机械设计课程设计单级直齿圆柱齿轮减速器说明书

. . . . 课程设计任务书课程设计题目：带式运输机的单级直齿圆柱齿轮减速器（一）设计容1、电动机的选择与运动参数的计算2、齿轮传动的设计；3、轴的设计；4、绘制零件的工作图和装配图 (1) 减速器的装配图 (2) 绘制零件的工作图5、编写设计说明书 (1)、目录； (2)、设计任务书； (3)、设计计算：详细的设计步骤与演算过程； (4)、对设计后的评价； (5)、参考文献资料。（二） 设计工作量1.减速器装配图一2.零件图二（轴一，齿轮一）3.设计说明一份。目录传动方案拟定与说明 4电动机的选择 5齿轮传动的设计计算 8轴的设计计算 12减速器铸造机体结构尺寸计算结果表 18设计小结 21传动方案拟定与说明系统简图：原始数据：带工作拉力F=2000N，带速度V=2.4m/s，卷筒直径D450mm工作要求：每日两班制，传动不逆转，有中等冲击，链速允许误差为5%电动机的选择1、电动机类型的选择Y系列三相异步电动机2、电动机功率的选择（1） 工作机所需功率Pw。Pw=Fv/1000=(20002.4)/1000=4.8Kw（2）电动机输出功率Pd。考虑传动装置的功率损耗，所需电动机的输出功率为Pd=Pw/式中：1. 2.，3，4为别为传动系统中联轴器、滚动轴承、齿轮传动与卷筒传动的效率，查表2-3，取1=0.99，2=0.98，3=0.97，4=0.96，则=0.9920.9840.9720.96=0.817所需电动机的输出功率为Pd=Pw/=4.8/0.817=5.88Kw（2） 确定电动机的额定功率Ped。选定电动机的额定功率Ped=7.5Kw3、选择电动机的转速计算工作机的转速nwnw=（601000v）/D=101.9r/min安表2-2推荐的传动比合理围，二级圆柱齿轮减速器传动比围是i=840.则电动机转速的可选围为Nd=Inw=*840）101.9=815.24076Kw可见同步转速为750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min的电动机都符合要求，查表14-1，初选同步转速1000r/min、1500r/min的两种电动机进行比较，则为Y160M-6、Y132M-4，其传动比为9.81、14.72.因此电动机Y160M-6传动比小，选定电动机型号为Y160M-6。电动机型号满载转速/（rmin）额定功率/Kw启转转矩最大转矩额定转矩额定转矩Y160M-69707.52.02.0计算传动装置总传动比和分配各级传动比1、 传动装置总传动比i=nm/nw=970/101.9=9.812、 分配各级传动比i=i1i2考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，取高速级齿轮传动比i1=1.4i，故i1=3.65低速级的圆柱齿轮的传动比i2=i/i1=9.52/3.65=2.63、 各轴转速（1）电动机轴为轴，高速级轴为轴、中速级轴为轴、低速级轴为轴，卷筒轴为轴则n=n=nm=970r/minn=n/i1=970/3.65=265.8r/minn=n=n/i2=265.8/2.6=102.2r/min（3） 各轴的输入功率P=Pd=5.88KwP=Pn1=5.880.99=5.82KwP=Pn2n3=5.820.980.97=5.33KwP=Pn2n3=5.530.980.97=5.26KwP= Pn2n1=5.260.980.99=5.1Kw（4） 各轴输入转矩T=9550P/ n=95505.88/970=57.89NmT=9550P/ n=95505.82/970=57.3 NmT=9550P/ n=95505.53/265.8=198.69 NmT=9550P/ n=95505.26/102.2=491.52 NmT=9550P/ n=95505.1/102.2=476.57 Nm项目电动机轴高速级轴中速级轴低速级轴卷筒轴转速r/min970970265.8102.2102.2功率/Kw5.885.825.535.265.1转矩Nm57.8957.3198.69491.52476.57传动比13.652.61效率0.990.950.950.97齿轮传动的设计计算选择齿轮材料与精度等级和齿数 考虑减速器传递功率不大，按课本P142表10-8与10-9选，以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为217286HBS。；大齿轮选用45钢，正火，齿面硬度156217HBS，根据表选8级精度。齿面精糙度Ra6m。