机械设计课程设计单级直齿圆柱齿轮减速器说明书

1、课程设计作业书课程设计主题：带式输送机单级正齿轮减速机（一）设计内容1、电机选型及运动参数计算2、齿轮传动设计；3、轴设计；4.绘制零件的工作图和装配图（一）减速机装配图(2)绘制零件的工作图5. 编写设计规范(1)、目录；(2)、设计任务书；（3）设计计算：详细的设计步骤和计算过程；(4)、设计后的评价；(5)、参考资料。(2) 设计工作量一、减速机装配图12.第2部分（轴1，齿轮1）3. 设计说明。目录传输方案制定与解释4电机的选择 5齿轮传动设计计算8轴设计计算 12表18 减速机铸体结构尺寸计算结果设计总结 21传输方案制定与说明系统图：原始数据：皮带工作张力F=2000N，皮带速度V

2、=2.4m/s，卷筒直径D450mm工作要求：一天两班，传动不倒档，有中等冲击，链速内容误差5%电机的选择1、电机类型的选择Y系列三相异步电动机2、电机功率的选择工作机所需的功率Pw。Pw=Fv/1000=(20002.4)/1000=4.8Kw(2) 电机输出功率 Pd。考虑到变速器的功率损耗，电机所需的输出功率为Pd=Pw/ 式中： 1 。 2 .、 3 、 4分别为传动系统中联轴器、滚动轴承、齿轮传动和滚筒传动的效率，查表2-3，取 1 =0.99， 2 =0.98， 3 =0.97， 4 =0.96，则=0.9920.9840.9720.96=0.817电机所需的输出功率为Pd=Pw/

3、=4.8/0.817=5.88Kw确定电机的额定功率Ped。选用电机额定功率Ped=7.5Kw3.选择电机转速计算工作机转速 n wn w = (601000v)/D=101.9r/min表2-2推荐的传动比是合理的，二级圆柱齿轮减速器的传动比为i =840。那么电机转速的可选范围为N d= I n w =*840)101.9=815.24076Kw可以看出，同步转速为750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min的电机均满足要求。查看表14-1，比较两台同步转速为1000r/min和1500r/min的电机。 Y160M-6、Y132M-4的传动比分别为9.81

4、、14.72。因此电机Y160M-6的传动比较小，选用电机型号为Y160M-6。电机型号满载转速/(rmin)额定功率/Kw启动扭矩最大扭矩额定扭矩额定扭矩Y160M-69707.52.02.0计算变速器总传动比并分配各级传动比总传动比i=n m /n w =970/101.9=9.81分配传动比我=我1 我2考虑到润滑条件，为了使两个大齿轮的直径相近，取高速齿轮的传动比i 1 =1.4i，所以我1 =3.65低速正齿轮的传动比我2 =我/我1 =9.52/3.65=2.6各轴速度(1)电机轴为I轴，高速轴为II轴，中速轴为III轴，低速轴为IV轴，卷筒轴为V轴。n = n =nm= 970r

5、 /minn = n /i1=970/3.65= 265.8r /minn = n = n /i2= 265.8/2.6=102.2r/ min各轴输入功率P =Pd= 5.88KwP = P n1=5.880.99= 5.82KwP = P n2n3=5.820.980.97 = 5.33KwP = P n2n3=5.530.980.97 = 5.26KwP = P n2n1=5.260.980.99 = 5.1Kw各轴输入扭矩T = 9550 P / n =95505.88/970= 57.89N mT = 9550 P / n = 9550 5.82/970=57.3 NmT = 955

6、0 P / n =95505.53/265.8= 198.69 NmT =9550P /n =95505.26/102.2=491.52 NmT =9550P / n =95505.1/102.2=476.57 Nm项目电机轴 I高速轴中速轴低速轴IV卷轴V转速 r/min970970265.8102.2102.2功率/千瓦5.885.825.535.265.1扭矩Nm57.8957.3198.69491.52476.57传动比13.652.61效率0.990.950.950.97齿轮传动设计计算选择齿轮材料和精度等级和齿数考虑到减速机的传递功率不大，根据教科书P142的表10-8和表10-9

