一级齿轮减速器.docx
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1、一级齿轮减速器机械设计基础课程设计机械设计基础课程设计说明书设计题目: 一级圆柱齿轮减速器院 系: 机械与材料工程学院专 业: 汽车服务工程班 级: A1561 学 号: 15 设计者: 张忠 指导老师: 李海洲成 绩: 2017年12月目录绪论6一、初步设计71.1设计任务书71.2原始数据71.3传动系统方案的拟定7二、电动机的选择92.1电动机类型和结构的选择92.2电动机功率的选择92.3确定电动机转速102.4确定电动机结构尺寸11三、传动装置运动及动力参数计算123.1计算总传动比123.2合理分配各级传动装置传动比123.3计算传动装置各级传动功率、转速与转矩123.3.1计算各
2、轴的转速133.3.2计算各轴的输入功率133.3.3计算各轴的输入转矩133.3.4计算各轴的输出功率143.3.5计算各轴的输出转矩14四、传动零件设计计算164.1 V带传动设计164.1.1 计算功率164.1.2 带型选择164.1.3验算带速164.1.4确定中心距a和普通V带基准长度Ld174.1.5包角及其验算174.1.6带根数174.1.7预紧力计算184.1.8压轴力计算184.2齿轮传动设计184.2.1选择齿轮类型、材料、精度及参数184.2.2按齿面接触疲劳强度进行设计194.2.3确定几何尺寸204.2.4校核齿根弯曲疲劳强度204.2.5齿轮的圆周速度214.2
3、.6齿轮传动的几何尺寸计算21五、轴的设计与计算235.1高速轴(轴)的设计235.1.1选择轴的材料235.1.2初步估算轴的最小直径235.1.3轴的结构设计,初定轴径及轴向尺寸235.2低速轴设计245.2.1选择轴的材料245.2.2初步估算轴的最小直径245.2.3轴的结构设计,初定轴径及轴向尺寸245.3校核轴的强度255.3.1按弯扭合成校核高速轴的强度255.3.2 按弯扭合成校核低速轴的强度27六、滚动轴承的选择和计算306.1高速轴上的滚动轴承设计306.2低速轴上的滚动轴承设计31七、键连接的选择和计算337.1高速轴V带轮用键连接337.1.1选用键类型337.1.2键
4、的强度校核337.2低速轴齿轮用键连接337.2.1选用键类型337.2.2键的强度校核347.3低速轴联轴器用键连接347.3.1选用键类型347.3.2键的强度校核34八、联轴器的选择358.1联轴器的转矩计算358.2许用转速358.3配合轴径358.4配合长度35九、润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择369.1润滑方式369.2润滑油牌号及用量369.3密封装置36十、铸造减速器箱体的主要结构尺寸37总结38参考文献:39绪论本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算,在设计计算中运用到了机械设计基础 、 机械制图 、 工程力学 、 公差与互换性 等多门课程知识,并运用 AUTOC
5、AD 软件进行绘图,因此是一个非常重要的综合实践环节,也是一次全面的、 规范的实践训练。通过这次训练,使我们在众多方面得到了锻炼和培养。主要体现在如下几个方面:(1)培养机械设计的能力,通过传动方案的拟定,设计计算,结构设计,查阅有关标准和规范及编写设计计算说明书等各个环节,要求学生掌握一般机械传动装置的设计内容、步骤和方法,并在设计构思、设计技能等方面得到相应的锻炼。(2)通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计,使我们掌握了一般机械设计的程序和方法,树立正确的工程设计思想,培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。(3)另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资
6、料的能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。(4)加强了我们Office软件中Word功能的认识和运用。计算及说明结果一、初步设计1.1设计任务书设计课题:带式输送机上的一级圆柱齿轮减速器。设计说明:1) 运输机连续单向运转,载荷平稳,空载起动。2) 起动载荷为名义载荷的1.25倍。 3) 传动工作年限5年,每日工作24小时。 4) 输送带速度允许误差为5%。1.2原始数据参数编号1输送带工作拉力F(N)2300输送带工作速度V(m/s)1.5滚筒直径D/mm400每日工作时数T/h24传动工作年限/a51.3传动系统方案的拟定根据本课程设计要求,采用单级圆柱齿轮(斜齿)减速器传
7、动方案,其传动简图如下: 计算及说明结果图1 一级直齿圆柱齿轮减速器带式输送机的传动示意图1.V带传动 2.电动机 3.圆柱齿轮减速器 4.联轴器 5.输送带 6.滚筒 计算及说明结果二、电动机的选择2.1电动机类型和结构的选择选择Y型全封闭笼型三相异步电机,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。2.2电动机功率的选择电动机所需的工作功率为工作机所需工作功率为因此 由电动机至运输带的传动总效率为式中:分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和滚筒的传动效率。取=0.96,0.99(滚子轴承),(
8、齿轮精度8级,不包括轴承效率),(齿轮联轴器),则 选择Y型全封闭笼型三相异步电机计算及说明结果总=0.960.9920.970.990.96=0.87所以 电机所需的工作功率: =(23001.5)/(10000.87)=3.97(kw)2.3确定电动机转速滚筒轴工作转速为=(6010001.5)/(400) =71.62 r/min根据推荐的传动比合理范围:取圆柱齿轮一级减速器传动比为3。取带的传动比为 。则总传动比理论范围为。故电动机转速的可选范为:=(624)71.62r/min =429.721718.87 r/min则符合这一范围的同步转速有:750、1000和1500r/min取