1、高速级轴转矩：T=5.73Nm，转速n=970r/min，传动比=3.65小齿轮Hlim1=710Mpa Hlim2=590MpaH1=Hlim1/SH=710/1.0Mpa=710MpaH2=Hlim2/SH =590/1.0Mpa=590MpaF1=600/1.25=480 MpaF2=450/1.25=360 Mpa设齿轮用8级精度制造。取载荷数K=1.5，齿宽系数d=0.8，取ZE=188d12kT1(u+1)（ZEZH）/du（H）21/3 =21.515.731044.65（1882.5）2/（0.83.6545021/3 =66.8mm小齿轮取Z1=30，则Z2=3.6530=109.5110，故实际传动比为Z2/Z1=3.67模数m=d1/Z1=66.8/30=2.2mm齿宽b=dd1=0.866.8=53.44mmB2=55mm B1=60mm查表4-1，取m=2.5，实际的d1=Z1m=302.5=75mm d2=275mm中心距a=（d1+d2）/2=175mm验算齿轮弯曲强度齿形系数查图11-8、11-9得YFa1=2.6 YFa2=2.23Ysa1=1.63 Ysa2=1.83F1= 2KT1 YFa1 Ysa1/(bm2Z1)=Mpa=70.64Mpa480 Mpa则F2= F1YFa2Ysa2/（YFa1Ysa1）=71Mpa 480 Mpa齿轮的圆周速度v=d1n1/601000=3.1475970/60000=3.80m/s对照表11-2可知选8级精度是适合的2、同理，低速级轴转矩：T=198.69Nm，转速n=265.8r/min，传动比=2.6，功率=5.53Kw小齿轮Hlim1=710Mpa Hlim2=590MpaH1=Hlim1/SH=710/1.0Mpa=710MpaH2=Hlim2/SH =590/1.0Mpa=590MpaF1=600/1.25=480 MpaF2=450/1.25=360 Mpa设齿轮用8级精度制造。取载荷数K=1.5，齿宽系数d=0.8，取ZE=188d12kT1(u+1)（ZEZH）/du（H）21/3 =21.51.991053.6（1882.5）2/（0.82.645021/3 =104.07mm小齿轮取Z1=30，则Z2=2.630=78模数m=d1/Z1=104.07/30=3.469mm齿宽b=dd1=0.8104.07=83.256mm则B2=85mm B1=90mm查表4-1，取m=4，实际的d1=Z1m=304=120mm d2=312mm中心距a=（d1+d2）/2=216mm验算齿轮弯曲强度齿形系数查图11-8、11-9得YFa1=2.6 YFa2=2.23Ysa1=1.63 Ysa2=1.83F1= 2KT1 YFa1 Ysa1/(bm2Z1) =62Mpa480 Mpa则F2= F1YFa2Ysa2/（YFa1Ysa1）=60Mpa 480 Mpa齿轮的圆周速度v=d1n1/601000=3.14120265.8/60000=1.670m/s对照表11-2可知选8级精度是适合的项目高速级低速级齿数Z1=30 Z2=110Z1=30 Z2=78模数2.54齿顶圆da1=80mm da2=280mmda1=128mm da2=320mm齿跟高df1=68.75mm df2=268.75mmdf1=110mm df2=302mm分度圆直径齿高5.69中心距175216轴的设计计算高速级轴圆周力：Ft=2T11/d1=257.3/0.075=1528N径向力：Fr=Fttan=Fttan20=556N垂直面的支承反力：F1v=Fr（L/2）/L=556/2=278NF2v=Fr-F1v=278N水平面支承反力F1H= F2H=Ft/2=1528/2=764N绘制垂直面弯矩图：Mav= F1VL/2=278227/2=31.55332NmMav= Mav=32Nm绘制水平面弯矩图MaH= F1HL/2=7640.277/2=173.428173Nm求合成弯矩图：Ma=( Mav)2+( MaH)21/2=176NMa=( Mav)2+( MaH)21/2=176N转矩T=57.3Nm,取折合系数=0.6按弯扭合成进行强度计算Me=Ma2+（T）21/2=179Nm计算危险截面处轴的直径轴的材料选择45钢，由表14-1，差得B=650Mpa，有表14-3查得-1b=60MpadMe/0.1-1b1/3=26.3mm考虑到键槽对轴的削弱，将d值增大5%，故d=26.31.05=27.615mm 取d=30mm验算：fP=1.5 ft=1 Lh=24000h