单级蜗杆减速器课程设计说明书.doc

1、xx 大学机械设计课程设计题目：单级蜗杆减速器专业：Xx班级：Xx学号：姓名：小吕指导教师：Xx日期：2009-1-9设计题目： 用于胶带运输的单级圆柱齿轮减速器，传送带允许的速度误差为5% 。双班制工作，有轻微振动，批量生产。已知数据：运输带曳引力F(KN)=3.5运输带速度V(m/s)=1.2卷筒直径D(mm)=400使用年限Y=5运动简图：F65v43121 电动机2 带传动 3单级齿轮减速器4联轴器5 卷筒 6 传送胶带设计计算及说明一、 电动机的选择与计算：1、电动机类型的选择：电动机根据动力源和工作条件，选用 Y系列三相异步电动机。2、确定电动机转速：1000r/min和 1500

2、r/min3、电动机功率选择：Pw =Fv卷筒输出功率1000 =4.2kw卷筒的转速nw =60* 1000v=57.3r/minDV带传动1=0.96 ；滚动轴承 2对2=0.99 ；圆柱齿轮传动3=0.97 ；弹性联轴器4=0.99 ；卷筒轴滑动5=0.96.传动装置的总效率=2* *=0.96* 0.992 *0.97*0.99*0.96*123450.86电机所需功率： Pd =P/=4.2/0.86=4.88kw所以选择电动机的额定功率为5.5 kw 。4、 电动机的型号确定：=0.86 ；P =4.88kw ；d电动机额定功率为5.5kw;减速器传动比：i 2 =4.19电 动

3、机额定同同步转满载转总 传 动减 速 器类型功率速速比传 动 比kwr/minr/minii 2Y132S-45.51500144025.136.28Y132M2- 5.5100096016.754.196其中 总传动比 i=电动机满载转速 n /输送机工作轴转速当同步转速为1500r/min时 ， i=5.98 不 在6-24( i1 * i 2 ) 内。所以应选择 Y132M2-6，该满载转速为 960 r/min.Y132M2-6电动机的外型尺寸（ mm）：H:132 A:216 B:178 C:89 D:38 E:80 F*GD=10*8 G:33 K:12 AB:280 AD:210

4、 AC:135 HD:315 AA:60 BB:238 HA:18 L:515二、传动装置的运动和动力参数的计算：1、 各轴转速的计算：n =960r/min0nI =240r/minn =57.3/minIIn0 =nm =960r/minP05.5kwPI5.28kwnI=n0i1 =240r/minPII5.07kwnIInIi2=57.3/minT 054.71 N ? m2、各轴的输入功率计算：P0Ped5.5kwT I210.1 N ? mT II845 N ? mPIP0 ?5.28kw1PIIP1 ?2?35.07kw3、各轴的输入转矩计算：T 09550 P0 n054.71

5、 N ? mT I9550 PI nI210.1 N ? mT II9550PIInII845 N ? m三、外传动带选择 : 普通 V带传动1. 确定计算功率： Pca1) 查得工作情况系数 K A =1.3v=7.04m/s2) Pca = K A P =1.3*5.5kw=7.15kw2. 选择 V带型号：根据 Pca =7.15kw,da1 =140mm,nm =960r/min ，选用 B 型计算。d1n1da 2 =640mm带速 v=140 960 m/s=7.04m/s6010006010003. 确定带轮直径d1d2 查 得 d1应不小于125 ， 取 d a1=140mm,

6、d1H（电机中心高符合要求）2d2 =i1 d1 =4*140=420mm,取 d a 2 =640mm( 虽使 nI 略有减小，误差小于5%，故允许 ) 。4. 确定中心距 a 和带长 Ld1）初步选取中心距（d1）a0 1.5d 2=1.5* （ 140+640）mm=1170mm取a0=1200mm,符合（）a0（）a=1362mm0.7 d1d 22 d1 d2 。2）计算基准长度 Ld(d 22L0 =2a0 + 2 (d1d2) +d1)4 a01 =159.02=2*1200+(140640) + (640 140) mm=3677mm.24 * 1200选用 Ld =4000m

