一级齿轮减速器课程设计.docx
《一级齿轮减速器课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一级齿轮减速器课程设计.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
一级齿轮减速器课程设计
1）选择电动机类型
按已知的工作要求和条件，选用Y型挡封闭器型三相异步电机。
2）选择电动机功率
原始数据：
输送带工作拉力F=2800N
输送带工作速度V=1.4m/s
滚筒直径D=300mm
每日工作时间T=24h
传动工作车限a=5
工作机所需的电动机输出功率
Pw=（Fv）/（1000μw）Pd=（Pw）/μPd=（Fv）/（1000μwn）
由电动机至工作机之间的总效率为
ξ×ξw=ξ1×ξ2×ξ2×ξ3×ξ4×ξ5×ξ6
求中ξ1，ξ2，ξ3，ξ4,ξ5,ξ6分别为带传动，齿轮传动，联轴器，卷通轴的轴承及卷筒的效率。
∴查表得：
ξ1=0.96；ξ2=0.99；ξ3=0.97；ξ4=0.97；ξ5=0.98,ξ6=0.96
则ξ×ξw=0.96×0.99×0.99×0.99×0.97×0.97×0.96*0.96=0.83
∴Pd=（Fv）/（1000ξ×ξw）=（2800×1.4）/（1000×0.83）=4.72KW
3）确定电动机转速
卷筒轴的工作转速为
Лw=（60×1000V）/（ΠD）=（60×1000×1.4）/（Π×300）=89.2r/min
又∵V带的传动比在i带=2～4，单环齿轮传动比i齿=3～5，则合理传动比在:
I=i1×i2=6～20.
I=（Nd）/（Nπ）Nd=I×Nπ=（6～20）×89.2r/min
Nd=535～1784r/min
查表得：
符合这一范围的有同步转速有1000r/min，750r/min.
1500r/min.
二.计算带传动装置的运动和动力参数
1.各轴转速
Ⅰ轴NⅠ=（Nm）/Io=（720）/（2.57）r/min=280.2r/min
Ⅱ轴NⅡ=（Nm）/Ii=（280.2）/（3.14）r/min=89.24r/min
卷筒轴Nw=NⅡ=89.24r/min
2.各轴的输入功率
Ⅰ轴PⅠ=Pd×ξ01=4.72×0.96RW=4.53KW
Ⅱ轴PⅡ=PI×ξ12=PI×Л2×Л3=4.53×0.99×0.96KW=4.35KW
3.各轴输入转矩
由计算电动机轴的输出转矩Td
Td=9550×（Pd）/（Nm）
=9550×（3.61）/（960）N/m
=34.38N/m
Ⅰ轴TⅠ=Td×io×N01
=Td×io×Л1
=34.38×3.3.5×0.96N/m
=115.52N/m
Ⅱ轴TⅡ=TⅠ×i1×Л12
=TⅠ×i1×Л2×Л3
=115.52×4.18×0.99×0.97N/m
=463.70N/m
卷筒轴T2=TⅡ×ξ2×ξ4
=463.70×0.99×0.97N/m
=445.29N/m
运动和动参数的计算结果如下表：
参数
电动机轴
Ⅰ轴
Ⅱ轴
卷筒轴
转速
960
274.29
65.62
65.62
输入功率
3.6
3.456
3.289
3.154
输入转矩
34.38
115.52
463.70
445.29
传动比
3.5
4.18
1
效率
0.96
0.95
0.96
①确定计算功率PC
由于表8.85查表得KA=1.2由式C8.12得:
PC=KA×P=1.4×KW=4.8KW
②选取高通V带型号
根据PC=4.8KW，N1=960r/min。
由图8.12选用A型普通V带.
③确定带轮基准直径dd1，dd2
根据表8.6和图8.13选取dd1，100﹥dmin=100mm，打带轮基准直径为：
dd2=（N1）/（N2）dd1=3.5×100=350mm
按表8.3选取标准值dd2=350，则实际传动比i从动轮的实际转速分别为
i=（dd2）/（dd1）=（350）/（100）=3.5
N2=（N1）/（i）=（960）/（3.5）=274.29r/min
④验算带速V
V=（πdd1N1）/（60×1000）=（π×100×960）/（60×1000）m/s=5.024m/s
带速在5～25m/s范围内.