n=970r/minP=X0Fr=0.6556=333.6NCr=fPP/ft（60nLh/106）1/3=5594N因此满足要求中速级轴圆周力：Ft2=2T11/d1=1445NFt3=2T11/d1=3312N径向力：Fr2=Fttan=526N Fr3=Fttan=1205NL1=50mm L2=90mm L3=65mm垂直面的支承反力：F1v=Fr2（L1+L3）+Fr3L3/L总=780NF2v=Fr2L1+Fr3（L1+lL2）/L总=951N水平面支承反力F1H=Ft2（L1+L3）+Ft3L3/L总=2143NF2 H =Ft2L1+Ft3（L1+lL2）/L总=2614N垂直弯矩图Mav=F2vL3=62NmMav=F1vL1=39Nm水平弯矩图Mah=F2hL3=170NmMah=F1hL1=107Nm合成弯矩图Ma=( Mav)2+( MaH)21/2=181 NmMa=( Mav)2+( MaH)21/2=114 NmT=T2=T3=198.69,=0.3按弯扭合成进行强度计算Me=Ma2+（T）21/2=190.6Nm按弯扭合成进行强度计算Me=Ma2+（T）21/2=118.4Nm因为MeMe，因此计算d用Me=190.6计算dMe/0.1-1b1/3=31.67mm考虑到键槽对轴的削弱，将d值增大5%，故d=31.671.05=33.25mm 取d=35mm验算：fP=1.5 ft=1 Lh=24000h n=265.8r/minP=X0Fr=0.6526=315.6NCr=fPP/ft（60nLh/106）1/3=3437N因此满足要求低速级轴圆周力：Ft=2T11/d1=2491.52/0.312=3151N径向力：Fr=Fttan=Fttan20=1147N垂直面的支承反力：F1v=Fr（L/2）/L=573.5NF2v=Fr-F1v=573.5N水平面支承反力F1H= F2H=Ft/2=1575.5N绘制垂直面弯矩图：Mav= 66.8NmMav= Mav=66.8Nm绘制水平面弯矩图MaH= F1HL/2=183.5Nm求合成弯矩图：Ma=( Mav)2+( MaH)21/2=195.3NMa=( Mav)2+( MaH)21/2=195.3N转矩T=491.52Nm,取折合系数=0.6按弯扭合成进行强度计算Me=Ma2+（T）21/2=353.72Nm计算危险截面处轴的直径轴的材料选择45钢，由表14-1，差得B=650Mpa，有表14-3查得-1b=60MpadMe/0.1-1b1/3=38.93mm考虑到键槽对轴的削弱，将d值增大5%，故d=38.931.05=40.87mm 取d=44mm验算：fP=1.5 ft=1 Lh=24000h n=102.2r/minP=X0Fr=0.61147=688.2NCr=fPP/ft（60nLh/106）1/3=5450N因此满足要求减速器铸造机体结构尺寸计算结果表名称符号结构尺寸/mm机座壁厚（0.0250.03）a+813机盖壁厚1（0.80.85）810.4机座、机盖、机底座凸缘的厚度b、b1、b2b=1.5 b1=1.51 b2=2.5b1=19.5 b2=15.6b3=32.5机座、机盖上的肋厚m,m1m0.85m10.851m=11.05m1=8.84轴承旁凸台的高度和半径R1、hR1=C2h由结构图要求确定轴承盖D1、D2、D3D+（5-5.5）d3D1=67 D2=59D3=73地脚螺钉直径和数目df、ndf =20、n=6地 脚 螺 钉通孔直径df15沉头座直径D032底座凸缘尺寸C1min22C2min20链 接 螺 栓链 接 螺 栓轴承旁连接螺栓直径d10.75df15机座、机盖连接螺栓直径d2l=150200（0.50.6）df：螺栓的间距d2=10连接螺栓直径d6通孔座直径d7沉头座直径D13凸缘尺寸C1min12C2min10定位销直径d（0.70.8）d28轴承盖螺钉直径d3（0.40.5）df8窥视孔盖螺钉直径d4（0.30.4）df6机体外壁至轴承座断面的距离lc1+c2+(58)30大齿轮顶圆与机体壁的距离11.213齿轮断面与机体壁的距离2（取值1015或更大）15设计小结这次机械设计课程设计让我们对机械设计方面有了更深入了解，同时让我们加深了解对课本知识的更深入认识，经过这次设计带式运输机的二级圆柱减速器，为我自己的将来打下了扎实的基础，同时也是考验我自己对课本知识的认识和运用。这次的机械设计培养了我自己的动手能力，还培养了班集体的团结，我深深明白到，机械设计并不是一门那么容易学到的，为此我对自己加大了压力，让自己更有动力去学习20 / 20