一级齿轮减速器设计

机械设计课程设计,一概述1准备设计手册，图册，绘图工具等。复习内容：齿轮传动、轴、滚动轴承、键、螺纹联接、联轴器选择等。2时间安排1）电动机选择、传动比分配、运动参数、计算、传动零件设计计算（一天）。2）轴的结构设计，绘装配草图（半天）。3）画正式装配图：包括主要尺寸、配合公差、零件编号、明细表、技术要求等（两天）。4）画零件图1张（低速轴或低速轴上齿轮）。（半天）5）编写计算说明书。（一天）6）检查和装订。,机械设计课程设计任务书设计题目：带式输送机传动装置一级直齿圆柱齿轮减速器设计。设计带式输送机传动系统。采用一级圆柱齿轮减速器的传动系统参考方案（见图）,原始数据：输送带有效拉力F=3600N减速器3的输出转速n=260r/min（允许误差5%）输送机滚筒直径D=280mm减速器设计寿命为10年。工作条件：两班制，常温下连续工作；空载起动，工作载荷平稳，单向运转；三相交流电源，电压为380/220伏。,带式输送机由电动机驱动。电动机1通过联轴器2将动力传入单级圆柱齿轮减速器3，再通过联轴器4，将动力传至输送机滚筒5，带动输送带工作。,设计任务：1、减速器装配图1张（0号或1号图纸）；2、零件图1张（齿轮或轴，2号图纸）；3、设计计算说明书1份。,设计期限：年月日至年月日颁发日期：年月日,二计算1按照设计要求确定传动方案,2选择电动机1）电机类型：推荐Y系列380V，三相异步电动机2）选择电动机功率Ped设：工作机（卷筒）所需功率PW卷筒效率W电机至卷筒轴的传动总效率a（减速器效率）电机需要的功率Pd计算如下：,式中PWFV/1000（kW）,举例：现算出Pd=2.08kW查手册取Ped=2.2kW对于Ped=2.2kW的电动机型号有四种,3）确定电动机转速nd已知卷筒转速为n（r/min）一级减速器的总传动比合理范围是ia=28所以：电动机转速为nd=ian=（28）n例如n=260r/min则nd=5202080r/min该范围内的转速有750r/min,1000r/min,1500r/min,电动机方案比较,注：ia=满载转速/n卷筒,通过比较得知：一级减速器的最佳传动比为242号方案较好，其重量轻，价格便宜，传动比适中。,3运动参数计算运动参数的计算（包括计算各轴的转速、功率和转矩）列表表示,将计算结果列成表格以便查找。,4传动零件设计计算1）斜齿轮要计算的参数a;mn;z1,z2;b1,b2;dai,dfi,di(i=12)2）直齿轮要计算的参数a;m;z1,z2;b1,b2;dai,dfi,di(i=12)3）计算卷筒实际转速及误差,齿轮传动的设计（复习教材，具体步骤可参考教材例题）,根据：传递功率P；传动比i；小齿轮的转速n;工作时间、闭式传动。1）选择材料、热处理、精度等级、决定齿面硬度、表面粗糙度。2）软齿面按齿面接触疲劳强度设计，A)确定Z1、Z2和齿宽系数B)计算实际传动比、传动比误差计算卷筒实际转速及误差,C)计算转矩TD)确定载荷系数KE)确定许用接触应力F)查表确定两齿轮的极限应力G)计算应力循环次数NH)查表确定两齿轮的接触疲劳寿命系数极限应力ZNT1、ZNT2。I)查接触疲劳寿命的安全系数J)求出d1、确定标准模数m,校核齿根弯曲疲劳强度,A）两齿轮的分度圆直径B）两齿轮齿宽C)查表两轮的齿形系数和应力修正系数D)计算许用弯曲应力（查极限弯曲应力、弯曲寿命系数、应力修正系数、弯曲疲劳安全系数E)计算弯曲许用应力F)计算弯曲应力G)计算齿轮传动的中心距H)计算齿轮的圆周速度,两齿轮的几何尺寸计算,A)齿顶圆直径B)齿根圆直径C)分度圆直径D)基圆直径E)齿顶高、齿根高、齿全高F)齿顶径向间隙G)齿厚、齿槽宽、齿距H)两齿轮的中心距（尽量满足课程设计）I)齿顶圆的压力角,5注意事项1）斜齿轮的中心距a要圆整，其尾数为0，2，5，82）模数取标准值，并且1.53）820当812时用“60000”轴承当1220时用“30000”或“70000”轴承4）小齿轮齿宽b1应比大齿轮齿宽b2大510mm取齿宽系数d=11.2材料一般取45钢，Pd5.5kW时用合金钢如40Cr等。