单级减速器课设1.docVIP

计算过程及计算说明一、传动方案拟定第八组：设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动（1） 工作条件：使用年限8年，工作为二班工作制，载荷平稳，环境清洁。（2） 原始数据：滚筒圆周力F=1350N；带速V=1.6m/s；滚筒直径D=260mm；滚筒长度L=500mm。二、电动机选择1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）传动装置的总功率：V带传动效率1=0.96，滚动轴承效率2=0.99，圆柱齿轮传动效率3=0.97，联轴器效率4=0.99滚筒效率5=0.95总=带2轴承齿轮联轴器滚筒=0.960.9920.970.990.95=0.86(2)电机所需的工作功率：P工作=FV/1000总=13501.6/10000.86=2.51KW3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=601000V/D=6010001.6/260=117.5r/min按手册P7表1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ia=36。取V带传动比I1=24，则总传动比理时范围为Ia=624。故电动机转速的可选范围为nd=Ian筒=（624）117.5=7052820r/min4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y100L2-4其主要性能：额定功率：3KW，满载转速1430r/min三、计算总传动比及分配各级的伟动比1、总传动比：i总=n电动/n筒=1430/117.5=12.172、分配各级传动比（1） 据指导书P7表1，取齿轮i齿轮=5（单级减速器i=36合理）（2） i总=i齿轮I带i带=i总/i齿轮=12.17/5=2.434四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）nI=n电机=1430r/minnII=nI/i带=1430/2.434=587.5(r/min)nIII=nII/i齿轮=587.5/5=117.5(r/min)2、 计算各轴输入的功率（KW）PI=P工作=2.51KWPII=PI带=2.510.96=2.410KWPIII=PII轴承齿轮=2.4100.990.97=2.314KW3、 计算各轴扭矩（Nmm）TI=9.55106PI/nI=9.551062.51/1430=16763NmmTII=9.55106PII/nII=9.551062.410/587.5=39175NmmTIII=9.55106PIII/nIII=9.551062.314/117.5=188074Nmm五、传动零件的设计计算1、 皮带轮传动的设计计算（1） 选择普通V带截型由课本P83表5-9得：kA=1.2PC=KAP=1.23=3.9KW由课本P82图5-10得：选用A型V带（2） 确定带轮基准直径，并验算带速由课本图5-10得，推荐的小带轮基准直径为75100mm则取dd1=100mmdmin=75dd2=n1/n2dd1=1430/587.5100=243.4mm由课本P74表5-4，取dd2=250mm实际从动轮转速n2=n1dd1/dd2=1430100/250=572r/min转速误差为：n2-n2/n2=587.5-572/587.5=-0.0261200（适用）（5）确定带的根数根据课本P165表（8-3）利用差值计算法得到P0=1.3056KW根据课本P166表（8-4）P0=0.05KW根据课本P166表（8-5）K=0.96根据课本P167表（8-6）KL=0.99由课本P83式（5-12）得=3.9/(1.3056+0.05) 0.960.99=3.027(6)计算轴上压力由课本表查得q=0.1kg/m，由式（8-29）单根V带的初拉力：=110.02N则作用在轴承的压力FQ，由课本P170式（8-30）FQ=2ZF0sin1/2=24110.02sin163.5/2=871.05N2、齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240260HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；根据课本P97表5-5选7级精度。齿面精糙度Ra1.63.2m(2)按齿面接触疲劳强度设计由亦即d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3由式（6-15）确定有关参数如下：传动比i齿=5取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=520=100实际传动比I0=100/20=5传动比误差：i-i0/I=5-5/5=0%2.5% 可用齿数比：u=i0=5由课本P97，取d=0.9(3)转矩T1T1=9.55106P/n1=9.551062.51/587.5=40800.8Nmm(4)载荷系数k由课本取k=1(5) 许用接触应力Hp由课本P94图5-32查得：HlimZ1=570Mpa HlimZ2=350Mpa由课本P95式计算应力循环次数NLNL1=60n1rth=60587.51(163658)=1.647109NL2=NL1/i=1.647109/5=3.29108由课本P96图5-33查得接触强度的寿命系数ZN和工作硬化系数ZW，计算接触疲劳的寿命系数：ZNT1=0.92 