一级圆锥齿轮减速器说明书

精密机械课程设计第1页共40页机械设计课程设计说明书一、传动方案拟定…………….……………………………….2二、电动机的选择……………………………………….…….2三、计算总传动比及分配各级的传动比……………….…….4四、运动参数及动力参数计算………………………….…….5五、传动零件的设计计算………………………………….….6六、轴的设计计算………………………………………….....12七、滚动轴承的选择及校核计算………………………….…19八、键联接的选择及计算………..……………………………22九、减速器的润滑…………………………………………….24十、箱体尺寸…………………………………………………..24精密机械课程设计第2页共40页计算过程及计算说明一、传动方案拟定第三组：设计单级圆锥齿轮减速器和一级带传动（1）工作条件：传动不可逆，载荷平稳。启动载荷为名义载荷的1.25倍，传动比误差为+/-0.75%（2）原始数据：输出轴功率Pw=3kw输出轴转速n=100r/min精密机械课程设计第3页共40页计算过程及计算说明一、传动方案拟定第三组：设计单级圆锥齿轮减速器和一级带传动（3）工作条件：传动不可逆，载荷平稳。启动载荷为名义载荷的1.25倍，传动比误差为+/-0.75%（4）原始数据：输出轴功率Pw=3kw输出轴转速n=100r/min二、电动机选择1、电动机类型的选择：Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）传动装置的总功率：精密机械课程设计第4页共40页η总=η带×η2轴承×η齿轮=0.96×0.982×0.96=0.8851(2)电机所需的工作功率：P工作=Pw/η总=3/0.8851=3.39KW3、确定电动机转速：已知：n=100r/min按推荐的传动比合理范围，取圆锥齿轮传动一级减速器传动比范围I’a=2~3。取V带传动比I’1=2~4，则总传动比理时范围为I’a=4~12。故电动机转速的可选范围为n’d=I’a×n筒=（4~12）×100=400~1200r/min符合这一范围的同步转速有750和1000r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=960r/min。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同精密机械课程设计第5页共40页步转速，选定电动机型号为Y132M1-6。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i总=n电动/n=960/100=9.62、分配各级传动比（1）据指导书，取齿轮i齿轮=3（单级减速器i=2~3合理）（2）∵i总=i齿轮×I带∴i带=i总/i齿轮=9.6/3=3.2四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）nI=nI/i带=960/3.2=300(r/min)nII=nII/i齿轮=300/3=100(r/min)中心高H外形尺寸L×(AC/2+AD)HD底角安装尺寸A×B地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸D×E装键部位寸F×G112400×305×265190×1401228×608×24精密机械课程设计第6页共40页II轴即为工作机构的转速nII=n2、计算各轴的功率（KW）PI=P工作×η带=3.39×0.96=3.2544KWPII=PI×η轴承×η齿轮=3.2544×0.98×0.96=3.06KW3、计算各轴扭矩（N·m）TI=9550×PI/nI=9550×3.2544/300=103.6N·mTII=9550×PII/nII=9550×3.06/100=292.23N·mm五、传动零件的设计计算1、皮带轮传动的设计计算（1）选择普通V带截型由课本P150表9.21得：kA=1.1PC=KAP=1.1×4=4.4KW精密机械课程设计第7页共40页由课本P149图9.13得：选用A型V带（2）确定带轮基准直径，并验算带速由课本图9.13得，推荐的小带轮基准直径为80~100mm则取dd1=100mmdmin=75dd2=i·dd1=3.2×100=320mm由课本P134表9.3，取dd2=315mm实际从动轮转速n2`=n1dd1/dd2=960×100/315=304.8r/min转速误差为：n2-n1`/n2=304.8-300/300=0.016+0.5%(允许值)带速V：V=πdd1n1/60×1000=π×100×960/60×1000=5.02m/s在5~25m/s范围内，带速合适。（3）确定带长和中心矩根据课本P151式（9.18）得0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)0.7(100+315)≤a0≤2×(100+315)由课本P151式（9.19）得：所以有：290.5mm≤a0≤830mm精密机械课程设计第8页共40页按结构设计初定a0=500L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a0=2×500+1.57(100+315)+(315-100)2/4×500=1674.66mm根据课本P135表（9.4）取Ld=1600mm根据课本P151式（9.20）得：a≈a0+Ld-L0/2=500+(1600-1674.66)/2=500-37.33=462.67mm(4)验算小带轮包角α1=1800-dd2-dd1/a×57.30=1800-(315-100/462.67)×57.30=153.3701200（适用）（5）确定带的根数根据课本P144表（9.9）P0=0.95KW根据课本P151式（9.22）△P0=0.12KW根据课本P148表（9.12）Kα=0.96根据课本P136表（9.4）KL=0.99由课本P151式（9.22）得Z=PC/P’=PC/(P0+△P0)KαKL=4.4/(0.95+0.12)×0.96×0.99精密机械课程设计第9页共40页=4.3(6)计算轴上压力由课本P140表9.6查得q=0.1kg/m，单根V带的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/Kα-1）+qV2=[500×4.4/5×5.02×(2.5/0.96-1)+0.1×5.022]N=142.76N则作用在轴承的压力FQ，由课本P152式（9.24）2sin210FFZQ=2×5×142.76sin153.37/2=1384.75N选用5根A—1600GB/T11544—1997V带中心距a=462.67带轮直径dd1=100mmdd2=315mm轴上压力FQ=1384.75N2、齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用45钢调质，齿面硬度为220~250HBS。