 1）由式 10-7 試算模數，即2KFtT1YYF YSmt 3 F d Z121） 確定計算參數試選 KFt =1.3。由式（ 10-5）計算彎曲疲勞強度用重合度系數。Y =0.25+0.75/ =0.25+0.75/0.709=0.689? 計算YFYS 。F 由圖 10-1

14、7 查得齒形系數 YF1 =2.75、 YF 2 =2.23由圖 10-18 查得齒形系數 YS1 = 1.57 、 YS 2 =1.77由圖10-24c 查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞強度極限分別是?1= 500?、= 380?.。?2由圖 10-22 查得彎曲疲勞壽命系數 ?1=0.85 、 ?2= 0.88 。取彎曲疲勞安全系數S1.4，由式 10-14得?0.85 × 500 F1=?1 ?1=303.57Mpa?=1.4?0.88 × 380F 2=?2 ?2=238.86Mpa?=1.4YFYS2.75 × 1.5711= 0.0142F 1303.

15、57YF2YS22.23 × 1.77F 2= 0.0165238.86因為大齒輪的YF YS大于小齒輪，所以取F YF YS=0.0165F 2）試算模數235mKFt TY1YF YS·0.0165 = 1.877mm3= 2× 1.3 × 1.083 × 10× 0.689t2 F 1× 222d Z1（2）調整齒輪模數1）計算實際載荷系數前的數據準備。圓周速度v。d1 =m1z1=1.877 ×22=41.294mmv= ?d1tn1/(60×1000)= ?×41.294×9

16、70/(60 ×1000)m/s=2.10m/s齒寬 b。?= ? d1t =1×41.294=41.294 mm?高比 b/h。h= ( 2?×1 + 0.25 ) ×1.877 = 4.22?+ ?) ?= ( 2b41.294= 9.79h4.222)計算實際載荷系數K F。根據 v= 2.10m/s， 7 級精度，由圖10-8 查得動載荷系數K v=1.08 。3? ? ? ?= 1 ×5.245 ×10 3? 41.294 = 127 > 100?/? ?1查表 10-3，得齒間載荷分配系數K Fa=1.0由表10-4

17、 用插值法查得K H=1.417，結合bh=9.79 ，查圖1.-13 得K ?=1.35則，載荷系數為K = K K KK=1×1.08×1.0×1.35=1.458? ? ?3)由式（ 10-13），可得按實際載荷系數算得的齒輪模數3 ?31.458= 1.95mmm=m t = 1.877 × 1.3?1對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，取m2.0mm ，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足齒面接觸疲勞強度，須按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑 d1 = 60.432mm 來計算應有的齒數。小齒輪齒數d 160.

18、432130m2大齒輪齒數24.0230 120. 6 取 Z2=121，Z2 與 Z1 互質。4幾何尺寸計算(1)計算分度圓直徑d1=z1m1=30×2=60mmd2=z2m2 =121×2 = 242?(2) 計算中心距 a=?1 +?2 = 30+242 = 151?22(3)計算齒輪寬度 bd d 113030mm(4)齒頂圓直徑 da 1( z12)m( 302) × 2 64mmda 2 ( z2 2)m( 1212)×2246mm(5)齒根圓直徑 ? = ? - 4.5? = 64 - 4.5 ×2 = 55?1?1?= ?- 4

19、.5? = 246 - 4.5 ×2 = 237?2?2七.設計低速級齒輪1選精度等級、材料及齒數，齒型1）確定齒輪類型兩齒輪均為標準圓柱斜齒輪2）材料選擇小齒輪材料為40 （調質），硬度為 280 ，大齒輪材料為45 鋼（調質），硬度為 240HBS ，二者材料硬度差為40HBS 。3）運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用7 級精度4）選小齒輪齒數 z125 ，大齒輪齒數 z 2i 23 z1 3. 50 25 87. 5 , 取 Z2=88 。2按齒面接觸強度設計32?±1 ? ? ?2?1按式（ 1021）試算， ? ? ? ?( ? )1?1）確定公式內的各計算數

20、值（ 1）試選 KHt1. 3（ 2）由圖10-20，選取區域系數 Z H2. 5（ 3）由式（ 10-9）計算接觸疲勞強度用重合度系數Z a?1 = cos-1 ?(1?1/+ 2? ?) =cos -1 25 ×cos20° /(25+2 ×1)=29.531 °a?2 = cos-1(?2/+ 2?)=cos-188 ×cos20° /(88+2 ×1)=23.247 °?2? =z 1(tana1 tan )+ 2z(tana2 tan )/2?=25 ×(tan29.531° -tan

21、20° )+88 ×（tan23.247° - tan20°） /2 =1.7244- ?4-1.724Z = 3=3=0.871（ 4）計算小齒輪傳遞的轉矩T0=9.55 × 106× P/n0=9.55× 106× 11/970=4.245× 105 N mm（ 5）由表 10-7 選取齒寬系數d 1（ 6）由表10-5 查得材料的彈性影響系數Z E189 .8MPa 1/ 2（ 7）由圖10-25d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限H lim 3600MPa，大齒輪的接觸疲勞強度極限H lim

