減速器設(shè)計說明書.doc

遼寧工業(yè)大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計說明書一、設(shè)計任務(wù)見任務(wù)書原件二、電動機的選擇計算按工作要求條件選用三相異步交流電動機，封閉式扇冷式結(jié)構(gòu),Y系列。1、選擇電動機功率滾筒所需的有效功率： 傳動裝置的總效率： 查表17-9確定個部分效率如下: 皮帶傳動效率： 齒輪嚙合效率： （齒輪精度為8級）滾動軸承效率： （球軸承） 聯(lián)軸器效率： 滾筒效率： 傳動總效率： 所需電動機功率：=2.469kw 查設(shè)計資料表27-1，可選Y系列三相異步電動機Y100L2-4型，額定功率P0=3kw；或選Y系列三相異步電動機Y132S-6型，額定功率P0=3kw；均滿足P0Pr。2、選取電動機的轉(zhuǎn)速滾筒軸轉(zhuǎn)速： 現(xiàn)以同步轉(zhuǎn)速為1500r/min及1000r/min兩種方案進行比較，由表27-1查得電動機數(shù)據(jù)，計算總傳動比列于表1中。表1： 電動機數(shù)據(jù)及傳動比方案號電機型號額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動比1Y100L243.01500142034.32Y132S63.O100096023.2比較兩種方案，方案1的減速器傳動比更適合，由表27-2查得表2： 電動機型號為Y100L24，其主要性能如下電動機額定功率 P0/ kw3電動機軸伸長度E/mm60電動機滿載轉(zhuǎn)速 n0/(r/min)1420電動機中心高H/mm100電動機軸伸直徑 D/mm28堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩T/N.m2.2三、傳動裝置的運動及動力參數(shù)計算1、分配傳動比 總傳動比： 根據(jù)設(shè)計資料表17-9可知 =24取則減速器的傳動比： 對減速器傳動比進行分配時，為使兩級傳動浸油深度相近，且避免中間軸大齒輪齒頂圓與低速軸不想碰，取雙級齒輪減速器高速級的傳動比： =4.061 則低速級的傳動比：=3.012 2、各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計算0軸：0軸即電動機軸P0=Pr=2.469kw n0=1420r/min T0= 軸：I軸即減速器高速軸P1=P001=P00=2.4690.95=2.346kw n1= T1= 軸：軸即減速器中間軸P2 =P112=2.3460.970.99=2.253kw n2= T2= 軸：軸即減速器的低速軸P3 =P212=2.2530.970.99=2.163kw n3= T3= 軸：軸即傳動滾筒軸P4=P323=2.1630.990.99=2.12kw n4= n3=41.4r/min T4= 將上述計算結(jié)果匯總?cè)缦螺S序號功率/KW轉(zhuǎn)速/（r/min）轉(zhuǎn)矩T/ Nm傳動形式傳動比效率02.469142016.61帶傳動2.80.952.34650744.18齒輪傳動4.0670.962.253124.6172.66齒輪傳動3.0120.962.16341.4499.1聯(lián)軸器1.00.982.1241.4489.1表三： 各軸運動及動力參數(shù)四、傳動零件的設(shè)計計算1、帶傳動的設(shè)計計算1）確定設(shè)計功率PC由教材書表44查得工作狀況系數(shù)KA=1.1計算功率：PC=KAP=1.12.469=2.716kw 2）選取V帶型號根據(jù)PC和n0由圖4-12確定，因Pc、n0工作點處于A型區(qū)，故選A型V帶。 3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑、選擇小帶輪直徑由表4-5和表4-6確定，由于占用空間限制不嚴(yán)格，取對傳動有利，按表4-6取標(biāo)準(zhǔn)值，取=100mm。 驗算帶速VV=7.4m/s 在525m/s之間，故合乎要求。確定從動輪基準(zhǔn)直徑=280mm 查教材表4-6取=280mm 實際從動輪轉(zhuǎn)速和實際傳動比i不計影響，若算得與預(yù)定轉(zhuǎn)速相差5為允許。