7、m,计算实际中心距：a a0LdL0400036772(12002)mm 1362mm3）确定中心距调整范围amaxa0.03 Ld(1362 0.03 4000)mm 1482mmamina0.015 Ld(13620.0154000)mm 1302mm5. 验算小带轮包角1=180d2d1 57.3= 180640 14057.3 =1a1362159.01206. 求 V 带根数 z查得 P0 =2.08kw,P0 =0.30kw, K =0.95, K L =1.13.得z=Pca=7.150.95=2.80(P0P0)K KL(2.080.30)1.05取3根。7. 计算 V 带初拉

8、力查得 q=0.17kg/mF 0500 Pca2.51)qv2=zv(KF 05007.15( 2.51)0.17 7.042 N=284.6N37.040.958. 计算对轴压力F Q 2z F 0 sin1= 2 4 284.6 sin159.0N=2239N229确定带轮的结构尺寸，给制带轮工作图小带轮基准直径 d1 =140mm采用实心式结构。 大带轮基准直径 d2 =640mm，采用轮辐式结构，基准图见零件工作图。Z=3F 0 =284.6NF Q =2239N四、各齿轮设计计算1. 齿轮的材料，精度和齿数选择因传递功率不大，转速不高，均选软齿面小齿轮选用 45钢，调质，齿面硬度

9、197-286HBS,lim 1 =600MPa,FE =450MPa大齿轮选用 45 刚，调质，齿面硬度 197-286HBS lim 1 =570MPa, FE =420MPa齿轮精度暂设用 8级2. 确定许用应力取 SH1.1, SF1.25,H 1H lim 1600 MPa =545.5MPaSH1.1H 1H lim 1570 MPa =518.2MPaSH1.1F 1FE 1450SFMPa =360MPa1.25F 2FE 2420 MPa =336MPaSF1.253. 按齿面接触强度设计取载荷系数 K=1.2, 齿宽系数=0.8.d小齿轮转矩T I9550 PI nI210

10、.1 N ? m , 取 Z E =188.d12K T1 u1ZE ZH23u( H )d= 3 2 1.2 2.101 1055.58 1(188 2.5) 2 mm=84.87m0.85.58518.2mz124 ，z2101b170mmb275mmd190mmd2378.5mm取齿数 z124， z2 244.19 101。模数md1 =84.87 mm=3.54mmz124齿 宽bd d1=0.884.87mm=67.9mm,圆 整 可 取b270mm ， b175mm 。可取m=3.75mm,实际d1z1m243.75mm90.00mm, 采用实心式d 2z2m1013.75mm3

11、78.5mm ，采用腹板式v=1.13m/s中心距ad1d 290378.5 mm234.25mm224. 验算齿轮弯曲强度齿形系数 Y Fa 12.76,YSa11.59Y Fa 22.23,Y Sa21.822K T1YFa 1YSa1F1bm2z121.22.101052.761.59 MPa854.522448MPaF 1360MPaF 2F 2Y Fa 2 Y Sa 2482 .231 .82MPaY Fa 1Y Sa 12 .761 .5944 .4 MPaF 2 336 MPa故安全。5. 齿轮的圆周速度vd1 n13.1490 240m / s 1.13m / s 6m / s

12、601000601000所以选用 8级精度是合宜的 。五、轴的计算1. 高速轴的设计1）选择轴的材料及热处理由于减速器传递的功率不大， 对其重量和尺寸也无特殊要求故选择常用材料 45钢, 调质处理。2. 初估轴径按扭矩初估轴的直径, 得 c=106至118, 取c=108.D1minc3P1 =10835.28 mm30.26mmn1240D 2minc3P2 =10835.07 mm48.13mmn257.33. 初选轴承由于该齿轮减速器的支承跨距较小， 故采用两端固定支承结构，轴承内圈用套筒作轴向定位，轴承外圈用轴承盖作轴向定位。1 轴选轴承为 6209d145mm, D185mm, B=

13、19mm2 轴选轴承为 6411d 255mm, D2140mm, B=33mm4. 结构设计，为了拆装方便 , 减速器壳体用剖分式高速轴 :d =35.5mm.1d2 =40mm;d3 =45mm；d4 =56mm;d5 =67mm;d6 =45mm;l1l 2l 3l 4l 6l 5d1d2d3d4d6d51）各轴直径的确定高速轴：初估轴径后，可按轴上零件的安装顺序， 从右端开始确定直径。轴段 6安装轴承 6209，故取 d 6 =45mm;低速轴：轴段 4安装齿轮，为了便于安装，取标准直径d4 =56mm;d1=55mm;齿轮右端用轴肩固定，计算得轴肩的高度为5.5mm,d2=75mm故

