一级减速机课程[1]

1、仅供参考一、传动方案拟定 第二组第三个数据：设计带式输送机传动装置中地一级圆柱齿轮减速器 <1）工作条件：使用年限 10年,每年按 300 天计算,两班制工作 ,载荷平稳.<2） 原始数据：滚筒圆周力 F=3.0KN ；带速 V=1.4m/s ； 滚筒直径 D=600mm.运动简图二、电动机地选择1、电动机类型和结构型式地选择：按已知地工作要求和条件 ,选用 Y 系列三相异步电动机 .2、确定电动机地功率： <1）传动装置地总效率：n总=n带耳轴承xn齿轮Xi联轴器xn滚筒=0.96 >0.992 >0.97 >0.99 X.95=0.86（2>电机所

2、需地工作功率： Pd=FV/1000n 总=3000> 1.4/1000 >0.86=3.61KW3、确定电动机转速： 滚筒轴地工作转速：Nw=6CX 1000V/ nD=60 X 1000 X 1.4/ 60X=44.59r/min根据查表得到地合理传动比范围，取V带传动比lv=24,单级圆柱齿轮传动比范 围lc=35,则合理总传动比i地范围为i=620,故电动机转速地可选范围为 nd=i Xnw=<620 ）X121.5=7292430r/min符合这一范围地同步转速有 960 r/min和1420r/min.由查表得出有三种适用地 电动机型号 . 如下表方案电动机型号额

3、定功率电动机转速vr/min ）传动装置地传动比KW 同转 满转 总传动比 带 齿轮1 Y132s-6 3 1000 960 7.9 3 2.632 Y100l2-4 3 1500 1420 11.68 3 3.89 综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器地传动比 ,比较 两种方案可知：方案 1 因电动机转速低 ,传动装置尺寸较大 ,价格较高.方案 2适 中.故选择电动机型号 Y100l2-4.4、确定电动机型号 根据以上选用地电动机类型 ,所需地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1420r/min,额定转矩2.2

4、.三、计算总传动比及分配各级地传动比1、总传动比：i总=门电动/n筒=1420/121.5=11.682、分配各级传动比v1 ） 取 i 带=3<2) / i 总=i 齿 Xi 带 ni 齿=i 总/i 带=11.68/3=3.89四、运动参数及动力参数计算1 、计算各轴转速 <r/min )nI=nm/i 带=1420/3=473.33(r/min>nII=nl/i 齿=473.33/3.89=121.67(r/min>滚筒 nw=nII=473.33/3.89=121.67(r/min>2、 计算各轴地功率 <KW )PI=PdXn带=2.76 X0.9

5、6=2.64KWPII=PI X轴承 Xt齿轮=2.64 >0.99 >0.97=2.53KW3、计算各轴转矩Td=9.55Pd/nm=9550 X 2.76/1420=18.56N?mTl=9.55p2 入/n1 =9550x2.64/473.33=53.26N?mTII =9.55p2 入/n2=9550x2.53/121.67=198.58N?m五、传动零件地设计计算1、 皮带轮传动地设计计算<1 ) 选择普通 V 带截型由查表可得 10-8 得：kA=1.2 P=2.76KWPC=KAP=1.2X 2.76=3.3KW据 PC=3.3KW 和 n仁473.33r/mi

6、n 由图可知：选用 A 型 V 带<2 ) 确定带轮基准直径 ,并验算带速由查表可得 ,取 dd1=95mm>dmin=75dd2=i 带 dd1(1- £ >=3X 95X-0)1O2>=279.3O mm由查表可得 ,取 dd2=280带速 V: V=n dd1 n1/60 X 1000=nX 95 X 1420/60 X 1000 =7.06m/s在 525m/s 范围内,带速合适 .<3) 确定带长和中心距初定中心距 a0=500mmLd=2a0+n (dd1+dd2>/2+(dd2 -dd1>2/4a0=2X500+3.14(95+

