一级减速器设计说明书.doc

机械设计基础课程设计 一级圆柱齿轮减速器设计说明书重庆工业职业技术学院班级： 10机制302班姓名： 刘克勇 学号： 指导老师： 曾珠 得分： 2011年12月20日前言机械设计基础是机械专业很重要的一门基础课程。我们平时上课就是按部就班地学习，学的比较散、知识掌握得不是很牢固、没有真正地联系贯通和通过实践检验过。此次设计课程将我们所学的知识系统地联系起来，让我们用自身所学的知识去处理实际生活中的问题，真正地做到“学以致用”。减速器是我们日常生产中经常用到的部件，在各个行业都用用到。它在我们的生产生活中发挥着不可替代的作用，为我们带来了很多的便捷，使得我们的设备能够按需求运转从而提高生产效率，其重要性不言而喻。本减速器说明书是本人按照课本题目要求，根据自身所学和一些参考资料设计编制而成。其中各个参数全部严格按照手册相关规定进行选择，真实而有效。本说明书系统地阐述了一级减速器的设计步骤和设计原理，以及设计参数的选取方法。由于参考资料的版本改变个别参数可能有所变化。由于本人水平有限，难免出现疏漏和不当，衷心欢迎读者批评指正，本人将不甚感激！ 编者 2011年10月目录一、设计任务书1二、方案拟定2三、电动机的选择4四、V带的设计8五、大小齿轮的设计10六、从动齿轮结构设计13七、从动轴的设计15八、从动轴各轴段长度的确定16九、从动轴上的轴承选定及各参18十、从动轴上端盖的参数18十一、从动轴上键的参数19十二、主动轴的设计19十三、主动轴各轴段长度的确定20十四、主动轴上的轴承选定及各参数22十五、主动轴轴上键的参数22十六、主动轴上端盖的参数22十七、减速器铸铁箱体主要结构尺寸关 系23设计小结27参考资料28一、设计任务书1.原始数据已知条件题号1传送带的工作拉力F/KN7传送带的速度V/(m*s-1)1卷筒直径D/mm4002.工作条件1）工作情况：两班制工作（每班按8h计算），连续单向运转，载荷变化不大，空载启动；输送带速度容许的误差为5%；滚筒效率=0.96。2）工作环境：室内，灰尘较大，环境温度30左右。3）使用期限：折旧期8年，4年一次大修。4)制造条件及批量：普通中，小制造厂，小批量。3 参考传动方案 （图一）4 设计工作量1）设计说明书一份。2）装配图一张(0号或1号)。3）减速器主要零件的工作图13张二、方案拟定 传动方案常由运动简图表示。运动简图明确地表示了组成机器的原动机、传动装置和工作机三者之间的运动和动力传递关系，而且为传动装置中各零件的设计提供了重要的依据。 分析和选择传动机构的类型及组合，合理布置传动顺序，是拟定传动方案的重要一环，我们考虑以下几点：（1） 带传动由于其承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他传动形式大，但是传动平稳，能吸振缓冲，因此别广泛用于传动系统的高速级。（2） 链传动运转不平稳，且有冲击，已布置在传动系统的低速级。 （3）斜齿圆柱齿轮传动 平稳性较直齿圆柱齿轮传动好，相对可用于高速级。（4） 锥齿轮传动因锥齿轮（特别是大模数锥齿轮）加工较困难，故一般放在高速级，并限制其传动比。 （5）蜗杆传动 传动比较大，承载能力较齿轮传动低，故常布置在传动装置的高速级，获得较小的结构尺寸和较高的齿面相对滑移速度，以便形成液体动压润滑油膜提高承载能力和传动效率。 （6）开式齿轮传动 其工作环境一般较差，润滑条件不好，故寿命较短，宜布置在传动装置的低速级。 （7）传动装置的布局 要求尽可能做到结构紧凑、匀称，强度和刚度好，便于操作和维修。 终上所述，结合此次设计要求和应用环境我选择了以下布局方式： （图一）三、电动机的选择计算项目计算内容计算结果确定电动机功率电动机的选择电动机的转速总传动及各级传动比的分配各轴的转速各轴的功率各轴转矩按照工作要求和条件，选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷笼型三相异步电动机。