单级减速器设计.pdf
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1、 1 目 录 一、设计任务 4 1、原始数据 4 2、工作条件 4 3、传动方案 4 二、总体设计 5 1、传动方案 5 2、选择电机的类型 5 3、确定电动机转速 5 4、确定传动装置的总传动比和分配传动比 6 5、减速器各轴转速、功率、转距的计算 6 6、V 带的设计 7 7、齿轮传动的设计 8 8、齿轮的结构设计 11 9、高速级齿轮传动的几何尺寸 12 10、箱体及附件设计 12 11、轴的结构设计 13 12、平键联接的选用和计算 16 13、轴的校核 17 14、安全系数法校核轴的疲劳强度 21 15、滚动轴承寿命计算 22 16、润滑设计 24 三、设计心得与体会 25 四、参考
2、文献 25 2 一、设计任务 设计一带式运输机构传动装置 1、原始数据 运输带拉力 F(KN)5.5 运输带工作速度 V(m/s)1.4 卷筒直径 D(mm)450 2、工作条件 运输机连续工作,单向运转载荷变化不大,空载启动。减速器小批量生产,使用期限 3 年,二班制工作,卷筒不包括其轴承效率为 97%,运输带允许速度误差为 5%。3、传动方案 附图 3 计算及说明 备 注 二、总体设计 1、传动方案:已经给出,如第 4 页附图 2、选择电机的类型:Y 系列三相异步电动机 选择电动机的容量 awdPP KWKWKWFVPw7.71000104.15.510003 543221a 式中1、2、
3、3、4、5分别为带传动、轴承、齿轮传动联轴器和卷筒的传动效率。取1=0.96,2=0.98(滚子轴承)3=0.97(齿轮精度为 8 级,不包括轴承效率)4=0.99(齿轮联轴器)5=0.97 则543221a=0.960.9820.970.990.97=0.84 KWPPawd17.984.07.7 3、确定电动机转速 卷筒工作速度为min/42.594504.1100060100060rDVn 按高等教育出版社出版的机械设计课程设计指导书第 7 页表 1,常见机械传动的主要性能推荐的传动比合理范围,取 V 带传动比合理范围为i0=24,一级圆柱齿轮减速器传动比i=35,则总传动比合理范围ia
4、=620,故电动机转速的可选范围为:nd=ian=(620)59.42=356.521188.4 r/min 符合这一范围的同步转速有 750,1000 转。根据容量和转速,由高等教育出版社出版的机械设计基础课程设计(2)(查出 Y160l-6 满足要求)综合考虑电机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动减速器的传动比选择电机型号为 Y160l-6,其主要参数如下(第 6 页):表 1 Pw=7.7KW a=0.84 Pd=9.17KW n=59.42r/min 4 计算及说明 备 注 4、确定传动装置的总传动比和分配传动比:总传动比:32.1642.59970nnima 分配传动装置传动比:i
5、a=i0i i0,i分别为带传动和减速器的传动比 为使 V 带传动外廓尺寸不致过大,初步取i0=3(实际传动比要在设计V 带轮传动时,由所选大、小带轮的标准直径之比计算),则减速器的传动比为:44.5332.160iiia 5、减速器各轴转速、功率、转距的计算 (1)各轴转速 高速轴:min/3.323397001rinnm 1n=323.3r/min 低速轴:min/4.5932.1169702rinnam 2n=59.4 r/min (2)各轴输入功率:高速轴:P1=Pd01=9.170.96=8.80KW 低速轴:P2=Pd1234=3.930.980.970.960.99=8.28KW
6、 卷筒轴:P3=P224=8.280.980.99=8.03 KW(3)各轴转矩计算 高速轴转矩:T1=9550103P1/n1=262625 Nmm 低速轴转矩:T2=9550103P2/n2=1331212 Nmm 卷筒轴输入转矩:T3=T224=530000.980.99=1291542 Nmm(4)各轴的运动参数如下表:表 2 轴名称 功率(KW)转速(r/min)转矩(Nmm)高速轴 8.80 323.3 262625 低速轴 8.28 59.4 1331212 卷筒轴 8.03 59.42 1291542 电动机额定功率 P 11KW 电动机满载转速 n 970r/min 电动机轴