大齿轮选用45钢，正火，齿面硬度170~210HBS；根据课本P233表11.20选7级精度。齿面精糙度Ra≤1.6~3.2μm(2)按齿面接触疲劳强度设计由d1≥[KT1/φRu[4.98ZE/(1-0.5φR）(σH)]2]1/3精密机械课程设计第10页共40页由式（6-15）确定有关参数如下：传动比i齿=3取小齿轮齿数Z1=28。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=3×28=84实际传动比I0=84/28=3传动比误差：i-i0/I=3-3/3=0%0.75%可用齿数比：u=i0=3由课本P233表11.19取φr=0.3(3)转矩T1T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×3.3/300=1.1×105N·mm(4)载荷系数k由课本P211表11.10取k=1.1(5)许用接触应力[σH][σH]=σHlimZNT/SH由课本P208图11.25查得：σHlimZ1=560MpaσHlimZ2=530Mpa由课本P133式6-52计算应力循环次数NLNL1=60njLn=60×300×1×(10×52×40)=3.744×108NL2=NL1/i=3.744×108/3=1.248×108.由课本P210图11.28查得接触疲劳的寿命系数：精密机械课程设计第11页共40页ZNT1=1.1ZNT2=1.13通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数SH=1.0[σH]1=σHlim1ZNT1/SH=560×1.1/1.0Mpa=616Mpa[σH]2=σHlim2ZNT2/SH=530×1.13/1.0Mpa=598.9Mpa故得：由d1≥[KT1/φRu[4.98ZE/(1-0.5φR）(σH)]2]1/3d1=77.2模数：m=d1/Z1=77.2/28=2.76mm根据课本表11.3取标准模数：m=2.5mm(6)校核齿根弯曲疲劳强度根据课本P214（11.25）式σF=(2kT1/bm2Z1)YFaYSa≤[σF]确定有关参数和系数分度圆直径：d1=mZ1=2.5×28mm=70mmd2=mZ2=2.5×84mm=210mm锥距R=(d12+d22)1/2=221.4齿宽：b=R/3=73.8取b=74mm(7)齿形系数YFa和应力修正系数YSa精密机械课程设计第12页共40页根据齿数Z1=28,Z2=84由表11.12相得YFa1=2.58YSa1=1.61YFa2=2.25YSa2=1.77(8)许用弯曲应力[σF]根据课本P208（11.16）式：[σF]=σFlimYNT/SF由课本图11.26查得：σFlim1=210MpaσFlim2=190Mpa由图11.27查得：YNT1=YNT2=1按一般可靠度选取安全系数SF=1.3计算两轮的许用弯曲应力[σF]1=σFlim1YNT1/SF=210×1/1.3Mpa=162Mpa[σF]2=σFlim2YNT2/SF=190×1/1.3Mpa=146Mpa将求得的各参数代入式σF1=4kT1YFYS/φR(1-0.5φR)2Z2m3(u2+1)1/2=4×1.1×1.1×105×2.58×1.61/0.3(1-0.5×0.3)2282×2.53×(27+1)1/2Mpa=121.43Mpa[σF]1σF2=4kT1YFYS/φR(1-0.5φR)2Z2m3(u2+1)1/2=4×1.1×1.1×105×2.25×1.77/0.3(1-0.5×0.3)2×842×2.53精密机械课程设计第13页共40页×(27+1)1/2Mpa=116.42Mpa[σF]2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够(9)计算齿轮的圆周速度VV=πd1n1/60×1000=3.14×77.2×300/60×1000=1.21m/s精密机械课程设计第14页共40页二、电动机选择1.电动机类型和结构的选择：选择Y系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，具有适用于不易燃，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：电动机所需工作功率为：式（1）：Ｐd＝ＰＷ/ηa(kw)式(2)：ＰＷ＝ＦV/1000(KW)因此Pd=FV/（1000ηa）(KW)由电动机至运输带的传动总效率为：η总=η１×η２×η３×η４×η5×η6×η7式中：η1、η2、η3、η4、η5、η6、η7分别为联轴器、轴承、齿轮传动、轴承、链传动、轴承和链传动的传动效率。取η１=0.99，η２＝0.99，η３＝0.95，η４＝0.99。η5=0.96，η6=0.99η7=0.96。则：η总=0.99×0.99×0.95×0.99×0.96×0.99×0.99=0.867所以：电机所需的工作功率：Pw=FV/1000η总=(2500×1.45)/(1000×0.867)精密机械课程设计第15页共40页=4.18(kw)3.确定电动机转速由公式V=100060nPZ得：n=PZV60000链轮工作转速为：n链＝80845.160000r/min=135.9375r/min而链传动比i2=2，根据机械设计手册Ｐ5表1-8推荐的传动比合理范围，取齿轮传动比一级减速器传动比范围i1