一级减速器设计说明书.docx
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一级减速器设计说明书
指导老师:
童念慈
学号:
155********04
姓名:
陈伟
班级:
2015机电一体化(机械制造一班)
学院:
机电工程
课题:
一级直齿圆柱齿轮减速器设计
一级减速器设计说明书
一、设计任务书——————————————————————
二、电动机的选择—————————————————————
三、传动装置运动和动力参数计算——————————————
四、V带的设计——————————————————————
五、齿轮传动设计与校核——————————————————
六、轴的设计与校核————————————————————
七、滚动轴承选择与校核计算————————————————
八、键连接选择与校核计算—————————————————
九、联轴器选择与校核计算—————————————————
一十、润滑方式与密封件类型选择———————————————
一十一、设计小结—————————————————————
一十二、参考资料—————————————————————
一、设计任务说明书
1、减速器装配图1张;
2、主要零件工作图2张;
3、设计计算说明书
原始数据:
(p10表1-4)1-A输送带的工作拉力;F=2000
输送带工作速度:
V=1.3m/s
滚筒直径:
D=180
工作条件:
连续单向运载,载荷平稳,空载起动,使用期限15年,每年300个工作日,每日工作16小时,两班制工作,运输带速度允许误差为5%
传动简图:
二、电动机的选择
工作现场有三相交流电源,因无特殊要求,一般选用三相交流异步电动机。
最常用的电动机为Y系列鼠笼式三相异步交流电动机,其效率高,工作可靠,结构简单,维护方便,价格低,适用于不易燃、不易爆,无腐蚀性气体和无特殊要求的场合。
本装置的工作场合属一般情况,无特殊要求。
故采用此系列电动机。
1.电动机功率选择
1选择电动机所需的功率:
工作机所需输出功率Pw=
故Pw=
=3.60kw
工作机实际需要的电动机输入功率Pd=
其中
查表得:
为联轴器的效率为0.98
为直齿齿轮的传动效率为0.97
为V带轮的传动效率为0.96
为滚动轴承的效率为0.99
故输入功率Pd=
=4.09KW
2.选择电动机的转速
r/min
按《机械设计手册》推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围
,取V带传动比
,则总传动比合理范围为I总=6~20。
故电动机转速的可选范围为
(6~20)x76.43=到之间
查表得符合这一范围的同步转速有960和1420r/min。
方案
电动机型号
额定功率(kw)
电动机转速(r/min)
电动机质量(kg)
传动装置的传动比
同步
满载
总传动比
V带传动
单级减速器
1
Y100L1-4
5
1500
1420
34
10.87
3
4.96
2
Y132M-1
4
1000
960
40
12.46
2.5
5.94
根据容量和转速,由有关手册查出有三种适用的电动机型号,因此有三种传动比方案,综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,可见第2方案比较适合
所以选择Y132M1-6额定功率4kw,满载转速960,功率因素0.77
3.传动比的计算与分配
=
960/86=12
所以
=4
=3
三、传动装置的运动和动力参数的计算
1.计算各轴转速
电机轴n=960(r/min)
主动轴nI=nm/i带=960/2=480(r/min)
输出轴nII=nI/i齿=480/6=80(r/min)
滚筒转速nll=80(r/min)
2.计算各轴的功率(KW)
主动轴PI=Pd×η带=3.9×0.96=3.744KW
输出轴PII=PI×η轴承×η齿轮=3.744×0.99×0.97=3.6KW
3.计算各轴转矩
TI=9550pl/n1=9550x3.74/480=74.41KN.m
TII=9550pll/n2=9550x3.6/80=429KN.m
四、V带的设计
1.皮带轮传动的设计计算
选择普通V带轮
插《机械设计手册》得:
kA=1.2
Pd=KAP=1.2×4=4.8KW
据Pd=4.8KW和n1=480r/min
查表得:
选用A型V带
2.确定带轮基准直径以及中心距的确定
取d1=100d2=
=3x100=300
根据
初选中心距为ao=800
3.确定皮带长度
Ld=2a0+π(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0
=2x800+3.14x(100+300)
2+
2
4x800=1450.5
查《机械技术基础》得选取相近的L=1600
4确定中心距
=800+(1600-1450)
2=875
5.验算小带轮包角
