一级减速器设计说明书.doc

减速器设计说明书机械设计基础课程设计 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： 12机制306班姓名： 兰春 学号： 指导老师： 曾珠 得分： 2013年9月2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 2013年9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4传送带的工作拉力F/KN5.5传送带的速度V/(m*s-1)1.3卷筒直径D/mm4502.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=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13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/1000w式中，Fw=5500N，Vw=1.3m/s，带式传送机的效率w=0.96 (手册P11)Pw=55001.3/10000.96=7.448kw电动机的输出功率P0按 P0=Pw/式中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）=bg(r)2c其中：b=0.96; g=0.97 r=0.99; c=0.99 所以：=0.960.970.9920.99=0.904P0=Pw=7.4480.904=8.239kw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=60Vw1000/3.14D=6010001.3/4503.14=55.20r/min经查手册，取V带传动比ib=24，单级圆柱齿轮传动比ig=35 （手册P12）,所以总的传动比范围为i=（2*3）（4*5）=620 则电动机可选择的转速范围相应为n,=inw=(620)55.20r/min=331.2 1104r/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=730r/min。传动装置的总传动比i=nmnw=73055.20=13.22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，则齿轮的传动比为ig=iib=13.223=4.41轴：n=nwib=7303=243.3r/min轴：n= n ig=243.34.41=55.20r/min滚筒轴：nw= n=55.20r/min轴： P=Pm*b=110.96=10.56kw轴： P= Prg=10.560.990.97=10.14kw滚筒轴：Pw= Prc=10.140.990.99=9.94kw电动机轴T0=9550*Pm nm=955011730=143.90N*m轴： T=9550*P n=955010.56243.3=414.50N*m轴： T=9550*Pn=955010.1455.20=1754.30N*m滚筒轴： Tw=9550 *Pwnw=95509.9455.20=1719.80N*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轴轴滚筒轴转速730243.355.2055.20功率11.0010.5610.149.94转矩143.90414.501754.30179.80传动比34.411效率0.960.96030.9801四、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i1的额定功率增量V带的根数单根V带的预紧力作用在轴上的力带轮的结构和尺寸Pd=KA*P=1.211kw=13.2kw由Pd=13.2kw和电动机转速nm=730r/min,由手册P296图11-1选取由第一篇知，V带i=3由手册p449表11-11和表11-5选定dd1=180mm由 dd2=i dd1 (1-)=3180(1-0)mm=540mm根据查表得dd2=560 mm查手册p298表11-5取标准值V=（3.14 180730）(601000)=6.88m/s0.7（dd1 +dd2）a02（dd1 +dd2）0.7（180 +560）a02（180 +560） 518a01480 按要求取a01000mmLd0=2a0+3.14(dd1+ dd2) 2+( dd2 -dd1)2(4 a0)=21000+3.14(180+560) 2+(560-180)2(41000 )=3197.9mm由手册p443表11-2查标准值Ld3550mmaa0+（Ld- Ld0）2=1000+(3550-3197.9) 2=1176.05mmamin=a-0.015 Ld=1176.05-0.0153550=1122.8mmamax=a+0.03 Ld=1176.05+0.033550=1069.55mm1=180。-(dd2-dd1）57.3。 a=180。-(560-180）57.3。 1176.05=161.49。161.5。