机械设计课程设计单级直齿圆柱齿轮减速器说明书

1、. . . . 1 / 19 课程设计任务书课程设计题目：带式运输机的单级直齿圆柱齿轮减速器（一）设计容1、电动机的选择与运动参数的计算2、齿轮传动的设计；3、轴的设计；4、绘制零件的工作图和装配图 (1) 减速器的装配图 (2) 绘制零件的工作图5、编写设计说明书 (1)、目录； (2)、设计任务书； (3)、设计计算：详细的设计步骤与演算过程； (4)、对设计后的评价； (5)、参考文献资料。（二） 设计工作量. . . . 2 / 19 1. 减速器装配图一2. 零件图二（轴一，齿轮一）3. 设计说明一份。目录传动方案拟定与说明 4 电动机的选择 5 齿轮传动的设计计算 8 轴的设计计算

2、 12 减速器铸造机体结构尺寸计算结果表 18 设计小结 21 传动方案拟定与说明系统简图：. . . . 3 / 19 原始数据：带工作拉力 f=2000n ，带速度 v=2.4m/s，卷筒直径 d450mm 工作要求：每日两班制，传动不逆转，有中等冲击，链速允许误差为5% 电动机的选择1、电动机类型的选择y系列三相异步电动机2、电动机功率的选择（1）工作机所需功率 pw 。pw=fv/1000=(20002.4)/1000=4.8kw （2）电动机输出功率pd。考虑传动装置的功率损耗，所需电动机的输出功率为pd=pw/ . . . . 4 / 19 式中：1. 2. ，3，4为别为传动系统

3、中联轴器、滚动轴承、齿轮传动与卷筒传动的效率， 查表 2-3 ， 取1=0.99， 2=0.98， 3=0.97，4=0.96，则=0.9920.9840.972 0.96=0.817 所需电动机的输出功率为pd=pw/ =4.8/0.817=5.88kw （2）确定电动机的额定功率ped 。 选定电动机的额定功率ped=7.5kw 3、选择电动机的转速计算工作机的转速nwnw=（601000v）/ d=101.9r/min 安表 2-2 推荐的传动比合理围，二级圆柱齿轮减速器传动比围是i =840. 则电动机转速的可选围为nd= i nw=*840） 101.9=815.24076kw 可见

4、同步转速为 750r/min 、1000r/min 、1500r/min 、3000r/min 的电动机都符合要求，查表14-1，初选同步转速1000r/min 、1500r/min的两种电动机进行比较，则为y160m-6 、y132m-4 ，其传动比为 9.81、14.72. 因此电动机 y160m-6传动比小，选定电动机型号为y160m-6 。电动机型号满载转速 /（rmin）额定功率/kw 启转转矩最大转矩额定转矩额定转矩y160m-6 970 7.5 2.0 2.0 计算传动装置总传动比和分配各级传动比. . . . 5 / 19 1、传动装置总传动比i=nm/nw=970/101.9

5、=9.81 2、分配各级传动比i=i1i2考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，取高速级齿轮传动比i1=1.4i ，故i1=3.65 低速级的圆柱齿轮的传动比i2=i/i1=9.52/3.65=2.6 3、各轴转速（1）电动机轴为轴，高速级轴为轴、中速级轴为轴、低速级轴为轴，卷筒轴为轴则n=n=nm=970r/min n=n/i1=970/3.65=265.8r/min n=n=n/i2=265.8/2.6=102.2r/min （3）各轴的输入功率p=pd=5.88kw p=pn1=5.880.99=5.82kw p=pn2n3=5.820.980.97=5.33kw p=pn2n3=5.5

6、30.980.97=5.26kw p= pn2n1=5.260.980.99=5.1kw （4）各轴输入转矩. . . . 6 / 19 t=9550p/ n=95505.88/970=57.89n m t=9550p/ n=95505.82/970=57.3 n m t=9550p/ n=95505.53/265.8=198.69 nm t=9550p/ n=95505.26/102.2=491.52 nm t=9550p/ n=95505.1/102.2=476.57 nm 项目电动机轴高速级轴中速级轴低速级轴卷筒轴转速r/min 970 970 265.8 102.2 102.2 功率/