22、 3550MPa（ 8）由式10-15 應力循環次數?3 =(2 ×8 ×8 ×365)= 6.81 ×108= 60 ×243 ×1 ×60?N4=N3/u=6.81× 108/3.50=1.95 × 108（ 9）由圖10-23 查得接觸疲勞強度壽命系數?= 0.95 、 ?= 0.95?3?4（ 10）計算接觸疲勞強度許用應力取失效概率為 1%全系數為 S=1，由式 10-14? ? 3?3 ?30.95×600?= 570?=?= ? 4?4?4×550?=522.5?=?=

23、0.95取 ? 3 和 ? 4 中的較小者作為該齒輪副的解除疲勞許用應力，即? ? ? = ?4=523MPa2）計算（ 1）試算小齒輪分度圓直徑d1t3 2?±1? ? ?232× 1.3510 4+12.5 × 189.82? 2× 4.245 ×× 0.871?3? ?(? ? ?= ×4×(? )1523) =95.153mm?（2）計算圓周速度v= ?d3tnII /(60×1000)= ?×95.153 ×970/(60×1000)m/s=4.88m/s（ 3）計

24、算齒寬b 及模數 mnt?= ? ?d3t =1×95.153=95.153 mm（ 5）計算實際載荷系數K H。查表 10-2 得使用系數K A1根據 v=4.88 m/s，7 級精度，由圖10-8 查得動載荷系數? = 1.2?Ft3=2T 2/d3t=2×2.425×105/95.153 N=5.10 ×10 3NKA Ft3 /b=1×5.10×103/95.153N/mm=53.60N/mm 100 N/mm查表 10-3得齒間載荷分配系數K H =1.2由表 10-4查得KH?=1.426=1×1.2×

25、1.2×1.426=2.05故載荷系數 K H=K AK vK H K H（ 6）按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑，由式10-12 得d = d3K ?= 95.153×3 2.05= 110.76 mm33t?1.3（ 7）計算模數m?3m = ? = 110.76/25 =4.43mm33按齒根彎曲強度設計（ 1）由式 10-7 試算模數，即m32KFt TII YtdZ 322） 確定計算參數試選 KFt =1.3。YF YSF 由式（ 10-5）計算彎曲疲勞強度用重合度系數。Y =0.25+0.75/ =0.25+0.75/1.724=0.685? 計算YFY

26、S。F 由圖 10-17 查得齒形系數 YF1 =2.65、 YF 2 =2.23由圖 10-18 查得齒形系數 YS1 = 1.63 、 YS 2 =1.77由圖10-24c查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞強度極限分別是?3= 500?、?4= 380?.。由圖 10-22 查得彎曲疲勞壽命系數 ? =0.92 、 ?= 0.94 。?3?4取彎曲疲勞安全系數S1.4，由式 10-14得1=?1?10.92 × 500F?=1.4=328.57MpaF 2?2?20.94 × 380=?=1.4=255.14MpaYF1YS 12.65 × 1.63F 1=32

27、8.57= 0.0131YFYS2.23 × 1.7722=255.14= 0.0155F 2因為大齒輪的 YF YS大于小齒輪，所以取F YF YS=0.0155 F 2）試算模數2KTY1Y Y3 2×1.3 ×5Ft4.2453 × 10× 0.685mtFS·0.0155 = 2.657mm32= 2F 1× 25d Z1（2）調整齒輪模數1）計算實際載荷系數前的數據準備。圓周速度v。d3 =m3z3=2.657 ×25=66.425mmv= ?d3tnII /(60 ×1000)= ?×

28、; 66.425 ×243/(60 ×1000)m/s=0.845m/s齒寬 b。?= ? d3t =1×66.425=66.425 mm?高比 b/h。(2?)(2 ×1 + 0.25)×2.657 = 5.978?h=?+ ? ?=b66.425= 11.11h5.9782)計算實際載荷系數K 。F根據 v= 0.845m/s， 7 級精度，由圖10-8 查得動載荷系數 K v=1。由 F t3= 2×TII/d3=2×4.245×105/66.425N= 3.65×10 3 ?,?3? ?= 1 &

29、#215;3.65 ×10 3? 66.425 = 54.95 > 100?/?查表 10-3，得齒間載荷分配系數 K Fa=1.2 由表 10-4 用插值法查得K H=1.417，結合 hb=11.11，查圖 1.-13 得K ?=1.30則，載荷系數為K=KKKK =1×1×1.2×1.30=1.56? ? ?3)由式（ 10-13），可得按實際載荷系數算得的齒輪模數3?3 1.56m=m t ?= 2.657 × 1.3= 2.823mm?3對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，取m3mm ，已