由dd1和n1查手册P449以及B型得P1=2.6kw由带型B和n1，手册P449表11-11得P1=0.226kw查手册P447表11-8；ka=0.953查手册P447表11-10；kL=1.09Z=Pd（ P1 +P1） ka kL=13.2（ 2.6 +0.226） 0.9531.09=4.50查表11-9 q=017kg/mF0 =500(2.5/Ka)-1(Pd/Zv)+qv2 =5002.5/0.953-1(13.2/5688)+0.176.882 =319.49NF2=2F0 Z sin(a/z) =2319.495 (sin161.5。/2)N =3153.3N 此处以小带轮为例确定具体结构和尺寸 由电动机Y180L-8可知其轴伸直径d=48mm 长度E=110mm故小带轮轴孔直径应取d0=58mm毂长应小于110mm 由表11-15查得小带轮为实心轮。轮槽尺寸及轮宽按表11-14计算，参考图11-5典型结构，画出带轮工作图。KA=1.2，Pd=13.2kwB型i=3.4dd1=180mmdd2=560mm因为5m/s25m/s所以符合条件ao=1000mmLd=3550mma=1176.0mm1=161.5。符合要求P1=2.6kwP1=0.226kw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按等质量查书P99表6-7,小齿轮选用45钢调质处理，齿面平均硬度250HBS；大齿轮选用45刚正火，齿面平均硬度210HBS.选择精度等级。运输机是一般机械，速度不高，故择8次精度。根据表面接触疲劳强度设计：载荷因数大，圆周速度不大，精度不高。齿轮关于轴承对称布置，按教科书表6-9取K=1.2转矩T1,由电动机选择中计算得T1=9.551010.56243.3 =414500N/mm接触疲劳许用力H，根据教科书（6-42）可得H1=Hlim1ZN1/Shmin有教科书图6-36查得Hlim1=570 MpaHlim2=480 Mpa接触疲劳寿命系数Zn(P105 ，图6-37)：按一年300个工作日,两班制每天16h计算，有公式N=60njtn 计算N1=60243.3830016=0.56056321095.16108N2=N/i=0.5605632/4.411.27108查图6-37中曲线1得ZN1=1.06ZN2=1.12按一般可靠性要求：取Shin=1则有：H1=Hlim1ZN1/SHmin=5601/1=604.2 MpaH2=Hlim2ZN2/SHmin=480x1.12/1=537.6 Mpa计算小齿轮分度圆直径d1：由表6-11，取d=1.1，则有d195.3mm故取d1=100mm计算圆周速度VV=n1d1/601000=3.14243.3100/601000=1.27m/s因为V6m/s，故取8级精度合适确定主要参数，计算主要精度几何尺寸。齿数Z1=25则Z2= Z1i=254.41=110.25故Z2=111模数m= d1/ Z2=100/25=4mm正好是标准模数第一系列上的数值可取分度圆直径：d1=z1m=25x4=100mm D2=z2m=111x4=444mm中心距a:a=(d1+d2)/2=(100+444)/2=272mm齿宽b:b=d1=1.1x100=110取b2=110 b1=b2+5=115mm校核弯曲疲劳强度。根据（644） bb=2KT1YFS/bmd1复合齿形因数YFS图639得YFS1=4.22 YFS2=3.85弯曲疲劳许用应力 bb bb= bblim YN/Sfmin由图640得弯曲疲劳极限应力；bblim1=535Mpa bblim2 =380Mpa由课本图6-41得弯曲疲劳寿命系数YN：YN1=1 YN2=1弯曲疲劳的最小安全系数SFmin ：按一般可靠性要求，取SFmin =1计算得弯曲疲劳许用应力为bb1=bblim1YN1/SFmin=5351/1=535Mpabb2= bblim2 YN2/SFmin =3801/1=380Mpa校核计算bb1=2kT1YFS1/ b1md1=91.26pa bb1bb2=2kT1YFS2/ b2md1=87.045Mpa bb2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够小齿轮：Z2=25 m=4齿顶圆直径：da1=（Z1-2ha*）m=（25+2）x4=108mm齿根圆直径：df= （Z1-2ha*-2c*）=（25-2.5）x4=90mm基圆直径：db= d1cosa=100cos200=93.97mm中心距：a=m（Z1+Z2）/2=4(25+111)/2=272mm分度圆直径：d1=mz1=4x25=100mm大齿轮：Z2=111 m=4齿顶圆直径：da2=（Z2-2ha*）m=（111+2）x4=452mm齿根圆直径：df= （Z2-2ha*-2c*）=（111-2.5）x4=434mm基圆直径：db= dcosa=mz2 cos200=100cos200=93.97mm分度圆直径：d2=mz2=4x111=444mm小齿轮45钢调质250HBS，大齿轮45钢 正火190HBS 