滚筒工作所需的功率Pw=FwVw/1000w式中，Fw=7000N，Vw=1m/s，带式传送机的效率w=0.96 (手册P11)Pw=70001/10000.96=7.292kw电动机的输出功率P0按 P0=Pw/式中为电动机至滚筒装置的总效率（包括V带传动，一对齿轮传动，两对滚动球轴承及联轴器等的效率）=bg(r)2c其中：b=0.96; g=0.97 r=0.99; c=0.97 所以：=0.960.970.9920.97=0.885P0=Pw=7.2920.885=8.240kw选取电动机的额定功率，使Pm=（1-1.3）P0，并由本手册第一篇有关Y系列电动机技术数据的表中取电动机的额定功率为Pm=11kw滚筒轴的转速为nw=60Vw/3.14D=6010001/4003.14=47.77r/min经查手册，取V带传动比ib=24，单级圆柱齿轮传动比ig=35 （手册P12）,所以总的传动比范围为i=（2*3）（4*5）=620 则电动机可选择的转速范围相应为n,=inw=(620)47.77r/min=286.62 955.4r/min电动机同步转速符合这一范围的有600r/min,750r/min和1000r/min三种。 为了降低电动机的重量和价格以及噪音，由第一篇第四章有关表选取同步转速为750r/min的Y系列电动机Y180L-8,其满载转速nm=727r/min。传动装置的总传动比i=nmnw=72747.77=15.22分配各级传动比 由式i=ibig，为使V带传动的外轮廓尺寸不至过大，取传动比ib=3.5，则齿轮的传动比为ig=iib=15.223.5=4.35轴：n=nwib=7273.5=208r/min轴：n= n ig=2084.35=47.771r/min滚筒轴：nw= n=47.77r/min轴： P=Pm*b=110.96=10.56kw轴： P= Prg=10.560.990.97=10.14kw滚筒轴：Pw= Prc=10.140.990.97=9.74kw电动机轴T0=9550*Pm nm=955011727=144.50N*m轴： T=9550*P n=955010.56208=484.85N*m轴： T=9550*Pn=955010.1447.77=2027.15N*m滚筒轴： Tw=9550 *Pwnw=95509.7447.77=1947.18N*m选用Y(IP44)系列Pm=11KW选择Y系列电动机Y180L-8参数轴号电动机轴轴轴滚筒轴转速72720847.7747.77功率11.0010.5610.149.74转矩144.50484.852027.151947.18传动比3.54.351效率0.960.960.96四、V带的设计计算项目计算内容计算结果设计功率选择带型传动比小带轮的基准直径大带轮的基准直径带速初定轴间距所需基准长度实际中心距小带轮包角单根V带传递的额定功率传动比i1的额定功率增量V带的根数Pd=KA*P=1.211kw=13.2kw由Pd=13.2kw和电动机转速nm=727r/min,由手册P296图11-1选取由第一篇知，V带i=3.5由手册p296表11-1和表11-5选定dd1=180mm由 dd2=i dd1 (1-)=3.5180(1-0)mm=630mm查手册p298表11-5取标准值V=（3.14 180727）(601000)=6.85m/s0.7（dd1 +dd2）a02（dd1 +dd2）0.7（180 +630）a02（180 +630） 567a01620 按要求取a01000mmLd0=2a0+3.14(dd1+ dd2) 2+( dd2 -dd1)2(4 a0)=21000+3.14(180+630) 2+(630-180)2(41000 )=3221.075mm由手册p300表11-2查标准值Ld3550mmaa0+（Ld- Ld0）2=1000+(3550-3268.7) 2=1140.65mmamin=a-0.015 Ld=1140.65-0.0153550=1087.4mmamax=a+0.03 Ld=1140.65+0.033550=1247.15mm1=180。