ZNT2=0.98通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数SH=1.0=5700.92/1.0Mpa=524.4Mpa=3500.98/1.0Mpa=343Mpa故得：d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3=76.43140800.8(5+1)/0.9534321/3mm=59.10mm模数：m=d1/Z1=59.10/20=2.95mm根据课本P70表5-1取标准模数：m=3.0mm(6)校核齿根弯曲疲劳强度根据课本P87（5-20）式确定有关参数和系数分度圆直径：d1=mZ1=320mm=60mmd2=mZ2=3100mm=300mm齿宽：b=dd1=0.960mm=54mm取b=55mm b1=60mm(7)齿形系数YFa和应力修正系数YSa根据齿数Z1=20,Z2=100由图5-26相得YFa1=2.80 YSa1=1.55YFa2=2.18 YSa2=1.79(8)许用弯曲应力F根据课本P136（6-53）式：令YNT=YNYX，则F= Flim YSTYNT/SF由课本p92图5-29查得：Flim1=290Mpa Flim2 =210Mpa由p93图5-30，5-31，查YN和YX，计算得到：YNT1=0.88 YNT2=0.9试验齿轮的应力修正系数YST=2按一般可靠度选取安全系数SF=1.25计算两轮的许用弯曲应力F1=Flim1 YSTYNT1/SF=29020.88/1.25Mpa=408.32MpaF2=Flim2 YSTYNT2/SF =21020.9/1.25Mpa=302.4Mpa将求得的各参数代入式F1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1Y=(2140800.8/553.0220) 2.801.55*0.69Mpa=24.68Mpa F1F2=(2kT1/bm2Z2)YFa1YSa1Y=(2140800.8/553.02100) 2.181.79*0.69Mpa=4.44Mpa F2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够(9)计算齿轮传动的中心矩aa=m(Z1+Z2)/2=3.0/2(20+100)=180mm(10)计算齿轮的圆周速度VV=d1n1/601000=3.1460587.5/601000=1.85m/s六、轴的设计计算输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45#调质，硬度217255HBS根据课本P240（12-2）式，并查表12-2，取c=115d115 (2.410/587.5)1/3mm=18.4mm考虑有键槽，将直径增大5%，则d=18.4(1+5%)mm=19.3选d=22mm2、轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定（2）确定轴各段直径和长度工段：d1=22mm 长度取L1=50mmh=2c c=1.5mmII段:d2=d1+2h=22+221.5=28mmd2=28mm初选用7206c型角接触球轴承，其内径为30mm,宽度为16mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：L2=（2+20+16+55）=93mmIII段直径d3=35mmL3=L1-L=50-2=48mm段直径d4=45mm由手册得：c=1.5 h=2c=21.5=3mmd4=d3+2h=35+23=41mm长度与右面的套筒相同，即L4=20mm但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：（30+32）=36mm因此将段设计成阶梯形，左段直径为36mm段直径d5=30mm. 长度L5=19mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=100mm(3)按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已知d1=60mm求转矩：已知T2=40800.8Nmm求圆周力：Ft根据课本公式得Ft=2T2/d2=40800.8*2/60=1360.0N求径向力Fr根据课本公式 取=0得Fr=Fttan=1360.0tan200=495.0N因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=50mm(1)绘制轴受力简图（如图a）（2）绘制垂直面弯矩图（如图b）轴承支反力：FAY=FBY=Fr/2=247.5NFAZ=FBZ=Ft/2=680.0N(3) 绘制水平面弯矩图（如图c）由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为MC1=FAyL/2=247.550mm=12.38Nm截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=680.050mm=34Nm(4)绘制合弯矩图（如图d）MC=(MC12+MC22)1/2=(12.382+342)1/2=36.18Nm(5)绘制扭矩图（如图e）转矩：T=9.55（P2/n2）106=39.18Nm(6)绘制当量弯矩图（如图f）转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取=1，截面C处的当量弯矩：Mec=MC2+(T)21/2=26.62+(148)21/2=54.88Nm(7)校核危险截面C的强度由式（6-3）e=Mec/0.1d33=99.6/0.1413=14.5MPa -1b=60MPa该轴强度足够。