一级圆柱齿轮减速器课程设计DOC

1一、设计任务书1.题目：设计一用于螺旋输送机上的单级圆柱齿轮加速器，两班制工作，单向运转，工作时有轻度振动。2.设计任务：（1）完成减速器装配图一张。（1号图纸）（2）零件工作图一张；（3）设计说明书一份。3.原始数据：输送机工作轴上的扭矩（N*m）：900输送机工作轴转速（r/min）：95使用期限（年）：54.传动方案简图：2计算及说明结果二．电动机的选择1、电动机类型的选择：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，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：Pd=Tn/9550η总（Kw）由电动机之输送机的传动总效率为：η总=η1×η24×η3×η4×η5注：η1、η2、η3、η4、η5分别为联轴器1、滚动轴承（四对）、圆柱直齿轮传动、联轴器2和圆锥齿轮传动的传动效率。取η1=0.99、η2=0.99、η3=0.97、η4=0.99、η5=0.93则：η总=0.99×0.994×0.97×0.99×0.93=0.85所以：电动机所需的工作功率为：Pd=Tn/9550η总=(900×95)/(9550×0.85)=10.5(Kw)电动机额定功率Ped：根据《机械设计课程设计手册》P167查询得到：Ped=11(Kw)3、确定电动机转速3计算及说明结果根据《机械设计课程设计手册》P5推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ｉ1≤4~6。取开式圆锥齿轮传动传动比Ｉ2≤5。则总传动比理论范围为：Ｉa'=Ｉ1×Ｉ2≤20~30。故电动机转速的可选范围：Nd’=Ｉa'×Nw≤（20~30）×95=（1900~2850）r/min则符合这一范围的同步转速有：730、970、1460和2930r/min根据容量和转速，由《课程设计手册》P167表12-1查出四种适合的电动机型号：综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和圆锥齿轮传动、减速器传动比，选择电动机型号为Y160M-4，其主要性能：额定功率11KW，满载转速1460r/min，额定转矩2.2，质量123kg。电机主要外形和安装尺寸：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装键部尺寸F×GD160600×417.×385254×2101542×11012×454计算及说明结果三、传动装置的运动和动力参数计算1、确定传动装置的总传动比和分配级传动比：由选定的电动机满载转速Nm和工作机主动轴转速Nw，可得传动装置总传动比为：ia=Nm/Nw=1460/95≈15.37总传动比等于各传动比的乘积ia=i0×i（式中i0、i分别为开式圆锥齿轮传动和减速的传动比）2、分配各级传动装置传动比：根据《机械设计课程设计手册》P5表1-8，取i0=3（圆锥齿轮传动i≤5）因为：ia=i0×i所以：i=ia/i0=15.37/3≈5.123、传动装置的运动和动力设计：将传动装置各轴由高速至低速一次定为Ⅰ轴，Ⅱ轴.......i0，i1，......为相邻两轴间的传动比η01，η12，......为相邻两轴的传动效率PⅠ,PⅡ,......为各轴的输入功率（KW）TⅠ,TⅡ,......为各轴的输入转矩（N.m）nⅠ,nⅡ,......为各轴的转速（r/min）可按电动机轴至工作运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数。5计算及说明说明(1)运动参数及动力参数的计算（1）计算各轴的转速：Ⅰ轴：nⅠ=nm=1460（r/min）Ⅱ轴：nⅡ=nⅠ/i=1460/5.12≈285.2（r/min）Ⅲ轴：nⅢ=nⅡ螺旋输送机：nⅣ=nⅢ/i0=285.2/3≈95（r/min）（2）计算各轴的输入功率：Ⅰ轴：PⅠ=Ped×η01=Ped×η1=11×0.99=10.89（KW）Ⅱ轴：PⅡ=PⅠ×η12=PⅠ×η2×η3=10.89×0.99×0.97=10.46(kw)6Ⅲ轴：PⅢ=PⅡ×η23=PⅡ×η2×η4=10.46×0.99×0.99=10.25（kw）螺旋输送机轴：PⅣ=PⅢ×η2×η5=10.25×0.99×0.93=9.44（kw）（3）计算各轴的输入转矩：电动机轴输入转矩为：Td=9550×Ped/nm=9550×11/1460=80.0（N.m）Ⅰ轴：TⅠ=Td×η01=Td×η1=80.0×0.99=71.2（N.m）Ⅱ轴：TⅡ=TⅠ×i×η12=TⅠ×i×η2×η3=71.2×5.12×0.99×0.97=350.2(N.m)Ⅲ轴：TⅢ=TⅡ×η2×η4=350.2×0.99×0.99=343.3(N.m)螺旋输送机轴：TⅣ=TⅢ×i0×η2×η5=343.3×3×0.99×0.93=948.1(N.m)(4)计算各轴的输出功率：由于Ⅰ~Ⅲ轴的输入功率分别为输入功率乘以轴承效率：故：P'Ⅰ=PⅠ×η轴承=10.89×0.99=10.8（Kw）P'Ⅱ=PⅡ×η轴承=10.46×0.99=10.4（Kw）P'Ⅲ=PⅢ×η轴承=10.25×0.99=10.1（Kw）螺旋输送机轴：P’Ⅳ=PⅣ×η轴承=9.44×0.99=9.3（Kw）（5）计算各轴的输出转矩：7电动机轴输入转矩为：Td=9550×Ped/nm=9550×11/1460=80.0（N.m）T'Ⅰ=TⅠ×η轴承=71.2×0.99=70.5(N.m)T'Ⅱ=TⅡ×η轴承=350.2×0.99=346.7（N.m）T'Ⅲ=TⅢ×η轴承=343.3×0.99=339.9（N.m）螺旋输送机轴：T’Ⅳ=TⅣ×η轴承=948.1×0.99=938.6（N.m）轴名功效率P(Kw)转矩T(N.m)转速nr/min传动比i输入输出输入输出电动机轴1180.014601Ⅰ轴10.8910.871.270.514605.12Ⅱ轴10.4610.4350.2346.7285.2Ⅲ轴10.2510.1343.3339.9285.23输送机轴9.449.3948.1938.6958计算及说明结果四、传动零件的设计计算减速器齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料及精度等级根据《机械设计基础》P194~196G可知，考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为280HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；根据资料查的应该选择7级精度。