=2.8 4）確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Ld初定中心因沒有給定中心距，故按教材書式425確定按：0.7(dd1+dd2)2(dd1+dd2)得：0.7（100+280）2(100+280) 266mm760mm取=500mm。 確定帶的計算基準(zhǔn)長度Lc：按教材式4-26：2+(+)+=2500+（100+280）+=1613 取標(biāo)準(zhǔn)Ld查教材書表4-2取=1600。 確定中心距a=+=500+=493.5 調(diào)整范圍：=+0.03=493.5+0.031600=541.5 =-0.015=493.5-0.0151600=469.5 5）驗算包角1按教材書式4-28得：1180-60=180-60=1581200 符合要求 6）確定帶根數(shù)Z按教材書式4-29： ZZmax 按教材書式4-19，單根V帶所能傳遞的功率=(+ ) 按教材書式4-20得包角系數(shù)=1.25()=1.25()=0.95 由教材書表4-2查得：C1=3.7810-4 C2=9.8110-3 C3=9.610-15C4=4.6510-5 =17001=148rad/s 由教材書式4-18、4-21、4-22可知：=1C1-C3-C4lg(dd11)=1001483.7810-4-9.610-15 -4.6510-5lg(100148)=1.24 =C41lg=4.6510-5100148lg=0.19 = C41lg=4.6510-5100148lg=-0.00243 可得：=(+)=0.95(1.24+0.19-0.00243)=1.36 由教材書式4-29：V帶的根數(shù)：Z=1.99取Z=2根 7）確定初拉力F0： 查教材書表4-1： q=0.1kg/m按教材書式4-30：F0=500(-1)+q=500=155N 8）計算軸壓力Q按教材書式4-31：Q=2F0Zsin=21552sin=608.6N 9）確定帶輪結(jié)構(gòu) 小帶輪，采用實心結(jié)構(gòu)大帶輪采用孔板式結(jié)構(gòu)d1=1.8d=1.826=46.8mm查設(shè)計資料表7-8得 e=15，f=10，he =12，=6，=340，ba=11mm, =2.75帶輪的寬度：B=（z-1）e+2f=（2-1）15+210=35mm 五、高速級斜齒圓柱齒輪的設(shè)計計算原始數(shù)據(jù)：電動機的輸出功率 ：2.345kW小齒輪轉(zhuǎn)速 ：507r/min 傳動比 ：4.067 單向傳動，工作載荷有輕微沖擊，每天工作8小時，每年工作300天，預(yù)期工作10年1、選擇齒輪材料，確定精度等級及許用應(yīng)力 小齒輪為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查教材書表5-1：齒面硬度為240HB 大齒輪為45鋼，正火處理，查教材書表5-1：齒面硬度為200HB選齒輪精度等級為8級（GB10095-88）。查教材圖5-16（b）：小齒輪齒面硬度為240HB時， 大齒輪齒面硬度為200HB時，計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：由教材書式533得：=60=605071(108300)=7.3108 =1.79108 查教材書圖5-17得：1.06，1.12由教材書式5-29得：取=1.0，=1.0， 由教材書式5-28確定疲勞許用應(yīng)力： =565.6Mpa =566.7MPa因為，所以計算中取=565.6MPa 2、按接觸疲勞強度確定中心距a小齒輪轉(zhuǎn)矩：T1=44180 初選1.2，暫取螺旋角,0.3由教材書式5-42得：0.987由教材書表5-5得： =189.8估取=20 端面壓力角：基圓螺旋角：由教材書式5-39計算中心距a： (u+1)=121.7mm圓整?。?a=125mm 估算模數(shù)： =(0.0070.02)= 0.875mm2.5mm取標(biāo)準(zhǔn)值： =2mm 小齒輪齒數(shù)： =24.03 =4.06724.03=97.7 取 實際傳動比： 傳動比誤差：=0.3%5% 在允許范圍內(nèi)修正螺旋角：=arccos= arccos=123441與初選=13接近，可不修正。