9、V带传动的传动比,一级圆柱齿轮减速器传动比,则总传动比合理范围为,故电动机转速的可选范围为 Pd=3.97kwn卷筒=71.62(r/min)计算及说明结果表1.电动机选择方案及参数方案电机型号额定功率电动机转速(r/min)质量Kg传动装置传动比同步转速满载转速总传动比V带传动减速器1Y132S-45.5150014406820.113.366.002Y132M2-65.510009608413.403.354.003Y160M2-85.575072011910.052.234.50表2.电动机主要参数型号额定功率同步转速满载转速堵转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y160M2-85.575
10、07202.22.32.4确定电动机结构尺寸图2 电动机形状及尺寸表3 电动机安装及有关尺寸主要参数中心高外形尺寸L(AC/2+AD)HD底脚安装尺寸AB地脚螺栓直径K轴伸尺寸DE键公称尺寸Fh1325203453152161781228801041选用Y160M2-8型号的电机,额定功率5.5KW,满载转速720r/min计算及说明结果三、传动装置运动及动力参数计算3.1计算总传动比由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n可得传动装置总传动比为:=720/71.62=10.05总传动比等于各传动比的乘积(式中i0、i1分别为带传动和减速器的传动比) 3.2合理分配各级传动装置传动比 齿
11、轮的传动比范围约为36,取i1=4.5因为: 所以: i1=10.05/4.5=2.233.3计算传动装置各级传动功率、转速与转矩将传动装置各轴由高速至低速依次定为轴,轴,.以及i0 , i1, .为相邻两轴间的传动比01,12, .为相邻两轴的传动效率P,P, .为各轴的输入功率 (kw) ia=10.05i0=2.23计算及说明结果T,T, .为各轴的输入转矩 (Nm)n , n, .为各轴的输入转速 (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3.3.1计算各轴的转速 轴:n=nm/ i0= 720/ 2.23= 322.29(r/min) 轴:n= n/
12、i1 =322.29/4.5=71.62 (r/min)卷筒轴:n= n3.3.2计算各轴的输入功率轴: P=Pd01 =Pd1=3.970.96=3.81(kw)轴: P= P12= P23 =3.810.990.97=3.66(kw)卷筒轴: P= P23 = P24 =3.660.990.97=3.58(kw)3.3.3计算各轴的输入转矩n1=332.29r/minn=71.62r/min P=3.81(kw)P=3.66(kw)P=3.58(kw)计算及说明结果电动机:Td=9550Pd/nm=95503.97/720=52.60Nm轴:T= Tdi001= Tdi01=52.602.
13、230.96=112.81Nm 轴:T= Ti112= Ti124 =112.814.50.990.97=497.52Nm 3.3.4计算各轴的输出功率由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率,故: 轴:P=P轴承=3.810.99 =3.77kw轴:P= P轴承=3.660.99=3.62kw3.3.5计算各轴的输出转矩由于轴的输出转矩分别为输入转矩乘以轴承效率,则:轴:T= T轴承=112.810.99=111.68 Nm Td=52.6 NmT=112.81NmT=497.52NmP1=3.77kwP=3.62kwT=111.68 Nm计算及说明结果轴:T = T轴承=497.520.
14、99=492.55Nm表4 各级传动功率、转速与转矩参数输入功率(kW)转速n(r/min)输入转矩T(Nm)传动比i效率h电动机轴3.9772052.602.230.96轴I3.81322.29112.814.500.96轴II3.6671.62497.52 T =492.55Nm计算及说明结果四、传动零件设计计算4.1 V带传动设计4.1.1 计算功率 平稳载荷,查表8.4,可得工况系数 计算功率4.1.2 带型选择根据,由图8.6初选A型,由表8.1取小带轮基准直径则大带轮基准直径 由表8.1取(虽使n2略有减少,但其误差小于5%,故允许)4.1.3验算带速带速: 介于525m/s范围内
15、,故合适 KA=1.1PC=6.05Kwd1=150mmd2=400mmV=5.65m/s计算及说明结果4.1.4确定中心距a和普通V带基准长度Ld确定带长和中心距a 0.7(d1+d2) a02(d1+d2) 0.7(150+400)a02(150+400) 385a01100初定中心距,则带长为 由表8.5选取A型V带的基准长度Ld=1900mm实际中心距 4.1.5 包角及其验算验算小带轮上的包角1: ,合适4.1.6带根数由n1=720r/min,d1=150mm,查表8.3得P0=3.08Kw;查表8.5得KL=1.00,查 表8.3得P0=0.5Kw;查表8.7得K=0.95Ld=
16、1900mma=502.63mm1=159o计算及说明结果确定带的根数: =6.05/(3.08+0.30)1.000.95) = 2.68 故取3根A型V带4.1.7预紧力计算 A型V带线密度q=0.11kg/m预紧力: =5006.05(2.5/0.95-1)/(35.65)+0.115.652 =294.59 N4.1.8压轴力计算 压轴力: =23294.59sin(159/2) =1740.67NV带轮采用HT200制造,允许最大圆周速度为25m/s。4.2齿轮传动设计4.2.1选择齿轮类型、材料、精度及参数 Z=3F0=294.9NFQ=1740.67N计算及说明结果由于传递功率较
17、小,转速较低,有轻微载荷,小齿轮选硬齿面,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8级。4.2.2按齿面接触疲劳强度进行设计(1)许用接触应力极限应力取安全系数许用接触应力取两者中的较小者作为带入计算(2)计算小齿轮分度圆直径小齿轮转矩3.81/322.29=112805.24N.mm单级齿轮传动轴承相对齿轮对称分布,取齿宽系数d=1取微小冲击取载荷系数K=1.1标准直齿圆柱齿轮传动,取节点区域系数ZH=2.4由表9.5,取弹性系数ZE=189.8 =572.73MPaT1=112.805Nm计算及说明结果
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