一级圆锥齿轮减速器课程设计（带图）.doc

机械设计课程设计设计计算说明书一、课程设计任务书三、电动机的选择1、电动机类型的选择选择Y系列三相异步电动机。2、电动机功率选择（1）传动装置的总效率：总=带3轴承锥齿轮联轴器=0.9550.9830.960.99=0.8543（2）电机所需的功率：3、确定电动机转速计算链轮工作转速：n链轮=6024000.7/(0.1)=133.7r/min按机械设计课程设计指导书P7表1推荐的传动比合理范围，取v带传动比i带=24，锥齿轮传动比i锥齿轮=24，则总传动比合理范围为I总=416。故电动机转速的可选范围为：。n电动机=i总n链轮=（416）133.7=5352140符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号，因此有三种传动比方案，综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1000r/min。4、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Y132S-6。其主要性能：额定功率3KW；满载转速960r/min；额定转矩2.0；质量63kg。四、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比i总=n电动机/n链轮=960/133=7.182、分配各级传动比（1） 据指导书P7表1，取锥齿轮i锥齿轮=2（单级减速器合理）（2）五、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速2、计算各轴的功率PI=P电机=2.25 KWPII=PI带=2.40.96=2.16 KWPIII=PII2轴承齿轮=2.3040.980.96=1.99KW3、计算各轴扭矩TI=9.55106PI/nI=9.551062.25/960=22382.8 NmmTII=9.55106PII/nII=9.551062.16/401.1=51428.6 NmmTIII=9.55106PIII/nIII=9.551061.99/133.7=142142.9 Nmm六、传动零件的设计计算 V带传动的设计计算1、选择普通V带截型由教材P156表8-7取kA=1.2PC=KAP=1.23=3.6KW由教材P157图8-11选用A型V带2、确定带轮基准直径，并验算带速由教材教材P157图8-11推荐的小带轮基准直径为：80100mm，则取dd1=100mmdmin=75 mm dd2=n1/n2dd1=960/401.1100=239.3mm由教材P157表8-8，取dd2=250mm实际从动轮转速n2=n1dd1/dd2=960100/250=384r/min转速误差为：n2-n2/n2=401.1-384/401.1 =-0.0421200（适用）5、确定带的根数根据教材P152表（8-4a）查得：P0=0.95KW根据教材P153表（8-4b）查得：P0=0.11KW根据教材P155表（8-5）查得：K=0.96根据教材P146表（8-2）查得：KL=1.01由教材P158式（8-26）得：Z=Pca/Pr=PC/(P0+P0) KKL=3.6/(0.95+0.11) 0.951.01=3.37取Z=46、计算轴上压力由教材P149表8-3查得q=0.1kg/m，由教材P158式（8-27）单根V带的初拉力：F0=500PC（2.5-K）/zvK+qV2=5003.6(2.5-0.96)/45.030.96+0.15.032=146.04N则作用在轴承的压力Fp，由教材P159式（8-28）得：Fp=2zF0sin1/2=24146.04sin166.140/2=1159.7N 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；根据教材P210表10-8选7级精度。齿面粗糙度Ra1.63.2m2、按齿面接触疲劳强度设计根据教材P227式10-26：d12.92ZE2KT1/HR(1-0.5R)2u1/3进行计算确定有关参数如下： 传动比i齿=2取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=320=60实际传动比i0=60/20=3传动比误差：i-i0/I=3-3/3=0%2.5% 可用齿数比：u=i0=3 由教材P224取R=0.33 转矩T1TII=9.55106PII/nII=9.551062.16/401.1=51428.6 Nmm 载荷系数k取k=1 许用接触应力HH=HlimkHN/SH由教材P209图10-21查得：HlimZ1=570Mpa HlimZ2=350Mpa由教材P206式10-13计算应力循环次数NN1=60njLh=60267.41(1636510)= 9.37108N2=N1/i=9.37108/2=4.68108由教材P207图10-19查得接触疲劳的寿命系数：KHN1=0.92 KHN2=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=1.0H1=Hlim1 