一级减速器设计方案教材

1、一、传动方案拟定 2二、电动机选择 2三、计算总传动比及分配各级的传动比 4四、运动参数及动力参数计算 4五、传动零件的设计计算 5六、轴的设计计算 1.1七、滚动轴承的选择及校核计算 19八、键联接的选择及校核计算 22九、参考文献 23十、总结 23机械设计课程设计计算说明书计算过程及计算说明一、传动方案拟疋第15组：设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动(1) 工作条件：使用年限7年，工作为二班工作制， 连续单向运转，载荷轻微冲击；环境最咼温度 35C;小批量生产。(2) 原始数据：运输带工作拉力 F=2500N ;运输带 工作速度V=2.0m/s (允许误差为土 5%;滚筒直径D=460m

2、m ;滚筒长度L=500mm。二、电动机选择1、 电动机类型的选择：Y系列二相异步电动机2、电动机功率选择：(1)传动装置的总功率：3n总=n带x n轴承x n齿轮x n联轴器x n滚筒=0.95X 0.983 x 0.98x 0.99X 0.96=0.8328(2)电机所需的工作功率：F=2500NV=2.0m/sD=460mmL=500mmn 总=0.8328P 工作=6.0038KWP 工作=FV/(1000 n 总)=2500 X 2.0/(1000 X 0.8328)=6.0038KWn 滚筒=83.0374r/min3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n 筒=60 X 1000V

3、/ n D=60X 1000 X 2.0/ ( n X 460)=83.0374r/mi n按机械设计使用手册推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I ；=35。取V带传动比| ；=24,则总传动比理时范围为I 620。 故电动机转速的可选范围为 n=| xn 筒=(620)X 83.0374=489.221660.75r/min 符合这一范围的同步转速有 750、1000、1500 r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有二种适用的 电动机型号：因此有三种传支比方案，综合考虑电动电动机型号Y160M-6i 总=11.681据手册得i齿轮=5i 带=2.3362ni =9

4、70r/m innn=415.2041r/minnm=83.0408r/minPi=6.0038KW机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的 传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1000r/min。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及 同步转速，选定电动机型号为Y160M-6。其主要性能：额定功率：7.5KW，同步转速1000r/min,满载转速 970r/min，额定转矩 2.0。质量120kg。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比:i 总二n 电动/n 筒=970/83.0374=11.6812、分配各级伟动比（1） 据机械设计使用手册，取齿轮i齿

5、轮=5 （单级减速器i=35合理）（2）t i总=i齿轮x I带 i 带=i 总/i 齿轮=11.6814/5=2.3362四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）ni=n 电机=970r/minnII=nI/i 带=970/2.3362=415.2041（r/min）nIII= nII/i 齿轮=415.2041/5=83.0408（r/min）2、计算各轴的功率（KW ）Pi=p 工作 =6.0038KWPii =Pi x n 带=6.0038 x O.95=5.7036KVPiii =Pii x n 轴承 x n 齿轮=5.7036 x 0.98 x 0.98=5.477

6、7KW3、计算各轴扭矩（N mm）Ti=9.55x 106P|/ni=9.55 x 106x 6.0038/970=59109.5N mmTii=9.55x 106PH/nii=9.55x I06x5.7036/415.2041=131187N mmTiii=9.55 x 106Pm/nm=9.55 x 106 x 5.4777/83.0408=623996N mm五、传动零件的设计计算1、皮带轮传动的设计计算（1）选择普通V带截型由课本机械设计基础P218表13-8得：kA=1.2Pc=KaP=1.2x 7.5=9.0KW由课本机械设计基础 P219图13-15得：选用B型V带（2）确定带轮

7、基准直径，并验算带速由机械设计基础P219图13-15得，推荐的小带轮基准直径为125130mmPii=5.7036KWPiii=5.4777KWTi=59109.5n mmT ii=131187N mmTiii =623996n mm由机械设计基础P219表13-19得则取 ddi=130mmdmin=125dd2=ni/nii ddi= (970/415.2041) xl30=303.7mm 由课本机械设计基础P219表13-9,取dd2=315mm 实际从动轮转速 门2 =山1耳2 =970 x 130/315=400.32 r/min转速误差为：(n ii- n2)/nii=(415.

