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减速器课程设计说明书.doc
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1、学号06140519成绩课程设计说明书设计名称 减速器的设计设计时间 2016年2-6月系 别 机械与汽车工程系专 业 机械设计制造及其自动化班 级 14级5班姓 名 邓俊德指导教师 张传敏2016年 6 月 20 日 目录一、课程设计任务书1(一)、设计课题1(二)、设计要求1(三)、设计步骤2二、电动机的选择3三、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4五、传动件的设计计算6(一)、V带传动的设计6(二)、高速极直齿圆柱齿轮设计:9(三)、低速极直齿圆柱齿轮设计13七、轴的设计17八、轴的校核(只校核中间轴)20九、键的选择和校核23(一)、中间轴上的键23(二)、高速
2、轴上的键24(三)、低速轴上的键25十、滚动轴承的选择与校核25(一)、中间轴上的滚动轴承25(二)、高速轴上的滚动轴承27(三)、低速轴上的滚动轴承27十一、联轴器的选择27十二、箱体及其附件设计27(一)、齿轮的结构设计27(二)、箱体结构设计28十三、润滑、密封的设计30十四、设计小结30附图31参考文献33一、课程设计任务书(一)、设计课题设计带式运输机传动装置 已知条件:(1)运输带工作拉力; (2)运输带工作速度; (3)滚筒直径; (4)工作机传动效率; (5)工作情况:两班制,连续单向运转,载荷较平稳; (6)工作环境:室内工作,湿度和粉尘含量为正常状态,环境最高温度为35度;
3、 (7)要求齿轮使用寿命为10年(每年按300天计); (8)生产批量:中等; (9)动力来源:电力,三相交流,电压380V。传动方案:如图1所示。(二)、设计要求(1)建立组成减速器的各零件的三维模型及减速器装配模型;(2)减速器装配图1张(A0或A1图纸);(3)零件工作图1张;(4)设计计算说明书1份。图1(三)、设计步骤(1)总体设计:1.电动机的选择;2.传动比的分配;3.各传动轴的运动和动力参数计算;(2)传动零件的设计计算1.V带传动的设计;2.齿轮传动的设计;(3)轴的设计1.轴的材料选择和最小直径估算;2.减速器装配草图的设计;3.轴的结构设计;(4)轴的校核(5)键的选择和
4、校核(6)滚动轴承的选择和校核1.滚动轴承的选择;2.滚动轴承的校核;(7)联轴器的选择(8)箱体及其附件设计(9)润滑、密封的设计二、电动机的选择(1):选择电动机类型:根据工作和电源条件,选择Y系列三相异步电动机。(2):选择电动机功率:工作机使用功率; Pw=Kw=13.4 Kw电动机到滚筒轴的传动总效率;, , , 分别代表V带轮传动,滚动轴承,直齿圆柱齿轮,联轴器的效率,由设计指导书查表分别取0.96、0.99、0.97、0.99,则: 故:所需电动机功率: (3):选择电动机额定功率:因为工作情况:两班制,连续单向运转,载荷较平稳;工作环境:室内工作,湿度和粉尘含量为正常状态,环境
5、最高温度为35度。电动机额定功率只需略大于Pn即可,所以(4):选择电动机转速:滚筒工作转速:按照表查得:因此选定电动机型号为Y160M-4,其主要外形尺寸查表得下表:型号额定功率满载转速同步转速电动机中心高外伸轴直径和长度Y160L-4151460150016042X110三、计算总传动比及分配各级的传动比(1):传动系统的总传动比: i=21.83(2)传动比i=10.69二级减速器中:高速级齿轮传动比:i2=4.098低速级齿轮传动比:i3=5.32四、运动参数及动力参数计算(1):各轴转速:减速器传动装置从各轴从高速至低速依次编号为:轴、轴、轴。各轴转速为:=1460 r/min=73
6、0 r/min=178.13r/min r/min(2):各轴输入功率:按电动机所需功率Pn计算各轴输入功率,即电动机的输入功率:P0=Pn=13.44 kw第一根轴的输入功率:P=Pn=13.44*0.96=12.91 kw第二根轴的输入功率:P=P=12.91*0.99*0.97=12.38 kw第三根轴的输入功率:P=P=12.38*0.99*0.97=11.88 kw工作机轴功率:Pw=P11.88*0.99*0.99=11.64 kw(3):各轴转矩:电动机轴的转矩:T0=9550第一根轴的转矩:T=第二根轴的转矩:T=第三根轴的转矩:T=工作机轴的转矩:Tw=将计算结果汇总列表如下
7、:轴名参数电动机轴轴轴轴工作机轴转速n/(r/min)1460730178.1333.4333.43功率P/kW13.4412.9112.3811.8811.64转距T/(N)87.94168.89663.723393.773325.21传动比i124.0985.32效率0.960.970.970.99五、传动件的设计计算(一)、V带传动的设计设计带传动的主要参数:已知带传动的工作条件:两班制,连续单向运转,载荷较平稳;传递的功率Ped=15Kw,小带轮转速n1=1460r/min,大带轮转速n2=730,传动比i1=1。设计内容包括:带的型号、长度、根数、传动中心距,带轮的直径及结构尺寸等等