齒輪分度圓直徑：=49.180mm =200.81mm 圓周速度： V=1.31m/s 3、校核齒面接觸疲勞強度 由教材書表5-3，電動機驅(qū)動，輕微沖擊，查得=1.25按，8級精度查教材書圖5-4（b）得動載系數(shù)=1.024齒寬 b=0.3125=37.5mm 取b=40mm 按=0.8，低速軸的剛性較大，二級傳動中齒輪相對于軸承為非對稱布置查教材書圖5-7（a）得：=1.06按8級精度查教材書表5-4得：=1.2按教材書式5-4計算載荷系數(shù)：=計算重合度， 齒輪齒頂圓直徑：=+2=49.180+21.02=53.462mm =+2=200.81+21.02=204.810mm 端面壓力角： =20.4520 齒輪基圓直徑： =cos=49.180cos20.4520=46.156mm =cos=200.18cos20.4520=188.475mm 端面齒頂壓力角：=arccos= arccos=29.7820 =arccos= arccos=23.2640 =(tan-tan)+(tan-tan) =1.349 =1.38 由教材書式5-43計算： =0.86 由教材書式5-42計算： =0.99 由教材書式5-41計算ZH 基圓螺旋角： =arctan(tancos)=arctan(tan12.578cos20.452)=11.808 =2.45 由教材書式5-39計算齒面接觸應(yīng)力=2.45189.80.860.99=537.9MPa1.0 =1-=1-1.0=0.9 由教材書式5-48計算=0.25+=0.25+=0.79 查教材書圖5-18b得： 230MPa，210MPa查教材書圖5-19得： 1.0?。?由教材書式5-32，因為mn=25，所以取Yx1=Yx2=1.0計算許用齒根彎曲應(yīng)力=328.6Mpa =300Mpa 由式5-44計算齒根彎曲應(yīng)力 =108.6MPa=328.6Mpa 安全 =108.6=105.2MPa=300MPa 安全 5、齒輪主要幾何參數(shù) 24，98，u=4.067，mn=2mm，=123441 =49.180mm，=200.81mm，=53.180mm，=204.81mm =49.180-22（1.0+0.25）=43.180mm =200.81-22（1.0+0.25）=195.81mm =25mm 齒寬：=45mm，=40mm六、低速級斜齒圓柱齒輪的設(shè)計計算 已知：傳動功率P2=2.252kw，小齒輪轉(zhuǎn)速n2=124.6r/min，傳動比i=u=3.0121、選擇齒輪材料，確定精度等級及許用應(yīng)力 小齒輪為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查教材書表5-1：齒面硬度為240HB 大齒輪為45鋼，正火處理，查教材書表5-1：齒面硬度為200HB選齒輪精度等級為8級（GB10095-88）。查教材書圖5-16（b）：小齒輪齒面硬度為240HB時，大齒輪齒面硬度為200HB時，（對于工業(yè)用齒輪，通常按MQ線取值）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：由式533得：=60=60124.61(108300)=2.24108 =7.45107 查教材書圖5-17得：1.12，1.19由教材書式5-29得：取=1.0，=1.0， 由式5-28確定疲勞許用應(yīng)力： =597.6MPa =602.14MPa因為，所以計算中取=597.6MPa 2、按接觸疲勞強度確定中心距a小齒輪轉(zhuǎn)矩：T1= 初選1.2，暫取螺旋角,0.35由教材書式5-42得：0.987由教材書表5-5得： =189.8由教材書式5-41計算 估取=20 端面壓力角：基圓螺旋角：=2.44 由式5-39計算中心距a： (u+1)=154.38mm圓整?。?a=155mm 估算模數(shù)： =(0.0070.02)= 1.085mm3.1mm取標(biāo)準(zhǔn)值： =2.5mm 小齒輪齒數(shù)： =30.1 =30.13.012=90.6 取 實際傳動比： 傳動比誤差：5% 在允許范圍內(nèi)修正螺旋角：=arccos= arccos=123744與初選=13 接近，可不修正。