30、可滿足彎曲強度。但為了同時滿足齒面接觸疲勞強度，須按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑 d1 = 95.153mm 來計算應有的齒數。小齒輪齒數 z 3d 395.153m333大齒輪齒數 z 4z 3 u3. 5 32 112，Z2 與 Z1互質。4幾何尺寸計算(1)計算分度圓直徑d3=z3m3=33×3=99mmd4=z2m2 =112×3 = 336? +?199+336= 217.5?(2) 計算中心距 a= 12=22(3)計算齒輪寬度 bd d 319999mm(4)齒頂圓直徑 da 3( z 32) m( 332) × 3 105mmda 4 ( z 4

31、2)m( 1122)×3342mm(5)齒根圓直徑 ?3 = ?3-4.5? = 99 - 4.5 ×3 = 85.5?4 = ?4 - 4.5?= 342 - 4.5 ×3 = 328.5?5高速級齒輪齒面接觸疲勞強度校核（ 1） KH=K A K vK H K H由表 10-2 得 K A=1計算圓周速度v= ?d1tn1/(60×1000)= ?×60×970/(60 ×1000)m/s=3.05m/s根據 v=3.05m/s， 7 級精度，由圖10-8 查得動載荷系數KV1.11Ft1=2T 1/d1t=2 

32、5;1.083×105/60 N=3.58 ×103NKA Ft1 /b=1×3.58×103/60 N/mm=59.7N/mm 100 N/mm查表 10-3 得齒間載荷分配系數K H=1.2由表 10-4 查得K H1.42故載荷系數 K HAKvKH H ×1.11×1.2×1.42=1.89=KK=1（2）由圖 10-20，選取區域系數Z H2. 5（3）由式（ 10-9）計算接觸疲勞強度用重合度系數Z a?1=cos-1?(?/+ 2?) =cos -130 ×cos20° /(30+2 

33、15;1)=28.241 °11?a?2 =cos-1(?2/+ 2?)=cos-1121 ×cos20°/(121+2 ×1)=22.421 °?2?=z (tan tan )+ z(tan tan )/21a12a2=30 ×(tan28.241° -tan20° )+121×（ tan22.421° - tan20°） /2 =1.6984- ? 4-1.698Z=3=3=0.875（ 4）由表10-5 查得材料的彈性影響系數Z E189 . 8MPa1 / 2將上述數據帶入式（

34、10-10）得2?1?+ 1 = 3··? ? ? ? ? 12 ×1.89 ×1.083×10 54.02 + 1·2.5 ×189.8 ×0.875 = 531MPa ?= 1 ×603·4.026低速級齒輪齒面接觸疲勞強度校核（ 1） KH=K A K vK H K H由表 10-2 得 K A=1計算圓周速度v= ?d1tn1/(60×1000)= ?×97×970/(60 ×1000)m/s=4.9m/s根據 v=4.9m/s，7 級精度，由圖1

35、0-8 查得動載荷系數KV1.11Ft1=2T 1/d1t=2 ×4.2×105/60 N=14 ×10 4NKA Ft1 /b=1×1.4×104 /60 N/mm=233N/mm 100 N/mm查表 10-3 得齒間載荷分配系數K H=1.0由表 10-4 查得K H1.42故載荷系數 K HAvKH H×1.11×1.0×1.42=1.58=KKK=1（2）由圖 10-20，選取區域系數Z H2. 5（3）由式（ 10-9）計算接觸疲勞強度用重合度系數Z a=cos-1(?)=cos-1?1?/+ 2?33

36、×cos20° /(33+2×1)=27.626°11a?2=cos-1 ?(?/+ 2?) =cos-1 119 ×cos20° /(119+2×1)=22.459 °22?=z (tan tan )+ z(tan tan )/21a12a2=33 ×(tan27.626° -tan20° )+119×（ tan22.459° - tan20°） /2=1.774- ? 4-1.78=0.734Z=3= 3（ 4）由表 10-5 查得材料的彈性影響系數Z

37、 E189 . 8MPa1 / 2將上述數據帶入式（10-10）得2?1?+ 1? = 3··? ?1?2 ×1.89 ×4.2 ×10 53.5+ 1·2.5 ×189.8 ×0.734 = 520MPa ?= 1 ×973·3.57.高速級齒輪齒根彎曲疲勞強度校核（ 1 ） K? = K?K?K?K?由表 10-2 得使用系數 K? = 1根據 v= ?d1tn1/(60×1000)= ?×60×970/(60 ×1000)m/s=3.05 m/s，7

38、 級精度， 查圖 10-8 得動載荷系數 K? = 1.10由 Ft1= 2×TI/d3=2×1.083×105/60N= 3.934×103 ?,? ? ?= 1 ×3.934 ×10 3 ? 60 = 65.6 < 100?/? ?1查表 10-3，得齒間載荷分配系數K Fa=1.2b 由表 10-4 用插值法查得K H=1.417，結合 h=9.79 ，查圖 1.-13 得K ?=1.35則，載荷系數為K = K K K K =1×1.1×1.2×1.35=1.71? ? ? ? ?由圖 10-17查得齒形系數 Y