8、2041-400.32)/415.2041 =0.0360.05(允许)带速 V : V= n dd1 n/ (60x1000)=n x 130x 970/ (60x 1000)=6.602m/s在525m/s范围内，带速合适。(3)确定V带基准长度Ld和中心矩a初步选取中心距ao=1.5 (d1+d2) =1.5x (130+315)=667.5mm 取 a=750mm，符合 0.7(dd1+dd2)w aw 2(dd1+dd2)由课本机械设计基础P220得带长：2L=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)/4a=2 x 750+1.57(130+315)+(315-130)

9、2/ (4x 750)=2210mm根据课本机械设计基础P212表(13-2 )对B型dd2=315mmn2 =400.32r/mi nV=6.602m/s311.5mm w a01200 (适用)(5) 确定带的根数根据课本机械设计基础P214 表(13-3)P0=2.08 KW根据课本机械设计基础 P0=0.30KW根据课本机械设计基础K a =0.97P216 表(13-5)P217 表(13-7)根据课本机械设计基础P212 表(13-2)Kl=1.03由课本机械设计基础P218 式(13-15)得 Z=Pc/P0=Pc/(P0+ P0)K a KlZ=4根Fo=276.19NFq =

10、2192.09Na Hiim1 =720Mpaa Hlim2=610MpaT Flim1=610MpaT Flim2 =470Mp=9.0/ (2.08+0.30) x 0.97x 1.03=3.8取4根(6) 计算轴上压力由课本机械设计基础P212表13-1查得q=0.17kg/m，由式(13-17)单根 V带的初拉力：F0=500Pc (2.5/K a ) -1 /ZV +qV 2=(500x9.0) (2.5/0.97)-1/(4 x6.602)+0.17x 6.6022N =276.19N则作用在轴承的压力Fq,由课本机械设计基础P221 式(13-18)FQ=2ZFosin a 1/

11、2=2 x4x276.19sin(165.60/2)=2192.09N2、齿轮传动的设计计算(1)选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为217286HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度197286HBS ; 根据课本机械设计基础P168表11-2初选7级 精度。由课本机械设计基础P166图11-1查得：(T Hlim1 =720Mpa(T Hlim2=600Mpa(T Fiimi=610Mpa(T Fiim2 =470Mpa由课本P171机械设计基础表 11-5,通用齿轮和 般工业齿轮，按般可靠度要求选取安全系数Sh=1.0彷 H1

12、=彷 Hliml /SH=720/1.0Mpa=720.0Mpa(T h2= (T Hlim2/SH=600/1.0Mpa=600Mpa按一般可靠度选取安全系数Sf=1.25t f i = t Fiimi /SF=610/1.25Mpa=488.0Mpat f2= t Fiim2 /Sf =470/1.25Mpa=376.0Mpa(2)按齿面接触疲劳强度设计转矩T1=9.55 x 106 x P/ nII=9.55 x 106 x 6.0038/ 415.2041=138092N mm确定有关参数如下：传动比i齿=5取小齿轮齿数Z1=24。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=5 x 24=120实际传

13、动比1。=120/24=5传动比误差：i-i o/l=5-5/5=0% (2KT 1 X (u+1) x (ZeZh) 2)/( d XuX (T h2)1/3 =(2 X 1.2X 138092x( 5+1) x( 188X 2.5) 2/ (0.9 x 5 x 5882) ) 1/3= 65.60mm模数：m=d1/Z1=65.60/24=2.7mm根据课本机械设计基础P57表4-1取标准模数：m=3mm确定有关参数和系数分度圆直径：d1=mZ1=3 x 24mm=72mmd2=mZ2=3 x 120mm=360mm齿顶圆直径：da1=m(Z1+2)=3 X (24+2)=78mmda2=

14、m(Z 2+2)=3 X (120+2)=366mm齿宽：b= dd1=0.9x72mm=64.8mm取 S=70mm b2=65mm中心距 a= (d1+d2) /2=(72+360)/2=216mm(3)校核齿根弯曲疲劳强度根据齿数Zi=24,Z2=120由课本机械设计基础P173图(11-8)和(11-9)所得齿形系数YFa和应力修正系数YsaY Fa1=2.75Y Sa1=1.58Yfb2=2.14Ysa2=1.83将求得的各参数代入式彷 Fi = (2kTi/bm2Zi)YFalYsal=2X 1.2x 138092/ (70x32x24) x2.75x 1.58Mpa=95.24M