齒輪分度圓直徑：=76.86mm =233.14mm 圓周速度： V=0.50m/s 3、校核齒面接觸疲勞強度 由表5-3，電動機驅(qū)動，輕微沖擊，查得=1.25按8級精度查教材書圖5-4（b）得動載系數(shù)=1.025齒寬 b=0.35155=54.25mm 取b=55按=0.7，低速軸的剛性較大，二級傳動中齒輪相對于軸承為非對稱布置查教材書圖5-7（a）得：=1.03按8級精度查表5-4得：=1.2按式5-4計算載荷系數(shù)：=1.251.0251.031.2=1.58 計算重合度， 齒輪齒頂圓直徑：=+2=76.86+21.02.5=81.86mm =+2=233.14+21.02.5=238.14mm 端面壓力角： =20.460 齒輪基圓直徑： =cos=76.86cos20.460=72.000mm =cos=233.14cos20.46 0=218.43mm 端面齒頂壓力角：=arccos= arccos=28.410 =arccos= arccos=23.480 =(tan-tan)+(tan-tan)=1.69=1.295 由教材書式5-43計算： =0.769 由教材書式5-42計算： =0.988 由教材書式5-41計算ZH 基圓螺旋角： =arctan(tancos)=arctan(tan12.628cos20.46)=11.86 =2.44 由教材書式5-39計算齒面接觸應(yīng)力=2.44189.80.7690.988=574.4MPa1.0 =1-=1-1.0=0.86 由教材書式5-48計算=0.25+=0.25+=0.677 與高速級齒輪相同，由教材書式5-44計算齒根彎曲應(yīng)力 =149MPa=328.6Mpa 安全 =147.867=144.402MPaS, 滿足要求，所以III剖面疲勞強度滿足要求。b、IV剖面疲勞強度安全系數(shù)校核因軸單向轉(zhuǎn)動，彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力。扭剪應(yīng)力按脈動循環(huán)處理。 根據(jù)教材附表查取應(yīng)力集中系數(shù)，絕對尺寸影響系數(shù)和表面質(zhì)量系數(shù)。查得：，取則： =10.48=12.14 =7.98 取S=1.51.8 SS, 滿足要求，所以IV剖面疲勞強度滿足要求。八、滾動軸承的選擇和壽命驗算1、滾動軸承的選擇 減速器中的軸承承受較小的徑向載荷，可采用深溝球軸承。 高速軸上按課程設(shè)計教材表21-1標(biāo)準(zhǔn)可得軸直徑35mm，選取軸承代號6207。 中間軸端在直徑40mm，可得軸承代號6208。 低速軸安裝軸承處直徑55mm，可得軸承代號6211。2、高速軸滾動軸承壽命驗算 已知：軸的直徑d=35mm，該軸承所承受的軸向載荷Fa=400N，軸轉(zhuǎn)速n=507r/min，工作有輕度沖擊，初選深溝球軸承6207，要求軸承預(yù)期壽命24000h。1)計算支反力R1，R2和軸向合理FA由前面計算得知： 合成支反力： =980N =1470N FA=Fa=400N2)確定軸承的承載能力，查課程設(shè)計教材表21-1，查得6207軸承：=19.8KN =13.5KN3)計算當(dāng)量動載荷故：A2= Fa=400N，A1=0 因為：，確定e=0.22 由：e=0.22 所以：X2 =0.56，Y2 =1.99 軸承承受輕度載荷沖擊，按教材書表9-17取=1.2，按教材書表9-4得=1，因為軸承不承受力矩載荷，故=1。 4)校核軸承壽命因為P2P1，所以按P2計算軸承壽命。= 因為=3478424000h，故6207軸承適用。九、鍵聯(lián)接的選擇和驗算大帶輪裝在高速軸軸端，需用鍵進行周向定位和傳遞轉(zhuǎn)矩。由前面設(shè)計計算得知：V帶帶輪材料為45鋼，軸的材料為45鋼，輪轂長為33mm，傳遞轉(zhuǎn)矩T=44180 1.選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸。選擇最常用的圓頭（A型）平鍵，因為它具有結(jié)構(gòu)簡單，對中性好，裝拆方便等優(yōu)點。