α1=180-57.30×(dd2-dd1)/a
=180-57.30x200
875
=165.94
120
所以包角符合要求
6.计算皮带轮的根数
Z=Pd/[(P0+△P0)KαKL]查表P0=0.97Ka=0.95KL=1.03
=0.11
=4.8
[0.97+0.11)x0.95x1.03=4.45
所以选A型V带5根皮带轮
五、齿轮的设计与校核
1.选择齿轮材料与热处理
所设计齿轮传动属于闭式传动,通常齿轮采用软齿面。
查阅表[1]表6-8,选用价格便宜便于制造的材料,小齿轮材料为45钢,调质,齿面硬度260HBS;大齿轮材料也为45钢,正火处理,硬度为215HBS;
精度等级:
运输机是一般机器,速度不高,故选8级精度。
2.按齿面接触疲劳强度设计
由d1≥(6712×kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3
确定有关参数如下:
传动比i齿=4
取小齿轮齿数Z1=20。
则大齿轮齿数:
Z2=iZ1=4×20=80
查表齿宽系数因为是对称分布取φd=1.1
3.小齿轮的转矩T1=9.55×106×P1/n1=9.55×106×3.744/480=74490N.mm
4.载荷系数k:
取k=1.2
5.计算循环应力次数许用接触应力[σH]
[σH]=σHlimZN/SHmin查表:
σHlim1=610MpaσHlim2=500Mpa
接触疲劳寿命系数Zn:
按一年300个工作日,每天24h计算,由公式N=60njtn
N1=60×480×5×300×8=345600000
N2=N/u=345600000/4=86400000
根据《机械设计手册》,得ZN1=1ZN2=1.05
按一般可靠度要求选取安全系数SHmin=1.0
[σH]1=σHlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610Mpa
[σH]2=σHlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa
故得:
d1≥(6712×kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3
=49.04mm
模数:
m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm
查书可得,取m=2.5
6.计算齿轮主要尺寸
分度圆直径:
d1=mZ1=2.5×20mm=50mm
d2=mZ2=2.5×80mm=200mm
齿宽:
b=φdd1=1.1×50mm=55mm
取b2=55mmb1=60mm
7计算齿轮的圆周速度V
V=πn1d1/60×1000=3.14×480×50/60×1000=1.25m/s
因为V<6m/s,故取8级精度合适.
8.计算齿轮传动的中心矩a
a=(d1+d2)/2=(50+200)/2=125mm
9.验算齿轮的弯曲强度
(1)复合齿形因数YFs查表得:
YFS1=4.35,YFS2=3.95
(2)许用弯曲应力[σbb]=σbblimYN/SFmin
(3)查表得弯曲疲劳极限σbblim应为:
σbblim1=490Mpaσbblim2=410Mpa
(4)查表得弯曲疲劳寿命系数YN:
YN1=1YN2=1
(5)弯曲疲劳的最小安全系数SFmin:
按一般可靠性要求,取SFmin=1
(6)计算得弯曲疲劳许用应力为
[σbb1]=σbblim1YN1/SFmin=490×1/1=490Mpa
[σbb2]=σbblim2YN2/SFmin=410×1/1=410Mpa
(7)校核计算
σbb1=2kT1YFS1/b1md1=71.86pa<[σbb1]
σbb2=2kT1YFS2/b2md1=72.61Mpa<[σbb2]
故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够
六、轴的设计与校核
1.选择轴的材料
选轴的材料为45号钢,调质处理
2.轴的最小直径
取C=110或
=30
计算得d
37.73所以取
=40
3.轴的结构设计
根据轴上零件的定位、装拆方便的需要,同时考虑到强度的原则,主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。
计算
=
因
必须符合轴承密封元件的要求,经查表,取
=44mm;
计算
d3=d2+(1~5)mm=45~49mm.且
必须与轴承的内径一致,圆整
=45mm,初选轴承型号为6209
计算
d4=d3+(1~5)mm=46~50,为装配方便而加大直径,应圆整为标准直径,一般取0,2,5,8尾数,取
=50mm;
计算
d5=d4+2
(0.07~0.1)xd4=57~60
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- 一级 减速器 设计 说明书