7、伸出端直径 38mm 电动机伸出端安装长度 80mm Y160l-6 三相异 步 电 动 机P=11KW nm=970r/min ia=16.32 i0=3 i=5.44 1n=323.3r/min 2n=59.4r/min P1=8.80KW P2=8.28 KW P3=8.03 KW T1=262625 Nmm T2=1331212 Nmm T3=1291542 Nmm 5 计算及说明 备 注 6、V 带的设计 确定设计功率 Pd 由高等教育出版社出版的机械设计基础课程设计查得电机效率=84%由高等教育出版社出版的机械设计基础(表 921 查得工况系数 KA=1.0 Pd=KAP=1.11
8、184%=10.16KW 选定带的型号 根据 Pd=10.16KW n=970 r/min 由书1中图 6-10 确定带为 A 型 V 带 传动比 取 i=3.3239701nnm=3 小轮基准直径 参照书1中表 6-7 和图 6-10 取 dd 1=130mm dd 2=i dd 2(1)=13030.99=386mm 由书1中表 6-8 取 dd 2=386mm 带速 smnddV/2.2600003.32313010006011 初定间距 按要求取a0=1000mm 所需带的基准长度Ld0=mmadddddddda5.28264)()(220212210 由书1中表 9-4 选取带的基准
9、长度为取 Ld=3150mm 实际间距 mmLdLdaa116225.282631501000210 小带轮包角 012013.57180adddd16701200 合适 单根 V 带的基本额定功率 根据 dd 1=130mm 和 nm=970r/min,由书1中表 6-4(C)查得型 V带 P1=0.97KW 单根 V 带的基本额定功率的增量 由书1中表 6-4(C)查得:P=.KW 11V 带根数 ldkkpppz21 由书1中-12 图查得:k=0.9 由书1中表查得:kl=.=84%Pd=10.16-KW i=3 dd 1=130mm dd 2=386mm V=2.2m/s a=116
10、2mm 1=153.370 P1=0.97KW 6 计算及说明 备 注 607.197.0)97.011.0(16.10z 取 6 根 12 单根 V 带的预拉力:20)15.2(500qvzvpkFd 由书1中表 6-3 查得:m=0.10kg/m NF70.7902.217.02.2616.10)197.05.2(50020 13计算对轴的压力knzFFr84.1578sin70.79062sin221632001 7、齿轮传动的设计(1)选择材料 小齿轮选择 40Cr 调质 HBS1=241286 大齿轮选择 45 钢调质 HBS2=217255 此时两轮最小硬度差为 241217=24
11、 比希望值小些,可初步计算(2)计算当量齿数,查齿形系数 现为软齿轮面齿轮,齿数以比根切齿数较多为宜。初选 z1=30 z2=iz1=5.0224=150.6 圆整:取 z2=151 则齿数比(即实际传动比)为00.53015112zzu与原要求仅差%39.0%10002.5)00.502.5(故可以满足要求。(3)选择齿宽系数 由于减速器为闭式齿轮传动,故齿宽系数不宜过大。参考书1中表 11-19 选取齿宽系数 d=1.0(4)选择载荷系数 原动机为平稳工作的电动机,而工作机为冲击不大的转筒,参考书1中表 8-3 得:K 为 1.01.2 取 K=1.1(5)计算小齿轮轴上的扭矩 T1 T1
12、=262625 Nmm (6)按齿面接触疲劳强度设计 按说明,对于直齿圆柱齿轮,应以大齿轮材料所决定的许用接触应力为准对 45 钢,取 HBS2=230,由书1中表 8-7 取较低极限应力值MPaHlinHlin53056021,又由表 11-9 取安全系数 SH=1.0,7 8110380.830031619706060nnjLN 712104.15iNN 查图书1图 11.28 得06.1,121NNZZ 许用接触应力 MPaSZHHNH560156011lim11 MPaSZHHNH562153006.12lim22 故mmuuKTdHd7856003.51)103.5(2626251.
