一级圆柱齿轮减速器课程设计.docx

1、一级圆柱齿轮减速器课程设计设计任务书 2传动方案的分析 3电动机的选择 3计算传动装置的运动和动力参数 6带传动计算 8齿轮传动计算： 10轴的计算（低速轴） 13滚动轴承的设计与计算 20键连接的选择计算 21联轴器的选择 23箱体 23密封和润滑的设计 26小结 2829参考资料设计任务书、课程设计题目:一级圆柱齿轮减速器二、课程设计时间:三、课程设计要求:X圆柱齿轮减速器3.XZT1.D带传动 2. 电动机4.联轴器 5. 输送带6.滚筒参数数值输送带工作拉力F/ N1900输送带工作速度V/ (m/ s)1.6滚筒直径D/mm400每日工作时数T/h24转动工作年限/a5注：传动不逆转

2、，载荷平稳，启动载荷为名义载荷的 1.25倍。输送带速度允许误差为土 5%四、课程设计工作量1.设计说明书一份2.减速器装配图一张3.零件工作图13张一、 传动方案的分析采用一级圆柱直齿轮闭式传动及带传动的布局，带传动平稳 、能缓吸振、过载保护，但是承载能力低，故带传动易布局 在高速级。此传动装置具有结构紧凑、效率高、成本低、使 用维护方便等优点。相关计算公式 均引自课程 设计指导书一级圆柱齿轮减速器的结构简图传动比一般小于5,使用直齿，斜齿或人字齿齿轮，传 递功率可达数千瓦，功率较高，工艺简单，精度易于保 证，一般工厂均能制造，应用广泛，轴线可做水平布置、 上下布置或铅垂布置。二、电动机的选

3、择电动机已标准化、系列化，应按照工作的要求，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 中查处其型号尺寸。(1)选择电动机的类型按已知的工作要求和条件，选用 Y系列全封闭笼型之三相异步电动机。(2)选择电动机功率为Pd=Pw/ n Pw=Fv/1000 n所以 Pd=Fv/(1000nw n注：Pd为电动机输出功率Pw为工作机所需输入功率n为电动机至工作机主要端之间的总效率n为工作机的效率F为工作机的作用阻力v为工作卷筒的线速度有电动机至工作机之间的总效率为：2 n * nw= ni n n nrnrn注：、n、n、n、n、n、n为带传动、齿轮传动的轴承、齿轮传动、联轴器、

4、卷筒的轴承及卷筒的效率。查表(2.3)得：n=0.96 n=0.99 邛=0.97 n=0.97 n=0.98 n=0.96n - n=0.96 迥.992 0.97 0.97 迥.98 &96=0.83所以 Pd=Fv/1000 顶尸(1900 1.6)/(1000x 0.83)=3.66kw(3)确定电动机转速卷筒轴的工作转速为:nw=(60x 1000v)/( D)n=76.4r/min=(60 XI0000xi.6)/(3.14 40)r/min =76.4r/mi n按推荐的合理传动比范围，取 V带传动比ii =24,单级 齿轮传动比i2 =35,则合理总传动比的范围为i / =62

5、0, 故电动机转速的可选范围为n d=i / nv=(620) 76.4r/minn d=4581528r/min符合这一范围的同步转速有 750r/mi n、1000r/mi n、1500r/mi n再根据计算出的容量。由附表(8.1)查出有两种合适的电动机型号，其技术 参数及传动比的比较情况如下表。方案电动机型号额定 功率电动机转速(r/mi n)传动装置的传动比Ped/kw同步转速、卄满载转速总传动比带齿轮1Y160M1-847507209.4233.142Y132M1-64100096012.572.84.53Y112M-441500140018.853.55.385综合考虑电动机和传

6、动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比，比较三个方案克制：方案一电动机转速低，外电动机型号选定为:廓尺寸较大，价格较高，虽然总传动比不大，但因电动机转速低导致传动装置尺寸较大。方案三总的传动比大传动装 置尺寸较大。方案二比较合适。所以电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如下表所示中心 高H外形尺寸L 0AC/2+AD)XHD底脚安装 尺寸AXB地脚 螺栓孔 直径D轴伸 尺寸DXE装键部位 尺寸FXGD132515X345X315216X781238 8010X41三、计算传动装置的运动和动力参数如图所示的传动装置:1、v带传送 2 、电动机 3、圆柱齿轮减速器4、联轴器 5 、输送带 6、滚筒

7、1、各轴转速n =nm/i 0=96O/2.8r/min=342.86r/minnn =n 1/i 1 =342.86/4.5r/mi n=76.19r/minnw 二m =76.19r/mi n各轴转速为：n 1=342.86r/minn 口 =76.19r/m inn 皿=76.19r/m in由式（2.17）计算电动机轴的输出转矩Td2、各轴的输入功率四、带传动计算1.确定计算功率由机械设计基础Pi32表8.21可得Ka = 1.3 K a = 1.3c=5.2Kwn 1=960r/minPc= K A P=1.3X 4Kw=5.2Kw P2.选取普通V带型号：根据Pc=5.2Kw, n

