单级直齿圆柱齿轮减速器.doc
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1、目 录第一章 设计任务书1第二章 电动机选择 3第三章 皮带传动设计计算 6第四章 齿轮设计计算 8第五章 轴的设计计算 11第六章 轴承、键和联轴器的选择 21第七章 减速器润滑、密封 25第八章 减速器附件的选择确定 26第九章 箱体设计 27第十章 设计总结 28参考文献 2929第一章1 、设计任务书一、工作简图1电动机;2联轴器;3齿轮减速器;4带式运输机;5鼓轮;6联轴器二、原始数据 (举例)减速器传递功率(P/kW):主动轴转速n1(r/min):减速器传动比i:齿轮、轴及键的材料:箱体材料:三、工作条件:两班制,连续单向运转,载荷平稳,空载启动,小批量生产,室内工作;工作年限8
2、年;最高工作温度60。四、设计工作量: 减速器箱体装配图1张(A1); 从动轴、从动齿轮零件图2张(A3); 设计说明书1份。2.1 课题题目:单级圆柱齿轮减速器2.2 传动方案分析及原始数据 设计要求:带式运输机连续单向运转,载荷较平稳,空载启动,两班制工作(每班工作8小时)。减速器设计寿命为8年,大修期为3年,小批量生产,动力来源为三相交流电源的电压为380/220V;运输带速允许误差为。原始数据:运输带工作拉力F(N):1200;运输带卷筒工作转速n (r/s):1.7;卷筒直径D (mm):270;设计任务:减速器装配图1张(A0或A1图纸);1) 零件工作图23张(传动零件、轴、箱体
3、等,A3图纸);2) 设计计算说明书1份。说明书内容应包括:拟定机械系统方案,进行机构运动和动力分析,选择电动机,进行传动装置运动动力学参数计算,传动零件设计,轴承寿命计算、轴(许用应力法和安全系数法)、键的强度校核,联轴器的选择、设计总结、参考文献、设计小结等内容。设计计算内容计算及说明结果及依据第二章电动机的选择3.2电动机的选择3.3传动比分配按照设计任务要求,本减速器采用水平剖分、封闭结构 电动机选择(1) 运输带工作拉力F=1200N(2) 工作所需的电动机输出功率为= = 所以 =由电动机至工作之间的总效率(包括工作机效率)为=, , , , , 分别为带传动,齿轮传动的轴承,齿轮
4、传动,联轴器,卷筒轴的轴承及卷筒的效率。取=0.95 =0.99 =0.97 =0.992 ,=0.98 =0.95 ,则=0.950.990.970.9920.980.95=0.834所以=kw =2.45kw 2.2 确定电动机转速 卷筒轴工作转速= = =120.25r/min根据机械设计课程设计10表2-3推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比=35范围。取带传动比。则总传动比理论范围为: =620。故电动机转速的可选范为 =721.502405 r/min则符合这一范围的同步转速有:750、1000和1500r/min,由标准查出三种适用的电动机型号:方案电 动 机型
5、号额 定 功 率电动机转速(r/min)同 步满 载1Y100L-43kw150014202Y132S-63kw10009603Y132M-83kw750710综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和带传动、减速器传动比,可见第2方案比较适合。因此选定电动机型号为Y132S-6。电动机转速为: 同步转速 1000 r/min 满载转速 960 r/min机械零件设计手册P1378表4-2(1)转速:电动机的转速 n=960r/min减速器高速轴:n1=n/i1=960/2.5=384r/min减速器: n2=n1/i2=384/3.2=120r/min(2)功率:电动机所需功率Pd=P0=2.4
6、3kw;减速器高速轴:P1=Pd1=2.31KW减速器低速轴:P2=P123=2.22KW(3)转矩电动机的转矩:T0=9550=24.17Nm轴的转矩: T1=9550=57.45Nm轴的转矩: T2=9550=176.68Nm轴号功率n(r/min)传动比T(N.m)02.43kw9602.524.172.31kw3843.257.452.22kw1201176.68设计计算内容计算及说明结果及依据第三章皮带传动的设计计算(1) 确定计算功率 Pc=2.43kw(2) 查表7-5得工作情况系数KA=1Pc=Pd=2.43kw(2)选择V带的型号根据计算功率Pc=2.43kw,主动轮n=38