鍵的截面尺寸由鍵所在軸段的直徑 d由標(biāo)準(zhǔn)中選定，鍵的長度由輪轂的寬確定，查課程設(shè)計教材表20-1得兩個鍵為:=87，=28mm 2.鍵聯(lián)接的強度計算普通平鍵的主要失效形式是鍵，軸和輪轂三個零件中較弱零件的壓潰。由于帶輪材料是鋼，許用擠壓應(yīng)力由表3-1查得=100MPa。鍵的工作長度：=-=28-=24mm由式3-1得： =87.65MPa=100MPa 安全 十、聯(lián)軸器的選擇和驗算 在減速器低速軸與工作機之間需采用聯(lián)軸器聯(lián)接，因工作載荷不大，且有輕微沖擊，因此聯(lián)軸器應(yīng)具有緩沖減振能力，故選擇彈性柱銷聯(lián)軸器。 減速器中低速軸轉(zhuǎn)矩為489.1 根據(jù)：d=48mm，選擇聯(lián)軸器TL8：48112（GB/T4323-2002） 由課程設(shè)計教材表22-2查得：Tn=710Nm，n=2400r/min由教材書式11-1查得：K=1.25Tc=KT=1.25489.1=611.37 N=41.4r/minV0，所以油量合理。3、滾動軸承的潤滑確定軸承的潤滑方式與密封方式減速器中高速級齒輪圓周速度：=1.3m/s 由于，所以深溝球軸承采用脂潤滑選擇通用鋰基潤滑脂： GB7324- 87代號ZL-1，適用于 200 - 1200C范圍內(nèi)深溝球軸承的潤滑。4、滾動軸承的密封高速軸密封處的圓周速度：=0.8m/s 由于，所以采用氈圈密封。5、驗算齒輪是否與軸發(fā)生干涉現(xiàn)象1和2軸之間距離：125mm，2軸上小齒輪齒頂圓半徑25mm，碰不到1軸。 2和3軸之間距離：155mm，2軸上大齒輪的齒頂圓半徑：102mm。2軸大齒輪與3軸之間的距離：53mm，離2軸齒輪最近的3軸的半徑是34，所以3軸與2軸大齒輪不會相碰。因此，齒輪傳動設(shè)計合理。十二、設(shè)計體會時間過的確飛快，為期三周半的機械設(shè)計課程設(shè)計結(jié)束了，這三周對我來說是一次很好的實踐鍛煉機會，通過老師的指導(dǎo)和自己學(xué)習(xí)摸索，我初步掌握了雙級圓柱齒輪減速箱的工作原理，構(gòu)造及其設(shè)計計算的過程，設(shè)計思路，而且通過手工繪圖，懂得了一個標(biāo)準(zhǔn)的圖紙是如何繪制的，一個設(shè)計者對于任何設(shè)計都是需要有自己的理由，對于任何一個部分的設(shè)計都是要謹(jǐn)慎，考慮很多方面的我想本次機械課程設(shè)計為我今后對相關(guān)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)是很有益處的，對于課程設(shè)計過程中出現(xiàn)的錯誤也認(rèn)真總結(jié)，希望在以后的學(xué)習(xí)工作中避免這些錯誤，讓它成長為自己的寶貴經(jīng)驗，同時通過認(rèn)真請教老師幫助，使我學(xué)到了很多東西，比如每個設(shè)計的開始都是基礎(chǔ)一定要謹(jǐn)慎設(shè)計，設(shè)計過程中要充分考慮各方面因素使用人群等等?？傊@次課程設(shè)計也是一次自己親身體驗設(shè)計過程的一次寶貴經(jīng)歷，獲益匪淺，相信在以后的學(xué)習(xí)工作中對自己也有很大的幫助。PW = 2.015kw= 0.0816Pr= 2.469kwP0=3kwn0=1420r/min=34.3i帶=2.8i減=12.25i12=4.061i23=3.012Po=2.469 kwno=1420r/minT0=16.61NmP1=2.346 kwn1=507r/minT1=44.18NmP2=2.253 8kwn2=124.6r/minT2=172.66Nm P3=2.163kwn3=41.4r/minT3=499.1 NmP4=2.12kwn4=41.4r/minT4=489.1 NmPc=2.716kwdd1=100mmV=7.4m/sdd2=280mm=2.8a=493.5mmLd=1600mm1=1580P0=1.24P1=0.19P2=-0.00243P0=1.36Z=2=155NQ=608.6NN1=1109N2=3.58108MPaMPaZH=2.44=0.987=2