-(dd2-dd1）57.3。 a=180。-(600 -180）57.3。 1140.7=158.9。由dd1和n1查手册P301以及B型得P1=2.6kw由带型B和n1，手册P301表11-2得P1=0.25kw查手册P299表11-7；ka=0.9378查手册P300表11-8；kL=1.10Z=Pd（ P1 +P1） ka kL=13.2（ 2.6 +0.25） 0.93781.10=4.49KA=1.2，Pd=13.2kwB型i=3.4dd1=180mmdd2=630mm因为5m/s25m/s所以符合条件ao=1000mmLd=3550mma=1140.7mm1=158.9。符合要求P1=2.6kwP1=0.25kw取Z=5五、大小齿轮的设计步骤计算与说明主要结果选择齿轮材料和热处理工艺按齿面接触疲劳强度设计许用接触应力小齿轮转矩齿宽因数载荷因数计算中心距选择齿数确定模数确定中心距计算主要几何尺寸校核弯曲疲劳强度按中等质量查书P138表8-3,小齿轮选用45钢调质处理，齿面平均硬度220HBS；大齿轮选用45刚正火，齿面平均硬度190HBS.因为是闭式软齿面轮传动，故按齿面接触强度计算H=H2=481MPa由P144图8-37和图8-41C分别查得：Hlim1=555MPa Hlim2=530MPaFlim1=190MPa Flim2=180MPa由P145表8-8差得SH=1.1, SF=1.4，故H1= Hlim1/SH H2= Hlim2/SH=5551.1 =5301.1=504.5MPa =481.8MPaF1= Flim1/SF F2= Flim2/SF=1901.4 =1801.4=135.7MPa =128.5MPaT1=484.85N.m单级减速器中齿轮相对轴承对策布置，且为软齿面直齿轮，a=0.4（书P148）因载荷有中等冲击，齿轮对称布置且为软齿面k按1.22的中小偏向取值。(书P143)a(u1) 3(355H) 2 KT1u其中T1=484.85 N.m ；i=u=4.35所以a(4.351) 3(355/481) 2 1.5484.8510004.350.4 初算中心距 ac=314.3mm取Z1=25，则Z2= Z1u=254.35=108.75由公式a=m(Z1+ Z2) 2 得 m=4.69由P123表8-1差得标准模数m=5a=m(Z1+ Z2) 2=5(25+ 109) 2=335mm齿宽 b=aa=0.4335=134mm为补偿两齿轮轴向尺寸误差和方便加工，取b1=140mm b2=134mm分度圆直径d1=mZ1 d2=mZ2=525 =5109=125mm =545mm齿顶高 ha= ha* m=5mm齿根高 hf= ha +c=6.25mm齿顶圆直径da1=d1+2ha da2=d2+2ha =125+10 =545+10 =135mm =555mm按Z1=29，Z2=126由P147图8-40查得YFs1=3.95 YFs2=3.9所以由公式得 f1= 2KT1YFs1bm2Z1 = 21.5484.8510003.95=51.13MPaF1，安全 f2= 2KT1YFs2bm2Z1 =f1YFs2 YFs1=50.5MPa F2，安全小齿轮45钢调质220HBS，大齿轮45钢 正火190HBSH= 481MPaT1=484.85 N.ma=0.4k=1.5ac=314.3mmZ1=25Z2=109模数m=5a=335mmb1=140mmb2=134mmha=5mmhf=6.25mmda1=135mmda2=555mmf1F1，安全f2F2，安全 