7、4r/min,由图7-17选择A型V带(3) 确定带轮直径dd1、dd2 由表7-6知dmin=90mm 取dd1=90mm 则dd2=i12dd1(1-)mm=220.5mm 由表14-8取dd2=224mm则实际传动比为2.5(4) 验算V带速度V 带速在525m/s范围内,设计合格。(5)确定带的基准长度Ld和实际中心距a0 初步确定中心距a0,符合0.7(d1+d2)a02(d1+d2) 219.8mma0628mm 取a0=500mm确定V带的基准长度Ld。由式14-9得: 精密机械设计P122表7-5 图7-17确定V带的基准长度:查表14-2,得:Ld=1600mm则实际中心距:
8、(6) 校验小带轮包角 =166120 合适。(7)确定V带的根数Z 由Z=PC/P=PC/(P0+P0)KKL可知:根据dd1=90mm,n=960r/min,查表14-4得 P0=1.5kw;查表14-5得 P0=0.30KW;查表14-6得 K=0.968;查表14-2得 KL=0.99。则 Z=2.08圆整后取Z=3(8) 计算初拉力F0。查表14-1得q=0.1kg/m,由式14-13得初拉力为: F0=500(2.5-K)Pc/Kzv+qv2 (9) 计算作用在轴上的压力FQ。由式14-14)得: FQ =578.3N精密机械设计P116表7-3精密机械设计P124、P116、P1
9、25、P126 设计计算内容计算及说明结果及依据第四章齿轮的设计计算及结构说明4.1直齿圆柱齿轮传动设计4.1.1直齿圆柱齿轮的选材斜齿圆柱齿轮(1)选择材料及确定需用应力小齿轮选用45号钢,调质处理,HBS1230MPa 大齿轮选用45号钢,正火处理,HB190由机械零件设计手册查得(2) 确定各种参数 小齿轮传递的转矩T1=9.55106=9.55106=57450Nmm选K=1.2,取齿宽系数d=0.8,由表12-3差得=520MPa,=470MPa。小齿轮分度圆直径为: =61.1(mm)取小齿轮齿数 Z1=25,则大齿轮齿数为Z2=3.225=80机械设计基础教材P175图10-21
10、机械设计基础教材P173表10-4 机械设计基础教材P174表105机械设计基础教材P表10114.1.2直齿圆柱齿轮的设计计算与强度校核计算模数:m=2.44由表12-2,取模数为标准值:m=2.5mm计算主要尺寸。分度圆直径d1=mz1=2.525=62.5mmd2=mz2=2.580=200mm中心距a=mm=131.25mm齿轮宽度b=dd1=0.862.5=50mm如此取b=B2=50mm,B1=55mm校验齿根弯曲强度校核公式为:查表12-5得YF1=2.65,YF2=2.25查表12-6得YS1=1.59,YS2=1.77根据齿轮材料和齿面硬度,由表12-3查得:=301MPa,
11、=280MPa。 = =74.4MPa =合格。精密机械设计P141表8-2精密机械设计P173机械设计基础P1814.1.3圆柱直齿齿轮的结构设计数据:(5) 齿轮结构设计由于小齿轮d1=62.5mm,可采用齿轮轴结构;对大齿轮而言,由于da500mm,故大齿轮选用腹板式结构。结构尺寸数据计算得:齿顶圆直径:da=d2+2ham=200+22.5=205mm D4=50mm D3=1.6D4=1.650=80mm D0=da10m=205102.5=180mm D2=(0.250.35)(D0D3)=(0.250.35)(18080)=2535取D2=30mm C=(0.20.3)B2=10
12、15取C=15mm N=0.5m=0.52.5=1.25mm取n=1.5mm;r=4mm。机械零件手册P217表16-4 设计计算内容计算及说明结果及依据第五章轴的设计计算与校核5.1轴的尺寸设计5.1.1轴的材料和热处理的选择5.1.2轴几何尺寸的设计计算轴的设计计算与校核:不论何种具体条件,轴的结构都应满足:轴和装在轴上的零件要有准确的位置;轴上零件应便于装拆和调整;轴应具有良好的制造工艺性等。按承载性质,减速器中的轴属于转轴。因此,一般在进行轴的结构设计前先按纯扭转对轴的直径进行估算,然后根据结构条件定出轴的形状和几何尺寸,最后校核轴的强度。这里因为从动轴为轴,故只对轴进行强度的校核,对
13、两根轴进行尺寸的设计计算过程。具体步骤如下:(1) 电动机轴的材料选择、热处理方式,许用应力的确定。选择45钢正火。硬度达到170217HBS,抗拉强度=600MPa,屈服强度=355MPa。=55MPa(2) 初步计算各轴段直径。1) 输出轴的功率 P2=2.22KW;2) 扭矩 T2=176.68Nm;3) 转速 n2=120r/min;4) 估算最小直径。 因轴的外伸端和联轴器连接,基本不承受弯矩,因此C可取较小值。由表16-3取C=110,代入式(16-3)得:dmin=考虑到键槽对轴的影响,将轴径增大5%,即取dmin=29.11.05=30.5mm,所选轴的直径应与联轴器的孔径相适
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