一级减速箱课程设计(仅供参考)

《机械设计课程设计说明书》-1-设计说明书设计及说明结果一、传动方案的确定（如下图）：采用普通V带传动加一级斜齿轮传动。二、原始数据：a)原始数据b)运输带工作拉力：F=1500Nc)运输带工作速度：v=1.00m/sd)卷筒直径：D=200mme)工作条件：一班制，连续单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘，效率从联轴器开始计算。f)使用期限：十年，大修期三年g)生产批量：10台h)生产条件：中等规模机械厂，可加工7——8级精度齿轮及涡轮。F=1500NV=1.00m/sD=200mm《机械设计课程设计说明书》-2-i)动力来源：电力，三相交流（220/380V）j)运输带速度允许误差±5%。三、确定电动机的型号：1．选择电动机类型：选用Y系列三相异步电动机。2．选择电动机功率：由使用实际可知，应使用三相交流电驱动的发动机。确定发动机的功率：由运输带工作拉力F=1500N及运输带工作速度v=1.00m/s可知，发动机的有用功率P有用=F*V=1500w从电动机输出轴至联轴器总效率为η总=ηv带*η高速端轴承*η低速端轴承*η齿轮*η联轴器查询新编机械设计手册779页表16-3知：V带传动的效率ηv带=0.94由于载荷功率较小，故初采用深沟球轴承，其效率η一对轴承=η高速端轴承*η低速端轴承=0.99选用8级精度的圆柱齿轮闭式传动的效率η齿轮=0.97刚性联轴器的效率η联轴器=0.97~0.98，考虑极端情况，采用η联轴器=0.97则将数据代入η总得η总=0.94*0.98*0.97*0.97=0.867故所需电动机的功率Pr=Pw/η总=1500/0.867=1730.1w为满足Pm≥Pr，则应选用额定功率大于1.73kw的三相交流电动机。由工程手册表16-7可知，应选用4或6个绕组的Y系列（IP44）《机械设计课程设计说明书》-3-三相异步电动机。有以下两种待选：Y100L1-4，其额定功率为2.2kw，转速为1430r/minY112M-6，其额定功率为2.2kw，转速为940r/min3．选择电动机的转速：由于运输带工作速度v=1.00m/s卷筒直径D=200mm故输送机滚筒的工作转速nw=v*60*10^3/(πD)=1*60*1000/(3.1415*200)=95.1958≈96r/min故方案一的传动比i=1430/96=14.9方案二的传动比i=940/96=9.79由新编机械设计手册P72514-34可知对于单级圆柱齿轮传动i≤3～5对于V带传动i≤2~4故I总≤6~20相比较两种方案的传动比，方案一在可以满足的同时又更加符合经济性的要求，故采用方案一。即Y100L1-4，其额定功率为2.2kw，转速为1430r/min方案四、确定传动装置的总传动比及各级分配：传动装置得总传动比：i=𝑛𝑚𝑛𝑤=1430/96=14.9取V带传动比：𝑖1=2.98；单级圆柱齿轮减速器传动比：𝑖2=5验证卷筒转速误差：𝑛𝑤−𝑛2𝑛𝑤=96−143014.996=0.0280%5%1．计算各轴的输入功率：电动机轴𝑃𝑚=1.5kw(有错，应该是1730.1kw)轴Ⅰ（高速轴）𝑃1=𝜂𝑣带𝑃𝑚=0.94×1.5=1.41𝑘𝑤电动机型号为Y100L1-4Ped=1.7301KW《机械设计课程设计说明书》-4-轴Ⅱ（低速轴）𝑃2=𝜂齿轮𝜂一对轴承𝑃1=0.97×0.99×1.41=1.354𝑘𝑤2．计算各轴的转速电动机轴𝑛𝑚=1430𝑟/𝑚𝑖𝑛轴Ⅰ𝑛1=𝑛𝑚𝑖1=14302.98⁄=479.87𝑟/𝑚𝑖𝑛轴Ⅱ𝑛2=𝑛1𝑖2=479.875⁄=95.974𝑟/𝑚𝑖𝑛3．