⑤.确定带的基准长度Ld和实际中心距a
0.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2）
0.7（100+350）≤a0≤2（100+350）
315≤a0≤900
则按结构设计要求初定中心距u0=1000mm由式（8.15）得：
L0=2a0+（π）/
（2）（dd1+dd2）+（dd2-dd1）（dd2-dd1）/（4a0）
=2×900+（π）（100+350）/
（2）+（350-100）（350-100）/（4×900）=2523.86mm
由表8.4选取基准长度Ld=2500mm
由上式（8.16）得实际中心距a为
a≈a0+（Ld-L0）/
（2）=（900+（2500-2523.86）/
（2））mm=888.07mm
⑥校验小带轮包角a1
由上式（8.17）得
a1=180-（dd1-dd2）/（a）×57.3=180-（250-100）/（211.86）×57.3=139.43度＞120度
⑦确定V带根数Z
Z=（4.8）/﹝（0.95+0.11）×0.95×1.09﹞=4.37根
取整得Z=5根
⑧求初垃圾F0及带轮轴上的压力FQ
由表8.6查得B型普通V带的每米长质量q=0.17kg/m，根据式（8.19）得单根V带的初拉力为：
F0=﹝（500pc）/（2V）﹞×﹝（2.5）/（KQ）-1﹞+qv×v
=﹝（500×4.8）/（5×5.02）﹞×﹝（2.5）/（0.95）-1﹞+0.10×5.02×5.02=158.53N
由式（8.20）可得作用在轴上的压力FQ为
FQ=2F0×Z×sin（a1）/
（2）
=2×158.53×5sin（163.87）/
（2）N=1569.45N
⑨设计结果
选用5根A—2800GB/1544-89V带，中心距a=888mm，带轮直径dd1=100mm，dd2=350mm，轴上压力FQ=1569.45
三.设计一单及直齿圆的齿轮减速器中的齿轮传动：
已知传动功率P=3.456kw，电动机驱动，小齿轮转速n=274.29r/min，传动比i=4.18，单向运转，三班倒工作。
1）选择齿轮材料及精度等级
小齿轮选用45钢调质，硬度为217～169NBS，大齿轮选用45钢正火，硬度为169～217NBS，因为是普通减速器，由表10.21选用8级精度，要求齿面粗糙度
RQ≤3.2～6.3μm.
2）按齿面接触疲劳强度设计
因两齿轮为钢质齿轮，可应用式（10.22）求出d1值，确定有关参数与系数：
载荷系数K查表10.11即K=1
⑶齿数Z，和齿宽系数ψd
小齿轮的齿数Z1取为22，则大齿轮的齿数Z2=92，因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由10.20选取ψd=1
⑷许用接触应为[σH]
由图10.24查得σHim1=530mpa，GHim2=490mpa
由表10.10查得Sh=1
N1=60njLh=60×286.57×1×C5×52×24×51=536000000
N2=（N1）/（i）=134000000
查图10.27得
ZnT1=1.03ZnT2=1.12
由式（10.13）可得
[GH]1=（ZnT1GHim1）/（SH）=（1.03×560）/
（1）=576.8mpa
[GH]2=（ZnT2GHim2）/（SH）=（1.12×560）/
（1）=598.9mpa
故d1≥76.43√[KT1（U+1）]/（ψduGHGH）=65.41mm
m=（d1）/
（2）=2.97=mm
由表10.3取标准值m=3mm
3）主要尺寸计算
d1=mZ1=3×22=66mm
d2=mZ2=3*92=276mm
b=4dd1=1×66=66mm
经圆整后取b2=66mm
b1=b2+9=65+9=74mm
d=
（1）/
（2）m（Z1+Z2）=
（1）/
（2）×2.5（25+100）mm=156.25mm
4）按齿根弯曲疲劳强度校验
由式（10.24）得出σF，如σF≤[σF]则校验合格
确定有关系数参数
⑴齿形系数YF
查表10.13得YF1=4.30，YF2=3.97
⑶许用弯曲应力[σF]
由图10.25查得σF1ml=310mpa，6F2ml=295mpa
由表10.10查得SF=103
由图10.26查得Ynt1=1，Ynt2=1
由式（10.14）可得[σF]=（Ynt1σF1ml）/（SF）=（210）/（4.3）=79.19mpa
[σF2]=（Ynt2GH1ml）/（SF）=（190）/（3.97）=73.11mpa
故σF1=79.19mpa﹤[σF]1=79.19mpa
σF2=73.11mpa﹤[σF]2=73.11mpa
根据弯曲强度校验合格
四.设计所示直齿齿圆锥齿轮减速器的从动轴.
