机械系统创新设计综合实践齿轮减速器计算说明书

机械系统创新设计综合实践设计说明书姓名班级学号指导教师日期目录设计任务书2第一部分总体方案设计21方案初选22方案选择2第二部分电动机选择机传动比分配21电动机选择22传动比分配23各轴运动、动力参数2第三部分V带设计21确定皮带轮22确定V带中心距和基准长度23验算小带轮上包角24计算带的根数25计算V带初拉力26计算压轴力2第四部分减速器齿轮设计21高速级齿轮传动设计计算22低速级齿轮传动设计计算2第五部分轴的设计及校核21低速轴22主动轴23中间轴2第六部分箱体2第七部分小结2参考文献2设计任务书1设计要求（1）卷扬机由电动机驱动，用于建筑工地提升重物；（2）室内工作，生产批量为5台；（3）动力源为三相交流电380/220V，电动机单向运转，载荷较平稳；（4）使用期限为10年，大修周期为三年，两班制工作。（5）专业机械厂制造，可加工7、8级精度的齿轮、蜗轮。设计参考图如下2原始技术数据绳牵引力W10KN绳牵引速度卷筒直径3完成任务（1）据原始数据完成卷扬机总体方案设计和论证，绘制总体设计原理方案图；（2）完成卷扬机主要传动装置的结构设计；（3）完成装配图一张（A1），零件图两张；（4）编写设计说明书。第一部分总体方案设计1方案初选11方案一方案112方案二方案213方案三方案32方案选择带传动承载能力低，在传递相同转矩时结构尺寸较大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动。齿轮传动效率高，适用功率和速率范围广，使用寿命长。另外，本设计中原动机为电动机，转速高、传递功率大，考虑传递至工作机的功率不宜过大，因此可利用布置在高速级的带传动降低传递的转矩。综上分析，方案三更加合理，故以方案三为设计方案。第二部分电动机选择机传动比分配1电动机选择11传动装置的总效率（11）查课本表知各部分传动效率V带传动效率，一对滚动轴承传动效率，闭式齿轮传动效率，联轴器效率，传动滚筒效率代入式（11）得12工作机所需的输入功率（12）其中，易知13确定电动机转速卷筒轴工作转速取V带传动比，二级圆柱齿轮减速器，则总传动比电机可选转速查手册，有三种适用电机，分别为Y160M18、Y132M16和Y172M4，综合考虑选用Y132M16电动机转速/R/MIN电流（380V）/A效率/功率因素Y132M16496094840776522型号额定功率/KW满载时启动电流/A启动转矩/NM最大转矩/NM2传动比分配21总传动比22传动比分配（21）其中，分别为带传动和减速器的传动比为使V带传动尺寸不致过大，取代入式（21）得，23二级减速器传动比分配按展开式布置，考虑润滑条件，应使大齿轮直径相近，查手册曲线取，所以Y132M163各轴运动、动力参数31各轴转速轴轴轴轴（卷筒轴）32各轴输入功率轴轴轴轴（卷筒轴）轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率09933各轴输入转矩电动机输出转矩为轴轴轴轴（卷筒轴）轴的输出转矩分别为输入转矩乘以轴承效率099。整理得，电动机轴轴轴轴轴96034286591113651365输入功率349335322316输出功率364346332319313输入转矩973354210225410220924输出转矩9636536682231562187152858433100096096096098参数轴名转速N/（R/MIN）功率P/KW转矩T/NM传动比I效率第三部分V带设计1确定皮带轮11确定计算功率，查课本表88知工况系数12选取V带带型根据及确定带型，查图811选用A型13初选小带轮基准直径由表87和89，取小带轮基准直径；验算带速，（合理范围）计算大带轮基准直径根据表89，取2确定V带中心距和基准长度根据式820初定。由式822计算带基准长度由表82选带的基准长度为2500MM由式823计算实际中心距由式824得中心距A的变化范围为6645777MM。3验算小带轮上包角4计算带的根数A型A的变化范围为6645777MM计算单个V带额定功率,由和，查表84A得根据，和A型带，查表84B，查表85得，由表82，。于是，计算V带根数181，圆整为25计算V带初拉力查表83A型带单位长度质量应使初拉力6计算压轴力压轴力最小值第四部分减速器齿轮设计1高速级齿轮传动设计计算11材料及精度等级由于速度不高选择7级精度齿轮。由表101选择小齿轮材料为40CR，硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。选取小齿轮齿数，则大齿轮齿数为。12按齿面接触强度设计由式109A，121试选载荷系数2122计算小齿轮传递转矩123由表107选择齿宽系数124由表106查材料的弹性影响系数125由图1021D确定小齿轮接触疲劳强度，大齿轮接触疲劳强度126由式1013计算应力循环次数，127由图1019取接触抗疲劳寿命系数128计算接触疲劳许用应力取失效概率1,安全系数S1，由式1012得13计算131试算小齿轮分度圆直径，带入中较小值132计算圆周速度133计算齿宽B134计算齿宽与齿高之比模数齿高135计算载荷系数根据，7级精度，由图108得动载系数，直齿轮，由表102查得使用系数，由表104用插值法得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时，。