13、143.76)1(43.76323211 mmzdm49.2247811 查书1表 11.3 取标准模数mmm5.2 计算及说明 备 注 8 计算及说明 备 注 (9)计算齿轮的几何尺寸 d1=z1m=302.5=75 mm d2=z2m=1502.5=375mm da1=d1+2m=79+2.52=84 mm da2=d2+2m=375+2.52=380 mm b2=1d1=175=75 mm b1=b2+(510)=80 mm(10)计算节圆速度 V=smnd/3366.1600003.3237914.36000011 由机械设计基础表 11-21 得知选 8 级精度是合适的。(8)按齿根
14、弯曲疲劳强度校核 确定有关系数与参数:1、齿形系数FY 由书1表 11.12 得16.2,54.221FFYY 2、应力修边系数SY 由书1表 11.13 得84.1,63.121SSYY 3、许用弯曲应力F 由图 11.26 查得MPaMPaFF190,2102lim1lim 由图 11.27 查得121NNYY 由表 11.9 查得3.1FS MPaSYMPaSYFNHFNH1463.119011623.121012lim221lim11故:9 211221212512113963.154.284.116.24141305.2751062625.21.122FSFSFFFFSFFMPaYY
15、YYMPaYYzbmKT 齿轮的弯曲强度校核合格 7.几何尺寸计算及绘制齿轮零件工件图.齿轮的齿顶圆直径为 计算及说明 备 注 10 8、齿轮的结构设计 小齿轮由于直径小,采用齿轮轴结构 大齿轮的结构尺寸,按上面计算和后续设计出的轴子 l 直径计算得出 名 称 公 式 结 果()轮毂处直径 D1 D1=1.6d=1.658 120 轮毂处轴向量 L=(1.21.5)d 93 倒角尺寸 n n=0.05mn 1.25 齿轮圆处厚度 z0 0=(2.54)mn 4 腹板最大直径 D0 D0=df220 337 板孔分布圆直径 Dz D2=0.5(D0+D1)228.5 板孔直径 d1 d1=(0.
16、250.35)(D0-D1)54 腹板厚 C C=(0.20.3)62 15 11 计算及说明 备 注 9、高速级齿轮传动的几何尺寸:如下表 表 3 名 称 计算公式 结果(mm)法面模数 m 2.5 法面压力角 20o 分度圆直径 d1 75 d2 377 齿顶圆直径 mhddaa*121 80 mhddaa*222 382 齿根圆直径 mhddff*112 71.75 mhddff*222 370.75 中心距 221dda 226 齿 宽 b2=b 75 b1=b2+(510)80 10、箱体及附件设计 (1)箱体材料的选择 选用 HT200 (2)减速器机体结构尺寸设计 参考机械零件课
17、程设计图册11 页,得下表 名 称 符号 尺寸关系 结果()机座壁厚 0 0.025a18 8 机盖壁厚 z1(0.80.85)8 8 机座凸缘的厚度 b 1.5 12 机盖凸缘的厚度 b1 1.5 12 机座底凸缘厚度 b2 2.5 20 地脚螺钉的直径 df 0.036a+12 20.136 轴承旁联接螺钉直径 d1 0.75df 15.1 12 续上页:名 称 符号 尺寸关系 结果()上下机体结合处 联接螺栓直径 d2(0.50.6)df 10.07 轴承端盖的螺钉直径 d3(0.40.5)df 8 窥视孔盖的螺钉直径 d4(0.30.4)df 6 螺钉 Mdf至凸缘边缘直径 C2 由表
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