14、取轴段 5直径 d5 =67mm;d3=63mm轴段 3装轴承，直径与轴段 6一样，取 d 3 =45mm；d4 =55mm轴段 2直径应与密封毛毡的尺寸同时确定，查得选用d5 =50mmd=40mm的毛毡圈，d6=45mm故取 d2 =40mm;轴段 1装大带轮，取标准直径d1 =35.5mm.低速轴：轴段 1安装轴承 6411，取 d1 =55mm;轴段 3安装齿轮，取标准直径 63mm;齿轮左端用轴肩固定，计算得轴肩高度为6mm,取轴段 2直径 d2 =75mm;轴段 4安装轴承，直径与轴段 1一样，取 d4 =55mm;轴段 5直径与密封毛毡的尺寸同时确定，查得选用 d=50mm 的毛

15、毡圈，取 d5 =50mm;轴段 6与联轴器联结，直径同联轴器尺寸一同确定，查得选用 TL7联轴器 45 112 GB4323-84,取 d6 =45mm2）各轴段长度的确定高速轴：轴段 1和4为齿轮、带轮安装的轴段， 该轴段的长度应略小于相配轮毂的宽度（ 2-3mm）取 l 4 =齿轮轮毂宽度 -2mm=82mm; 取 l1 =大带轮轮毂宽度 -2mm=73mm;轴段 5长度按轴肩宽度公式计算高速轴l1 =73mm;l =35mm2l =39mm;3l =82mm;4l 5 =7.7mm;l 6 =29.3mm低速轴l 1 =46.6mm;l =40mm.2l 5 =1.4h=1.4*5.5

16、mm=7.7mm;轴段 3装6209轴承、挡油环、套筒，初略估挡油环长度+套筒长度 =18mm,再考虑到套筒作轴向固定时， 轴段长度应略比零件轮毂短2mm,所以轴段 3长度 l 3 =B+18mm+2mm=39mm;考虑高速轴两个轴承的对称性，可算出轴段6长度，l 6 =l 3 - l 5 -2mm=39-7.7-2mm=29.3mm;轴段 2安装轴承盖，考虑到装拆轴承盖螺栓所需的距离，取 l 2 =35mm.低速轴：轴段 3和6为齿轮、联轴器安装的轴段， 该轴段的长度应略小于相配轮毂的宽度（ 2-3mm）取 l 5 =齿轮轮毂宽度 -2mm=70-2mm=68mm; 取 l 6 =联轴器主动

17、轮轮毂宽度 -2mm=110mm;轴段 2长度按轴肩宽度公式计算l 2 =1.4h=1.4*6mm=8.4mm;轴段 4装6411轴承、挡油环、套筒，初略估挡油环长度+套筒长度 =22mm,再考虑到套筒作轴向固定时， 轴段长度应略比零件轮毂短2mm,所以轴段 3长度 l 3 =B+22mm+2mm=33+22+2mm=57mm; 考虑低速轴两个轴承的对称性，可算出轴段 1长度，l 1 =l 4 - l 2 -2mm=57-8.4-2mm=46.6mm;轴段 5安装轴承盖，考虑到装拆轴承盖螺栓所需的距离，取 l 2 =40mm.l =57mm3l 4 =22mml 5 =68mml 6 =110

18、mm3）轴上零件的周向固定为了保证良好的对中性，齿轮与轴选用过盈配合 H7/r6 ；轴与轴承内圈配合轴径选用 k6；高速轴：齿轮采用 A型普通平键：16*70 GB/T 1096-2003大带轮采用 A型普通平键： 10*63 GB/T 1096-2003 低速轴：齿轮采用 A型普通平键：18*56GB/T 1096-2003联轴器采用 A型普通平键： 14*90GB/T 1096-20034）轴上倒角与圆角为保证 6209、6411轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，取轴肩圆角半径为 1mm;其他轴肩圆角半径为 2mm；轴的左右端倒角均为 1*45.六、轴的校核1高速轴F 1VFtF2H F2V