计算各轴的转矩电动机轴𝑇𝑚=9.550×106×𝑃𝑚𝑛𝑚=9.550×106×1.51430⁄=1.0017×104𝑁∙𝑚𝑚轴Ⅰ𝑇1=9.550×106×𝑃1𝑛1=9.550×106×1.41479.87⁄=2.806×104𝑁∙𝑚𝑚轴Ⅱ𝑇2=9.550×106×𝑃2𝑛2=9.550×106×1.35495.97⁄=1.35×105𝑁∙𝑚𝑚4．上述数据制表如下：参数轴名输入功率P（kW）转速n（r/min）输入转矩T（N∙mm）传动比i效率η电动机轴1.514301.0017×1042.980.94轴Ⅰ（高速轴）1.41479.87（478.9）2.806×10450.97轴Ⅱ（低速轴）1.35495.97（95.78）1.35×105五、传动零件的设计计算:1．普通V带传动的设计计算:𝒊𝟏=𝟐.𝟗𝟖𝒊𝟐=𝟓《机械设计课程设计说明书》-5-①确定计算功率𝑷𝒄𝑃𝑐=𝐾𝐴𝑃𝑚=1.1×1.5=1.65𝑘𝑊𝐾𝐴根据《新编机械设计手册》P317表7-30，此处为带式运输机，载荷平稳，每天一班制工作8小时，选择工作情况系数𝐾𝐴=1.11.选择V带型号根据《机械设计工程手册》P316图7-4知：在功率𝑃𝑐=1.65𝑘𝑊与小带轮的转速𝑛𝑚=1430r/min情况下，选择Z型V带，𝑑𝑑=50~71𝑚𝑚。2.确定带轮的基准直径𝐝𝒅𝟏，𝐝𝒅𝟐因传动比较小，𝐝𝒅𝟏可取较大值而不会使d𝑑2过大，现取𝐝𝒅𝟏=71mm大带轮的直径𝑑𝑑2=𝑛1𝑛2×d𝑑1×(1−ε)=207.35𝑚𝑚有《机械制图工程手册》P312表7-22-圆整使得𝑑𝑑2=212mm虽使𝑛2减小，但调整后𝑛2=𝑑1𝑑2×1430=478.9，与计算值误差小于5％。3.验证带速𝑣=𝜋𝑑𝑑1𝑛𝑚60×1000=5.316𝑚/𝑠在5𝑚/𝑠~25𝑚/𝑠之间。故带的速度合适。4.确定V带的基准长度和传动中心距𝒂𝟎初选传动中心距范围为：0.7(𝑑𝑑1+𝑑𝑑2)≤𝑎0≤2(𝑑𝑑1+𝑑𝑑2)，即198.1≤𝑎0≤566，初定a0=1.5(𝑑𝑑1+𝑑𝑑2)≈425𝑚𝑚V带的基准长度：𝐿0=2𝑎0+𝜋2(𝑑𝑑1+𝑑𝑑2)+(𝑑𝑑2−𝑑𝑑1)24𝑎0=2×425+3.142×(71+212)+(212−71)24×425=1306𝑚𝑚根据《新编机械设计手册》P310表7-18，选取带的基准直径长度L0=1330𝑚𝑚。实际中心距：𝑫𝒅𝟏=𝟕𝟏𝒎𝒎𝑫𝒅𝟐=𝟐𝟏𝟐𝒎𝒎《机械设计课程设计说明书》-6-𝑎=𝑎0+𝐿𝑑−𝐿02=425+1330−13062=437𝑚𝑚5.验算主动轮的包角𝛼1=180°−𝑑𝑑2−𝑑𝑑12×437×57.3°=170.89°120°,故包角符合设计要求。6.计算V带的根数z𝑧=𝑃𝑐(𝑃0+∆𝑃0)𝐾𝑎𝐾𝐿由𝑛𝑚=1430𝑟/min，𝑑𝑑1=71𝑚𝑚根据《新编机械设计手册》P320表7-35知，𝑃0=0.3𝑘𝑊∆𝑃0=0.03𝑘𝑊根据《新编机械设计手册》表7-27，𝐾𝑎=0.98《新编机械设计手册》表7-31，𝐾𝐿=1.125，故𝑧=1.65(0.3+0.03)×0.98×1.125=4.535取𝑧=5根。7.计算V带的合适初拉力𝑭𝟎𝐹0=500𝑃𝑐𝑧𝑣(2.5𝐾𝑎−1)+𝑞𝑣2根据《新编机械设计手册》P319表7-33，𝑞=0.06𝑘𝑔/𝑚𝐹0=500×1.655×5.316(2.50.98−1)+0.06×5.3162=49.84𝑁8.计算作用在轴上的载荷𝑄=2𝑧𝐹0sin𝛼12=479.57𝑁9.V带轮的结构设计由新编机械设计手册P313表7-25可知：带轮尺寸（mm）小带轮大带轮=𝟏𝟑𝟎𝟔𝒎𝒎𝒂=𝟒𝟑𝟕𝐦𝐦𝐳=𝟓𝑸=𝟒𝟕𝟗.