一级直齿圆柱齿轮减速器的设计书

1一级直齿圆柱齿轮减速器2目录一、传动方案的拟定.....................................................................................................4二、电动机选择...............................................................................................................4三、传动装置的运动和动力设计............................................................................7四、齿轮传动的设计...................................................................................................10五、V带设计....................................................................................................................13六、传动轴的设计........................................................................................................15八、键联接的设计........................................................................................................26九、联轴器的设计........................................................................................................273设计课题：设计一单级直齿圆柱齿轮减速器。已知参数：滚筒圆周力F/N带速v/m/s滚筒直径D/mm滚筒长度L/mm12002.1400600设计任务要求：1、低速轴零件图纸一张2、设计说明书一份4计算过程及计算说明一、传动方案的拟定由于本设计的要求较低，并已知输出功率，为增大效率，故建立如图所示的传动方案及减速器构造。二、电动机选择1、电动机类型和结构的选择：选择Y系列的三相异步电动机，此系列电动机是属于一般用途的全封闭式自扇冷电动机，结构简单，工作可靠，并且价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。2、电动机容量选择：电动机类型Y系列传动装置的总效率：η总=0.8335电动机所需工作功率为：Ｐd＝ＰＷ／η总(kw)其中ＰＷ＝FV/1000=1200×2.1/1000=2.52(kw)带传动轴承齿轮传动联轴器驱动卷筒传动效率η带η轴承η齿轮η联轴器η滚筒0.960.980.970.990.96η总=η带×η3轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒=0.96×0.983×0.97×0.99×0.96=0.833Pd=ＰＷ／η总=2.52/0.833=3.03(kw)3、确定各级转速滚筒转速工作转速v=n.π.d/(60*1000)n筒=60×1000v/πD=60×1000×2.1/（π×400）=100.32(r/min)取v带传动比i1=2~4一级圆柱齿轮减速器传动比i2=3~6则总传动比合理范围为ia=6~24电动机的转速范围可选为n=n×ia=100.32×(6~24)=601.92~2401.68(r/min)查设计手册表12—1取电动机型号Y132M1-6电动机型号额定功率kw电动机转速(r/min)电动机质量k同步转速满载转速Y132M1-64100096073电动机主要外形和安装尺寸中心高H外形尺地脚安地脚螺轴伸尺寸装键部电机所需工作功率Pd=3.03KW滚筒工作转速n筒=100.32r/min选取电机转速：n电=1000r/min6寸L（AC/2+AD）×HD装尺寸A×B栓孔直径KD×E位尺寸F×GD132515×345×315216×1781238×8010×87三、传动装置的运动和动力设计：1、运动参数及动力参数的计算（1）计算各轴的转数：i总=n电动机/n=960/100.32=9.6初步取i齿轮=4则i带=9.6/4=2.4n0=n电机=960r/minnI=n0/i带=960/2.4=400r/minnII=nI/i齿轮=400/4=100r/min（2）计算1：I0轴：P=P工作=3.03KWⅠ轴：PI=P×η带=3.03×0.96=2.91（KW）总传动比i总=9.6各级传动比i齿轮=4i带=2.48Ⅱ轴：PII=PⅠ×η轴承×η齿轮=2.91×0.98×0.97=2.77（３）计算各轴的输出功率：由于Ⅰ～Ⅱ轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率故：P’Ⅰ=PⅠ×η轴承=2.91×0.98=2.85KWP’Ⅱ=PⅡ×η轴承=2.77×0.98=2.71KW（４）计算各轴的输入转矩：电动机轴输出转矩为：T=9.55*106*P电/n=9550×3.03/960=30.14（N·m）Ⅰ轴：TI=T·i带·η带＝30.14×2.4×0.96=69.44（N·m）Ⅱ轴：TII=TI·i齿轮·η轴承·η齿轮=69.44×4×0.98×0.97=264.04（N·m）(６)计算各轴的输出转矩：由于Ⅰ～Ⅱ轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：则：T’Ⅰ=TI×η轴承＝69.44×0.98=68.05（N·m）T’Ⅱ=TII×η轴承=264.04×0.98=258.76（N·m）综合以上数据，得表如下：轴名效率P（KW）转矩T（N·m）转速nr/min输入输出输入输出9电动机轴3.0330.14960Ⅰ轴2.912.8569.4468.05400Ⅱ轴2.772.71264.04258.76100电动机主要外形和安装尺寸中心高H外形尺寸L（AC/2+AD）×HD地脚安装尺寸A×B地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸D×E装键部位尺寸F×GD132515×345×315216×1781238×8010×4210四、齿轮传动的设计：(1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。