15、pa 彷 f1=488.0 Mpa(T F2=(T F1 YFa2Ysa2/YFaSa1=95.24X 2.14X 1.83/(2.75 X1.58) Mpa =85.84Mpa C(P/n) 1/3=115 (5.7035/415.2041)1/3mm=27.54mm考虑有键槽，将直径增大 5%，则 d1=27.54 x (1+5%)mm=28.92二选 d=30mm(2)确定轴各段直径和长度段：d=30mm 长度取L=60mmd2=40mmh=2c c=1.5mm段:d2=di+2h=30+2 x2x 1.5=36mm二 d2=36mm初选用7208c型角接触球轴承，其内径为 40mm,宽

16、度为17mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有 定距离。取套筒长为 20mm，通过密土封盖轴段长L2=92mm应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有d3=50mm一定矩离而定，为此，取该段长为 55mm，故II段长：L3=20mmL2=( 20+17+55)=92mm段直径d3=50mmd4=78mmL3= 20mmL4=75mm段直径与齿轴齿顶圆直径相等d5=50mmd4=78mmL5=19mm长度接近齿轮齿宽，即 L4=72+3=75mmd6=40mm段直径d5=d3=50mm. 长度L5=19mmL6=22mm段直径d6=d2=40mm， 长度L6=22mmL=11

17、4mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=114mm(3)按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已知 d1=72mm求转矩：已知=138092N mmFt =3835.9N求圆周力：Ft根据课本机械设计基础P168 (11-1)式得Ft=2Ti/di=2 x 138092 /72=3835.9N 求径向力Fr根据课本机械设计基础P168( 11-2)式得Fr=Ft tan a =3835.9 x tan200=1396.2N 因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=57mm(1) 绘制轴受力简图(如图a)(2) 绘制垂直面弯矩图(如图 b) 轴承支反力：Fay=Fby=F/2=698.1NFaz=Fb

18、z=F2=1917.95N由两边对称，知截面 C的弯矩也对称。截面 C在垂 直面弯矩为Mc1=FAyL/2=698.1 x 114/ (2X 1000) =39.8N m(3)绘制水平面弯矩图(如图 c )Fr=1396.2NFay =698.1NFby =698.1NFaz =1917.95NM C1=39.8N m截面C在水平面上弯矩为:M C2=1O9.3N mMe =116.3N mMc2=FazL/2=1917.95 x 114/ (2 X 1000) =109.3N mT=131.2N m(4)绘制合弯矩图(如图d)Mc=(Mci2+Mc22)1/2=(39.82+109.32)1

19、/2=116.3N m绘制扭矩图(如图e)转矩：T=9.55 x(P2/n2)x 106=9.55x( 5.7036/415.2041)X 106=131.2N m绘制当量弯矩图（如图f）Mec =140.4N m转矩脉动循环变化，取a =0.6，截面C处的当量弯矩:Mec=M c2+( a T)21/2=116.32+(0.6 x 131.2)21/2=140.4N m(T e =29.6MPa(T_1】b=60MPa(7)校核危险截面C的强度 由式(6-3)(T e=Mec/0.1d43=10003 x 140.4/0.1 x 783=29.6MPa c(P3/ n3)1/3=115(5.

20、4777/83.0408)1/3=46.5mm取 d=48mm2、轴的结构设计(1 )轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央， 相对两轴 承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向 固定，联接以平键作过渡配合固定， 两轴承分别以轴 肩和大筒定位，则采用过渡配合固定 d1=48mmL1=82mm(2 )确定轴各段直径和长度 段：di=48mm 长度取Li=82mmt h=2cc=1.5mm 段:d2=di+2h=48+2 x2x 1.5=54mm二 d2=54mm初选用7211c型角接触球轴承，其内径为 55mm, 宽度为20mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体

21、内壁应 有 疋距离。取套筒长为 20mm，通过密土封盖轴段长 应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有 一定矩离而定，为此，取该段长为 41mm,安装齿轮 段长度应比轮毂宽度小 2mm,故II段长：L2= (2+20+20+41) =83mm 段直径d3=61mmL3= 60mm 段直径d4=67mm由手册得：c=1.5h=2c=2 x 1.5=3mmd4=d3+2h=61+2 x 3=67mm长度与右面的套筒相同，即 L4=20mm 段直径d5=55mm. 长度L5=22mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=110mm(3)按弯扭复合强度计算求分度圆直径：已知 d2=360mmd2=

