一级减速器设计说明书.docx
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一级减速器设计说明书
机械设计基础课程设计
———一级圆柱齿轮减速器
设计说明书
重庆工业职业技术学院
班级：
10机制302班
姓名：
刘克勇
学号：
指导老师：
曾珠
得分：
2011年12月20日
前言
机械设计基础是机械专业很重要的一门基础课程。
我们平时上课就是按部就班地学习，学的比较散、知识掌握得不是很牢固、没有真正地联系贯通和通过实践检验过。
此次设计课程将我们所学的知识系统地联系起来，让我们用自身所学的知识去处理实际生活中的问题，真正地做到“学以致用”。
减速器是我们日常生产中经常用到的部件，在各个行业都用用到。
它在我们的生产生活中发挥着不可替代的作用，为我们带来了很多的便捷，使得我们的设备能够按需求运转从而提高生产效率，其重要性不言而喻。
本减速器说明书是本人按照课本题目要求，根据自身所学和一些参考资料设计编制而成。
其中各个参数全部严格按照手册相关规定进行选择，真实而有效。
本说明书系统地阐述了一级减速器的设计步骤和设计原理，以及设计参数的选取方法。
由于参考资料的版本改变个别参数可能有所变化。
由于本人水平有限，难免出现疏漏和不当，衷心欢迎读者批评指正，本人将不甚感激！
编者
2011年10月
一、设计任务书
1.原始数据
已知条件
题号
1
传送带的工作拉力F/KN
7
传送带的速度V/（m*s-1）
1
卷筒直径D/mm
400
2.工作条件
1）工作情况：
两班制工作（每班按8h计算），连续单向运转，载荷变化不大，空载启动；输送带速度容许的误差为±5%；滚筒效率η=0.96。
2）工作环境：
室内，灰尘较大，环境温度30℃左右。
3）使用期限：
折旧期8年，4年一次大修。
4）制造条件及批量：
普通中，小制造厂，小批量。
3参考传动方案（图一）
4设计工作量
1）设计说明书一份。
2）装配图一张（0号或1号）。
3）减速器主要零件的工作图1~3张
二、方案拟定
传动方案常由运动简图表示。
运动简图明确地表示了组成机器的原动机、传动装置和工作机三者之间的运动和动力传递关系，而且为传动装置中各零件的设计提供了重要的依据。
分析和选择传动机构的类型及组合，合理布置传动顺序，是拟定传动方案的重要一环，我们考虑以下几点：
（1）带传动
由于其承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他传动形式大，但是传动平稳，能吸振缓冲，因此别广泛用于传动系统的高速级。
（2）链传动
运转不平稳，且有冲击，已布置在传动系统的低速级。
（3）斜齿圆柱齿轮传动
平稳性较直齿圆柱齿轮传动好，相对可用于高速级。
（4）锥齿轮传动
因锥齿轮（特别是大模数锥齿轮）加工较困难，故一般放在高速级，并限制其传动比。
（5）蜗杆传动
传动比较大，承载能力较齿轮传动低，故常布置在传动装置的高速级，获得较小的结构尺寸和较高的齿面相对滑移速度，以便形成液体动压润滑油膜提高承载能力和传动效率。
（6）开式齿轮传动
其工作环境一般较差，润滑条件不好，故寿命较短，宜布置在传动装置的低速级。
（7）传动装置的布局
要求尽可能做到结构紧凑、匀称，强度和刚度好，便于操作和维修。
终上所述，结合此次设计要求和应用环境我选择了以下布局方式：
（图一）
三、电动机的选择
计算项目
计算内容
计算结果
确定电动机功率
电动机的选择
电动机的转速
总传动及各级传动比的分配
各轴的转速
各轴的功率
各轴转矩
按照工作要求和条件，选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷笼型三相异步电动机。
滚筒工作所需的功率
Pw=FwVw/1000ηw式中，
Fw=7000N，Vw=1m/s，
带式传送机的效率
ηw=0.96（手册P11）
Pw=7000×1/1000×0.96
=7.292kw
电动机的输出功率P0按P0=Pw/η
式中η为电动机至滚筒装置的总效率（包括V带传动，一对齿轮传动，两对滚动球轴承及联轴器等的效率）
η=ηbηg（ηr）2ηc
其中：
ηb=0.96;ηg=0.97
ηr=0.99;ηc=0.97
所以：
η=0.96×0.97×0.992×0.97
=0.885
P0=Pw÷η
=7.292÷0.885
=8.240kw
选取电动机的额定功率，使Pm=（1-1.3）P0，并由本手册第一篇有关Y系列电动机技术数据的表中取电动机的额定功率为Pm=11kw
滚筒轴的转速为
nw=60Vw/3.14D
=60×1000×1/400×3.14
=47.77r/min
经查手册，取V带传动比ib=2~4，单级圆柱齿轮传动比ig=3~5（手册P12）,所以总的传动比范围为
i=（2*3）~（4*5）
=6~20
则电动机可选择的转速范围相应为
n,=inw=（6~20）×47.77r/min
=286.62~955.4r/min
电动机同步转速符合这一范围的有600r/min,750r/min和1000r/min三种。
为了降低电动机的重量和价格以及噪音，由第一篇第四章有关表选取同步转速为750r/min的Y系列电动机Y180L-8,其满载转速nm=727r/min。
传动装置的总传动比
i=nm÷nw
=727÷47.77
=15.22
分配各级传动比由式i=ibig，为使V带传动的外轮廓尺寸不至过大，取传动比ib=3.5，则齿轮的传动比为
ig=i÷ib
=15.22÷3.5
=4.35
