机械设计与制造实践设计计算说明书设计题目：二级展开式齿轮减速箱2015年1月16日设计计算及说明1引言(1)运输带工作拉力：F 2200N ;(2)运输带工作速度：v 1.1m/s( 5%)；(3)滚筒直径：D 240mm ；(4)工作寿命：8年双班制工作；(5)工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作, 有粉尘，环境最高温度35Eo2传动装置设计2.1 传动方案展开式二级圆柱齿轮减速器，如图1所示。
图1减速器传动方案展开式二级圆柱齿轮减速器传动路线如下:主要结果F=2200N V=1.1m/s D=240mm* 带式运输采用二级圆柱齿轮设计，其效率高，工作耐久，且维修简便。
高，低速级均采用直齿齿轮，传动较平稳，动载荷也较小，可以胜任工作要 求。
但其齿轮相对于支承位置不对称，当轴产生弯扭变形时，载荷在齿 宽上分布不均匀，因此在设计时应将轴设计的具有较大的刚度。
同时由 于减速传动，使输出端扭矩较大，在选择轴和轴承的时候要特别注意。
2.2 选择电机 2.2.1 类型 丫系列三相异步电动机。
2.2.2 型号 (1)电动机容量 1、 工作机所需功率PWv 1.1m/s ， F 2200N ， D 240mm ， w 0.95 c Fv 2200 1.1 cm \巳 ------------- ----------------- 2.56(kw)1000 w 1000 0.952、 电动机的输出功率P dP W-a查参考文献⑸表2-4得： 弹性连轴器传动效率10.99，闭式圆柱齿轮选用8级精度的齿轮传动效率20.97滚动轴承传动效率3传动装置总效率a =P PW2.56 da0.8953、 电动机的额定功率由参考文献［1］表12-5选取丫132S-6型号电动机0.99 2 223=0.8952.86(kw)P w2.56(kw)0.895P d2.86kwP ed3kw额定功率P ed3kw电动机的转速 、工作机主轴转速60 1000 1.1 n” 87r min 240、各级传动比可选范围 查参考文献⑸表2-1得两级展开式圆柱齿轮减速器的传动比范围i a 为9-36 、电动级转速的确定 电动机可选转速范围由参考文献［1］表12-1得到电动机型号为Y132S-6,主要技术数据如下:'wn i ”n”（9~ 36） 87 783~3132rminmaw从参考文献［1］表12-1查得: 同步转速为1000r/min 满载转速为960r/min同步转速1000r/min满载转速960r/minY132S-6、电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸 电动机额定功率P ed3kw 。
制表如下:1.25i22.97 取22.4 传动装置的运动和动力参数2.4.1各轴转速 n (r/min )2.4.2 各轴输入功率P ( kW2.3 传动传动比分配 2.3.1总传动比ian mnw96011 872.3.2分配各级传动比L 3.71 i22.97iai 11 i 1 i 2I23.71电动机轴为0号轴，高速到低速各轴依次为1、2、3号轴n。
960r/minI。
960r/mi n 960r/min1n °960r / min n ,960r / min n2259r / minn 3 87r/ m innm960r/min 259r/min 1 3.71 nmi °i 1i2 _1440_「/ min 87r/ min1 3.71 2.97 n° 87r/m in'32.4.3各轴扭矩T (N? m m )最终数据如下:3传动零件设计3.1 高速级3.1.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按照给定的设计方案可知齿轮类型为直齿圆柱齿轮;巳Pd3kwP 3 0 .99 0.99 kw 2 .94 kw P22.94 0.97 0.99 kw 2.86 kw P32.860.970.99 kw2.68 kwP 03kwP 2.94kw P 2.82kw P 2.68kwT °9550 106 P 3d9550 N mnm960 29.84N m9550P 1 n 12.94 “ 9550 ------N m96029.25N mT29550 P 2 9550 T39550n 22・82N103.98NT29.84N mT 29.25N mT2103.98N m T3294.18N mP3n3955028>294.18N（2）电动机为一般工作机，速度不高，选择7级精度；（3）材料选择选取：小齿轮的材料为40Cr （调质），硬度为280HBS 大齿轮的材料为45钢（调质），硬度为240HBS 二者硬度差为40HBS（4）选小齿轮的齿数为乙23大齿轮的齿数为z2 i123 3.71 85.33取z2863.1.2 按齿面接触强度设计：d 1t 2.323KE u 1 Z EK t 1.3 （1）确定公式内的各计算数值：1）初选K t 1.34 ）计算小齿轮传递的转矩T129.25N m5）由参考文献［2］表10-6查取材料弹性影响系数：Z E189.8MPa126）根据参考文献［2］表10-7 取d 17）由参考文献［2］图10-21 （d）按齿面硬度查得，小齿轮的接触疲劳强度极限:H