课程设计 一级减速器.docx

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课程设计一级减速器

机械设计课程设计

计算说明书

设计题目：

一级圆柱齿轮减速器

机械系机械设计与制造专业班

设计者:

学号：

指导教师:

2011年9月15日

哈尔滨理工大学

机械动力工程学院机械基础工程系

设计任务书目录

<一>电机的选择

（1）

<二>传动装置运动和动力参数计算

（2）

<三>V带传动设计（3）

<四>减速器（齿轮）参数的确定（4）

<五>轴的结构设计及验算（5）

<六>高速轴上的轴承寿命校核（6）

<七>告诉轴轴强度计算（7）

<八>联轴器的选择（8）

<九>键连接的选择和计算（9）

附：

1.主要参考书

2.机体各部分尺寸

3.减速器整体最大几何尺寸及特性尺寸

课程设计的主要数据：

鼓轮直径d/mm

200

传送带速度

2.4

运输带牵引力F/N

3200

（一）电机的选择

1.选择电机的类型和结构形式，依工作条件的要求，选择三相异步电机

a．封闭式结构

b．u=380v

c．Y型

2.电机容量的选择

工作机的功率P工作机=F牵*V运输带/1000=7.68kw

V带效率：

0.95

滚动轴承效率：

0.99

齿轮传动效率（闭式）：

0.98X1对

联轴器效率：

0.99

滚筒效率：

0.96

传输总效率=0.95×0.99³×0.98×0.99×0.96＝0.86

则，电机功率Pd=P工作机/=8.93kw

2.电机转速确定

工作机主动轴转速n工作机===229r/min

V带传动比范围：

2~4一级圆柱齿轮减速器传动比范围：

3~6

总传动比范围：

4~20

∴电机转速的可选范围为：

916~4580

依课程设计指导书67页Y系列三相异步电机技术数据（JB3074-82）选

则电机的型号为；Y160M-4性能如下表：

电机型号

功率

KW

满载时

额定转矩

质量

转速n

r/min

电压V

电流A

功率因数

Y160M-4

11

1460

380

22.6

0.84

2.2

123Kg

3.电机主要外形和安装尺寸：

机座号

极数

A

B

C

D

E

F

G

H

K

L

AB

AC

AD

HD

160M

4.6.8

254

210

108

42

110

12

37

160

15

600

330

325

255

385

中心高H

外形尺寸

L×（AC/2+AD）×HD

地脚安装尺寸A×B

地脚螺栓孔直径K

轴伸尺寸

D×E

装配部位尺寸F×GD

160

600×（325/2+255）×385

254×210

15

42×110

12×

（二）传动装置的运动和动力参数的计算

所选电机满载时转速nm=1460r/min

总传动比：

i总===6.38

（1）分配传动比及计算各轴转速

i总=iD×i

带传动的传动比iD=2.8

一级圆柱齿轮减速器传动比i=2.28

则高速轴I轴转速n1=521r∕min

则低速轴II轴的转速n2=228.5r∕min

（2）各轴输入功率，输出功率

P输出=P输入，效率如前所述。

则高速轴I轴的输入功率PI=10.35KW，输出功率PI=10.14KW

则低速轴II轴的输入功率PII=10.14KW，输出功率PII=10.04KW

（3）各轴输入转矩

小带轮输入转矩Td=9550×＝71.95N•m

I轴输入转矩TI=189N•m

II轴输入转矩TII=423.8N•m

（三）V带传动设计

2.计算功率Pc

已知电机输出功率，依教材《机械设计基础》表10-8，取KA=1.2

故Pc=KA×P＝1.2×11＝13.2KW

3.选择普通V带型号

已知Pc，nm，结合教材《机械设计基础》，由图（10-12）

确定所使用的V带为B型。

4.确定大小带轮基准直径d1，d2，由《机械设计基础》

表10-9取d1=140mm，带传动比iD已知，则d2=iDd1=392mm。

5.验算带速

=10.70m／s

因为5m／s﹤v﹤25m／s，所以符合。

6.求V带基准长度和中心距（L0，a）

初选中心距a0=1.5（d1+d2）=1.5×﹙140﹢392﹚=798mm

带长L0=2a0+2451。

依表10-2，对B型带选用，Ld=2500mm

则实际中心距a≈a0+=a0+=822.5mm

7.验算小带轮包角

162.44º>1200合格。

8求V带根数Z

已知n1，d1，查图10-11得P0=2.3kw

已知传动比iD，查表10-5得△P0=0.46kw

已知，查表10-6得K=0.96，

查表10-9得KL=1.03

则V带根数Z==4.84，取5

9.求作用在带轮上的压力FQ

由《机械设计基础》表10-1，可知B型带每米质量q=0.17kg／m

单根V带的拉力F0=2=217.36N

作用在轴上的压力FQ=2ZF0sin=2148.13N

<四>减速器（齿轮）参数的确定

1.<<机械设计基础>>表6-7得：

小齿轮用：

45钢，热处理方法：

调质，齿面硬度：

260HBW

大齿轮用：

45钢，热处理方法；正火，齿面硬度：

215HBW

取安全系数SH=1，SF=1。