8、 1=960r/min,由机械设计基础图8.13可选用A型普通V带.3.确定带轮基准直径dddd2：由机械设计基础图8.12和8.9选取.则从动轮转速无误差率4.验算带速V:V=n d1 x nj 60x 1000V=5.024m/s=nx 100x 960 60 x 1000=5.024m/s带速在525 m/s以内5.确定带的基准长度Ld和实际中心距a 初定中心距a。0.7 (dd1 +dd2) a 0 2 (dd1+dd2)266 a 0 1207.确定V带根数：Z P/ ( P+A P。) K K11根据 dd1 =100mm n1=960r/min，查表 8.9 ,用内插法得：P 0

9、=0.83+ (0.97-0.83 ) / (980-800) X( 960-800) Kw0=0.954Kw=0.954Kw P由式 P=kb ni (1-1/k i)由表 8.18 查得 K b = 1.0275 X 10 32 P=0.12Kw P= (1.0275 X 10 3 X 960) (1-1/1.1373 ) Kw =0.12Kw3由表8.4查得带长度修正系数Kl=0.96，由8.1查得 包角系数K =0.94，得普通V带根数：Z = P/ ( P+A P。)K K1=5.2/ (0.95+0.12 ) X 0.94 X 0.96=5.39调整得：Z=5根 Z=58.求初拉力

10、F。及带轮轴上压力Fq :由表8.6查得A型普通V带的每米质q=0.1.0 kg/m, 根据式F0=500 Pc/Zv (2.5/R -1 ) +qv2得：F 0= (500X 5.2 ) / (5X 5.024 ) X( 2.5/0.94-1 )0 = 174.34N+0.1 X( 5.024 ) 2N =174.34N F由式 F q=2F Z sin 2q=1629.2N得 F q=2X 174.34 X 5X sin 153.66 2N= 1629.2N F9.设计结果：选用 5 根厶-1800GB1145-89V带，中心距 a=391.58mm 带轮直径 d d1=100mm dd2

11、=280mm 轴上压力 Fq=1629.2N五、齿轮传动计算：1.选择齿轮材料及精度等级小齿轮选用45#钢调质，硬度为220250HB8大齿轮选用45#钢正火，硬度为170210HB8因为是普通减速器，由表10.2选8级精度要求：齿面粗糙度 Ra 3.26.3mm2.按齿面接触疲劳强度设计1、转距T 1=9.55 x 106 X 3.66 343 N mm5=1.02 X 10 N-mm T2、载荷系数K取 K=1.13、齿数Z和齿宽系数d小齿轮齿数 乙取28，则大齿轮齿数为 乙取126 因单级齿轮传动为对称布置，而齿面为软齿面，由表10.20选取d=14、许用接触应力H由图 10.24 查得

12、 Hlim1=560 MPaHlim 2=530 M巳由图表10.10查得 h=1N1=60 n j Ln =60 343 1 (5 52 120)=6.42 108 NN2=N /i=6.42 108/4.5=1.43 108 N由图 10.27 得 Zn=1.03, Z nt2=1.08由式ZnT| ? h lim 1SH可得,:H 1= 1.03 560Mpa=568Mpa1:H 2= 1.08 530Mpa=572Mpa51=1.02 x 10 N-mm取 K=1.1Hlim1=560 MPaHlim 2=530 MR=11 =6.42 108= 1.43 108H i=568MpaH

13、 2=572Mpa故:d i 76.43 3 KTi u 1 =57.9 n2M= dl = 57.9 =2.07 Zi 28m=2.5由表10.3取标准模数m=2.53.主要尺寸计算：d1=mZ1=2.5 28mm=70mmd2=mZ2 =2.5 126mm=315mmb=4d?d1=1 70mm=70mm经圆整后取 b 2 =70mm b1=b2+5mm=75mmb=70mmm Z1 Z22.528 126 mm= 192.5 mm1=70mm2 =315mm2=70mm1=75mma =192.5 mm2KT12bm Z14.按齿根弯曲疲劳度校核由 R= 2KT1 YfYs =bmd1齿

14、形系数Yf由表 10.13 得 Y f1=2.58Y F2=2.16F1 =2.58 Y f2=2.16应力修正系数Ys查表 10.14 得 Y S1=1.61 Y许用弯曲应力由图10.25查得s2 = 1.84S1=1.61 Ys2 = 1.84F由表lim 1=200Mpa10.10查得F lim2=170MpaF =1.3由图10.26查得Y NT1= Ynt2=0.9由式3Mpa=117.7Mpa2K/ 、/、/ 2 1.1 1.02 1 05 小 lc ,小R1 = bm2 Z Yf Ys = 60 2.5 2 28 2.58 1.61MpaR1 =88.77Mpa=88.77Mpa