22、55mmL2=83mmd3=61mmL3=60mmd4=67mmL4=20mmd5=55mmL5=22mm求转矩：已知T3=623996N mm求圆周力Ft:根据课本机械设计基础P168( 11-1)Ft =3466.6N式得Ft=2T3/d2=2 x 623996/360=3466.6N求径向力Fr根据课本机械设计基础P168(11-1a)Fr=1261.1N式得0Fr =Ft tan20 =3466.6 x 0.36379=1261.1N.两轴承对称二 LA=LB=55mmFax =Fby =630.5N求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFaz=Fbz =1733.3NFax =Fby

23、 =Fr/2=1261.1/2=630.5NFaz=Fbz=F2=3466.6/2=1733.3N(2)由两边对称，截面C的弯矩也对称M C1=34.7N m截面C在垂直面弯矩为Mc1=FaxL/2=630.5 x 55/1000=34.7N mM c2=95.3N m(3)截面C在水平面弯矩为Mc2=FazL/2=1733.3 x 55/1000=95.3N m(4)计算合成弯矩Mc= ( Mc12+Mc22 ) 1/2M c =101.4N m=(34.72+95.32) 1/2=101.4N m计算当量弯矩：根据课本机械设计基础P246Mec =387.9N m得 a =0.6Mec=M

24、 c2+( a T)21/2=101.42+(0.6 x 623.996)21/2=387.9N m(6)校核危险截面C的强度(T e =16.5Mpa由式(14-5)彷-1be=Mec/ (0.1d3) =10003 x 387.9/(0.1 x 613)轴承预计寿命29200h=17.1Mpa厂1b=60Mpa二此轴强度足够七、滚动轴承的选择及校核计算根据根据条件，轴承预计寿命16x 365x 5=29200 小时1、计算输入轴承(1)已知 nn =415.2041r/min两轴承径向反力：Fr1=Fr2=1917.95N初先两轴承为角接触球轴承 7208C型Fs1=Fs2=1228.3N

25、根据课本机械设计基础P281 (16-12)得轴承内部轴向力Fs=0.63Fr 则 Fs1=Fs2=0.63Fr1=1208.3NFa1=Fs1=1208.3N(2) I Fs1+Fa=Fs2Fa=0Fa2=Fs2=1208.3N故任意取一端为压紧端，现取 1端为压紧端Fa1=Fs1=1208.3NFa2=Fs2=1208.3NFa1 /Fr1=0.63(3)求系数x、yFa2/Fr2=0.63Fai/Fri=1208.3N/1917.95N=0.63Fa2/Fr2=1208.3/1917.95N=0.63根据课本机械设计基础P280表(16-11)得e=0.68FAi/FRiexi=1FA2

26、/FR229200h二预期寿命足够2、计算输出轴承(1)已知 nm =80.0403r/minFa=0Fr=Faz=1733.3NX1 = 1y1=0x2=1y2=0P1=2301.54NP2=2301.54NLH=120293h预期寿命足够Fr =Faz=仃33.3NFs1=Fs2=1091.98N试选7210C型角接触球轴承根据课本机械设计基础P281表（16-12 ）得Fs=0.63Fr,则FS1=FS2=0.63FR=0.63 X 1733.3=1091.98N(2) 计算轴向载荷Fa1、Fa2t Fs1+Fa=Fs2Fa=0任意用一端为压紧端，1为压紧端，2为放松端两轴承轴向载荷：F

27、a1 =Fa2=Fs1=1091.98N(3) 求系数x、yFa1 /Fr1=1091.98/1733.3=0.63X1 = 1y1=0X2=1y2=0P1=2079.96NP2=2079.96NFa2/Fr2=1091.98/1733.3=0.63根据课本机械设计基础P280表(16-11)得：e=0.68：FAFR1e X1=1y1=0t FA2/FR229200h二此轴承合格八、键联接的选择及校核计算轴径 d=30mm,L1=60mm查手册得，选用C型平键，得：键 A 8x 7l=L 1 -b=60-8=52mmT2=131.187N mh=7mm根据设计手册得(T p=4T2/dhl=4 x 131187/