KHN1/SH=5700.92/1.0Mpa=524.4MpaH2=Hlim2 KHN2/SH=3500.98/1.0Mpa=343Mpa由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa1/2故得：d1d82.927V= d1dn2/60=3.48m/s载荷系数K=KAKBKK由表10-2查的使用系数KA=1.25有图10-8中低一级的精度线及v=3.48m/s查取动载系数KV=1.12KH= KF=1KH=KF=1.5KHbe查表10-9得KHbe=1.25所以KH=KF=1.875即K=1.251.1211.875=2.625d1= d1（K / KT）1/3d1=80模数：m=d1/Z1=4mm取标准模数：m=4mmH=5ZEZHKT1/(R(1-0.5R) 2d13u)1/2H3、校核齿根弯曲疲劳强度根据教材P201公式10-5a：F=KFTYFAYSA/bmmFb=RR=mz1R（u2+1）1/2/2Ft=2T1/dm1=2T1/m(1-0.5R)z1=1346.3齿形悉数YFA=2.62应力校正系数YSA=1.594、计算齿轮相关参数m=4d1=mz1=80d2=mz2=340R=m(z12+z22)1/2/2=126.5齿宽b=R*R分锥角1=arctan(z1/z2)2=90-1分度圆齿厚sa=m/2(Z1+Z2)=2.5/2(20+120)=175mm5计算齿轮的圆周速度VV=d1n1/601000=3.1480 401.1/601000=1.68m/s七、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根据教材P370（15-2）式，并查表15-3，取A0=115dz1115 (2.16 /401.1)1/3mm=20.2mm考虑有键槽，将直径增大5%，则：dz1=20.2(1+5%)mm=21.2选dz1=22mm2、轴的结构设计（2）确定轴各段直径和长度I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d3=35mm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小齿轮分度圆直径：已知d1=80mm求转矩：已知T2=51428.6Nmm求圆周力：Ft根据教材P198（10-3）式得：Ft=2T2/d1=51428.6/80=642.8575N求径向力Fr根据教材P198（10-3）式得：Fr=Fttan=642.8575tan200=233.98N因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=50mmn 绘制轴的受力简图（如图a）n 绘制垂直面弯矩图（如图b）轴承支反力：FAY=FBY=Fr/2=117NFAZ=FBZ=Ft/2=321.4N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=11780=5.9Nmn 绘制水平面弯矩图（如图c）截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=321.480=25.7Nmn 绘制合弯矩图（如图d）MC=(MC12+MC22)1/2=(9.12+252)1/2=26.6Nmn 绘制扭矩图（如图e）转矩：T=9.55（P2/n2）106=48Nmn 绘制当量弯矩图（如图f）转矩产生的扭转切应力按脉动循环变化，取=1，截面C处的当量弯矩：Mec=MC2+(T)21/2=26.62+(148)21/2=99.6Nmn 校核危险截面C的强度由式（15-5）e=Mec/0.1d33=99.6/0.128.23=22.33MPa -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）根据教材P370页式（15-2），表（15-3）取c=115dc(P3/n3)1/3dz2115(1.99/133.7)1/3mm=28.3297dz2=28.3279(1+5%)=29.7443dz2=30mm2、轴的结构设计d1=30d2=（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：根据教材P198（10-3）式得Ft=2T3/d2=2271103/300=1806.7N求径向力Fr根据教材P198（10-3）式得Fr=Fttan=1806.70.36379=657.2N两轴承对称LA=LB=49mmn 求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=657.2/2=328.6NFAZ=FBZ=Ft/2=1806.7/2=903.35Nn 由两边对称，截面C的弯矩也对称，截面C在垂直面弯矩为MC1=FAYL/2=328.649=16.1Nmn 截面C在水平面弯矩为MC2=FAZL/2=903.3549=44.26Nmn 计算合成弯矩MC=（MC12+MC22）1/2=（16.12+44.262）1/2=47.1Nmn 