7、280>+(280-95>2/4X450=1605.8mm由查表可选取相近地 Ld=1600mm确定中心距 aa0+(Ld-Ld0>/2=500+(1600-1605.8>/2=497mm(4> 验算小带轮包角a 仁 180057.30 Xd2-dd1>/a=1800-57.30 X(280-95>/497 =158.670>1200< 适用)<5 ) 确定带地根数单根V带传递地额定功率.据dd1和n1,查课本图10-9得P1=1.4KWi工时单根V带地额定功率增量.据带型及i查1表10-2得 AP仁0.17KW 查1表 10-3,得

8、 Ka =0.94;查表得 KL=0.99Z= PC/(P1+ AP1>Ka KL=3.3/(1.4+0.17>0.94 >0.99=2.26 (取3根>(6> 计算轴上压力由由查表可得q=0.1kg/m,由单根V带地初拉力：F0=500PC/ZV<2.5/K a)-1+qV2=500x3.3/3x7.06(2.5/0.94-1>+0.10x7.062 =134.3kN则作用在轴承地压力 FQFQ=2ZF0sin( a 1/2>=2> 3> 134.3sin(158.67o/2> =791.9N2、齿轮传动地设计计算<1

9、)选择齿轮材料与热处理：所设计齿轮传动属于闭式传动,通常齿轮采用软齿面 .查表选用价格便宜便于制造地材料 ,小齿轮材料为 45 钢,调质, 齿面硬度260HBS ;大齿轮材料也为45钢，正火处理,硬度为215HBS ; 精度等级：运输机是一般机器 ,速度不高,故选 8级精度.(2>按齿面接触疲劳强度设计由 d1> (6712 > kT1(u+1>/ © du c H2>1/3确定有关参数如下：传动比 i 齿=3.89取小齿轮齿数 Z1=20. 则大齿轮齿数： Z2=iZ1= >20=77.8 取 z2=78由表取 © d=1.1(3>

10、;转矩 T1T1=9.55>106>P1/n1=9.55>106>2.61/473.33=52660N?mm (4>载荷系数 k : 取 k=1.2(5>许用接触应力 cHc H= c Hlim ZN/SHmin由图查得：c Hlim1=610Mpa c Hlim2=500Mpa接触疲劳寿命系数Zn：按一年300个工作日，每天16h计算,由公式N=60njtn 计算N1=60> 473.33>10>300>18=1.36x109N2=N/i=1.36x109 /3.89=3.41>08查图中曲线 1,得 ZN1=1 ZN2=1.

11、05按一般可靠度要求选取安全系数 SHmin=1.0 cH1=cHlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 Mpa c H2=c Hlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa故得：d1> (6712 > kT1(u+1>/ © du c H2>1/3=49.04mm模数： m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm取标准模数第一数列上地值 ,m=2.5(6>校核齿根弯曲疲劳强度c bb=2KT1YFS/bmd1确定有关参数和系数分度圆直径： d1=mZ1=2.5> 20mm=50mmd2=mZ2=2.578mm=1

12、95mm齿宽：b=© dd1=1.1 x 50mm=55mm取 b2=55mm b1=60mm (7>复合齿形因数 YFs 由图得： YFS1=4.35,YFS2=3.95(8>许用弯曲应力c bb 根据课本 1P116 ： c bb= c bblim YN/SFmin由图得弯曲疲劳极限 c bblim应为：c bblim仁490Mpa c bblim2 =410Mpa 由图得弯曲疲劳寿命系数 YN： YN1=1 YN2=1弯曲疲劳地最小安全系数 SFmin ：按一般可靠性要求 ,取 SFmin =1 计算得弯曲疲劳许用应力为c bb1=c bblim1 YN1/SFmi

13、n=490 x 1/1=490Mpa c bb2= c bblim2 YN2/SFmin =410 x 1/1=410Mpa 校核计算c bb1=2kT1YFS1/ b1md1=71.86pa< c bb1c bb2=2kT1YFS2/ b2md1=72.61Mpa< c bb2 故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够(9>计算齿轮传动地中心矩 aa=(d1+d2>/2= (50+195>/2=122.5mm (10>计算齿轮地圆周速度 V计算圆周速度 V=n n1d1/60 x 1000=3.14 x 473.33 x 50/60 x 1000=1.23m/s 因为V