,三绘制装配草图：与轴的结构设计同时进行1选择视图一般用三视图，和必要的局部视图2布置图面1）确定绘图的有效面积装配图：0号图纸，按1：1画。零件图：2号图纸，按1：1画。2）大体确定三视图的位置先画俯视图（1）根据中心距先画俯视图的两根轴线;（2）然后画齿轮；（3）按设计资料确定零件与箱体内壁的间距1和2（10-15mm），画出俯视图的箱体内框线；,（4）确定轴的支点和轴上零件力的作用点,在开始设计轴时，轴的长度和跨距未定，支座反力和弯矩就无法求得，这时常用简单公式初步估算出轴的最细处直径dmin，并依次进行轴的结构设计。轴1的最细直径为d1min(减速器的输入端),轴2的最细直径为d2min（减速器的输出端）,注意：有键槽处，估算直径要加大37；然后圆整。,圆整后与联轴器、电机轴一致；联轴器两端轴径允许不同，但相差不能太大，查表,圆整后与联轴器一致；联轴器两端轴径允许不同，但相差不能太大，查表,3进行轴的结构设计轴径设计、轴段长度设计4轴的强度及轴承寿命计算，键联接的强度验算等略（要求计算低速级）5轴上零件的具体结构设计主要有：齿轮、套筒、联轴器等注意：1）此时应考虑齿轮、轴承的润滑方式，连轴器的型号，考虑此润滑方式下密封以及它们对轴的要求：如脂润滑应有挡油环，装在轴上位置，密封圈）轴承v2m/s时，油润滑；2）联轴器的选择（低速级，高速级）6箱体及其它零件设计,四绘制正式装配图1装配图的绘制略图面尺寸：装订边：25mm，其余三边：10mm2尺寸标注1）定位尺寸（齿轮中心距及偏差，地脚螺钉尺寸，主、从动轴外伸端的配合长度和直径，机座中心高等）2）配合尺寸（齿轮与轴，轴承与轴，轴承与箱体，等）3）外廓尺寸（减速器的最大长、宽、高；减速器底座的长、宽、高）3技术要求1）减速器特性（功率,输入转速,总传动比,传动效率等）2）技术要求4零件编号及明细表五绘制零件图(轴、齿轮)六编写计算说明书及装订,单级减速器,减速器的内部结构,观察孔盖与透气器,放油螺塞,油标,螺栓连接,通孔端盖,齿轮啮合的画法,轴的施工图例,齿轮轴施工图例,齿轮施工图例,Example带式输送机减速器试按弯扭合成法设计计算其主动轴。已知：P=10kW，n=200r/min，斜齿圆柱齿轮传动b=100mm，z=40，mn=5mm，=922，轴端装有联轴器。,1,减速箱轴设计示例,选择轴的材料,Solution,选择轴的材料为45号钢，调质处理，硬度217255HBS。由表16.1查得对称循环弯曲许用应力-1=180MPa。,根据式(16.2)，由表16.3选系数C=110，得,初步计算轴径,因为轴端装联轴器需开键槽，会削弱轴的强度。故将轴径增加4%5%，取轴的最小直径为45mm。,已知：P=10kW，n=200r/min,轴的结构设计,拟定轴上零件的布置方案,根据轴上齿轮、轴承、轴承盖、半联轴器等零件的装配方向、顺序和相互关系，确定轴上零件的布置方案。,轴的结构设计,轴上零件的定位及轴主要尺寸的确定,由查取联轴器工作情况系数K=1.3，计算转矩为,轴端联轴器选用和定位,查国标，选用HL4型弹性柱销联轴器，J型轴孔，其孔径d1=45mm，与轴配合为H7/k6；联轴器的毂孔长L1=84mm，故轴与其配合段长L-=82mm；按轴径选用平键截面尺寸bh=149，键长为70mm；按轴径选用轴端挡圈直径D=55mm。,已知：P=10kW，n=200r/min,轴承距箱体内壁为5mm,则轴环宽度b=20mm。齿轮右端采用轴套定位，其宽度为20mm。,取齿轮端面距箱体内壁为15mm,5,5,100,130,15,15,轴承、齿轮的定位及轴段主要尺寸,根据轴的受力，选取一对7211C滚动轴承正装，其尺寸为dDB55mm100mm21mm,配合段轴径d-=d-=55mm(k6)。