7、选择，齿轮使用软齿面。小齿轮经40Cr调质处理，齿面硬度为217286HBS。 ;大齿轮采用45钢，正火，齿面硬度156217HBS，按表选择8级精度。齿面粗糙度Ra6m。1.高速轴扭矩：T=5.73Nm，转速n=970r/min，传动比=3.65小齿轮 Hlim1 =710Mpa Hlim2 =590Mpa H1 = Hlim1 /S H =710/1.0Mpa=710Mpa H2 = Hlim2 /S H =590/1.0Mpa=590Mpa F1 =600/1.25=480 Mpa F2 =450/1.25=360 Mpa假设齿轮以8级精度制造。取载荷数K=1.5，齿宽系数d =0.8，

8、取Z E = 188d 1 2kT 1 (u+1)(Z E Z H ) / d u( H ) 2 1/3=2 1.5 15.73 10 4 4.65 (188 2.5) 2 / ( 0.8 3.65 450 2 1/3=66.8mm小齿轮取Z1=30，则Z2=3.6530=109.5110，所以实际传动比为Z2/Z1=3.67模量m=d1/Z1=66.8/30=2.2mm齿宽b = dd 1 =0.866.8= 53.44mmB 2 =55mm B 1 =60mm查表4-1，取m=2.5，实际d1=Z1m=302.5=75mm d2=275mm中心距a=(d1+d2)/2=175mm检查齿轮弯

9、曲强度齿形系数见图 11-8、11-9 得到 Y Fa1 =2.6 Y Fa2 =2.23Y sa1 =1.63 Y sa2 =1.83 F1 = 2KT 1 Y Fa1 Y sa1 /(bm 2 Z 1 )=Mpa=70.64Mpa480 Mpa则 F2 = F1 Y Fa2 Y sa2 / (Y Fa1 Y sa1 ) = 71Mpa 480 Mpa齿轮圆周速度v=d1n1/601000=3.1475970/60000=3.80m/s根据表11-2可以看出选择8级精度比较合适2.同理，低速轴扭矩：T=198.69Nm，转速n=265.8r/min，传动比=2.6，功率=5.53Kw小齿轮

10、Hlim1 =710Mpa Hlim2 =590Mpa H1 = Hlim1 /S H =710/1.0Mpa=710Mpa H2 = Hlim2 /S H =590/1.0Mpa=590Mpa F1 =600/1.25=480 Mpa F2 =450/1.25=360 Mpa假设齿轮以8级精度制造。取载荷数K=1.5，齿宽系数d =0.8，取Z E = 188d 1 2kT 1 (u+1)(Z E Z H ) / d u( H ) 2 1/3=2 1.5 1.99 10 5 3.6 (188 2.5) 2 / ( 0.8 2.6 450 2 1/3=104.07mm小齿轮取 Z1=30，则

11、Z2=2.6 30=78模量m=d1/Z1=104.07/30=3.469mm齿宽b= dd 1 = 0.8 104.07 =83.256mm那么B 2 =85mm B 1 =90mm查表4-1，取m=4，实际d1=Z1m=304=120mm d2=312mm中心距a=(d1+d2)/2=216mm检查齿轮弯曲强度齿形系数见图 11-8、11-9 得到 Y Fa1 =2.6 Y Fa2 =2.23Y sa1 =1.63 Y sa2 =1.83 F1 = 2KT 1 Y Fa1 Y sa1 /(bm 2 Z 1 ) =62Mpa480 Mpa则 F2 = F1 Y Fa2 Y sa2 / (Y

12、Fa1 Y sa1 ) = 60Mpa 480 Mpa齿轮圆周速度v=d1n1/601000=3.14120265.8/60000=1.670m/s根据表11-2可以看出选择8级精度比较合适项目高速低速齿数Z1 =30 Z2=110Z1 =30 Z2=78模量2.54附录d a 1 =80mm d a 2 =280mmd a 1 =128mm d a 2 =320mm高跟鞋d f1 =68.75mm d f2 =268.75mmd f1 =110mm d f2 =302mm分度圆直径齿高5.69中心距175216轴设计计算高速轴力：Ft=2T1 1 /d 1 =257.3/0.075=1528

13、N径向力：Fr=Fttan=Fttan20=556N垂直平面上的支撑反作用力：F 1 v=Fr（L/2）/L=556/2=278NF 2 v=Fr-F 1 v=278N水平支撑反作用力F 1H= F 2H =Ft/2=1528/2=764N画出垂直面的弯矩图：Mav= F 1V L/2=278227/2=31.55332NmMav = Mav=32Nm画出水平面弯矩图M aH = F 1H L/2=7640.277/2=173.428173Nm求复合弯矩图： Ma=(Mav) 2 +( M aH ) 2 1/2 =176N马 =（马夫 ） 2+ （马哈） 2 1/2 = 176N扭矩T=57.