则许用应力：

[H1]==610，500，

490，410，

2.按齿面接触强度设计

设齿轮按9级精度制造，按齿面接触强度设计，

由表6-9得载荷系数K=1.2，由表6-11得齿宽系数=1.1.。

小齿轮输入功率P=10.35kw，转矩T1=9.55×106×=18900。

由表6-10可得弹性系数ZE=189.8

则小齿轮直径≥==77.86

齿数取Z1=20，Z2=i*Z1=20×2.28=46模数m==4

按表6-2，标准模数m=3，实际传动比i==2.28

实际标准中心距离a=132mm

齿宽b==88mm（圆整）

为补偿安装误差，取小齿轮齿宽b1=b+5=93mm

验算轮齿弯曲强度

由图6-39，取齿形系数，取齿形系数YFa1=4.35，YFa2=4.05，

由图6-41，取外齿轮齿根修正系数修正YSa1=1，YSa2=1，

判断：

=66.3

判断：

61.73,满足条件，合适

4，齿轮的圆周速度

v==2.18

对照表6-8可知，选择9级精度是合适的。

《五》轴的结构设计及验算

1.高速轴及低速轴的材料选择

根据表12-1得，高速轴的材料为：

20Cr，热处理方法：

渗碳淬火，

低速轴的材料为：

45钢，热处理方法：

调质。

高速轴的极限强度=650，

低速轴的极限强度=650。

根据表12-6得，两根轴的许用弯曲应力=60。

2，轴颈初估

初选小轮轴颈，根据扭转强度计算初估轴颈。

由表12-5得常数C=106。

d128.7。

结合大带轮轮毂内径，圆整后暂取d1=30。

大轮轴径d237.53结合联轴器内径，圆整后暂取d2=38。

3.低速轴的尺寸设计

根据轴及轴上零部件的固定，定位，安装要求，初步确定轴的尺寸

4高速轴的尺寸设计：

高速轴上的轴承寿命校核

根据《课程设计指导书》选出轴承牌号

高速轴承的主要参数

轴承代号

轴承内经

mm

轴承外径

mm

轴承宽度

mm

径向基本额定动载荷Cr

6408

40

110

27

47.5

低速轴承的主要参数

轴承代号

轴承内经

mm

轴承外径

mm

轴承宽度

mm

径向基本额定动载荷Cr

6310

50

110

27

47.5

高速轴承的主要参数

根据轴的受力情况可知，高速轴上靠近带轮一侧的轴承所受的径向力最大，故为最危险轴承。

1.寿命计算

由表13-13得，温度系数f1=1，由表13-12得，载荷系数ft=1.6

Lh=106/60n（ft/fpp）∈=69930小时，

设计要求寿命33600，

满足要求。

（七）高速轴轴强度计算

已知轴的各部分尺寸，带轮的压轴力，齿轮的受力。

大带轮传递的转矩为M=18900N/mm

圆周力Ft=2T/d14725N

径向力Fr=Ft.tan=1719N

直齿轮的轴向力为0。

垂直面的支撑反力,，FRC=FRa=N=859N

水平面的支撑反力，Ftc=Fta==2362.5N

垂直面的弯矩为MaV=L.FRc=859×73=64425N/mm。

水平面的弯矩为MaH=L.Ftc=2362.5×75=177150N/mm。

由图可知，合成弯矩按最不利的情况，即带轮压轴力与齿轮受力共面，

则，Ma==188501N/mm

6，求轴传递的转矩：

T=Ft189000

7，求危险截面当量弯矩

Me==219013N/mm

8，计算危险截面处的直径

d=36.25mm

若考虑到键对轴的消弱，将d增加5﹪，

故危险轴段直径：

37mm〈结构设计尺寸42mm，合格。

《六》联轴器的选择

根据轴孔直径d2=38。

输出转矩T=189000

依据《课程设计指导书》，选定联轴器型号：

HL3联轴器38×82

公称转矩

许用转数

D

D1

D2

转动惯量

质量

630

5000

160

75

125

0.6

8

《七》键连接的选择和计算

本设计减速器共需键：

（4）个

1，高速轴上键安装轴段直径为：

30mm，

查表选择普通圆头平键为：

h=（16），b=（10），

根据对应轴段长度，确定键长L=（70）

2，齿轮轴上所需键安装轴段直径为：

42mm，

查表选择普通圆头平键为：

h=（16），b=（10），

根据对应轴段长度，确定键长L=（80）

参考文献：

1哈尔滨理工大学机械基础工程系编制，机械设计基础课程设计指导书，2009年；

2机械零件设计手册，冶金工业出版社，1974年版

3工程力学，机械工业出版社，2007年版

4机械制图，高等教育出版社，2008年版

5机械设计基础，第二版，机械工业出版社

6机械精度设计与质量保证，哈尔滨工业大学出版社

附表1机体各部分尺寸

名称

符号

尺寸

机座壁厚

δ

4.3

机盖壁厚

δ1

3.7

机座凸缘厚度

b

6.25

机盖凸缘厚度

b1

5.6

机座底凸缘厚度

b2

10.75

地脚螺钉直径

df

16.75

地脚螺钉数目

n

4

轴承旁联接螺栓直径

d1

12.6

盖与座联接螺栓直径

d2

9.2

连接螺栓d2的间距

l

175

轴承端盖螺钉直径

d3

7.54

窥视孔盖螺钉直径

d4

5.86

定位销直径

d

6.9

df,d1,d2至外机壁距离

c1

19

df,d2至土元边缘距离

c2

14

轴承旁凸台半径

R1