输出轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45#调质钢，硬度（217255HBS）根据课本P235页式（10-2），表（10-2）取c=115dc(P3/n3)1/3=115(2.168/76.4)1/3=35.08mm取d=35mm2、轴的结构设计（1）轴的零件定位，固定和装配单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。（2）确定轴的各段直径和长度初选7207c型角接球轴承，其内径为35mm，宽度为17mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长41mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。(3)按弯扭复合强度计算求分度圆直径：已知d2=300mm求转矩：已知T3=271Nm求圆周力Ft：根据课本P127（6-34）式得Ft=2T3/d2=2271103/300=1806.7N求径向力Fr根据课本P127（6-35）式得Fr=Fttan=1806.70.36379=657.2N两轴承对称LA=LB=49mm(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=657.2/2=328.6NFAZ=FBZ=Ft/2=1806.7/2=903.35N(2)由两边对称，书籍截C的弯矩也对称截面C在垂直面弯矩为MC1=FAYL/2=328.649=16.1Nm(3)截面C在水平面弯矩为MC2=FAZL/2=903.3549=44.26Nm(4)计算合成弯矩MC=（MC12+MC22）1/2=（16.12+44.262）1/2=47.1Nm(5)计算当量弯矩：根据课本P235得=1Mec=MC2+(T)21/2=47.12+(1271)21/2=275.06Nm(6)校核危险截面C的强度由式（10-3）e=Mec/（0.1d）=275.06/(0.1453)=1.36Mpa-1b=60Mpa此轴强度足够七、滚动轴承的选择及校核计算根据根据条件，轴承预计寿命163658=48720小时1、计算输入轴承（1）已知n=458.2r/min两轴承径向反力：FR1=FR2=500.2N初先两轴承为角接触球轴承7206AC型根据课本P265（11-12）得轴承内部轴向力FS=0.63FR 则FS1=FS2=0.63FR1=315.1N(2) FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端FA1=FS1=315.1N FA2=FS2=315.1N(3)求系数x、yFA1/FR1=315.1N/500.2N=0.63FA2/FR2=315.1N/500.2N=0.63根据课本P263表（11-8）得e=0.68FA1/FR1e x1=1 FA2/FR248720h预期寿命足够2、计算输出轴承(1)已知n=76.4r/minFa=0 FR=FAZ=903.35N试选7207AC型角接触球轴承根据课本P265表（11-12）得FS=0.063FR,则FS1=FS2=0.63FR=0.63903.35=569.1N(2)计算轴向载荷FA1、FA2FS1+Fa=FS2 Fa=0任意用一端为压紧端，1为压紧端，2为放松端两轴承轴向载荷：FA1=FA2=FS1=569.1N(3)求系数x、yFA1/FR1=569.1/903.35=0.63FA2/FR2=569.1/930.35=0.63根据课本P263表（11-8）得：e=0.68FA1/FR1e x1=1y1=0FA2/FR248720h此轴承合格八、键联接的选择及校核计算轴径d1=22mm,L1=50mm查手册得，选用C型平键，得：键A 87 GB1096-79 l=L1-b=50-8=42mmT2=48Nm h=7mm根据课本P243（10-5）式得p=4T2/dhl=448000/22742=29.68MpaR(110Mpa)2、输入轴与齿轮联接采用平键联接轴径d3=35mm L3=48mm T=271Nm查手册P51 选A型平键键108 GB1096-79l=L3-b=48-10=38mm h=8mmp=4T/dhl=4271000/35838=101.87Mpap(110Mpa)3、输出轴与齿轮2联接用平键联接轴径d2=51mm L2=50mm T=61.5Nm查手册P51 选用A型平键键1610 GB1096-79l=L2-b=50-16=34mm h=10mm据课本P243式（10-5）得p=4T/dhl=46100/511034=60.3MpapF=1350NV=1.6m/sD=260mmL=500mmn滚筒=117.5r/min总=0.86 P工作=2.51KW电动机型号Y100L2i总=12.17据手册得i齿轮=5i带=2.434nI =1430r/minnII=587.5r/minnIII=117.5r/minPI=2.51KWPII=2.410KWPIII=2.314KWTI=16763NmmTII=39175NmmTIII=188074Nmmdd2=243.4mm取标准值dd2=250mmn2=572r/minV=7.49m/s245mma0700mm取a0=500Ld=1600mma=521mmZ=4根F0=110.02NFQ =871.05Ni齿=5Z1=20Z2=100u=5T1=40800.8NmmHlimZ1=5