已知传递功率P=3.284kw，从动轴轮的转速n=71.64r/min，分度圆直径d=mm，圆周力Fi=4090N，几何力Fr=1488.6N.齿轮宽度为60mm，工作时单何运转，轴承采用深沟球轴承.
1）选择轴的材料，确定许用应力
由已知条件知减速器传递的功率属中小功率，对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质质量，由表7.1查得强度极限σB=640mpa，再由表7.1得许用弯曲应力[σH]=60mpa
2）按扭转强度估算轴径
根据表7.2得C=118～107，又由式（7.2）得
40.34≤d≤44.49mm
考虑到轴的最小直径处需安装联轴器，会有键槽，故将直径加大3%～5%为41.6～46.7mm，由设计手册取标准直径d1=42mm.
3）设计轴的结构并绘制结构草图
由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮的两侧，轴的外端安装联轴器.
⑴确定轴上零件的位置和固定方式
要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式.参考图14.8确定齿轮从轴的右端装入，齿轮的左端用轴环固定位，右端用套筒固定，这样齿轮在轴上的周何用轴环固定，轴何采用过盈配合固定.
⑵确定各轴段的直径
如图所示。
轴段①直径最小，d1=42mm，考虑到要对安装在轴段①上的联轴段上的联轴器进行定位，轴段②必须满足轴承内径的标准，故取轴段②的直径d2为48mm，用相同的方法确定轴段③④的直径d3=51mm，d4=54mm，为了便于拆卸左轴承，可查出6010型滚动轴承的安装高度为3.5mm，取d5=56mm.
⑶确定各轴段的长度
齿轮轮毂宽度为72mm，为保证齿轮固定可靠，轴段③的长度应用略短与齿轮轮毂宽度，取为72mm，为保证齿轮断面与箱体内壁相碰，齿轮断面与箱体内壁应留有一定的间距，取该间距为15mm，为保证轴承安装箱体轴承座孔中（轴承宽度为17mm），并考虑轴承的润滑，取轴承断面距箱体内壁的距离为5mm，所以轴端④的长度取为72mm，轴承支点距离L=123mm，根据箱体结构及联轴器距轴承盖要有一定距离的要求，去l=75mm，查阅有关的联轴器手册去l为84mm，在轴段①③上分别加工出键槽，是的键槽处于轴的同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的轮毂宽度小约5～10mm，键槽的宽度按轴段直径手册得到.
⑷选定轴的结构细节，如圆角，倒角，退刀槽等尺寸.
按设计结果画出轴的结构草图（见图14.2/a）
5）修正轴的结构
因轴的强度不大，此轴不必再作修改
6）绘制轴的零件图
五.设计直齿圆柱齿轮减速器的主动轴（Ⅰ轴）.
已知传递功率P=3.99kw，从动轮的转速n=286.57r/min，分度圆直径d=62.5mm，圆周力F1=4159.2N，径向力Fr=1550.2N齿轮轮毂宽度为5～10mm，工作时单向运转，轴承采用深沟球轴承.
①选择轴的材料，确定许用应力
由已知条件知减速器传递的功率属于中小功率，对材料无特殊需求，故选用45钢经调制处理，由表14.4查得强度极限σB=650mpa，再由表14.2得许用弯曲应力[σb]=60mpa
②按扭转强度估算轴径
根据表14.1得C=107～118，又由式（14.2）得
25.68mm≤d≤28.32mm
考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故将估算直径加大3%～5%，取为26.4J～29.736，由设计手册取标准直径d1=27mm.
③设计轴的结构并绘制结构草图
由于设计师单环减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧.
六.键的设计
选择刚性材料[σjy]=125～250mpa
Ⅱ轴：
①轴段的直径是42mm，轴段长度为110mm，由表14.5得
键宽b=12,键高h=9，键长l=28～140，由键长应小于5～10，则键长l=100mm
σjy=（4T）/（dhl）=（4×511.26N/M）/（45×9.60mm）=84mpa
由表14.6得σjy＜[σjy]
③轴段的直径是54mm，轴段的长度为63
由表14.5得
键宽b=16，键高h=10，键长l=45～180，由键长应小于轮毂宽度5～10mm，则键长l=56mm
Gjy=（4T）/（dhl）=（4×511.26N/m）/（55×10×56mm）=64.4mpa
Ⅰ轴：
材料选择：
选择刚性材料[σjy]=125～150mpa
1段轴直径长度27mm，轴段长度78mm
则由表14.5得键宽b=8mm，键高h=7mm，键长l=18～90，由于轴段长度l=78mm，所以键长l=70mm.
