一级减速器设计说明书

机械 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 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 目录 一、设计任务书    1 二、方案拟定    2 三、电动机的选择    4 四、V带的设计    8 五、大小齿轮的设计    10 六、从动齿轮结构设计    13 七、从动轴的设计    15 八、从动轴各轴段长度的确定    16 九、从动轴上的轴承选定及各参    18 十、从动轴上端盖的参数    18 十一、从动轴上键的参数    19 十二、主动轴的设计    19 十三、主动轴各轴段长度的确定    20 十四、主动轴上的轴承选定及各参数    22 十五、主动轴轴上键的参数    22 十六、主动轴上端盖的参数    22 十七、减速器铸铁箱体主要结构尺寸关  系    23 设计小结    27 参考资料    28 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=i dd1 (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÷(4 a0) =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-0.015 Ld =1140.65-0.015×3550 =1087.4mm amax=a+0.03 Ld =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）] ka kL =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=555MPa бHlim2=530MPa бFlim1=190MPa бFlim2=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=484.85 N.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 =108.75 由公式a=m(Z1+ Z2) ÷2 得 m=4.69 由P123表8-1差得标准模数m=5 a=m(Z1+ Z2) ÷2 =5×(25+ 109) ÷2 =335mm 齿宽 b=φa×a =0.4×335 =134mm 为补偿两齿轮轴向尺寸误差和方便加工，取b1=140mm b2=134mm 分度圆直径d1=mZ1 d2=mZ2 =5×25 =5×109 =125mm =545mm 齿顶高 ha= ha* m=5mm 齿根高 hf= ha +c=6.25mm 齿顶圆直径da1=d1+2ha da2=d2+2ha =125+10 =545+10 =135mm =555mm 按Z1=29，Z2=126由P147图8-40查得 YFs1=3.95 YFs2=3.9 所以由公式得 бf1= 2KT1YFs1÷bm2Z1 = 2×1.5×484.85×1000×3.95 =51.13MPa＜[бF]1，安全 бf2= 2KT1YFs2÷bm2Z1 =бf1YFs2÷ YFs1 =50.5MPa ＜[бF]2，安全 小齿轮45钢调质220HBS，大齿轮45钢正火190HBS [бH]= 481MPa T1=484.85 N.m φa=0.4 k=1.5 ac=314.3mm Z1=25 Z2=109 模数m=5 a=335mm b1=140mm b2=134mm ha=5mm hf=6.25mm da1=135mm da2=555mm бf1＜[бF]1，安全 бf2＜[бF]2，安全       六、从动齿轮结构设计（手册P271）