初估速度：小齿轮选软齿面，大齿轮选软齿面，小齿轮的材料为45号钢调质，齿面硬度为250HBS，大齿轮选用45号钢正火，齿面硬度为200HBS。齿轮精度初选７级(2)、初选主要参数Z1=25，i=４Z2=Z1·i=25×４=100φd=1.1（3）、按齿面接触疲劳强度计算计算小齿轮分度圆直径d1≥［kT1(u+1)(ZEZH)2/(φdu[σH]2)］1/3确定各参数值○1载荷系数查表P169表11-3取K=1.2○2小齿轮理论转矩T1=9.55×106×P1/n1=9.55×106×2.91/400=69476（N·mm）○3材料弹性影响系数由课本表11-4ZE=189.8MPa④许用应力查课本表11-1查表11-5按一般可靠要求取SH=1.1选取齿轮模数m=3mm11则取两式计算中的较小值，即［σH］=364Mpa于是d1≥76.43[kT1(u+1)/(φdu[σH]2)]1/3=76.43[1.2×69476×(4+1)/（1.1×4×3642）]1/3=68.34mm(4)确定模数m=d1/Z1≥68.34/25=2.73取标准模数值m=3(5)再按齿根弯曲疲劳强度校核计算用公式校核式中①小轮分度圆直径d1=m·Z1=3×25=75mm②齿轮啮合宽度b=Ψd·d1=1.1×75=82.5mm③复合齿轮系数YFa1=2.80YFa2=2.18④许用应力σFlim1=450MPaσFlim2=280Mpa查表11-5，取SF=1.4，Ysr1=1.55,Ysr2=1.79则有值：12⑤计算弯曲应力带入公式得：σF1=38.99［σF］1σF2=33.91［σF］2故满足齿根弯曲疲劳强度要求（6）几何尺寸计算d1=m·Z1=3×25=75mmd2=m·Z2=3×100=300mma=m·（Z1+Z2）/2=3×（25+100）/2=187.5mmb1=85mmb2=82.5mm（7）验算初选精度等级是否合适齿轮圆周速度v=π·d1·n1/（60×1000）=3.14×75×400/（60×1000）=1.57m/s选择7级精度合适。齿轮参数d1=75mmd2=300mmb2=85mmb1=82.5mm计算中心距a=187.5mm计算圆周速度V=1.57m/s13五、V带设计（1）确定计算功率查表得KA=1.1则PC=PKA=1.1×4kw=4.4kwn=960r/min(2)选择V带的型号由课本图13-15，确定选用A型V带（3）确定带轮基准直径，并验算带速由课本P219表13-9查得:推荐的小带轮最小基准直径dmin为75mm现取dd1=100mmdmin=75mm故有：dd2=n1/n2·dd1=960/400×100=240mm由课本P2190注中V带的基准直径系列中取标准直径dd2=236mm实际从动轮转速n2’=n1dd1/dd2==960×100/236=406.78r/min转速误差为：n2-n2’/n2=（400-406.78）/400=-0.0160.05(允许)带速：V=πdd1n1/（60×1000）=π×100×960/（60×1000）=5.02m/s此带速在5～25m/s范围内，带轮直径选择合适。（4）确定带长和中心矩根据课本中推荐公式初步确定中心距a0：推荐公式:0.55(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)代人皮带轮直径：皮带型号：A型V带初定小带轮直径dd1=100mm计算大轮直径dd2=240mm选取标准直径dd2=236mm计算转速及带速n2’=976r/minV=5.02m/s确定带轮中心距取a0=500mm140.55(100+240)≤a0≤2×(100+240)有：187mm≤a0≤680mm选择：a0=500mm由课本中的V带基准长度计算公式可求得近似带长：L0=2a0+(π/2)·(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a0=2×500+1.57(100+240)+(240-100)2/（4×500）=1543.6mm根据课本P212表（13-2）选取Ld=1600mm根据课本计算中心距：a≈a0+（Ld-L0）/2=500+（1600-15643.6）/2=500+20=528mm。(5)验算小带轮包角应使α1≥120°，否则要加大中心距或增设张紧轮，得：α1=180°-(dd2-dd1)/a×57.3°=180°-（240-100）/528×57.3°=180°-16.5°=164.8°＞120°（包角合格）（6）确定带的根数根据课本表（13-3）查得单根普通A型V带的基本额定P0=0.95KW根据课本表（13-5）查得单根普通V带i≠1时，额定功率的增量△P0=0.17KW，根据课本表（13-7）查得包角修正系数Kα=0.96根据课本表（13-2）得：KL=1.01得：Z=Pc/［P］=Pc/［(P0+△P0)KαKL］=4.4/[(0.95+0.11)×0.96×1.01]=4.28故选取皮带Z=5根(5)计算作用在带的张紧力和压轴力计算带长度L0=1543.6mm选取标准带长Ld=1600mm计算中心距a=528mm计算小带轮包角α1=164.8°皮带的根数Z=5根15由课本表13-1查得A带单位长度质量q=0.1kg/m，计算单根V带的初拉力：F0=［500Pc/ZV］·［〔2.5/Kα〕-1］+q·V2=[500×4.4/（5×5.02）×(2.5/0.96-1)+0.1×5.02]=145.53N作用在带轮轴上的压力FQ，FQ=2Z