一级圆柱齿轮减速器设计说明书附带装配图和立体图

安徽机电职业技术学院PAGEPAGE1一级圆柱齿轮减速器设计说明书目录一、课程设计的目的··········································1二、课程设计的内容和任务··································2三、课程设计的步骤··········································2四、电动机的选择·············································3五、传动零件的设计计算····································5（1）带传动的设计计算·····································5（2）齿轮传动的设计计算···································7六、轴的计算···················································9七、轴承的校核················································13八、联轴器的校核············································13九、键联接的选择与计算·····································14十、减速器箱体的主要结构尺寸·····························14十一、润滑方式的选择········································14十二、技术要求················································15十三、参考资料···············································16十四、致谢····················································17一、课程设计的目的：机械设计基础课程设计是机械设计基础课程的重要实践性环节，是学生在校期间第一次较全面的设计能力训练，在实践学生总体培养目标中占有重要地位。本课程设计的教学目的是：1、综合运用机械设计基础课程及有关先修课程的理论和生产实际知识进行机械设计训练，从而使这些知识得到进一步巩固和扩张。2、学习和掌握设计机械传动和简单机械的基本方法与步骤，培养学生工程能力及分析问题、解决问题的能力。3、提高学生在计算、制图、计算机绘图、运用设计资料、进行经验估算等机械设计方面的基本技能。二、课程设计的内容和任务：1、课程设计的内容应包括传动装置全部设计计算和结构设计，具体如下：1）阅读设计任务书，分析传动装置的设计方案。2）选择电动机，计算传动装置的运动参数和运动参数。3）进行传动零件的设计计算。4）减速器装配草图的设计。5）计算机绘制减速器装配图及零件图。2、课程设计的主要任务：1）设计减速器装配草图1张。2）计算机绘制减速器装配图1张、零件图2张（齿轮、轴等）3）答辩。三、课程设计的步骤：1、设计准备准备好设计资料、手册、图册、绘图用具、计算用具、坐标纸等。阅读设计任务书，明确设计要求、工作条件、内容和步骤；通过对减速器的装拆了解设计对象；阅读有关资料，明确课程设计的方法和步骤，初步拟订计划。2、传动装置的总体设计根据任务书中所给的参数和工作要求，分析和选定传动装置的总体方案；计算功率并选择电动机；确定总传动比和各级传动比；计算各轴的转速、转矩和功率。3、传动装置的总体方案分析传动装置的设计方案直观地反应了工作机、传动装置和原动机三者间的动和力的传递关系。满足工作机性能要求的传动方案，可以由不同传动机构类型以不同的组合形式和布置顺序构成。合理的方案首先应满足工作机的性能要求，保证工作可靠，并且结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。四、电动机的选择电动机已经标准化、系列化。应按照工作机的要求，根据选择的传动方案选择电动机的类型、容量和转速，并在产品目录总共查出其型号和尺寸。选择电动机类型、型号、结构等，确定额定功率、满载转速、结构尺寸等。1、选择电动机类型电动机有交流和直流电动机之分，一般工厂都采用三相交流电，因而多采用交流电动机。交流电动机有异步电动机和同步电动机两类，异步电动机又分为笼型和绕线型两种，其中以普通笼型电动机应用最多/目前应用最广的是Y系列自扇冷式笼型三相异步电动机，其结构简单、起动性能好、工作可靠、价格低廉，维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合，如运输机、机床、风机、农机、轻工机械等。在经常需要起动、制动和正、反转的场合（如起重机），则要求电动机转动惯量小、过载能力大，应选用起重及冶金用三相异步电动机YZ型（笼型）或YZR型（绕线型）。按已知的工作要求和条件，选用Y型全封闭笼型三相异步电动机。