7、kw 5.88 5.82 5.53 5.26 5.1 转矩 nm 57.89 57.3 198.69 491.52 476.57 传动比1 3.65 2.6 1 效率0.99 0.95 0.95 0.97 齿轮传动的设计计算选择齿轮材料与精度等级和齿数考虑减速器传递功率不大， 按课本 p142表 10-8 与 10-9 选，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，正火，齿面硬度 156217hbs ，根据表选 8 级精度。齿面精糙度 ra6m 。1、高速级轴转矩： t=5.73nm ，转速 n=970r/min ，传动比 =3.65

8、 . . . . 7 / 19 小齿轮hlim1=710mpa hlim2=590mpa h1= hlim1/sh=710/1.0mpa=710mpa h2= hlim2/sh =590/1.0mpa=590mpa f1=600/1.25=480 mpa f2=450/1.25=360 mpa 设齿轮用 8 级精度制造。取载荷数 k=1.5， 齿宽系数d=0.8， 取 ze=188 d12kt1(u+1) （zezh）/ du（ h ）21/3 =2 1.5 15.73 1044.65（1882.5 ）2/（0.8 3.6545021/3 =66.8mm 小齿轮取z1=30，则z2=3.653

9、0=109.5110，故实际传动比为z2/z1=3.67 模数 m=d1/z1=66.8/30=2.2mm 齿宽 b=dd1=0.866.8=53.44mm b2=55mm b1=60mm 查表 4-1，取 m=2.5，实际的 d1=z1m=30 2.5=75mm d2=275mm 中心距 a=（d1+d2）/2=175mm 验算齿轮弯曲强度齿形系数查图 11-8、11-9 得 yfa1=2.6 yfa2=2.23 ysa1=1.63 ysa2=1.83 f1= 2kt1 yfa1 ysa1/(bm2z1)=mpa=70.64mpa 480 mpa 则 f2= f1yfa2ysa2/ （yfa

10、1ysa1）=71mpa 480 mpa 齿轮的圆周速度. . . . 8 / 19 v=d1n1/601000=3.1475970/60000=3.80m/s 对照表 11-2 可知选 8 级精度是适合的2、同理，低速级轴转矩： t=198.69nm ，转速 n=265.8r/min ，传动比 =2.6，功率=5.53kw 小齿轮hlim1=710mpa hlim2=590mpa h1= hlim1/sh=710/1.0mpa=710mpa h2= hlim2/sh =590/1.0mpa=590mpa f1=600/1.25=480 mpa f2=450/1.25=360 mpa 设齿轮用

11、 8 级精度制造。取载荷数 k=1.5， 齿宽系数d=0.8， 取 ze=188 d12kt1(u+1) （zezh）/ du（ h ）21/3 =2 1.51.991053.6（1882.5）2/ （0.8 2.645021/3 =104.07mm 小齿轮取 z1=30，则 z2=2.630=78 模数 m=d1/z1=104.07/30=3.469mm 齿宽 b=dd1=0.8104.07=83.256mm 则b2=85mm b1=90mm . . . . 9 / 19 查表 4-1，取 m=4 ，实际的 d1=z1m=30 4=120mm d2=312mm 中心距 a=（d1+d2）/2

12、=216mm 验算齿轮弯曲强度齿形系数查图 11-8、11-9 得 yfa1=2.6 yfa2=2.23 ysa1=1.63 ysa2=1.83 f1= 2kt1 yfa1 ysa1/(bm2z1) =62mpa480 mpa 则 f2= f1yfa2ysa2/ （yfa1ysa1）=60mpa 480 mpa 齿轮的圆周速度v=d1n1/601000=3.14120265.8/60000=1.670m/s 对照表 11-2 可知选 8 级精度是适合的项目高速级低速级齿数z1=30 z2=110 z1=30 z2=78 模数2.5 4 齿顶圆da1=80mm da2=280mm da1=128

13、mm da2=320mm 齿跟高df1=68.75mm df2=268.75mm df1=110mm df2=302mm 分度圆直径. . . . 10 / 19 齿高5.6 9 中心距175 216 轴的设计计算高速级轴圆周力： ft=2t11/d1=257.3/0.075=1528n 径向力： fr=fttan =fttan20=556n 垂直面的支承反力：f1v=fr（l/2 ）/l=556/2=278n f2v=fr-f1v=278n 水平面支承反力f1h= f2h=ft/2=1528/2=764n 绘制垂直面弯矩图： mav= f1vl/2=278227/2=31.553 32n m