lim1 6°°Mpa大齿轮的接触疲劳强度极限:Hlim2550Mpa8）计算应力循环次数：N1 60njL h 60 960 1 2 8 300 8 2.212 109N29N1 2.212 10i1 3.715.961 1089）由参考文献［2］图10-19 T129.25N mZ E 189.8MPa 29 N1 4.1472 10N20.873 109z123z286由循环次数查得，接触疲劳寿命系数：KHN 10.97 ,KHN21・0610) 接触疲劳许用应力取失效概率为1%安全系数S = 1,得：[H ]1 KHN1 lim1 0.97 600 582MP a S [H ]2 KHN 2 Im 1.06 550 583MP aS 11) 许用接触应力的计算取两者中的小值：[H ]= [ H ]1=582MPa(2)计算1) 试算小齿轮分度圆直径. Q 1 k t T 1 U 1Z H Z E\2 d 1t 2.3231 ( ) y d u [ H ]1-1.3 29250 3.71 1 189.8 23--------------------------- ( --------- )2mm \ 1 3.71 582 50.426mm2) 计算圆周速度d 1t n i 50.426 960 , vm/ s60 1000 60 10002.53m/ s3) 计算齿宽b 及模数mbd d 1t 1 50.426 mm 37.33mmd 1t 50.426 c “cmt — --------------- mm 2.192mm乙 23h 2.25m t 2.25 2.192mm 4.932mmb 50.426 ““10.22h 4.9325)计算载荷系数由参考文献[2]表10-2得使用系数k A 1 , 由图10-8得动载系数k v 1.12KHN 10.97 K HN 21.06S = 1[H ] 582MP adu 50.426mmv 2.53m/sb 50.426mmm t 2.192mm h 4.932mm -10.22 h由表 10-4 k H 1.419 , 图 10-13 k F 1.35 直齿轮k H k F 1 故载荷系数为 k k A k v k H k H1 1.12 1 1.419 1.5896）按实际载荷系数校正所得分度圆直径（1）确定计算参数1）由文献［2］图10-20C 查得4）计算载荷系数小齿轮的弯曲疲劳强度极限 FE1 500MP a大齿轮的弯曲疲劳强度极限FE2380MP a2 ）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数 k FN 1 0.84, k FN 2 0.863）计算弯曲疲劳强度许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4[F1]kFN 1 FE1S0.84 5001.4MP a 300.00 MP a FE1FE2k FN 1 kFN 2[F1]F2]k FN 2 FE 2S[F2]500MP a 380MP a0.84 0.86300.00M 233.43M P a0.86 3801.4MP a233.43MP ak 1.5893■, 1.353.916mmd 1 53.916mm7）计算模数d 1 53.916 m ----- -------------乙 232.34m 2.34d 150.4263.1.3k k A k v k F k F1 1.12 1 1.35 1.5125）查取齿形系数由文献[2]表10-5Y Fa1 2.69,Y Fa2 1.5756）查取应力校正系数由文献[2]表10-5 Y Sa1 2.208,Y Sa2 1.776大齿轮数值大(2)计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数。
因此，取m 2mm已可满足弯曲强度的要求，需按齿面接触疲劳强度所得的分度圆直径d153.916mm来计算齿数。
3.1.4Z1d1m53・91626.92取z-i 27, z2 i1 z-i 3.71 27 100.17圆整取z2101相关几何尺寸的计算(1)中心距m 2mmz, 27z2101k 1.5127）计算大、小齿轮的育并比较YFa 1YSa1[F】1缈停50.0141300.00 YFa 2Y sa2 YFa2YSa2[F]22・208 17760.0168233.43[F]20.0168m n2kT1 Y Fa Y sa3dZ1[F]2 152 29500 0.0168mm\ 1 2321.41mm m 1.41mm（乙z2）m （27 101） 2a mm2 2128mm（2）计算大、小齿轮的分度圆直径d i Z i m 27 2mm 54mmd2 Z2m 101 2mm 202mm（3）计算齿轮宽度b d d1 1 54mm 54mm取B254mm, B159 mm3.2 低速级3.