19、a-aF 1HTFr110mm79mm79mm已知： T1=210.1N?m,20; 小齿轮分度圆直径 d1=90mm; F 1V849.5N轴的材料 45钢，调质；2T14669N ； F rF t ? tan 20 1699 NF td1M aV67.1N ? m1）求垂直面的支承反力及弯矩图F 1VF rF 2V110mm79mm79mmFFF r16992344.5N1V2V2N =849.5NF 1 H2a-a 截面产生的弯矩：M aVF 1V79mm 67.1N ? mM aH 176.5N ? m2）求水平面的支承反力及弯矩图F 1HF rF 2 H110mm79mm79mmMM

20、F1H F 2HF t4669 N =2344.5N22ae=31.2 N ? m336 .5N ? ma-a 截面产生的弯矩：M aHF 1H79 mm 176.5N ? m3）带轮对轴产生的反力F 1FF268mm23798N79mmF 2FF 1FF 3798 N2239 N1559 Nd=40.2mma-a 截面产生的弯矩：M aFF 2 F79mm 123.2N ? m4）求合成弯矩考虑最不利的情况，把 M aF 与22M aVM aH 直接相加M a =M aF +22M aVM aH=312N?m5) 求危险截面的当量弯矩认为轴的扭切应力是脉动循环变应力，取折合系数0.6，M e

21、2( T)2M a=3122(0.6210.1) 2 N ? m 336.5N ? m6）计算危险截面处轴的直径由轴的材料，可查得B650MPa ， 1b 60MPa,d 3M e3 336.51000 mm 38.3mm0.1 1b0.160考虑到键槽对轴的削弱，将 d值加大 5%F 1V812Nd=1.05 38.3mm=40.2mm d1所以高速轴满足强度效核 。M aV73.08N ? m2. 低速轴F 1H2230N已知：T2=845N md2379mm?F t2T 24460N； F rF t ? tan 20 1623 NM aH200.7 N ? md2b-bF 2V550N

22、? mF 1V FrMF 1HFtF 2 Hd=47.7mm90mm90mm150m1) 求垂直面的支承反力F 1VF 2VF r1623 N =812N22b-b 截面产生的弯矩：M aVF 1V90mm 73.08N ? m2）求水平面的支承反力F 1HF 2HF t4460 N =2230N22a-a 截面产生的弯矩：M aHF 1 H90mm 200.7N ? m3）求合成弯矩M a =22M aVM aH=213.6N? m4) 求危险截面的当量弯矩认为轴的扭切应力是脉动循环变应力，取折合系数0.6，M e2( T)2M a=213.62(0.6845) 2 N ? m550N ?

23、m5）计算危险截面处轴的直径查得MPa ， 60,B6501bMPad 3M e3 5501000 mm45.1mm0.1 1b0.160考虑到键槽对轴的削弱，将d值加大 5%d=1.0545.1mm=47.7mm d2所以低速轴满足强度效核。七、滚动轴承的寿命校核高速轴选深沟球轴承6209n=240r/min,3Cr 24.5kN，222344.52849.52 N 2493.7NPF 1HF 1V查得 f t1, f P1.1可算出基本额定寿命：106r)10 624.5 1033Lh( C60（2493.7）h 65857.2h60n P240L=8365nY83652 5h29200h

24、 L60n（2373.2）h 2418463hP60 240满足寿命校核条件八、键联接强度校核：材料： 45 钢强度极限B 不小于 600MPa高速轴：齿轮采用 A型普通平键：16*70 GB/T 1096-2003b=16mm, h=10mm, l=70mm, T=210.1N ? mP4T4210.11000 Mpa =75MPa600MPadhl16 1070大带轮采用 A型普通平键： 10*63 GB/T 1096-2003b=10mm, h=8mm, l=63mm, T=2.239*35.5/2N?m=39.8N mP4T439.81000 Mpa =31.6MPa600MPadhl10 863低速轴：齿轮采用 A型普通平键：18*56GB/T 1096-2003b=18mm, h=11mm, l=56mm, T=210.1N ? mP4T4 210.11000 Mpa =75.8MPa600MPadhl18 1156联轴器采用 A型普通平键： 14*90GB/T 1096-2003b=14mm, h=9mm, l=90mm,TL7联轴器 45112GB4323-84, T=500N? mP4T4 5001000 Mpa =176.4600MPadhl14