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减速器课程设计
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一级圆柱直齿减速器课程设计901118,减速器课程设计
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1 目 录 设计计划任务书 1 传动方案说明 2 电动机的选择 3 传动装置的运动和动力参数 5 传动件的设计计算 6 轴的设计计算 8 联轴器的选择 10 滚动轴承的选择及计算 13 键联接的选择及校核计算 14 减速器附件的选择 15 润滑与密封 16 设计小结 16 参考资料 16 nts 1 目 录 设计计划任务书 1 传动方案说明 2 电动机的选择 3 传动装置的运动和动力参数 5 传动件的设计计算 6 轴的设计计算 8 联轴器的选择 10 滚动轴承的选择及计算 13 键联接的选择及校核计算 14 减速器附件的选择 15 润滑与密封 16 设计小结 16 参考资料 16 nts 2 1.拟定传动方案 为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速 nw,即 v=1.1m/s;D=350mm; nw=60*1000*v/( *D)=60*1000*1.1/(3.14*350) 一般常选用同步转速为 r/min 或 r/min 的电动机作为原动机，因此传动装置总传动比约为 7 或 25。 2.选择电动机 ）电动机类型和 结构形式 按工作要求和工作条件，选用一般用途的（）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。 ）电动机容量 （）卷筒轴的输出功率 F=2800r/min; Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000 (2)电动机输出功率 Pd Pd=Pw/t 传动装置的总效率 t=t1*t22*t3*t4*t5 式中， t1,t2, 为从电动机到卷筒之间的各传动机构和轴承的效率。由表查得： 弹性联轴器 1 个 t4=0.99; 滚动轴承 2 对 t2=0.99; 圆柱 齿轮闭式 1 对 nts 3 t3=0.97; V 带开式传动 1 幅 t1=0.95; 卷筒轴滑动轴承润滑良好 1 对 t5=0.98; 则 t=t1*t22*t3*t4*t5=0.95*0.992*0.97*0.99*0.98 0.8762 故 Pd=Pw/t=3.08/0.8762 （）电动机额定功率 Ped 由第二十章表选取电动机额定功率 ped=4KW。 3）电动机的转速 为了便于选择电动事，先推算电动机转速的可选范围。由表查得 V带传动常用传动比范围 24，单级圆柱齿轮传动比 范围 36， 可选电动机的最小转速 Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min 可选电动机的最大转速 Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6 r/min 同步转速为 960r/min 选定电动机型号为 32 1。 ）电动机的技术数据和外形、安装尺寸 由表、表查出 32 1型电动机的方根技术数据和 外形、安装尺寸，并列表刻录备用。 nts 4 电机型号 额定功率 同步转速 满载转速 电机质量 轴径 mm Y132M1-6 4Kw 1000 960 73 28 大齿轮数比小齿轮数 =101/19=5.3158 计算传动装置总传动比和分配各级传动比 ）传动装置总传动比 nm=960r/min; i=nm/nw=960/60.0241=15.9936 ）分配各级传动比 取 V 带传动比为 i1=3; 则单级圆柱齿轮减速器比为 i2=i/i1=15.9936/3=5.3312 所得 i2 值符合一般圆柱齿轮和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。 nts 5 计算传动装置的运动和动力参数 ）各轴转速 电动机轴为轴，减速器高速轴为轴，低速轴为 轴，各轴转速为 n0=nm; n1=n0/i1=60.0241/3=320r/min n2=n1/i2=320/5.3312=60.0241r/min ）各轴输入功率 按机器的输出功率 Pd 计算各轴输入功率，即 P0=Ped=4kw 轴 I 的功率 P1=P0*t1=4*0.95=3.8kw 轴 II功率 P2=P1*t2*t3=3.8*0.99*0.97=3.6491kw ）各轴转矩 T0=9550*P0/n0=9550*4/960=39.7917 Nm T1=9550*P1/n1=9550*3.8/320=113.4063 Nm T2=9550*P2/n2=9550*3.6491/60.0241=580.5878 Nm 二、设计带轮 1、计算功率 P=Ped=4Kw 一班制，工作小时，载荷平稳，原动机为笼型交流电动机 查课本表，得 KA=1.1; 计算功率 Pc=KA*P=1.1*4 4.4kw nts 6 2 选择普通带型号 n0 =960r/min 根据 Pc=4.4Kw， n0=960r/min,由图 13-15（ 