一级减速器的课程设计综述综述

1、设计题目： 如图所示带式运辅机，运输胶带的卷筒上的转矩T=450N.m，卷筒转速n=115r/min。载荷平稳，在室温下连续运转，工作环境多尘，电源为三相交流，电压380v，二班制工作，使用寿命10年。1.电动机 2.V带传动 3.圆柱齿轮减速器4.连轴器 5.滚筒 6.运输带设计任务要求：1. 减速器装配图纸一张（0号图纸）2. 低速轴、箱体或箱盖零件图纸各一张3. 设计说明书一份一、电动机选择1、选择电动机类型按工作要求选用Y系列(IP44)防护式笼型三相异步电动机，电压380伏。2、选择电动机容量 电动机所需工作功率为：式（1）：da (KW) 由式(2)：T=9550P/N (N.m)

2、得 PW=Tn/9550 (KW)Pd=FV/1000a (KW)设减速器为一级减速器，则：由电动机至运输带的传动总效率为：总=5式中：1、2、3、4、5分别为V带传动、滚动轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。取=0.96，0.99，0.97，0.99，5=0.96则：总=0.960.990.970.990.96 =0.86所以：电机所需的工作功率：Pd= Tn/9550总 =(450115)/(95500.86) =6.3 KW3、确定电动机转速一般的, 带传动比V=圆柱齿轮传动比在37则总传动比理论范围为：a28。故电动机转速的可选范围为 Nd=Ian卷筒 =(628)115 =690

3、3220 r/min符合这一范围的同步转速有：750、1000和1500r/min和3000r/min。根据机械设计手册查出三种适用的电动机型号：（如下表）综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、效率、功率因素、转矩等因素，选定电动机型号为Y132M-4，其主要性能： 额定功率P=7.5KW，转速nm=1440r/min电动机主要外形和安装尺寸：中心高H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底角安装尺寸 AB地脚螺栓孔直径 K轴 伸 尺 寸DE装键部位尺寸 FGD1325203453152161781228801041二、确定传动装置的总传动比和分配级传动比：由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转

4、速n卷筒可得传动装置总传动比为： ia=nm/n=nm/n卷筒=1440/115=12.5传动比分配：ia=i0i （式中i0、i分别为带传动 和减速器的传动比） 取i0=3（普通V带 iV=24）由 iai0i得：iiai012.5/3.04.17减速器的传动比在37范围之间，所以减速器选用一级减速器是正确的。三、传动系统动力与运动参数计算：各轴功率及转速计算：电机轴：在计算载荷时，电机功率按额定功率计算。输入功率：P0=P=7.5KW转速：no=nm=1440r/min输出转矩：T=9550 P0/n0=95507.51440=49.7N.m高速轴：输入功率：P1=P001=7.50.96

5、=7.2KW转速：n1=n0/iv=14403=480r/min输入转矩：T1=9550P1/n1=143.25N.m低速轴：输入功率：P2=P112=7.20.990.97=6.91KW转速：n2=n1/i1=4804.17=115.11r/min输入转矩：T2=9550P2/n2=573.28N.m卷筒轴：输入功率：P3=P223=6.910.990.99=6.77KW转速：n3=n2=115.11r/min输入转矩：T3=9550P3/n3=561.67N.m综合以上数据，得表如下：轴 号功率（KW）转矩（N.m）转速（r/min）电机轴7.549.71440高速轴7.2143.2548

6、0低速轴6.91573.28115.11卷筒轴6.77561.67115.11四.带传动设计(1)确定计算功率P 由表6-10查得工作情况系数KA=1.1。故有： Pca=KAP=1.17.5=8.25KW(2) 选择V带带型 据Pca和n由图6-8选用B型带。(3) 确定带轮的基准直径dd1、dd2 由表6-6和6-8，初选小带轮的基准直径dd1，取小带轮直径dd1=140mm 大带轮直径dd2=idd1=3140=420mm由表6-5，取dd2=400mm（4）验算带速v，有： V=n0d1/（100060） =14401403.14（100060） =10.55m/s 因为10.55m/