14、 v 6m/s,故取8级精度合适.六、轴地设计计算从动轴设计1 、选择轴地材料 确定许用应力 选轴地材料为 45 号钢,调质处理 .查表可知：c b=650Mpa, c s=360Mpa查表可知：c b+1bb=215Mpa c 0bb=102Mpa, -c1bb=60Mpa2 、按扭转强度估算轴地最小直径 单级齿轮减速器地低速轴为转轴 ,输出端与联轴器相接 ,从结构要求考虑 ,输出端轴径应最小 ,最小直径为：d> C查表可得 ,45 钢取 C=118则 d> 118x (2.53/121.67>1/3mm=32.44mm 考虑键槽地影响以及联轴器孔径系列标准 , 取 d=3

15、5mm3 、齿轮上作用力地计算齿轮所受地转矩： T=9.55x106P/n=9.55 x106x2.53/121.67=198582 N 齿轮作用力：圆周力： Ft=2T/d=2 x198582/195N=2036N 径向力： Fr=Fttan200=2036 xtan200=741N4 、轴地结构设计,按轴结构设计时 ,需要考虑轴系中相配零件地尺寸以及轴上零件地固定方式 比例绘制轴系结构草图 .<1 )、联轴器地选择可采用弹性柱销联轴器，查表可得联轴器地型号为HL3联轴器：35X82 GB5014-85<2 )、确定轴上零件地位置与固定方式单级减速器中 ,可以将齿轮安排在箱体中央

16、 ,轴承对称布置 在齿轮两边 .轴外伸端安装联轴器 ,齿轮靠油环和套筒实现 轴向定位和固定 ,靠平键和过盈配合实现周向固定 ,两端轴 承靠套筒实现轴向定位 ,靠过盈配合实现周向固定 ,轴通 过两端轴承盖实现轴向定位 ,联轴器靠轴肩平键和过盈配合 分别实现轴向定位和周向定位<3 )、确定各段轴地直径 将估算轴 d=35mm 作为外伸端直径 d1 与联轴器相配 <如图) , 考虑联轴器用轴肩实现轴向定位 ,取第二段直径为 d2=40mm 齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑装拆方便以及零件固定地要求，装轴处d3应大 于 d2, 取 d3=4 5mm, 为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径 d4 应

17、大于 d3, 取 d4=50mm. 齿轮左端用用套筒固定 ,右端用轴环定位 ,轴环直径 d5 满足齿轮定位地同时 ,还应满足右侧轴承地安装要求 ,根据选定轴承型号确定 .右 端轴承型号与左端轴承相同 ,取 d6=45mm.(4>选择轴承型号.由1P270初选深沟球轴承，代号为6209,查手册可 得:轴承宽度B=19,安装尺寸D=52,故轴环直径d5=52mm.(5 )确定轴各段直径和长度I段：d仁35mm 长度取L仁50mmII 段:d2=40mm初选用 6209 深沟球轴承 ,其内径为 45mm,宽度为19mm.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 20

18、mm, 通过密封盖轴段长应根据密封盖地宽度 ,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+19+55 )=96mmIII 段直径 d3=45mm L3=L1-L=50-2=48mm W段直径d4=50mm长度与右面地套筒相同 ,即 L4=20mmV段直径 d5=52mm.长度 L5=19mm 由上述轴各段长度可算得轴支承跨距 L=96mm(6>按弯矩复合强度计算 求分度圆直径：已知 d1=195mm 求转矩：已知 T2=198.58N?m 求圆周力： Ft 根据公式得Ft=2T2

19、/d2=2 X198.58/195=2.03N 求径向力 Fr 根据公式得Fr=Ft Xan a =2.03 X tan200=0.741N 因为该轴两轴承对称 ,所以： LA=LB=48mm(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=0.74/2=0.37NFAZ=FBZ=Ft/2=2.03/2=1.01N由两边对称 ,知截面 C 地弯矩也对称 .截面 C 在垂直面弯矩为MC仁FAyL/2=0.37 X 96吃=17.76N?m 截面 C 在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=1.01 X 96吃

20、=48.48N?m(4> 绘制合弯矩图 <如图 d)MC=(MC12+MC22>1/2=<17.762+48.482>1/2=51.63N?m(5> 绘制扭矩图 <如图 e)转矩：T=9.55X<P2/n2) X06=198.58N?m(6>绘制当量弯矩图 <如图 f)转矩产生地扭剪文治武功力按脉动循环变化，取a =0.2截面C处地当量弯矩:Mec=MC2+(a T>21/2=51.632+(0.21X98.58>21/2=65.13N?m(7>校核危险截面 C 地强度由公式(T e=65.13/0.1d33=65.