205 页）查得坐标点位于 A 型 d1=80100 、确定带轮基准直径 表及推荐标准值 小轮直径 d1=100mm; 大轮直径 d2=d1*3.5=100*3.5=350mm 取标准件 d2=355mm; 4、验算带速 验算带速 v= *d1*n0/60000=3.14*100*960/60000=5.0265m/s 在 525m/s 范围内 从动轮转速 n22=n0*d1/d2=960*100/355=270.4225m/s n21=n0/3.5=960/3.5=274.2857m/s 从动轮转速误差 =(n22-n21)/n21=270.4225-274.2857/274.2857 =-0.0141 5、 V 带基准长度和中心距 初定中心距 中心距的范围 amin=0.75*(d1+d2)=0.75*(100+355)=341.2500mm nts 7 amax=0.8*(d1+d2)=0.8*(100+355)=364mm a0=350mm; 初算带长 Lc=2*a0+pi*(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4/a0 Lc = 1461.2mm 选定基准长度 表 8-7,表 8-8 查得 Ld=1600mm; 定中心距 a0+(Ld-Lc)/2=(1600-1461.3)/2=419.4206mm a=420mm; amin=a-0.015*Ld=420-0.015*1600=396mm amax=a+0.03*Ld=420+0.03*1600=468mm 6、验算小带轮包角 验算包角 1 180-(d2-d1)*57.3/a=180-(355-100)*57.3/a 145.2107 120 度 故合格 7、求 V 带根数 Z 由式（ 13-15） 得 查得 n1=960r/min , d1=120mm 查表 13-3 P0=0.95 由式 13-9 得传动比 i=d2/(d1(1+0.0141)=350/(100*(1+0.0141)=3.5 查表（ 13-4）得 05.00 P nts 8 由包角 145.21 度 查表 13-5 得 Ka=0.92 KL=0.99 z=4.4/(0.95+0.05)*0.92*0.99)=3 8、作用在带上的压力 F 查表 13-1 得 q=0.10 故由 13-17 得单根 V 带初拉力 NqvKzv PcF Q3.2745 3 3 3.0*1.0)192.0 5.2(533.0*5 4.4*500)15.2(500 22 三、轴 初做轴直径： 3* nPcd 轴 I 和轴 II 选用 45#钢 c=110 d1=110*（ 3.8/320） (1/3)=25.096mm 取 d1=28mm d2=110*(3.65/60)（ 1/3） =43.262mm 由于 d2 与联轴器联接，且联轴器为标准件，由轴 II 扭矩，查 162 页表 取 YL10YLd10 联轴器 Tn=630580.5878Nm 轴 II 直径与联轴器内孔一致 取 d2=45mm 四、齿轮 1、齿轮强度 由 n2=320r/min,P=3.8Kw,i=3 采用软齿面，小齿轮 40MnB 调质，齿面硬度为 260HBS，大齿轮用ZG35SiMn 调质齿面硬度为 225HBS。 nts 9 因 MPaH 7001lim ， MPaH 5402lim SH1=1.1， SH2=1.1 M P aSHHH 6361.17001 1l i m1 ， M PaSHHH 4911.15402 2l i m2 ， 因： MPaF 2401lim ， MPaF 1802lim ， SF=1.3 所以 M P aSFFF 1853.1240 1l i m1 M P aSFFF 1383.1180 2l i m2 2、按齿面接触强度设计 设齿轮按 9 级精度制造。取载荷系数 K=1.5，齿宽系数 4.0a 小齿轮上的转矩 NmNPT 4063.113320 8.3*9550*95501 按3 2 1) 3 3 5()1( uKTHuaa 计算中心距 u=i=5.333 2331.124333.5*4.0 4.113*5.1)491335()1333.5( 3 2 a mm 齿数 z1=19,则 z2=z1*5.333=101 模数 m=2a/(z1+z2)=2.0667 取模数 m 2.5 确定中心矩 a=m(z1+z1)/2=150mm 齿宽 b= mmaa 60150*4.0* nts 10 b1=70mm,b2=60mm 3、验算弯曲强度 齿形系数 YF1=2.57， YF2=2.18 按式（ 11-8）轮齿弯曲强度 pFF KNzbmYFKT 7.1229.1*5.2*6057.2*10*134.1*5.1*21*12125121 pFF KN 9.10457.2/18.2*7.122 22 4、齿轮圆周速度 smndv /37955.01000*60 320*19*5.2*1000*60 11 按 162 页表 11-2 应选 9 做精度。与初选一致。 