14、 mav = mav=32n m 绘制水平面弯矩图mah= f1hl/2=7640.277/2=173.428 173n m 求合成弯矩图： ma=( mav)2+( mah)21/2=176n . . . . 11 / 19 ma =( mav )2+( mah)21/2=176n 转矩 t=57.3nm,取折合系数 =0.6 按弯扭合成进行强度计算me=ma2+（t）21/2=179n m 计算危险截面处轴的直径轴的材料选择 45 钢，由表 14-1，差得b=650mpa ，有表 14-3 查得 -1b=60mpa dme/0.1 -1b1/3=26.3mm 考虑到键槽对轴的削弱，将d 值

15、增大 5% ，故d=26.31.05=27.615mm 取 d=30mm 验算：fp=1.5 ft=1 lh=24000h n=970r/min p=x0fr=0.6 556=333.6n cr=fpp/ft（60nlh/106）1/3=5594n 因此满足要求中速级轴. . . . 12 / 19 圆周力： ft2=2t11/d1=1445n ft3=2t11/d1=3312n 径向力： fr2=fttan =526n fr3=fttan=1205n l1=50mm l2=90mm l3=65mm 垂直面的支承反力：f1v=fr2 （l1+l3）+fr3l3/l总=780n f2v=fr2

16、l1+fr3（l1+ll2）/l总=951n 水平面支承反力f1h=ft2 （l1+l3）+ft3l3/l总=2143n f2 h =ft2 l1+ft3（l1+ll2 ）/l总=2614n 垂直弯矩图mav=f2v l3=62n m mav =f1vl1=39n m 水平弯矩图. . . . 13 / 19 mah=f2h l3=170n m mah =f1hl1=107n m 合成弯矩图ma=( mav)2+( mah)21/2=181 nm ma =( mav )2+( mah)21/2=114 nm t=t2=t3=198.69,=0.3 按弯扭合成进行强度计算me=ma2+（t）21

17、/2=190.6nm 按弯扭合成进行强度计算me =ma2+（t）21/2=118.4nm 因为 me me ，因此计算 d 用 me=190.6计算dme/0.1 -1b1/3=31.67mm 考虑到键槽对轴的削弱，将d 值增大 5% ，故d=31.671.05=33.25mm 取 d=35mm 验算：fp=1.5 ft=1 lh=24000h n=265.8r/min p=x0fr=0.6 526=315.6n . . . . 14 / 19 cr=fpp/ft（60nlh/106）1/3=3437n 因此满足要求低速级轴圆周力： ft=2t11/d1=2491.52/0.312=3151

18、n 径向力： fr=fttan =fttan20=1147n 垂直面的支承反力：f1v=fr（l/2 ）/l=573.5n f2v=fr-f1v=573.5n 水平面支承反力f1h= f2h=ft/2=1575.5n 绘制垂直面弯矩图： mav= 66.8nm mav = mav=66.8nm 绘制水平面弯矩图mah= f1hl/2=183.5nm 求合成弯矩图： ma=( mav)2+( mah)21/2=195.3n ma =( m av)2+( mah)21/2=195.3n . . . . 15 / 19 转矩 t=491.52nm,取折合系数 =0.6 按弯扭合成进行强度计算me=m

19、a2+（t）21/2=353.72nm 计算危险截面处轴的直径轴的材料选择 45 钢，由表 14-1，差得b=650mpa ，有表 14-3 查得 -1b=60mpa dme/0.1 -1b1/3=38.93mm 考虑到键槽对轴的削弱，将d 值增大 5% ，故d=38.931.05=40.87mm 取 d=44mm 验算：fp=1.5 ft=1 lh=24000h n=102.2r/min p=x0fr=0.6 1147=688.2n cr=fpp/ft（60nlh/106）1/3=5450n 因此满足要求减速器铸造机体结构尺寸计算结果表. . . . 16 / 19 名称符号结构尺寸 /mm 机座壁厚（0.0250.03 ）a+8 13 机盖壁厚1（0.80.85 ）8 10.4 机座、机盖、机底座凸缘的厚度b、b1、b2 b=1.5b1=1.51 b2=2.5b1=19.5 b2=15.6 b3=32.5 机座、机盖上的肋厚m,m1 m 0.85m1 0.851m=11.05 m1=