21、13x1000/0.1453=7.14MPa< odb=60MPa该轴强度足够.主动轴地设计1 、选择轴地材料 确定许用应力 选轴地材料为 45 号钢,调质处理 .查表可知：(T b=650Mpa, c s=360Mpa查表可知：c b+1bb=215Mpac 0bb=102Mpa, -Cbb=60Mpa2 、按扭转强度估算轴地最小直径 单级齿轮减速器地低速轴为转轴 ,输出端与联轴器相接 ,从结构要求考虑 ,输出端轴径应最小 ,最小直径为：d> C查表可得,45 钢取 C=118则 d> 118X (2.64/473.33>1/3mm=20.92mm 考虑键槽地影响以系

22、列标准 ,取 d=22mm3 、齿轮上作用力地计算齿轮所受地转矩： T=9.55X106P/n=9.55 X106X2.64/473.33=53265 N 齿轮作用力：圆周力： Ft=2T/d=2 X53265/50N=2130N 径向力： Fr=Fttan200=2130 Xtan200=775N 确定轴上零件地位置与固定方式单级减速器中 ,可以将齿轮安排在箱体中央 ,轴承对称布置 在齿轮两边 .齿轮靠油环和套筒实现 轴向定位和固定 ,靠平键和过盈配合实现周向固定 ,两端轴 承靠套筒实现轴向定位 ,靠过盈配合实现周向固定 ,轴通过两端轴承盖实现轴向定位 ,4 确定轴地各段直径和长度初选用 6

23、206 深沟球轴承 ,其内径为 30mm,宽度为 16mm. 考虑齿轮端面和箱体内壁 ,轴承端面与箱体内壁应有一定矩离 ,则 取套筒长为20mm,则该段长36mm,安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm. (2>按弯扭复合强度计算 求分度圆直径：已知d2=50mm 求转矩：已知 T=53.26N?m 求圆周力Ft :根据公式得Ft=2T3/d2=2 >53.26/50=2.13N 求径向力 Fr 根据公式得Fr=Ft 粕n a =2.13 X 0.36379=0.76N 两轴承对称LA=LB=50mm(1>求支反力 FAX、FBY 、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=0.76

24、/2=0.38NFAZ=FBZ=Ft/2=2.13/2=1.065N(2> 截面 C 在垂直面弯矩为MC1=FAxL/2=0.38X 100/2=19N?m(3> 截面 C 在水平面弯矩为MC2=FAZL/2=1.065X 100/2=52.5N?m(4>计算合成弯矩MC=<MC12+MC22 )1/2=<192+52.52 )1/2=55.83N?m(5>计算当量弯矩：得 a =0.4Mec=MC2+(a T>21/2=55.832+(0.4X 53.26>12/2=59.74N?m(6> 校核危险截面 C 地强度由式 <10-3)

25、(T e=Mec/<0.1d3) =59.74x1000/(0.1303>=22.12Mpa< Cb=60Mpa此轴强度足够<7) 滚动轴承地选择及校核计算 一从动轴上地轴承根据根据条件 ,轴承预计寿命L'h=10 X300X16=48000h(1>由初选地轴承地型号为 : 6209,查表可知 :d=55mm, 外径 D=85mm, 宽度 B=19mm, 基本额定动载荷C=31.5KN, 基本静载荷 CO=20.5KN,查表可知极限转速 9000r/min<1 )已知 nII=121.67(r/min>两轴承径向反力： FR1=FR2=1083

26、N根据课本 P265<11-12 )得轴承内部轴向力FS=0.63FR 则 FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1083=682N(2> t 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=682N FA2=FS2=682N(3>求系数 x、yFA1/FR1=682N/1038N =0.63FA2/FR2=682N/1038N =0.63根据表得 e=0.68FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1 y1=0 y2=0(4>计算当量载荷 P1 、P2 根据表取 f P=1.5 根据公式得P仁f