𝟓𝟕𝑵《机械设计课程设计说明书》-7-槽型ZZ基准宽度𝑏𝑝8.58.5基准线上槽深ℎ𝑎𝑚𝑖𝑛2.02.0基准线下槽深ℎ𝑓𝑚𝑖𝑛7.07.0槽间距e120.3120.3槽边距𝑓𝑚𝑖𝑛77最小轮缘厚δ𝑚𝑖𝑛5.55.5外径d𝑎=d𝑑+h𝑎75215内径D𝑠3030带轮宽度B=（z-1）e+2f6262带轮结构腹板式轮辐式V带轮采用铸铁HT200制造，其允许的最大圆周速度为25m/s。2．齿轮传动设计计算a)选择齿轮类型，材料，精度，及齿数选用外啮合直齿圆柱齿轮传动。选择齿轮材料及确定许用应力：根据《机械设计基础第五版》P166表11-1小齿轮材料取为45号钢，调质，HBS1=250，lim1H=585MPa，1limF=445MPa大齿轮材料取为45号钢，正火，HBS2=210，2limH=375MPa，2limF=310MPa,根据课本P171表11-5，取一般可靠度则minHS=1.0，minFS=1.25《机械设计课程设计说明书》-8-综上，1H=min1limHHS=585Mpa2H=375MPa1F=min1limFFS=356MPa=248MPab)按齿面接触强度设计初选取齿轮为8级的精度。根据《机械设计基础第五版》169表11-3及P175表11-6可知：K=1.2，,∅𝑑=1.0小齿轮上的转矩𝑇1=9.550×106×𝑃1𝑛1=9.550×106×1.41478.9⁄=2.8118×104𝑁∙𝑚𝑚根据机械设计基础第五版P171表11-4,取𝑍𝐸=118.9√MPa,𝑍𝐻=2.5则由公式1d21312HEHdZZKT=2.32×47.473759.188562811823mm初选小齿轮的齿数𝑧1=24；大齿轮的齿数𝑧2=24×5=120m=1d/1z=47.47/24=2.37由课本表4-1取圆整后令m=2.5故1d=1z×m=60mm，2d=2z×m=300mm计算尺宽𝐁=∅𝑑𝑑1=60𝑚𝑚，故B2=60,B1=65中心距a=（d1+d2）2⁄=180mmc)校核齿根弯曲疲劳强度根据课本P173/P174,11-8/11-9可知，齿形系数𝑌𝐹𝑎1=2.74,𝑌𝑆𝑎1=1.59，82.1，2.2a2a2SFYY𝒎=𝟐.𝟓𝒎𝒎𝐳𝟏=𝟐𝟒𝐳𝟐=𝟏𝟐𝟎𝐚=𝟏𝟖𝟎𝐦𝐦2F《机械设计课程设计说明书》-9-a1a1121236445FSFKTYYbmzMPaa2a221a1a132248FSFFFSYYYYMPa，安全。d)计算圆周速度𝒗𝒗=𝝅𝒅𝟏𝒏𝟏𝟔𝟎×𝟏𝟎𝟎𝟎=𝟏.𝟐𝟎𝟓𝒎/𝒔对照课本p168表11-2，八级精度可满足要求。e)齿轮传动的几何尺寸与结构制表如下：名称代号结果小齿轮大齿轮中心距a180传动比i5模数nm2.5齿数Z24120齿顶高系数ha*11顶隙系数C*0.250.25分度圆直径d60300齿顶圆直径da=d+2ha65305齿根圆直径df=d-2hf53.75293.75齿轮宽b6560结构/齿轮轴腹板式六、轴的尺寸设计𝐁𝟏=𝟔𝟓𝐦𝐦𝐁𝟐=𝟔𝟎𝐦𝐦𝒗=𝟏.𝟐𝟎𝟓𝒎/𝒔《机械设计课程设计说明书》-10-1.低速轴的计算：a)选择轴的材料，确定需用应力选择轴的材料为45钢，经调质处理，其机械性能由机械制图工程手册P741表15-1可得，MPab640、MPab651、1=275Mpa、MPa1551b)齿轮上作用力的计算切向力2222135000900300tTFNd径向力tan900tan20327.58rtFFNc)按扭转强度估算轴的最小直径：2263min2.01055.9nPd根据课本P245表14-2知=35,则将所有数据代入得：78.95352.041.