左端轴承采用轴肩作轴向定位，由手册确定轴肩处直径d-64mm，配合轴段长L-=23mm；右端采用轴套作轴向定位。,取齿轮安装段直径d-=58mm(H7/r6),配合轴段长度取L-=98mm。齿轮左端轴环定位，轴环高度h0.07d，结合轴承轴肩的要求，取h=6mm，则轴环直径d-=67mm。,轴承距箱体内壁为5mm,则轴环宽度b=20mm。齿轮右端采用轴套定位，其宽度为20mm。,取齿轮端面距箱体内壁为15mm,55k6,45H7/k6,67,58H7/r6,55H7/k6,52,23,20,98,45,60,82,80.5,80.5,21,5,5,20,100,130,15,21,15,40,40,23,42,取平键16mm10mm90mm,轴的结构设计,轴上零件的定位及轴主要尺寸的确定,轴结构的工艺性,取轴端倒角为245，按规定确定各轴肩的圆角半径，左轴颈留有砂轮越程槽，键槽位于同一轴线上。,按弯扭合成校核轴的强度,画轴空间受力简图,轴空间受力简图；,将轴上作用力分解为垂直面受力；,将轴上作用力分解为水平面受力。,取集中力作用于齿轮和轴承宽度的中点。,按弯扭合成校核轴的强度,轴上受力分析,齿轮的圆周力,齿轮的径向力,齿轮的轴向力,按弯扭合成校核轴的强度,计算作用于轴上的支反力,水平面内的支反力,垂直面内的支反力,按弯扭合成校核轴的强度,画弯矩图，并计算轴的弯矩,计算截面C处的弯矩,C,A,A,B,B,30651Nmm,109400Nmm,189578Nmm,分别画出垂直面和水平面的弯矩图,按弯扭合成校核轴的强度,画其弯矩图并求合成弯矩,画弯矩图，并计算轴的弯矩,C,A,B,30651Nmm,109400Nmm,189578Nmm,C,A,B,M1,M2,按弯扭合成校核轴的强度,画扭矩图,校核轴的强度,危险截面多为承受最大弯矩和扭矩的截面，通常只需对该截面进行校核。必要时也对其他危险截面（如弯矩不是最大但轴径较小的截面）进行强度校核。根据式(19.6)，取0.7（单向转动，转矩按脉动变化）；=0(实心圆轴)；考虑键槽影响，d1乘以0.94），则有,因45钢轴材料-1=180MPa，故C处轴径安全。,轴的零件图(略),1.理由：插孔位置太高，测油杆不便插入和拔出，凸台无法加工。改进措施：将插孔位置往下移，以便测油杆能顺利的插入和拔出。,易出错的结构提示,2.理由：放油孔位置偏高，箱内的油放不干净。改进措施：放油孔应设计在油池的最低处。,不合理,合理,3.理由：油塞与箱座接合处未设计密封件，会造成漏油。改进措施：在接合处加上一密封圈。,4.理由：装油塞处箱壁太薄，不利于螺钉联接改进措施：装油塞处应设计凸台。,不合理,合理,改进措施：a.应将螺栓移到与轴承座孔外圆相切的位置。b.将轴承盖螺钉转一个角度，沿圆周均匀分布。,不合理,合理,5.理由：a.轴承旁螺栓距轴承座孔中心太远或太近，不利于提高联接刚度和拧紧操作；b.轴承盖螺钉设计在剖分面上,是错误的。,不合理,6.理由：两螺栓靠得太近，用扳手拧紧或松开螺母时，扳手空间不够。改进措施：两螺栓要有一定的间距使扳手有足够的空间。,7.理由：定位销孔位置不当。改进措施：定位销孔应布置在箱盖与箱座的联接凸缘上，,沿长度方向非对称布置，且间距应尽量大些。,8.理由：视孔盖与箱盖接触处未设计加工凸台，不便于加工箱盖上的孔。改进措施：应在视孔盖与箱盖接触处设计加工凸台,9.理由：吊耳孔位置不当，孔壁强度可能不够改进措施：应将耳孔位置往内侧移。,10.理由：锥销的长度过短，不利于装拆。锥销孔未设计成通孔。改进措施：锥销应加长;锥销孔应设计成通孔。,设计说明书内容,一、封面二、设计任务书三、目录四、设计说明书正文五、设计小结,设计说明书正文内容-1,1、电机选择计算；2、运动参数计算：各轴功率、转矩、传动比等；3、齿轮传动计算：大、小齿轮1）直齿轮要计算的参数a;m;z1,z2;b1,b2;dai,dfi,d