2、电动机功率的选择工作机所需的电动机输出功率为Pd=Pw/η=Fv/1000ηwη已知滚筒直径D=450mm，滚筒圆周力F=2.2KN，输送带速度V=1.6m/s，由表查联轴器，圆柱齿轮传动减速器：传动带传动效率0.96，圆柱齿轮传动的轴承传动效率0.99，齿轮传动传动效率0.97，弹性联轴器传动效率0.99，卷筒轴的轴承传动效率0.98，卷筒传动效率0.96。ηw·η=0.96·（0.99·0.99）·0.97·0.99·0.98·0.96=0.85Pd=2200x1.6/1000x0.85=4.14kw确定电动机转速卷筒轴的工作转速为nw=60x1000v/3.14D=60x1000x1.6/3.14x450=67.94r/min取V带传动比i1'=2~4,单极齿轮传动比i'2=3~5，w则总传动比范围i'=6~20故电动机转速范围为：n'd=i'·nw=(60~20)x67.94=408~1359r/min经查表得有两种适用的电动机型号方案电动机型号额定功率Ped（kw）满载转速(r/min)1Y160M2—85.57202Y132M2—65.5960综合考虑电动机和装动装置尺寸，重量以及减速器的传动比，其中1号电动机总传动比比较适用，传动装置结构较紧凑。所选电动机额定功率Ped=5KW,满载转速nm=720r/min3、计算总传动比和分配传动比由选定电动机的满载转速nm和工作机主动轴的转速nw，可得传动装置的总传动比为i=nm/nw=720/67.94=10.60传动装置的实际传动比要由选定的齿轮齿数或带轮基准直径准确计算，因而很可能与设定的传动比之间有误差。一般允许工作机实际转速，与设定转速之间的相对误差为±（3~5）%对于多级传动i为i=i1·i2·i3·```````````·in计算出总传动比后，应合理地分配各级传动比，限制传动件的圆周速度以减小动载荷，降低精度.分配各级传动装置传动比：取带传动比i1=3。齿轮传动比i2=3.5。4、计算传动装置的运动和动力参数为了进行传动件的设计计算，应首先推算各轴的转速。功率和转矩。则各轴的转速为1)、各轴转速nⅠ=nm/i1=720/3=240r/minnⅡ=nⅠ/i2=240/3.5=68.6/minn卷=nⅡ=68.6r/min2)、各轴的输入功率PⅠ=pd·η1=4.14x0.96=3.971kwPⅡ=PⅠ·η12=3.97x0.99x0.97=3.80kwP卷=PⅡ·η23=3.80x0.99x0.99=2.4kw3）各轴的输入转矩Td=9550·4.14/720=54.9N·mTⅠ=Td·i1·η1=54.9x3x0.96=158N·mTⅡ=TⅠ·i2·η23=158x4x0.99x0.97=531N·mT卷=TⅡ·i3·η4·η2=531x1x0.99x0.99=520N·m参数 轴名电动机轴一轴二轴卷筒轴转速n（r/min）72024068.668.6输入功率P(kw)4.143.973.803.74输入转矩T(N.m)54.9158531520传动比i33.51效率η0.960.960.98五、传动零件的设计计算（1）带传动的设计计算1、计算功率PcPc=KAP=1.2x5.5=6.6kw2、选带型据Pc=6.6kw，n=720r/min,由表10-12选取A型带3、带轮基准直径带轮直径较小时结构紧凑，弯矩应力不大，且基准直径较小时，单根V带所能传递的基本额定功率也较小，从而造成带的根数增多，因此一般取dd1<dd2并取标准值。查表得10-9确定dd1，dd2。dd1=140dd2=4254、验算带速当传递功率一定时，带速过低，则需要很大的圆周力，带的数要增多，而带速过高则使离心力增大，减小了带与带轮间的压力，容易打滑。所以带传动需要验算带速，将带速控制在5m/s<V<25m/s,否则可调整小带轮的基准直径dd1，为充分发挥V带的传动能力，应使带速V=20m/s为最佳，带速V=3.14ndd1/60x1000=5.3m/s5、验算带长一般中心距a0取值范围：0.7（dd1+dd2)<=a0<=2(dd1+dd2)395.5<=a0<=1130初定中心距a0=500mmLd0=2a0+3.14(dd1+dd2)/2+(dd2+dd1)2/4=2x500+3.14x(140+425)/2+(425-140)2/4x500=1927.66Ld=2000mm6.确定中心距中心距取大些有利于增大包角，但中心距过大会造成结构不紧凑，在载荷变化或高速运转时，将会引起带的抖动，从而降低了带传动的工作能力，若中心距过小则带短，应力循环次数增多，使带易发生疲劳破坏，同时还使小带轮包角减小，也降低了带传动的工作能力，确定中心距a=a0+（Ld1–Ld2）/2=536amin=a-0.015Ld=506amax=a+0.03Ld=5967、验算小带轮包角要求a1>120。若a1过小可以加大中心距，改变传动比或增设张紧轮，a1可由下式计算a1=180。-[57.3x(dd2-dd1)/a]=149。a1>120。