7、s在5m/s285m/s之间，故带速合适,即dd1合适。(5)确定V带的中心距a和基准长度Ld初步选定中心距a0 0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2) 378a01080初定中心距a0=560 ，则带长为 L0=2a0+（d1+d2）/2+（d2-d1）2/(4a0) =2560+3.14（140+400）2+（400-140）2(4560) =1997.98mm由表6-4，基准长度Ld =1950mm,实际中心距： aa0+(Ld-L0)/2=560+(1950-1997.98) 2=536.01mm(6)验算小带轮上的包角1=180-(d2-d1)57.3/a=180-(400

8、-140) 57.3536.01=152.21120(7) 计算带的根数Z由表6-7可得P0 =2.82，由表6-8得P0 =0.46，由表6-9得K =0.92,由表6-4得KL =0.97 Z= PC/（(P0+P0)KLK） =8.25(2.82+0.46) 0.970.92) =2.82 所以取3根B型V带。(8)确定初拉力F0和轴上压力FQ 由式（6-24）计算带传动的初拉力（由表6-2得q=0.17） F0 =500PC（2.5/K-1）/vz+ qv2 =5008.25（2.50.92-1）（10.553）+0.1710.552 =243.09N 由式（6-25）计算作用于带轮轴

9、上的压力 FQ =2ZF0sin(/2) =23243.09sin(152.212) =680N(9)带轮设计 带轮示意图如下：五、齿轮传动的设计：5.1选定齿轮类型，精度等级以及材料（1）按要求的传动方案，选用圆柱直齿轮传动； （2）运输机为一般工作机器，速度不高，由表8-4选用8级精度； （3）材料的选择：大、小齿轮都选软齿面，小齿轮材料为40Cr调质，硬度为260HBW，大齿轮的材料为45钢调质,硬度为220HBW，两者硬度差为40HBW；由图8-19（d）和图8-21（d）可知： Hlim1 =720MPa Hlim2 =550MPa Flim1 =290MPa Flim1 =210M

10、Pa大齿轮估算许用应力H2=0.9Hlim2=0.9550=495MPa5.2按齿面接触疲劳强度估算小齿轮分度圆直径:小齿轮直径d1按资料1的齿轮接触强度估算公式计算并取Ad=84, d=1，T1=143.25N.m,u=i1=4.17 d估=Ad3T1dH2 u+1u=843174.17）=75.3mm齿宽b=d d估=75mmb1=b+(510)=8085mm 取b1=83mmb2= b=75mm5.3校核接触疲劳强度圆周速度v=d1n1/(601000)=3.1475.348060000 =1.89m/s根据圆周速度可选用8级精度的齿轮传动取小齿轮齿数z1=27

11、,则大齿轮齿数z2=uz1=4.1727=112.59取z2=113模数mt= d估/z1=75.327=2.79mm 取标准模数mn=3mm中心距a=0.5mn(z1+z2)=0.53(27+113) =210mm分度圆直径d1=mnz1=327=81mm d2=mnz2=3113=339mm齿顶圆直径da1=d1+2ha*mn=81+213=87mm da2=d2+2ha*mn=339+213=345mm重合度 t=n=20 at1=arcos(z1cost/z1+2ha*)=28.96848at2=arcos(z2cost/z2+2ha*)=22.57913= z1(tanat1 tan

12、t)+z2(tanat2 tant)/2 =1.7475取失效概率为1，安全系数SHmin=1,应力循环次数：NL1 =60n1 a1 Ln1 =604801(2836510) 1.68109NL2 =60n2 a2 Ln2 =604804.171(2836510) 4.03108由图8-20查得：ZN1 =1，ZN1 =1.04H1 = Hlim1 ZN/ SHmin=72011=720MPaH2 = Hlim2 ZN/ SHmin=5501.041=572MPa切向力:Ft=2000T1/d1=2000143.2581=3537.04N查表8-6，KA=1.25查图8-6，KV=1.08查