8、。(1):确定设计功率Pd式中:KA=1.1(2):选择带型根据设计功率Pd和小带轮转速n1,选择B型带 (D1=125140)(3 ):选择带轮的基准直径并验算带速为了避免弯曲应力过大,应使小带轮直径所以取小带轮基准直径D1=180mm验算带速v其中普通V带vmax=2530m/s带速也不宜过低,否则带受的拉力过大。一般带速v=525m/s代入数据得:带轮符合推荐范围。(4): 计算大带轮的基准直径根据基准直径系列,初定D2=355mm转速误差(5):确定中心距a和带长Ld根据:初定中心距按下式计算带的基准长度Ld:由表查得基准长度Ld=2800mm计算实际中心距:+中心距满足变化范围:29
9、3.3838mm考虑安装调整的需要,中心距的变动范围为(6) 验算小带轮包角包角满足条件。(7):确定带的根数式中:单根V带的基本额定功率,查表5-5由插值法算得4.41kW;包角修正系数,查表5-9得0.98;带修正系数,查表5-3得1.05;单根V带额定功率增量,已知带型为B型带,小带轮转速为1460r/min,传动比查表5-10得0.46Kw。(8):确定带的初拉力F0(9):计算带轮作用在轴上的力FQ式中:带的根数; 带跟带的初拉力;小带轮包角。(二)、高速极直齿圆柱齿轮设计:(1): 选择齿轮材料、热处理、精度等级、齿轮齿数根据工作条件与已知条件,减速器应采用闭式硬齿面齿轮;小齿轮齿
10、数,大齿轮齿数,取;传动比设计说明(HB=350HBS),8级精度,查表6-2得小齿轮45钢表面淬火HB=4050HBC大齿轮45钢表面淬火HB=4050HBC因为小齿轮是高速极,在啮合过程中,小齿轮的啮合次数比大齿轮多,小齿轮齿面硬度比大齿轮高3050HBS。(2): 按齿根弯曲疲劳强度设计确定式中各项数值: 由表6-3查,故初选载荷系数 由表6-6,非对称分布,选取1 小齿轮传递的转矩 重合度系数应力循环次数 由表6-5,查得由图6-14,查得 由图6-13,查得由图6-15,按不允许出现点蚀,查得由图6-16e,按齿面硬度均值,在MQ和ML线中间查出取 取设计齿轮模数;将确定后的各项数值
11、代入设计公式,求得修正:由图6-7查得;由图6-10查得(减速器轴的刚度较大);由表6-4查得则:由表6-1选取第一系列标准模数齿轮的主要几何尺寸:圆整中心距,取;小齿轮直径:;大齿轮直径:;齿宽,取大齿轮齿宽,小齿轮齿宽(3): 校核齿面接触疲劳强度由 由图6-19、6-20,查得,由图6-21,查得、 由图6-22d,查得大、小齿轮的接触疲劳强度、 许用接触应力的确定取将确定出的各项数值代入弯曲强度校核公式,得齿根弯曲疲劳强度足够。(三)、低速极直齿圆柱齿轮设计(1): 选择齿轮材料、热处理、精度等级、齿轮齿数根据工作条件与已知条件,减速器应采用闭式硬齿面齿轮;小齿轮齿数27,大齿轮齿数,
12、取传动比设计说明(HB=350HBS),8级精度,查表6-2得小齿轮40Cr表面淬火HB=4855HRC大齿轮40Cr表面淬火HB=4855HRC因为小齿轮是高速极,在啮合过程中,小齿轮的啮合次数比大齿轮多,小齿轮齿面硬度比大齿轮高3050HBS。(2): 按齿根弯曲疲劳强度设计确定式中各项数值: 由表6-3查,故初选载荷系数 由表6-6,非对称分布,选取1 小齿轮传递的转矩 重合度系数 应力循环次数 由表6-5,查得由图6-14,查得 由图6-13,查得由图6-15,按不允许出现点蚀,查得由图6-16e,按齿面硬度均值,在MQ和ML线中间查出取 取设计齿轮模数;将确定后的各项数值代入设计公式
13、,求得修正:由图6-7查得;由图6-10查得(减速器轴的刚度较大);由表6-4查得则:由表6-1选取第一系列标准模数齿轮的主要几何尺寸:圆整中心距,取;小齿轮直径:;大齿轮直径:;齿宽,取大齿轮齿宽,小齿轮齿宽(3): 校核齿面接触疲劳强度由 由图6-19、6-20,查得,由图6-21,查得、 由图6-22d,查得大、小齿轮的接触疲劳强度、 许用接触应力的确定取将确定出的各项数值代入弯曲强度校核公式,得齿根弯曲疲劳强度足够。七、轴的设计(1):轴的材料选择和最小直径估算材料选45钢,调质处理,其各项数据列表如下:抗拉强度极限屈服强度极限弯曲疲劳强度剪切疲劳极限许用弯曲应力64035527515
14、560(2):初步估算轴的直径按扭转强度法进行最小直径估算,即:初算轴径时,若最小直径轴段开有键槽,还要考虑键槽对轴强度的影响。当该轴段截面上有一个键槽是,两个键槽是, 。查表8-3:取高速轴=118,中间轴=112,低速钢=110。 高速轴:因高速轴最小直径处安装大带轮,设有一个键槽,则:31.97mm,由机械设计手册取为B型带带轮基准孔径系列标准值。中间轴:,因中间轴最小直径处安装滚动轴承,取为标准值。低速轴:,因低速轴最小直径处安装联轴器,设有一个键槽,则:63.95mm,联轴器的孔径取为。(3): 轴的结构设计1)中间轴的结构设计各段轴直径的确定 :最小直径,滚动轴承处轴段,45mm。
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