27、P(x1FR1+y1FA1>=1.5 X (1 X083+0>=1624N P2=fp(x2FR1+y2FA2>= 1.5 X(1 X083+0>=1624N (5 >轴承寿命计算tP1=P2 故取 P=1624N深沟球轴承& =3根据手册得 6209 型地 Cr=31500N由公式得LH=106(ftCr/P> £ /60n=106(1 X31500/1624>3/60X121.67=998953h>48000h预期寿命足够二.主动轴上地轴承 :(1> 由初选地轴承地型号为 :6206查表可知 :d=30mm, 外径 D

28、=62mm, 宽度 B=16mm, 基本额定动载荷 C=19.5KN, 基本静载荷 CO=111.5KN, 查表可知极限转速 13000r/min根据根据条件 ,轴承预计寿命L'h=10 X300X16=48000h<1 )已知 nI=473.33(r/min> 两轴承径向反力： FR1=FR2=1129N 得轴承内部轴向力FS=0.63FR 则 FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1129=711.8N (2> tFS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端为压紧端 ,现取 1 端为压紧端FA1=FS1=711.8N FA2=FS2=711.8N(3>求系

29、数 x、yFA1/FR1=711.8N/711.8N =0.63FA2/FR2=711.8N/711.8N =0.63根据表得 e=0.68FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1y1=0y2=0(4>计算当量载荷 P1 、P2根据表取 f P=1.5根据公式得P仁fP(x1FR1+y1FA1>=1.5 X (1 XI129+O>=1693.5N P2=fp(x2FR1+y2FA2>=1.5 X(1 X129+0>= 1693.5N(5 >轴承寿命计算 P1=P2 故取 P=1693.5N深沟球轴承& =3根据手册得 6

30、206 型地 Cr=19500N由公式得LH=106(ftCr/P> £ /60n=106(1 X19500/1693.5>3/60X473.33=53713h>48000h预期寿命足够七、键联接地选择及校核计算1 根据轴径地尺寸，高速轴(主动轴 >与V带轮联接地键为：键8X36 GB1096-79大齿轮与轴连接地键为：键 14X45 GB1096-79轴与联轴器地键为：键 10X40 GB1096-792键地强度校核大齿轮与轴上地键 ：键 14X45 GB1096-79bXh=14X9,L=45, 则 Ls=L-b=31mm圆周力： Fr=2TII/d=2

31、X198580/50=7943.2N挤压强度：=56.93<125150MPa=c p因此挤压强度足够剪切强度： =36.60<120MPa= 因此剪切强度足够键8X36 GB1096-79和键10X40 GB1096-79根据上面地步骤校核，并且符合 要求.八、减速器箱体、箱盖及附件地设计计算 1 、减速器附件地选择通气器因为在室内使用，选通气器 <一次过滤),采用M1X 1.5油面指示器选用游标尺 M12起吊装置 采用箱盖吊耳、箱座吊耳 .放油螺塞选用外六角油塞及垫片 M18X 1.5根据机械设计基础课程设计表 5.3 选择适当型号：起盖螺钉型号：GB/T5780 M18

32、 X30,材料Q235高速轴轴承盖上地螺钉：GB578386 M8X12,材料Q235低速轴轴承盖上地螺钉：GB578386 M8X20,材料Q235螺栓：GB5782 86 M14X100,材料 Q235箱体地主要尺寸：(1> 箱座壁厚 z=0.025a+1=0.025 X122.5+1= 4.0625取 z=8(2> 箱盖壁厚 z1=0.02a+ 仁0.02 X122.5+1= 3.45取 z1=8(3>箱盖凸缘厚度b1=1.5z1=1.5卷=12(4>箱座凸缘厚度b=1.5z=1.5卷=12(5>箱座底凸缘厚度b2=2.5z=2.5卷=20(6> 地脚螺钉直径 df =0.036a+12=0.036122.5+12=16.41(取 18>(7> 地脚螺钉数目 n=4 (因为 a<250>(8>轴承旁连接螺栓直径 d仁0.75df =0.7518= 13.5 (取14>(9>盖与座连接螺栓直径d