六、从动齿轮结构设计（手册P271）符号尺寸关系计算结果齿顶高da轮毂内径d毂宽L轮毂外径D1oHH1CSenr因为da=555400mm，为了方便制造所以该齿轮为铸造（铸钢）齿轮da=555mmd=90mm1.5dL=b=134mmD1=1.6d=1.690=144mmo=（34）mt8mm ,直齿齿轮中mt=m=5o=45=20mmH=0.8d =0.890 =72mmH1=0.8H =0.872 （为便于加工 =57.6mm 制造H1=58mm）C=(11.3) o =1.220=24mmS=0.8C=0.824=19.2mm (为便于加工制造S=20)e=(11.2) o =1.220 =24mmn=0.5 mt =0.55=2.5mmr0.5C 0.524=12mmda=555mmL=134mmD1=144mmo=20mmH=72mmH1=58mmC=24mmS=20mme=24mmn=2.5mmr=12mm七、从动轴的设计符号确定方法及说明主要结果最小直径dd1d2d3d4d5d6当使用45钢时，按扭转强度估算最小直径dA3( P/n) 其中A=110所以 d01103( 10.1447.7) d065.62mm由联轴器确定轴的最小直径d，查手册P182表7-3 查的联轴器为YL13型d=70mm 轴孔长度L=107mmd1=d+2a，a（0.070.1）d a取0.1d2=d1+15mm，但为了与滚动轴承小径d=85mm配合d3=d2+15mm d3应与齿轮相配合 应圆整为标准直径（一般以0，2，5，8为尾数）d4=d3+2a a（0.070.1）d3 a取0.1d5d4或d5=d6+2a，轴环用于轴承的轴向定位和固定用，为了便于拆卸，其值不能超过轴承内圈高度，由选用的轴承安装尺寸D1=95m 查手册P206选取（轴承号6217）一般d6=d2，同一轴上的滚动轴承选同一型号d=70mmd1=82mmd2=85mmd3=90mmd4=108mmd5=95mmd6=85mm八、从动轴各轴段长度的确定名称及符号确定方法及说明主要结果大轴齿轮宽度b2大齿轮端面至箱体内壁的距离2箱体内壁至轴承端面的距离3轴承宽度B箱座壁厚箱盖壁厚1轴承座孔长度L轴承盖长度尺寸 m ； e外伸轴上旋转零件的内端面与轴承盖外端面的距离L1外伸轴上装旋转零件的轴段长度L2b2为大轴齿轮宽度，轴上该段长度应比轮毂短23mm2=1015mm,对重型减速器应取大值当轴承为脂润滑时，应设封油环，取3=510mm；当轴承为油润滑时，取3=35mm选定的轴承型号为（6217） 查该轴承数据B=28mm=0.025a+8 （对于单级减速器取 =0.025335+1 =1） =9.375mm1=0.858 =0.8510 =8.5L由轴承座旁联接螺栓的扳手空间位置或座孔内零件安装位置确定，L=+ C1+C2+510mm (螺栓M18)=10+24+22+8=64mm m=L-B-3-8=64-28-10-6=20mmm=30mm，由于采用装有毡圈油封的嵌入式端盖e值可根据轴承外径查表手册P244表9-18确定，e= 8mmL1与与外接零件及轴承端盖的结构有关,选用嵌入式端盖则L1=510mm按轴上旋转零件的轮毂孔宽度和固定方式确定。