五、轴校核： 圆周力 Ft=2T/d1 径向力 Fr=Ft*tan =20 度 标准压力角 d=mz=2.5*101=252.5mm Ft=2T/d1=2*104.79/252.5=5852.5N Fr=5852.5*tan20=2031.9N 1、求垂直面的支承压力 Fr1,Fr2 nts 11 由 Fr2*L-Fr*L/2=0 得 Fr2=Fr/2=1015.9N 2、求水平平面的支承力 FH1=FH2=Ft/2=2791.2N 3、画垂直面弯矩图 L=40/2+40/2+90 10=140mm Mav Fr2*L/2 1015.9*140/2=71.113Nm 4、画水平面弯矩图 MaH=FH*L/2=2791.2*140/2=195.384Nm 5、求合成弯矩图 NmM a FM a hM a vMa16.216384.195113.71 22226、求轴传递转矩 T=Ft*d2/2=2791.2*2.5*101/2=352.389Nm nts 12 7、求危险截面的当量弯矩 从图可见 a-a 截面是最危险截面， 其当量弯矩为 22 )( aTMaMe 轴的扭切应力是脉动循环应力 取折合系数 a=0.6 代入上式可得 NmMe 15.457)4.113*6.0(16.216 22 nts 13 8、计算危险截面处轴的直径 轴的材料，用 45#钢，调质处理，由表 14-1 查得 MPaB 650 由表 13-3 查得许用弯曲应力 MPab 60 1 ， 所以 mmMedb40.2560*1.0 10*650*1.0 3 331考虑到键槽对轴的削弱，将轴的最小危险直径 d 加 4%。 故 d=1.04*25.4=26.42mm 由实际最小直径 d=40mm,大于危险直径 所以此轴选 d=40mm,安全 六、轴承的选择 由于无轴向载荷，所以应选深沟球轴承 6000 系列 径向载荷 Fr=2031.9N，两个轴承支撑， Fr1=2031.9/2 1015.9N 工作时间 Lh 3*365*8=8760（小时） 因为大修期三年，可更换一次轴承 所以取三年 由公式16 )*10*60(* LnnftPfpCr 式中 fp=1.1,P=Fr1=1015.9N,ft=1 (工作环境温度不高 ) 3 （深沟球轴 承系列） KNCr 79.9)8760*10 50*60(1 9.1015*1.1 316 由附表选 6207 型轴承 七、键的选择 选普通平键 A 型 由表 10-9 按最小直径计算，最薄的齿轮计算 nts 14 b=14mm,h=9mm,L=80mm,d=40mm 由公式 M P adhLT pP 80704 所以 9.4880*9*40 39.352*4 PP MP a 选变通平键，铸铁键 80914 Lhb 所以齿轮与轴的联接中可采用此平键。 八、减速器附件的选择 1、通气器： 由于在外界使用，有粉尘，选用通气室采用 M18 1.5 2、油面指示器： 选用油标尺，规格 M16 3、起吊装置：采用箱盖吊耳，箱座吊耳 4、放油螺塞：选用外六角细牙螺塞及垫片 M16 1.5 5、窥视孔及视孔盖 选用板结构的视孔盖 九、润滑与密封： 1、齿轮的润滑：采用浸油润滑，由于低速级大齿轮的速度为： smdnv /6542.060000 250*50*14.360000 查课程设计 P19 表 3-3 大齿轮浸油深度为六分之一大齿轮半径，所以取浸油深度为 30mm。 2、滚动轴承的润滑 采用飞溅润滑在箱 座凸缘面上开设导油沟，并设挡油盘，以防止轴承旁齿nts 15 轮啮合时，所挤出的热油溅入轴承内部，增加轴承的阻力。 3、润滑油的选择 齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备选用 L-AN15 润滑油 4、密封方式选取： 选用凸缘式端盖，易于调整轴承间隙，采用端盖安装毡圈油封实现密封。 轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决定。 设计小结： 二、课程设计总结 设计中运用了 Matlab 科学工程计算软件，用 notebook 命令调用 MSWord 来完成设计说明书及设计总结，在设计过程中用了机械设计手册 2.0 软件版 辅助进行设计，翻阅了学过的各种关于力学，制图，公差方面的书籍，综合运用了这些知识，感觉提高许多，当然尤其是在计算机软件 CAD 方面的运用，深切感到计算机辅助设计给设计人员带来的方便，各种设计，计算，制图全套完成。 由于没有经验，第一次做整个设计工作，在设计过程中出现了一些错误比如线形，制图规格，零件设计中的微小计算错误等都没有更正，设计说明书的排版也比较混乱等等。对图层，线形不熟悉甚至就不确定自己画出的线，在出图到图纸上时实际上是什么样子都不知道 ，对于各种线宽度，没有实际的概念。再比如标注较混乱，还是因为 第一次做整个设计工作，没有经验，不熟悉。 这次设计的目的是掌握机械设计规律，综合运用学过的知识，通过设计计算，绘图以及运用技术标准，规范设计手册等有关设计资料进行全面的机nts 16 械设计技能训练。目的已经达到，有许多要求、标准心中虽然明确理解掌握但是要全力，全面的应用在实际中，还有待于提高水平。 虽 然它可能不是良好、 优 秀，但是既然教学 环节 、 课 程 设计 目的已 经 达到，那么 这 次 设计 做的就是完全合格的。当然 还 受 软 件的熟悉，运用程度的影响，所有 这 些必 须 得参加 实 践，接触 实际 工程 设计 中才能提高。 带轮 ， 齿轮 ， 轴 ， 轴 承 这 些关 键 的 设计计 算
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