六、从动齿轮结构设计（手册P271）符号尺寸关系计算结果齿顶高da轮毂内径d毂宽L轮毂外径D1oHH1CSenr因为da=452400mm，为了方便制造所以该齿轮为铸造（铸钢）齿轮da=452mmd=85mm1.5dL=b=110mmD1=1.6d=1.685=136mmo=（34）mt8mm ,直齿齿轮中mt=m=4o=44=16mmH=0.8d =0.885 =68mmH1=0.8H =0.868 （为便于加工 =54.4mm 制造H1=55mm）C=(11.3) o =1.216=19.2mmS=0.8C=0.819.2=15.36mm (为便于加工制造S=20)e=(11.2) o =1.216 =19.2mmn=0.5 mt =0.54=2mmr0.5C 0.519.2=9.6mmda=452mmL=110mmD1=136mmo=20mmH=68mmH1=55mmC=19.2mmS=16mme=19.2mmn=2mmr=9.6mm七、从动轴的设计符号确定方法及说明主要结果最小直径dd1d2d3d4d5d6当使用45钢时，按扭转强度估算最小直径dC3( P/n) 其中C=110所以 d01103( 10.1455.20) d062.53mm查表P291，表75、得：d=65mm所以：d1=65mm d2 = d1+2a、a（0.07，01）d a取0.1则得d2=78mmd3=d2+15mm,但为了与滚动轴承小径d=80配合。所以d3=80mm d4=d3+15mmd4应与齿轮相配合,故d4=85mm则：d6=90mmd5=d4+2a a（0.070.1）d4a取0.1，则d5=102mmd6d4或d6=d7+2a由选用滚动轴承安装D1=90mm 则d6=90mm查手册选取6216d7=d3，同一轴上的滚动轴承同一型号.综上所述d1=65mm d2=78mm d3=80mm d4=85mm d5=102mm d6=90mm d7=80mm经查表轴承型号为6216：B=26 b=1.4a=1.4x3.55b2=110mm 2=15 3=5mmD=140mm m=(0.10.25)D=35mme=1.2xd3=15mm l1=18mm l2=107mmL=B+M+3=26+35+5=66MMd1=65mmd2=78mmd3=80mmd4=85mmd5=102mm八、主动轴的设计符号尺寸关系计算结果当使用45钢时 主动轴设计及说明当使用45钢时，扭转强度估算最小值。其中C=118 所以d41.41查手册P460 表11-15 d0=50mm a(0.07-0.1)d4 d5=85 d6=d5+2a查手册P317 选取轴承号6213 它的尺寸D1=74 所以a6=74mm d7=d3=65mm主动轴各长度的确定：B=23mm b=1.4a=10.5 b1=115mm2=12.5 3=5m-D=120mm m=（0.1-0.25）D=30mme=1.2d3=12x10=12mm L1=18mm l2=b-3=112mm 2=B+m+3=23+30+5=58mm名称及符号确定方法及说明主要结果、减速器铸铁箱体主要结构尺寸关系 手册P352名称及符号尺寸关系计算结果箱座（体）壁厚箱盖壁厚1箱座、箱盖、箱座底的凸缘厚度b、b1、b2地脚栓直径及数目df、n轴承旁联接螺栓直径d1箱盖、箱座联接螺栓直径d2 检查孔盖螺钉直径d3轴承座外径D21、D22轴承旁联接螺栓的距离S1、S2轴承旁凸台半径R1轴承旁凸台高度h箱外壁至轴承座端面的距离L1箱盖、箱座的肋厚m1、m大齿轮顶圆与箱内壁之间的距离1齿轮端面箱内壁的距离2油沟尺寸a、b=0.025a8 =0.025272+1 =7.8mm 取整得=10mm1=0.858=0.8510=8.5mm 取整得1=10mmb=b1=1.5 b2=2.5 =1.510 =2.510 =15mm =25mm因为a200，所以df=0.047a+8 =0.047272+8 =20.784mm 查手册P353表14-7得 df=22mm 即M22n=底座凸缘周长之半（200300）4 =272+（106+452）/2+132+108+30+102200 =4.22mm 取整得 n=5d1=0.75 df =0.7522 =16.5mm 查手册P236表5-16得d1=18mm 即M18d2=（0.50.6）df =0.622 =13.2mm 查手册P236表5-16得 d2=14mm 即M14单级减速器d3=6mmD21=1201.25+10 D22=1501.25+10 =160mm =197.5mm取整得D21=160mm D22=200mmS1D21=160mm S2D22=200mmR1=C2=17.2mm 根据低速轴轴承座外径D2和d1扳手之间C1的要求由结构确定得：h=70mmL1=C1+C2+58=19.2+17.2+8=44.4mmm10.851 m0.850.8510 0.85108.5 8.5取整得m1=10mm 取整得m =9mm11.2 1.210 取整得1=12mm2=1021=15mm 22=12mm采用铸造加工油沟a=58mm b=610mm因此 a=8mm b=8mm=10mm1=10mmb=b1=15mmb2=25mmdf=22mmn=5d1=18mmd2=14mmd3=6mmD21=160mmD22=200mmS1=160mmS2=200mmR1=17.2mmh=70mmL1=44.4mmm1=10mm