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按照给定的设计方案可知齿轮类型为直齿圆柱齿轮；（2）电动机为一般工作机，速度不高，选择7级精度；（3）材料选择选取：小齿轮的材料为40Cr （调质），硬度为280HBS 大齿轮的材料为45钢（调质），硬度为240HBS 二者硬度差为40HBS（4）选小齿轮的齿数为Z321大齿轮的齿数为z4 z3 i2 21 2.97 62.37取z4 623.2.2 按齿面接触强度设计：d2t 2.32严口咅2\ dU[ H]（1）确定公式内的各计算数值：1 ）初选K t 1.32 ）计算小齿轮传递的转矩T2103.98 N m a 128mmd154mmd2202mmB254mmB159mmZ3 21z462K t 1.3T2103.98 N m d 13 ）由参考文献[2]表10-7选取齿宽系数d 14）由表10-61 查取材料弹性影响系数：Z E189.8MPa 25）由参考文献[2]图10-21 （d）按齿面硬度查得，小齿轮的接触疲劳强度极限：Hlim3 600 Mpa大齿轮的接触疲劳强度极限：H lim4 550Mpa6）计算应力循环次数：N3 60njL h 60 259 1 2 8 300 8 5.967 108Kl N3 5.967 108“c“8N4— - 2.009 10i2 2.977 ）由参考文献[2]图10-19由循环次数查得，接触疲劳寿命系数：KHN3 1.06，KHN 4 1.148）接触疲劳许用应力取失效概率为1%安全系数S = 1,得：[H]3KHN3 lim3 1.06 600 636MP aS[H]4KHN4 lim4 1.14 550 627MP aS10）许用接触应力的计算取两者中的较小值：[H] [ H]4 627 MP a1）试算小齿轮分度圆直径d2t 2.323 L^）2X d u [ H]亠一」2 1.3 103980 2.97 1 ,189.8、22.32勺（）2mm\ 1 2.97 62774.50mm2）计算圆周速度1fZ E 189.8MPa*H lim3600MpaH lim4 550Mpa8N3 5.967 10N4 2.009 108KHN 3 1.06 KHN 4 1.14[H ] 627MP ad2t 74.50 mmd^n? 74.50 259 ,v m/ s60 1000 60 10001.01m/s3）计算齿宽b及模数m ntb d d2t 1 74.50 mm 74.50mmd2t 74.50mt —--------mm 3.548mmZ3 21h 2.25m t 2.25 3.548mm 7.983mm4）b 74.50 …9.33h 7.9835）计算载荷系数由参考文献[2]表10-8得动载系数k v 1.07由表10-4 k H 1.424 ,查图10-13 k F 1.3由表10-2得使用系数k A 1直齿轮k H k F 1故载荷系数为k k A k v k H k H 1 1.07 1 1.424 1.5246）按实际载荷系数校正所得分度圆直径ik ；1 524d3 d3td—74.50 % ----------------- mm 78.55mm\k t\ 1.37）计算模数d3 78.55m 3 3.74Z3 213.2.3按齿根弯曲强度设计m J2"；从玄v d z3 [ F] v1.01m/sb 74.50mmm t 3.548mm h7.983mm b-9.33hk 1.524d378.55mm m 3.74（1） 确定计算参数1）由文献[2]图10-20C 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 FE3 500MP a 大齿轮的弯曲疲劳强度极限FE4380MP a2 ）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数k pN 3 0.88, k FN 4 0.903） 计算弯曲疲劳强度许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4k FN3FE30.88 500[F3]MP a 314.29MP aS1.4r- k pN 4FE 40.90 380n /ir->[F4]~~FE± ------------------- MP a 244.29MP aS 1.44） 计算载荷系数k k A k v k F k F1 1.07 1 1.30 1.3915）查取齿形系数由文献[2]表 10-5Y Fa3 2.76,Y Fa4 2.276） 查取应力校正系数由文献[2]表 10-5Y Sa3 1.56,Y Sa4 1.7357） 计算大、小齿轮的YFaYSa并比较[F ]Y Fa3Y sa32.76 1.56-------------- 0.0137 [F 】3314.29Y Fa4YSa42・27^7350.0161[F ]4 244.29大齿轮数值大，选大的值（2） 计算FE3500MPaFE4380MP a[F 3]314.29M [F 4]244.29Mk 1.391Y Fa3 2.76 Y Fa4 2.27 Y Sa3 1.56 Y sa4 1.735Y Fa3Y Sa30.0137[F ）3Y Fa4Y Sa40.016'[F ]42兀Y Fa Y sa2 1391 103980 0.0161mm m 2.194mm3241 2122.194mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数。