15、fi?Yf 2yS2 88.77 2.16 1.84F2= Yfi?Ysi = 2.58 1.61 . MpaF2=84.94Mpa=84.94Mpad3,故也应对截面n -n进行校核。I -1截面eI =13.33Mpae =21.19MpaGeI =M% =287996420.1 603 Mpa=13.33Mpa Gn - n截面Ge =Me/W=264872% 503 Mpa=21.19Mpa G查表14.2得b 1 =60Mpa满足e : b 的条件，故 设计的轴有足够强度，并有一定余量高速轴的设计与计算1.高速轴的材料同低速轴的材料选 45 #钢2.根据表14.1得C=118-107

16、,又由式（14.2 ）得考虑到会有键槽存在，故将估算直径加大3%5%,得23.93 26.90 mm由设计手册取标准值d1=25 m3.设计轴结构并绘制结构草图确定各轴直径d 1=25 mm, d 2=30 mm, d 3=35 mm, d 4=40 m 为齿轮和轴的统一体为 55 m ,d 5=40 m ,d 6=35 m.确定各轴段长度为:L =65 m丄/ =70 m.轴段长28 m,轴段长度为20 m,轴段长度为65 m,轴段 长度为20 m,轴段长度为25 m4.选定轴的结构细节，为圆角、倒角、退刀槽等的尺寸，按设计结构画出结构草图5.按弯距合成强度校核轴.画出轴的受力图作水平内的弯

17、距图.ft1 =2794.3NftH=1397.1NMhi =83828.6N mMH =41913N- m70/2120Ft1 = 2Tld =2 9780070 N=2794.3NFha=Fhb = f“2 =2794 32 =1397.1 NI - I截面出处弯距为：ML =1397.1 1202 N - m=83828.6N mn - u截面处弯距为：MH =1397.1 30N- m=41913N m作垂直面内的弯距图，支点反力为：Fva = Fr1 2-Fa1 d/2L=(1017.0/2-2973.63=-358.79NFvb=Fp1-Fva=1017.04-(-358.790)

18、=1375.83NI-I截面处左侧弯矩为：MV左=FVA- L/2=(-358.79) 120/2=-21527.4N mmI-I截面处右侧弯矩为：MV右=FVB - L/2=1375.83 120/2=82549.8N mmin:yin11: rIE,70工co coQ cnuqn 2! MAHFBHMBHFBrMV =Fvb 30 = 1375.83 30N m=41274.9Nv =41274.9N - mm合成弯距图I - I截面M左= 21527.42 83828.62 =86548.62N -M右二 82549.82 83828.62 =117650.77N -mmI右=86548

19、.62N - mmmmH - H截面M = i M v 2Mh 2 = 41274.92 419132=58824.46N mm=58824.46N -mm作转距图T=9.55 106 貉乐 10 3N- mmI - I截面M.I = . M I右2 T 22 2117650.77 0.6 97727.41=131453.17 N-mmeI =131453.17 N- mmT2M e =83057.51 N mm= 5882446 2 0.6 97727.41 2 N -m=83057.51N-mm确定危险截面及校核强度由图可看出，截面I - I,H -H所受转距相同，但弯 距也相同，且轴上还

20、有键槽，由于轴径d4d3,故也应对 截面H H进行校核。1-1截面M el / 3Gel = w =131453.17/0.1d 5 =7.90 Mpan - u截面=19.37 MpaGe =M4=83057.50.1 d33 =19.37Mpa G查表14.2得】b =60Mpa,满足e : b 的条件, 故设计的轴有足够强度，并有一定余度.6.修改轴的结构.图所设计的轴的强度欲度不大，此轴不必再作修改七、滚动轴承的设计与计算输出轴轴承相关参数(1)求当量动载荷P根据式(15.1)的 P=fp(XFr+YFa)由教材15.12取得fp=1.1,教材表15.15取得Lh=50000式中径向载

21、荷系数X和轴向载荷系数Y要根据Fa/Cor=0.056 则 e=0.26Fa/Fr=1039.27/976.58=1.0640.26, 查表 15.13 得X=0.56 Y =1.71P=1.1 X (0.56 X 976.58+1.71 X 1039.27)=2556.44(2)计算所需的径向额定动载荷值由式(15.6 )可得C=P/f t(60nL h/10 6)1/ =2556.44/1(60 X 76.19 X 5000/106)1/3= 15619.85(3)选择轴承型号查有关轴承的手册，根据d=50选得6010轴承，其Cr=22000N15619.85N,G = 16200N.60

22、10 轴承的 Fa/Cr=1039.27/16200=0.064,与初定值相近，所以选用 深沟球轴承6010合适。由教材15.12取得f p=1.1,教材表15.15取得Lh=50000式中径向载荷系数X和轴向载荷系数Y要根据Fa/Cor=0.11则 e=0.30Fa/Fr=2973.63/1017.04=2.920.30, 查表 15.13 得X=0.56Y =1.45 , P=1.1 X (0.56 X 1017.04+1.45 X 2973.63) =5369.44(2)计算所需的径向额定动载荷值 由式(15.6 )可得6 1C=P/f t(60nL h/10 6) / =5369.44/1(60 X 343 X 5000/106)3=54208.5(3)选择轴承型号 查有关轴承的手册，