采用键连接时L2通常比轮毂宽度短23，该轴连轴器的长度L=107mm 故取L2=100mmb2=132mm2=15mm3=10mmB=28mm=10mm1=10mmL=64mmm=20mme= 8mmL1=10mmL2=100mm九、从动轴上的轴承选定及各参由大轴d2选取6217型号（手册P206）的轴承轴承型号尺寸/mm安装尺寸/mmDDBrminD1（min）D3（max）ra（max）621785150282951402十、从动轴上端盖的参数符号尺寸关系计算结果D（轴承外径）e2smD3D4密封圈宽度B内径d外径D140280（150）e2= e=8mms=1015mm 取较大值即s=15mmm=23-s=7D3=D+ e2 =150+8 =158mm由轴承装配结构尺寸确定D4=140mm 由手册P239表9-10选得密封圈B=9mmd=78mmD=102mmD=150e2=8mms=15mmD3=158mmD4=140mmB=9mmd=78mmD=102mm 十一、从动轴上键的参数(手册P170)轴键键槽长度mmR深度mm公称直径d公称尺寸Bh轴t毂t17020127.54.9900.59025149.05.41250.5十二、主动轴的设计名称及符号确定方法及说明主要结果最小直径d0d1d2d3 d4d5D6当使用45钢时，按扭转强度估算最小直径dA3( P/n) 其中A=118所以 d01183( 10.56208) d043.7mm由手册P-305 查出d0=50mmd1=d+2a，a（0.070.1）d a取0.1 d2=d1+15mm，为了与滚动轴承小径d=65配合d3=d2+15mm d3应与齿轮相配合 应圆整为标准直径（一般以0，2，5，8为尾数） d4= d3+2a，a（0.070.1）d3 a取0.1d4=84mm,取标准值d4=85mmd5d4或d5=d6+2a，轴环用于轴承的轴向定位和固定用，为了便于拆卸，其值不能超过轴承内圈高度，由选用的轴承安装尺寸D1=74m 查手册P206选取（轴承号6217）一般d6=d2，同一轴上的滚动轴承选同一型号d0=50mm d1=60mm d2=65mmd3=70mmd4=85mmd5=74mmd6=65mm十三、主动轴各轴段长度的确定名称及符号确定方法及说明主要结果小轴齿轮宽度b1小齿轮端面至箱体内壁的距离2箱体内壁至轴承端面的距离3轴承宽度B轴承座孔长度L 轴承盖长度尺寸 m ； e外伸轴上旋转零件的内端面与轴承盖外端面的距离L1外伸轴上装旋转零件的轴段长度L2b1=b2+510mm，b2为大轴齿轮宽度，轴上该段长度应比轮毂短23mm2=1015mm,对重型减速器应取大值,因为b1=b2+510mm，所以为了使齿轮装配对称取 2=12mm当轴承为脂润滑时，应设封油环，取3=510mm；当轴承为油润滑时，取3=35mm查手册P206选定的轴承型号为（6213） 查该轴承数据B=23mmL由轴承座旁联接螺栓的扳手空间位置或座孔内零件安装位置确定，L=+ C1+C2+510mm (螺栓M18)=10+24+22+8=64mm m=L-B-3-8=64-23-10-6=25mmm=28mm，由于采用装有毡圈油封的嵌入式端盖e值可根据轴承外径查表手册P244表9-18确定，e= 8mmL1与与外接零件及轴承端盖的结构有关,选用嵌入式端盖则L1=510mm按轴上旋转零件的轮毂孔宽度和固定方式确定。采用键连接时L2通常比轮毂宽度短23，带轮内经长度 L=250=100mm 故取L2=98mmb1=138mm2=12mm3=5mmB=23mmL=64mmm=25mme =8mmL1=10mmL2=98mm十四、主动轴上的轴承选定及各参数由小轴d2选取6213型号的轴承轴承型号尺寸/mm安装尺寸/mmdDBrminD1（min）D3（max）ra（max）621365120231.5741111.5十五、主动轴轴上键的参数(手册P170)轴键键槽长度r深度L公称直径d公称尺寸bh轴t毂t1501495.53.8900.3十六、主动轴上端盖的参数符号尺寸关系计算结果D（轴承外径）e2smD3D4 密封圈宽度B内径d外径D 110130（120）e2= e=10mms=1015mm 取较大值即s=15mmm=30-s=15D3=D+ e2 =120+8 =128mm由轴承装配结构尺寸确定D4=111mm由手册P239表9-10选得密封圈B=8mm