故符合要求8、单根V带传动的额定功率根据dd1和n查图10-11得：P1=1.4kw9、单根V带额定功率增量根据带型及i查表10-5得：ΔP1=0.09kw10、确定带的根数为了保证带传动不打滑，并具有一定的疲劳强度，必须保证每根V带所传递的功率不超过它所能传递的额定功率有查表得10-6:Ka=0.917查表得10-7:Kl=1.03Z=Pc/[(P1+ΔP)KaKl]=4.68所以取Z=511、单根V带初拉力查表10-1得q=0.10kg/mF0=500[(2.5/Ka)-1](Pc/zv)+qv2=218N12、作用在轴上的力为了进行轴和轴承的计算，必须求出V带对轴的压力FQFQ=2ZF0SIN（a1/2）=2100.7N13、注意事项※检查带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系，带轮直径与电动机的中心高应相称，带轮轴孔的直径，长度应与电动机的轴直径长度对应，大带轮的外圆半径不能过大，否则回与机器底座相互干涉等。※带轮的结构形式主要取决于带轮直径的大小，带轮直径确定后应验算实际传动比和带轮的转速。（2）齿轮传动的设计计算已知i=3.5n1=240r/min传动功率p=3.97两班制，工作期限10年，单向传动载荷平稳1、选材料与热处理。所设计的齿轮属于闭式传动,通常才用软齿面的钢制齿轮,小齿轮为45号钢,调质处理，硬度为260HBW，大齿轮材料也为45钢，正火处理，硬度为215HBS，硬度差为45HBS较合适。2、选择精度等级，输送机是一般机械，速度不高，故选择8级精度。3、按齿面接触疲劳强度设计。本传动为闭式传动，软齿面，因此主要失效形式为疲劳点蚀，应根据齿面接触疲劳强度设计，根据式(6-41)d1>(671/kT1(i+1)/1)载荷因数K.圆周速度不大,精度不高,齿轮关于轴承对称布置,按表6-9取K=1.2.2)转矩TT=9.55X106XP/n1=9.55x106X3)弯曲后减切应力由图6-36查得.Mpa,Mpa接触疲劳寿命系数X240X10X300X16=0.69X1090.69X109/3.5=0.19X109查图6-37中曲线：Mpa=622.2MpaMpa=560Mpa4）计算小齿轮分度圆直径d1查表取6-11齿宽系数1.1d1(671/kT1(i+1)/i=d1=705）计算圆周速度VV=3.14n1d1/60x1000=3.14x60x1000=0.879m/s因V<6m/s，故去取8级精度合适。4、确定主要参数，计算主要几何尺寸。取小齿轮齿数为Z1=20Z2=ixZ1=70m=d1/Z1=3.5mm取标准模数m=3.5mm分度圆直径d1=mz1=3.5x20=70mmd2=mz2=3.5x70=245mm1)中心距aa=(d1+d2)/2=157.5mm2)齿宽bb=1.1x70=77mm取b2=77mm则b1=5+b2=77+5=82mm3)齿顶高haha=ha*m=3.5mm齿根高hfhf=（ha*+c*）m=1.25x3.5=4.3755、校核弯曲疲劳强根据式(6-44)1）复合齿形因数YFS如图6-39得，YFS1=4.35，YFS2=3.982)弯曲疲劳许用应力=由图6-40的弯曲疲劳极限应力MpaMpa由图6-41得弯曲疲劳寿命系数106）106）弯曲疲劳的最小安全MpaMpa3）校核计算：＜＜六、轴的计算1、Ⅱ轴的设计（1）选择轴的材料,确定许用应力.选用轴的材料为45号钢,调质处理,查表12-1知=Mpa=MpaMpaMpaMpa（2）按扭转强度估算轴的最小直径单级齿轮减速器的低速轴为转轴,输出端与联轴器相连接,从结构要求考虑输入端轴径应最小,最小直径为:查表12-5可得,45钢取C=118,则考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准,取d=48齿轮上作用力的计算齿轮所受的转矩为T=9.55X106XP2/n2=9.55X106X3.80/68.6=530000=T/x530000/245=4326.5N径向力=0.直..=4326.5水平面弯矩MCH=转矩按脉动循环考虑，应力折合系数为a=最大当量弯矩3、校核轴径由当量弯矩图可知C剖面当量弯矩最大为危险面校核该截面的直径d=1.03x39=402、Ⅰ轴的设计1）选择轴的材料,确定许用应力.选用轴的材料为45号钢,调质处理,查表12-1知=Mpa=MpaMpaMpaMpa（2）按扭转强度估算轴的最小直径取d=31齿轮上作用力的计算齿轮所受的转矩为T=9.55X106XP/n=160000=T/x160000/70=4571N==1664N.直水平面弯矩MCH=转矩按脉动循环考虑，应力折合系数为a=最大当量弯矩3、校核轴径由当量弯矩图可知C剖面当量弯矩最大为危险面校核该截面的直径七、轴承的校核1.Ⅰ轴轴承的选择由任务知减速器采用的是一级圆柱齿轮减速器，载荷的方向只有径向力和圆周力，无轴向力，故可以选用比较廉价的深沟球轴承60000型。再由轴的结构可知，轴承的内径为40mm。即内径代号08.故初选6008