计算当量弯矩：根据教材选=1Mec=MC2+(T)21/2=47.12+(1271)21/2 =275.06Nmn 校核危险截面C的强度由式（15-5）e=Mec/（0.1d3）=275.06/(0.1453)=1.36Mpa-1b=60Mpa此轴强度足够八、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、计算输入轴轴承（1）已知n=458.2r/min两轴承径向反力：FR1=FR2=500.2N初选两轴承为角接触球轴承7206AC型根据教材P322表13-7得轴承内部轴向力FS=0.68FR 则FS1=FS2=0.68FR1=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根据教材P321表13-5得e=0.68FA1/FR1e x1=1 FA2/FR248720h预期寿命足够2、计算输出轴轴承（1）已知n=133.4r/min Fa=0 FR=FAZ=903.35N试选7207AC型角接触球轴承根据教材P322表13-7得FS=0.68FR，则FS1=FS2=0.68FR=0.68903.35=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根据教材P321表11-8得：e=0.68FA1/FR1e x1=1 y1=0FA2/FR248720h此轴承合格九、键连接的选择及校核计算1、大带轮与轴连接采用平键连接轴径d1=22mm，L1=50mm查手册P51 选用C型平键，得：b=8 h=7 L=50即：键C850 GB/T1096-2003 l=L1-b=50-4=46mm T2=48Nm 根据教材P106式6-1得p=4T2/dhl=448000/22746=27.10Mpap(110Mpa)2、输入轴与齿轮连接采用平键连接轴径d3=35mm L3=48mm T=271Nm查手册P51 选A型平键，得：b=10 h=8 L=48即：键1048 GB/T1096-2003l=L3-b=48-10=38mm h=8mmp=4T/dhl=4271000/35838=101.87Mpap(110Mpa)3、输出轴与齿轮2连接用平键连接轴径d2=51mm L2=50mm T=61.5N.m查手册P51 选用A型平键，得：b=16 h=10 L=50即：键1650GB/T1096-2003l=L2-b=50-16=34mm h=10mm根据教材P106（6-1）式得p=4T/dhl=46100/511034=60.3Mpap (110Mpa)十、联轴器的选择及校核计算联轴器选择的步骤：1、 类型选择；2、 载荷计算；3、 型号选择。可参考教材第十四章进行壁厚=0.01(d1+d2)+18 =8d1=22d2=d1+2(0.070.1)d1d2=26.4mmd3=d2+1mm=27.4mmd4=d2=26.4mmd1=30d2= d1+2(0.070.1)d1d2=36mmd3=d2+3=39mmd4=46根据手册查的d6=40d5=d6+（0.070.1）d6d5=44l5=（d5-d6）*1.4l5=总宽116地脚螺钉直径df=0.015（d1+d2）+112df=12轴承旁联结螺栓直径d1=0.75df=9d1=10机盖与机座联结螺栓直径d2=(0.50.6)dfd2=6轴承端盖螺钉直径d3=(0.50.6)dfd3=6窥视孔盖螺钉直径d4=(0.30.4)dfd4=5定位销直径d=(0.70.8)d2d=5.6df d1 d2到外壁的距离c1=18df d2到凸缘边缘的距离c2=16外机壁至轴承座端面的距离l1=c1+c2+(812)L1=42D2=轴承孔直径+(55.5)d3D2=40+30=70轴承端盖凸缘厚度t=(11.2)d3t=7.2减速器端盖厚度e=1.2*d3端盖直径D2=D+5d3=98机盖壁厚1=8mm机座底凸缘的厚度b2=2.51=20mm肋板厚度m=0.85=6.8机盖凸缘壁厚b1=1.51=12机座凸缘壁厚b=1.5=12轴承旁凸台半径R1=16 电动机型号：Y132S-6PI=2.4KWPII=2.304KWPIII=2.168KWTI=23875NmmTII=48020.9NmmTIII=271000Nmmdd1=100mmdd2=200mmn2=480r/minV=5.03m/s210mma0600mm取a0=500Ld=1400mma=462mmZ=4根F0=158.01NFQ =1256.7Ni齿=6Z1=20Z2=120u=6T1=50021.8NmmHlimZ1=570MpaHlimZ2=350MpaN1=1.28109N2=2.14108KHN1=0.92KHN2=0.98H1=524.4MpaH2=343Mpad1=48.97mmm=2.5mmd1=50mmd2=300mmb=45mmb1=50mmYFa1=2.80YSa1=1.55YFa2=2.14YSa2=1.83Flim1=290MpaFlim2 =210MpaSF=1.25F1=232MpaF2=168MpaF1=77.2Mpa