Ⅰ轴：
nⅠ=nw÷ib
=727÷3.5
=208r/min
Ⅱ轴：
nⅡ=nⅠ÷ig
=208÷4.35
=47.771r/min
滚筒轴：
nw=nⅡ=47.77r/min
Ⅰ轴：
PⅠ=Pm*ηb
=11×0.96
=10.56kw
Ⅱ轴：
PⅡ=PⅠηrηg
=10.56×0.99×0.97
=10.14kw
滚筒轴：
Pw=PⅡηrηc
=10.14×0.99×0.97
=9.74kw
电动机轴T0=9550*Pm÷nm
=9550×11÷727
=144.50N*m
Ⅰ轴：
TⅠ=9550*PⅠ÷nⅠ
=9550×10.56÷208
=484.85N*m
Ⅱ轴：
TⅡ=9550*PⅡ÷nⅡ
=9550×10.14÷47.77
=2027.15N*m
滚筒轴：
Tw=9550*Pw÷nw
=9550×9.74÷47.77
=1947.18N*m
选用Y（IP44）系列
Pm=11KW
选择Y系列电动机Y180L-8
参数
轴号
电动机轴
Ⅰ轴
Ⅱ轴
滚筒轴
转速
727
208
47.77
47.77
功率
11.00
10.56
10.14
9.74
转矩
144.50
484.85
2027.15
1947.18
传动比
3.5
4.35
1
效率
0.96
0.96
0.96
四、V带的设计
计算项目
计算内容
计算结果
设计功率
选择带型
传动比
小带轮的基准直径
大带轮的基准直径
带速
初定轴间距
所需基准长度
实际中心距
小带轮包角
单根V带传递的额定功率
传动比i≠1的额定功率增量
V带的根数
Pd=KA*P=1.2×11kw=13.2kw
由Pd=13.2kw和电动机转速
nm=727r/min,由手册P296图11-1选取
由第一篇知，V带i=3.5
由手册p296表11-1和表11-5选定dd1=180mm
由dd2=idd1（1-ε）
=3.5×180（1-0）mm
=630mm
查手册p298表11-5取标准值
V=
=（3.14
180
727）÷（60
1000）
=6.85m/s
0.7（dd1+dd2）≤a0≥2（dd1+dd2）
0.7（180+630）≤a0≥2（180+630）
567≤a0≥1620
按要求取a0＝1000mm
Ld0=2a0+[3.14（dd1+dd2）]÷2+（dd2-dd1）2÷（4a0）
=2×1000+[3.14×（180+630）]÷2+
（630-180）2÷（4×1000）
=3221.075mm
由手册p300表11-2查标准值
Ld＝3550mm
a≈a0+（Ld-Ld0）÷2
=1000+（3550-3268.7）÷2
=1140.65mm
amin=a-0.015Ld
=1140.65-0.015×3550
=1087.4mm
amax=a+0.03Ld
=1140.65+0.03×3550
=1247.15mm
а1=180。
-[（dd2-dd1）×57.3。
]÷a
=180。
-
[（600-180）×57.3。
]÷1140.7
=158.9。
由dd1和n1查手册P301以及B型得P1=2.6kw
由带型B和n1，手册P301表11-2得△P1=0.25kw
查手册P299表11-7；ka=0.9378
查手册P300表11-8；kL=1.10
Z=Pd÷[（P1+△P1）]kakL
=13.2÷[（2.6+0.25）]0.9378×1.10
=4.49
KA=1.2，Pd=13.2kw
B型
i=3.4
dd1=180mm
dd2=630mm
因为5m/s25m/s所以符合条件
ao=1000mm
Ld=3550mm
a=1140.7mm
а1=158.9。
符合要求
P1=2.6kw
△P1=0.25kw
取Z=5
五、大小齿轮的设计
步骤
计算与说明
主要结果
选择齿轮材料和热处理工艺
按齿面接触疲劳强度设计
许用接触应力
小齿轮转矩
齿宽因数
载荷因数
计算中心距
选择齿数
确定模数
确定中心距
计算主要几何尺寸
校核弯曲疲劳强度
按中等质量查书P138表8-3,小齿轮选用45钢调质处理，齿面平均硬度220HBS；大齿轮选用45刚正火，齿面平均硬度190HBS.
因为是闭式软齿面轮传动，故按齿面接触强度计算
[бH]=[бH]2=481MPa
由P144图8-37和图8-41C分别查得：
бHlim1=555MPaбHlim2=530MPa
бFlim1=190MPaбFlim2=180MPa
由P145表8-8差得SH=1.1,SF=1.4，故
[бH]1=бHlim1/SH[бH]2=бHlim2/SH
=555÷1.1=530÷1.1
=504.5MPa=481.8MPa
[бF]1=бFlim1/SF[бF]2=бFlim2/SF
=190÷1.4=180÷1.4
=135.7MPa=128.5MPa
T1=484.85N.m
单级减速器中齿轮相对轴承对策布置，且为软齿面直齿轮，φa=0.4（书P148）因载荷有中等冲击，齿轮对称布置且为软齿面k按1.2~2的中小偏向取值。
（书P143）
a≥（u±1）3√{（355÷[бH]）2×KT1÷φu}
其中T1=484.85N.m；i=u=4.35
所以
a≥（4.35±1）3√{（355/481）2×1.5×484.85×1000÷4.35÷0.4}
初算中心距ac=314.3mm
取Z1=25，则Z2=Z1×u=25×4.35
=108.
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