d=58mmD=80mmD=120e2=8mms=15mmD3=128mmD4=111mmB=8mmd=58mmD=80mm十七、减速器铸铁箱体主要结构尺寸关系 手册P352名称及符号尺寸关系计算结果箱座（体）壁厚箱盖壁厚1箱座、箱盖、箱座底的凸缘厚度b、b1、b2地脚栓直径及数目df、n轴承旁联接螺栓直径d1箱盖、箱座联接螺栓直径d2 检查孔盖螺钉直径d3轴承座外径D21、D22轴承旁联接螺栓的距离S1、S2轴承旁凸台半径R1轴承旁凸台高度h箱外壁至轴承座端面的距离L1箱盖、箱座的肋厚m1、m大齿轮顶圆与箱内壁之间的距离1齿轮端面箱内壁的距离2油沟尺寸a、b=0.025a8 =0.025335+1 =9.375mm 取整得=10mm1=0.858=0.8510=8.5mm 取整得1=10mmb=b1=1.5 b2=2.5 =1.510 =2.510 =15mm =25mm因为a200，所以df=0.047a+8 =0.047335+8 =23.745mm 查手册P353表14-7得 df=24mm 即M24n=底座凸缘周长之半（200300）4 =335+（555+135）/2+142+135+30+102200 =5.14mm 取整得 n=6d1=0.75 df =0.7524 =18mm 查手册P353表14-7得d1=18mm 即M18d2=（0.50.6）df =0.624 =14.4mm 查手册P353表14-7得 d2=16mm 即M16单级减速器d3=6mmD21=1201.25+10 D22=1501.25+10 =160mm =197.5mm取整得D21=160mm D22=200mmS1D21=160mm S2D22=200mmR1=C2=22mm 根据低速轴轴承座外径D2和d1扳手之间C1的要求由结构确定得：h=70mmL1=C1+C2+58=24+22+8=54mmm10.851 m0.850.8510 0.85108.5 8.5取整得m1=10mm 取整得m =9mm11.2 1.210 取整得1=12mm2=1021=15mm 22=12mm采用铸造加工油沟a=58mm b=610mm因此 a=8mm b=8mm=10mm1=10mmb=b1=15mmb2=25mmdf=24mmn=6d1=18mmd2=16mmd3=6mmD21=160mmD22=200mmS1=160mmS2=200mmR1=22mmh=70mmL1=54mmm1=10mmm=10mm1=12mm21=15mm22=12mma=8mmb=8mm 减速器三维效果图设计小结 此次减速器的设计，是我上大学以来的第一次简单的设计。这次设计只是对减速器的基本尺寸和形状的设计的了解，并没有进行公差配合以及位置度等技术要求。通过这次减速器的设计，我体会到了在机械加工与设计中。参数选取的重要性，以及参数的合理性。每个参数的选取都是按照相应的国家标准来进行选定的，而不是随意地乱取参数。机械是各个学科的综合，不论是实践还是理论都有太多需要学习的。本次设计我觉得有以下几个特点：1. 零件的结构多种多样，相当的复杂难选，对于如何选取和运用，我都还不是非常熟练。2. 几何参数的选用，要查阅大量的课外资料，才能达到选取最优化的几何参数，满足设计要求，而我自己所选的参数还不能达到最优化几何参数。3. 选取的参数之间的关联性太强，而我自己还不能较好的利用起来。4. 尽可能的多用标准件能节省大量的设计时间，提高效率。参考资料机械设计基础P198（零件在轴上的固定）机械手册P137-140 (电动机的选择)机械手册P205-207 (选取球轴承的型号)机械手册P244（端盖和透盖尺寸的确定）机械手册P270-271(齿轮结构形式/尺寸计算)机械手册P342-343（轴各段直径及长度）机械手册P335-P336（齿轮相关计算）机械手册P352 (减速器铸铁箱体主要结构尺寸关系)