13、图8-7，K=1.18按对称布置，查图8-8，K=1.1对于一般钢制标准直齿圆柱齿轮：ZE=189.8，ZH=2.5,取 Z=1齿面接触应力：H=ZE ZH Z KA KV KKF1(u+1)/bd1u =189.82.51(1.251.081.181.13537.045.1775814.17) =531.44MPa强度校核：HH1 =720MPa HH2 =572MPa5.4校核齿根弯曲疲劳强度（1） 取YST=2，由图8-22，YN1=YN2=1 考虑轮齿弯曲折断产生的后果严重，选择失效概率低于1/100,由表8-9，取SFmin=1.25许用应力： F1 = Flim1YN1YST/SF

14、lim=290121.25=464MPaF2 = Flim2YN2YST/SFlim=210121.25=336MPa（2）齿根弯曲疲劳应力 由图8-16，YFa1=2.52,YFa2=2.15由图8-17，YSa1=1.62,YSa2=1.82对于一般钢制标准直齿圆柱齿轮,取Y=1F1= KA KV KKFt/bmn YFa1 YSa1Y=1.251.081.181.13537.047532.521.621 =112.46 MPaF2=F1YFa2 YSa2 / YFa1 YSa1 =112.462.151.822.521.62=107.79 MPa(3)强度校核：F1F1 F2F2 满足齿

15、根弯曲疲劳强度要求。5.5 大小齿轮各参数见下表名称符号计算公式及说明模数m nm n =3压力角齿顶高3齿根高=(+)m=3.75全齿高=(+)m=6.75分度圆直径=m Z=81339齿顶圆直径=m=87=（）m=345齿根圆直径df1m=77.25df2m=335.25基圆直径db1=d1cos=76.12db2= d2cos=318.56中心距a=210六、轴的设计6.1高速轴的设计(1)选择轴的材料及热处理方式 由于该轴为齿轮轴，与齿轮1的材料相同为40Cr调质。 查表12-1可得：Rm=735 MPa, ReL=540 MPa, -1=355 MPa, -1=200 MPa, -1

16、=70 MPa(2)最小轴径估算 利用扭转强度法，根据式（12-2）可知：dP1=7.2KW n1=480r/min C=11297(查表12-2)，取C=105dmin=105=25.90mm(3) 确定轴的结构设计（如图） 从大带轮开始右起第一段，由于带轮与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取D1=30mm。带轮的宽度 B=（Z-1）e+2f （由P103表6-3得e、f值）=（3-1）19+211.5=61 mm 则第一段长度L1=70mm右起第二段直径取D2=36mm根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为15mm，则取第二段的长度

17、L2=30mm右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6208型轴承，其尺寸为dDB=408018，那么该段的直径为D3=40mm，取该段轴上挡油环厚度为6mm,则L3=24mm右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D4=47mm，长度取L4= 10mm右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为87mm，分度圆直径为81mm，齿轮的宽度为83mm，则，此段的直径为D5=87mm，长度为L5=83mm右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D6=47mm，长度L6= 10mm右起第七段，该段

18、安装滚动轴承和挡油环，取轴径为D7= 40mm，长度L7=24mm(4) 按弯扭合成应力校核轴的强度 小齿轮分度圆直径：d1=81mm作用在齿轮上的转矩为：T1 =143.25N.m 切向力：Ft=2T1/d1=2143.2510381=3537.04N 径向力：Fr=Fttan=3537.04tan20=1287.38NFt，Fr的方向如下图所示轴长支反力： 水平面的支反力：RA=RB=Ft/2 =1768.52 N 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0那么RA=RB=Fr0.5=643.69 N 右起第五段剖面C处的弯矩： 水平面的弯矩：MC=PA66.510-3=117.61 N

19、.m 垂直面的弯矩：MC=RA66.510-3=42.81 N.m 合成弯矩： 转矩：T= Ftd1/2=143.25N.m 当量弯矩: 因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.6 可得右起第五段剖面C处的当量弯矩： 判断危险截面并验算强度右起第五段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知MeC=151.83N.m ,由表12-1有:-1=70Mpa 则：e= MeC/W= MeC/(0.1D53)=151.831000(0.1873)=2.30MPa-1右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面： e= MD/W= MD/(0.1D13)=85.