σjy=（4×133.1N/m）/（40×8×60mm）=27.7mpa
七.轴承的选择
Ⅱ轴选用深沟球轴承，一直轴的直径为50mm，转速n=71.64r/min，轴承所受径向力744.3N，工作温度正常，要求轴承预其铸合力[Lh]=30600N,选择轴承型号.
1）求当量动载荷P
根据式（15.1）得P=fp（XFr+YFa）
查表15.12得fp=1.1，式中径向载荷系数X和轴向载荷系数Y要根据
（Fa）/（Cor）值查取，Cor是轴承的径向额定静载荷，根据表15.13暂取
（Fa）/（Cor）=0
∴P=1.1×744.3=818.73N
2）计算所需的径向额定动载荷值
C=（60×71.64×0.0306）（P）/（f1）=4163.7N
Ⅰ轴确定深沟球轴承型号
已知轴的直径是35mm，径向载荷775.1N
P=1.1×775.1=852.61
C=（60×286.5×0.0306）（P）/（f1）=6207N
查手册得选用深沟球轴承62.10合适
Ⅱ轴轴承距箱高距离L=-9+20+18+7=54
轴承内端面距内壁距离取17
T=16m=54-12-16=26
，C1=16,C2=14
八.轴承盖的设定
Ⅱ轴盖d3=8md0=d3+1=9m
D2=92+5d3=112e=1.2d3=8.4
e1≥e≥8.4
Ⅰ轴盖d3=8md0=9m
D2=D0+5*8=112e=1.2d3=8.4
e1≥e≥8.4
九.箱体的主要尺寸
名称
符号
减速器型式，尺寸的关系/mm
圆锥齿轮减速器
箱座壁厚
δ
8
箱盖壁厚
δ1
8
箱盖凸缘厚度
b1
12
箱座凸缘厚度
b
12
箱座底凸缘厚
b2
20
地角螺钉直径
d1
18.156
地角螺钉数目
n
4
轴承旁链接螺栓直径
d1
13.617
盖与座链接螺栓直径
d2
9.078
链接螺栓d2的间距
l
160
轴承端盖螺钉直径
d3
7.26
检查孔盖螺钉直径
d4
6.3546
定位销直径
d
6.8085
d1d2d3至外箱壁距离
C1
16
d1d2至凸缘边缘距离
C2
14
轴承旁凸台半径
R1
14
外箱壁至轴承座端面的距离
l1
35
齿轮顶圆与内箱壁间的距离
Δ1
10
齿轮端面与内箱壁间的距离
Δ2
10
箱盖，箱座肋厚度
m1，m
m1=7,m=7
轴承端盖外径
D2
112
轴承旁链接螺栓距离
S
112
十.滚动轴承的润滑
1）润滑
滚动轴承：
选择脂润滑.
齿轮：
选择寖油润滑.
2）密封
轴承透盖：
毛毡密封.
十一.参考文献
序号
名称
组编
出版社
出版年月
1
机械设计基础
任成高
机械工业出版社
2006年1月
2
机械设计基础课程设计指导书
陈立德
高等教育出版社
2004年7月
机械设计基础课程设计
设计题目一级圆柱齿轮减速器
设计者王哲鹏21
指导老师程立章
完成时间2011年12月16日
成绩
机械设计基础课程设计说明书
机械课程设计任务书
一电动机的选择
二带轮的传动比
三计算传动装置的总传动比
四计算传动装置的运动参数和动力参数
五齿轮的传动设计
六轴的设计
七键的设计
八轴承的选择
九联轴器的选择
十减速箱的箱体设计
十一参考资料
机械零件课程设计任务书
设计题目：
带式传动机装置的一级圆柱齿轮减速器
运动简图：
工作条件：
两班制，连续单相运转，载荷轻微冲击；使用年限5年；环境温度35度；小批量生产，输送带允许误差为正负5%。
原始数据：
已知条件
数据
输送带工作拉力F/N
2500
输送带工作速度V/（m/s）
1.2
滚筒直径D/mm
350
升级会员 