由，查图1013，故载荷系数7级精度小齿轮40C大齿轮45钢调质136按实际载荷系数校核分度圆直径由式1010A得137计算模数14按齿根弯曲强度设计141由式105得设计公式142确定公式中各计算量由图1020C查得小齿轮疲劳弯曲强度极限，大齿轮弯曲强度极限由图1018取弯曲疲劳寿命系数，。安全系数，由式1012得计算载荷系数查取齿形系数，应力校正系数由表105得，；，计算大小齿轮并加以比较，大齿轮数值较大。143计算齿数取，所以，取26；，取150。144几何尺寸计算分度圆直径中心距齿轮宽带取2低速级齿轮传动设计计算21材料及精度等级低速级小齿轮材料为45钢（调质），齿面硬度为280HBS，取小齿轮齿数；选择大齿轮材料为45钢正火，齿面硬度为240HBS，齿数，取174。选择精度等级为7级精度，齿根喷火强化。22按齿面接触强度设计由式109A，221试选载荷系数222计算小齿轮传递转矩223由表107选择齿宽系数224由表106查材料的弹性影响系数225由图1021D确定小齿轮接触疲劳强度，大齿轮接触疲劳强度226由式1013计算应力循环次数，227由图1019取接触抗疲劳寿命系数228计算接触疲劳许用应力取失效概率1,安全系数S1，由式1012得23计算231试算小齿轮分度圆直径，带入中较小值26150232计算圆周速度233计算齿宽B234计算齿宽与齿高之比模数齿高235计算载荷系数根据，7级精度，由图108得动载系数，直齿轮，由表102查得使用系数，由表104用插值法得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时，。由，查图1013，故载荷系数236按实际载荷系数校核分度圆直径由式1010A得237计算模数24按齿根弯曲强度设计241由式105得设计公式242确定公式中各计算量由图1020C查得小齿轮疲劳弯曲强度极限，大齿轮弯曲强度极限由图1018取弯曲疲劳寿命系数，。安全系数，由式1012得7级精度小齿轮45钢调质大齿轮45钢正火计算载荷系数查取齿形系数，应力校正系数由表105得，；，计算大小齿轮并加以比较，大齿轮数值较大。243计算齿数取，所以，取59；，取255。244几何尺寸计算分度圆直径中心距齿轮宽带取。第五部分轴的设计及校核1低速轴11低速轴功率，转速，转矩12已知低速级大齿轮分度圆直径13初步确定轴的最小直径根据式152初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理，取根据联轴器计算公式查手册选用YL13凸缘联轴器，其公称转矩为，许用转速，轴孔直径70MM，轴孔长度142MM。14轴的结构设计141拟定轴上零件装配方案142初步选定滚动轴承根据工作条件选用深沟球轴承，查手册选用6016，其尺寸为143使用毛毡密封圈参数为15轴各段尺寸确定（编号自右起）16轴上零件的周向定位59255齿轮、半联轴器与轴均采用平键连接。由表61查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长140MM，选择齿轮轮毂与轴的配合为以保证良好的对中性。半联轴器与轴的连接选用平键半联轴器与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位由过度配合保证，故选轴的直径尺寸公差为M6。17校核171轴1求轴上载荷据力学关系易知2作弯矩、扭矩图YL13凸缘联轴器深沟球轴承60163校核轴强度取172低速轴上键校核1键2键C查表62得,取，易知键强度合适。173轴承6016查表135，X1，Y0P44KN，故MMR/MIN减速器工作时长48000H，故轴承寿命合适。2主动轴21选取主动轴材料为45钢，调质处理，设计过程同上其各部分尺寸为毛毡密封圈轴承选用深沟球轴承，轴承代号6212，尺寸为22校核221轴1求轴上载荷轴强度合适据力学关系2作弯矩、扭矩图3校核轴强度键强度合适6016寿命合适取222键223轴承6212P123KN，故3中间轴选取轴材料为45钢，调质处理，同上，其尺寸为轴承选用代号为6410的深沟球轴承，两平键尺寸分别为和轴承6212平键22校核221轴1求轴上载荷据力学关系2作弯矩、扭矩图3校核轴强度取轴强度合适222键12223轴承6410P677KN，故4润滑由上述的计算知轴承应选用脂润滑。另外，由齿轮的设计过程知其线速度小于12M/S，故应采用浸油润滑。第六部分箱体名称符号结果高速级中心距1A220低速级中心距2470箱座壁厚10箱盖壁厚18下箱座剖分面凸缘厚度B15上箱座剖分面凸缘厚度115箱座上的肋厚M10箱盖上的肋厚185地脚螺栓直径D20深沟球轴承6410平键地脚螺栓数目N4轴承旁连接螺栓直径1D16C22剖分面凸缘尺寸220上下箱连接螺栓直径2D10上下箱连接螺栓通孔直径210视孔盖螺钉直径4D8圆锥定位销直径58轴承旁凸台半径R24轴承端盖外径2D160,180,175箱体外壁至轴承座端面的距离K50大齿轮顶圆与箱体内壁间的距离115齿轮端面与箱体内壁间的距离210第七部分小结很多时候知识本身并不难，难得是如何才能学以致用。而机械设计课程设计恰恰提供了这样一个机会，通过课程设计我对机器的设计过程和方法以及部分零件的设计使用有了更加深刻的认识。虽然在设计过程中碰到了许多问题，但经过自己翻阅资料和同和轴