20、951000(0.1303)=31.83 MPa-1 所以确定的尺寸是安全的 。6.2低速轴的设计(1)选择轴的材料及热处理方式 由于减速器轴为一般用途轴，可选用45钢调质，查表12-1可得：Rm=640 MPa, ReL=335MPa, -1=275 MPa, -1=155 MPa, -1=60 MPa(2)最小轴径估算 利用扭转强度法，根据式（12-2）可知：dP2=6.91KW，n2=115.11r/min ，C=126103(查表12-2)，取C=120dmin=120=46.99mm(3) 确定轴的结构设计（如图）从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取

21、50mm，根据计算转矩TC=KAT2=1.3573.28=745.26N.m，查标准GB/T 50141985，选用HL4型弹性柱销联轴器，半联轴器长度为L1=84mm,轴段长L1=82mm右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取52mm,取端盖的外端面与半联轴器左端面的距离为15mm，故取该段长为L2=30mm右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6211型轴承，其尺寸为dDB=5510021，那么该段的直径为55mm，长度L3=21+4.5+14+2=41.5mm右起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直径要增加5%，大齿轮的分度

22、圆直径d2=339mm，则第四段的直径取60mm,齿轮宽为b2=75mm，为了保证定位的可靠性，取轴段长度为L4=73mm右起第五段，考虑齿轮的轴向定位,该段为定位轴肩，取轴肩的直径为D5=66mm ,长度取L5=10mm右起第六段，该段为滚动轴承的定位轴肩，取轴径为D6= 64mm，长度L6=8.5mm(4) 按弯扭合成应力校核轴的强度 大齿轮分度圆直径：d2=339mm作用在齿轮上的转矩为：T2 =573.28N.m 切向力：Ft=2T2/d2=2573.28103339=3382.18N 径向力：Fr=Fttan=3382.18tan20=1231.01NFt，Fr的方向如下图所示轴长支

23、反力： 水平面的支反力：RA=RB=Ft/2 =1691.09 N 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0那么RA=RB=Fr0.5=615.51N 右起第四段剖面C处的弯矩： 水平面的弯矩：MC=PA66.510-3=112.46 N.m 垂直面的弯矩：MC=RA66.510-3=40.93 N.m 合成弯矩： 转矩：T= Ftd1/2=573.28N.m当量弯矩: 因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.6 可得右起第四段剖面C处的当量弯矩： 判断危险截面并验算强度右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知MeC=364.19N.m ,由表12

24、-1有:-1=60Mpa 则：e= MeC/W= MeC/(0.1D43)=364.191000(0.1603)=16.86MPa-1右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面： e= MD/W= MD/(0.1D13)=343.971000(0.1503)=27.52 N.m-1 所以确定的尺寸是安全的 。七、键联接设计1输入轴与大带轮联接采用平键联接此段轴径D1=30mm,L1=70mm查手册得，选用A型平键，得：键1:87 (bh) GB/T1095-79 键的接触长度L=L1-b=50-8=42mm T=143.25Nm 接触高度h=h/2=3.5p=2T/(dLh)=2143.251000（30623.5） =44Mpa R (100Mpa)2、输入轴与齿轮2联接采用平键联接轴径D4=60mm L4=6373mm T2=573.28Nm查手册 选A型平键 GB/T1095-79键2:1811 GB/T1095-79L=L4-b=73-18=55mm h=