14、3Nm，取换算系数=0.6根据弯扭综合计算强度 Me=Ma 2 +(T) 2 1/2 =179Nm计算危险段的轴径轴的材质为45钢，根据表14-1，差异 B =650Mpa，见表14-3 -1b =60MpadMe/0.1 -1b 1/3 =26.3mm考虑到键槽对轴的弱化，d值增加5%，所以d=26.3 1.05=27.615mm取d=30mm查看：f P =1.5 f t =1 Lh=24000h n=970r/minP=X 0 Fr=0.6 556=333.6NCr=f P P/f t (60nLh/10 6 ) 1/3 =5594N所以满足要求中速轴力：Ft2=2T1 1 /d 1 =

15、1445NFt3=2T1 1 /d 1 =3312N径向力：Fr2=Fttan=526NFr3=Fttan=1205NL1=50mm L2=90mm L3=65mm垂直平面上的支撑反作用力：F 1 v=Fr2(L1+L3)+Fr3L3/L总=780NF 2 v=Fr2L1+Fr3(L1+lL2)/L总计=951N水平支撑反作用力F 1H =Ft2(L1+L3)+Ft3L3/ Ltotal =2143NF 2 H =Ft2L1+Ft3(L1+lL2)/ Ltotal =2614N竖向弯矩图Mav=F2vL3=62NmMav =F1vL1=39Nm水平弯矩图Mah=F2hL3=170NmMah =

16、F1hL1=107Nm复合弯矩图Ma=(Mav) 2 +(M aH ) 2 1/2 =181 Nm马 =（马夫 ） 2 +（米 aH ） 2 1/2 =114牛米T=T2=T3=198.69,=0.3根据弯扭综合计算强度 Me=Ma 2 +(T) 2 1/2 =190.6Nm基于弯扭综合的强度计算 Me =Ma 2 +(T) 2 1/2 =118.4Nm由于 MeMe ，计算 d 以 Me=190.6 计算dMe/0.1 -1b 1/3 =31.67mm考虑到键槽对轴的弱化，d值增加5%，所以d=31.67 1.05=33.25mm取d=35mm查看：f P =1.5 f t =1 Lh=24

17、000h n=265.8r/minP=X 0 Fr=0.6 526=315.6NCr=f P P/f t (60nLh/10 6 ) 1/3 =3437N所以满足要求低速轴力：Ft=2T1 1 /d 1 =2491.52/0.312=3151N径向力：Fr=Fttan=Fttan20=1147N垂直平面上的支撑反作用力：F 1 v=Fr（L/2）/L=573.5NF 2 v=Fr-F 1 v=573.5N水平支撑反作用力F 1H= F 2H =Ft/2=1575.5N绘制垂直平面的弯矩图：Mav= 66.8N mMav = Mav=66.8Nm画出水平面弯矩图M aH = F 1H L/2=1

18、83.5Nm求复合弯矩图：Ma=(Mav) 2 +( M aH ) 2 1/2 =195.3N马 =( Mav ) 2+ ( MaH ) 2 1/2 =195.3N扭矩T=491.52Nm，取换算系数=0.6根据弯扭综合计算强度 Me=Ma 2 +(T) 2 1/2 =353.72Nm计算危险段的轴径轴的材质为45钢，根据表14-1，差异 B =650Mpa，见表14-3 -1b =60MpadMe/0.1 -1b 1/3 =38.93mm考虑到键槽对轴的弱化，d值增加5%，所以d=38.93 1.05=40.87mm取d=44mm查看：f P =1.5 f t =1 Lh=24000h n=102.2r/minP=X 0 Fr=0.6 1147=688.2NCr=f P P/f t (60nLh/10 6 ) 1/3 =5450N所以满足要求减速机铸体结构尺寸计算结果表姓名象征结构尺寸/mm基壁厚度(0.0250.03) a+813盖壁厚度 1(0.80.85) 810.4底座、盖板、底座法兰厚度b, b1, b2b =1.5 b1=1.5 1 b2=2.5b1 =19.5