齿面粗糙度Ra≤1.6~3.2µm（2）按齿轮面接触疲劳强度设计由式：d1≥3211·2HEHdtZZuuTKσφ确定有关参数如下：传动比i齿=5.12取小齿轮轮数Z1=28.则大齿轮齿数：Z2=i齿Z1=5.12×28=143.4≈143实际传动比i0=143/28=5.11传动比误差：（i齿-i0）/i齿=（5.12-5.11）/5.12=0.19%3%可用齿数比：u=i0=5.11有资料取齿宽系数φd=1；材料弹性影响系数ZE=189.8MPa；对于标准齿轮区域系数ZH=2.5（3）转矩T1T1=9.55×106×PⅠ/n1=9.55×106×10.89/1460=71233(N.mm)(4)载荷系数k查资料取k=1.39（5）许用接触应力[бH][бH]=бHlim/SH由《机械设计基础》P200图10—7按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限：бHlim1=620Mpa大齿轮的接触疲劳强度极限：бHlim2=570Mpa按一般可靠度要求选取安全系数SH=1.0[бH]1=бHlim1/SH=620/1.0=620Mpa[бH]2=бHlim2/SH=570/1.0=570Mpa故得：d1≥3211·2HEHdtZZuuTKσφ=53.54mm模数：m=d1/Z1=53.54/28=1.9mm根据《机械设计基础》P62可取标准模数：m=2mm（6）校核齿根弯曲疲劳强度根据资料得公式：бF=（2kT1/bm2Z1)YFaYSa≦[бH]确定有关参数和系数分度圆直径：d1=mZ1=2×28=56mmd2=mZ2=2×143=286mm齿宽：b=φdd1=1×56=56mm取b1=56mmb2=60mm（7）齿形系数YFa和应力修正系数YSa根据齿数Z1=28，Z2=143由资料查的：YFa1=2.64YSa1=1.5710YFa2=2.17YSa2=1.76（8）许用弯曲应力[бF]根据资料查得：[бF]=бFE/SF查资料知：бFE1=590MpaбFE2=445Mpa按一般可靠度选取安全系数SF=1.25计算两轮的许用弯曲应力[бF]1=бFE1/SF=590/1.25=472Mpa[бF]2=бFE2/SF=445/1.25=356Mpa将求得的各参数代入式бF1=2kT1YFa1YSa1/（bm2Z1）=2×1.2×97135×2.87×1.57/（70×2.52×28）MpaбF2=бF1YFa2YSa2/（YFa1YSa1）=85.74×2.25×1.76/（2.87×1.57）Mpa=75.14Mpa[бF]2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够（9）计算齿轮传动的中心距aa=m×(Z1+Z2)/2=2×(28+143)/2=171mm(10)计算的圆周速度VV=πd1n1/（60×1000）=3.14×53.54×1460/（60×1000）=4.09m/s11从《机械设计基础》查表10—2可知，齿轮精度选择8级是合适的。（11）齿轮结构尺寸计算根据公式：分度圆直径：d=mz齿顶圆直径：da=m（z+2）齿根圆直径：df=m（z-2.5）得：d1=56mmd2=286mmda1=60mmda2=290mmdf1=51mmdf2=281mm12计算及说明结果五、轴的计算1、减速器输入轴的设计计算（1）确定轴上零件的定位和固定方式选用单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定。（2）按扭转强度估计轴的直径选用45#调质，硬度217~255HBS轴的输入功率为PⅠ=10.89（KW）转速为nⅠ=1460（r/min）根据课本P276（14-2）式，并查表13-2，取c＝115，d≥C(P∕n)1/3＝22.47mm（3）确定轴各段直径和长度从右起第一段，由于联轴器与轴通过键连接，则轴应该增加4%，则D1=d*（1+4%）=23.37mm，取24mm，半联轴长度取82mm，则计算转矩Tc=KA*T1=1.5*97.1=145.65Nm，则选用用LT6型弹性套柱销联轴器。轴段长L1=80mm13②右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径d2=d1+2h=24+2*2*1.5=30mm，根据轴承端盖的装拆及便于轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器左端面的距离为30mm,则取第二段的长度为L2=60mm③右起第三段，该段有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6208型轴承，其尺寸d*D*B=40*80*18，那么该段的直径为D3=40mm，长度为L3=20mm④右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩，其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D4=45mm，长度为L4=10mm⑤右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为60mm，分度圆直径为56mm，齿轮的宽度56mm，则此段的直径为D5=60mm，长度为L5=60mm⑥右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩，其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D6=45mm，长度取L6=10mm⑦右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径D7=40mm，长度为L7=18mm（4）求齿轮上作用力的大小和方向小齿轮分度圆直径：d1=56mm②作用在齿轮上得转矩为：T1=71.2Nm③求圆周力：FtFt=2T1/d1=2542.86N④径向力FrFr=Ft*tan=925.53N⑤根据轴承支反力的作用点及轴承喝齿轮在轴上的安装位置，建