減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).doc

遼寧工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一、設(shè)計(jì)任務(wù)見(jiàn)任務(wù)書(shū)原件二、電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算按工作要求條件選用三相異步交流電動(dòng)機(jī)，封閉式扇冷式結(jié)構(gòu),Y系列。1、選擇電動(dòng)機(jī)功率滾筒所需的有效功率： 傳動(dòng)裝置的總效率： 查表17-9確定個(gè)部分效率如下: 皮帶傳動(dòng)效率： 齒輪嚙合效率： （齒輪精度為8級(jí)）滾動(dòng)軸承效率： （球軸承） 聯(lián)軸器效率： 滾筒效率： 傳動(dòng)總效率： 所需電動(dòng)機(jī)功率：=2.469kw 查設(shè)計(jì)資料表27-1，可選Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)Y100L2-4型，額定功率P0=3kw；或選Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)Y132S-6型，額定功率P0=3kw；均滿足P0Pr。2、選取電動(dòng)機(jī)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(jìn)行比較，由表27-1查得電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)，計(jì)算總傳動(dòng)比列于表1中。表1： 電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)及傳動(dòng)比方案號(hào)電機(jī)型號(hào)額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比1Y100L243.01500142034.32Y132S63.O100096023.2比較兩種方案，方案1的減速器傳動(dòng)比更適合，由表27-2查得表2： 電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100L24，其主要性能如下電動(dòng)機(jī)額定功率 P0/ kw3電動(dòng)機(jī)軸伸長(zhǎng)度E/mm60電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 n0/(r/min)1420電動(dòng)機(jī)中心高H/mm100電動(dòng)機(jī)軸伸直徑 D/mm28堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩T/N.m2.2三、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1、分配傳動(dòng)比 總傳動(dòng)比： 根據(jù)設(shè)計(jì)資料表17-9可知 =24取則減速器的傳動(dòng)比： 對(duì)減速器傳動(dòng)比進(jìn)行分配時(shí)，為使兩級(jí)傳動(dòng)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(jí)齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比： =4.061 則低速級(jí)的傳動(dòng)比：=3.012 2、各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算0軸：0軸即電動(dòng)機(jī)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(dòng)滾筒軸P4=P323=2.1630.990.99=2.12kw n4= n3=41.4r/min T4= 將上述計(jì)算結(jié)果匯總?cè)缦螺S序號(hào)功率/KW轉(zhuǎn)速/（r/min）轉(zhuǎn)矩T/ Nm傳動(dòng)形式傳動(dòng)比效率02.469142016.61帶傳動(dòng)2.80.952.34650744.18齒輪傳動(dòng)4.0670.962.253124.6172.66齒輪傳動(dòng)3.0120.962.16341.4499.1聯(lián)軸器1.00.982.1241.4489.1表三： 各軸運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)四、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1、帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1）確定設(shè)計(jì)功率PC由教材書(shū)表44查得工作狀況系數(shù)KA=1.1計(jì)算功率：PC=KAP=1.12.469=2.716kw 2）選取V帶型號(hào)根據(jù)PC和n0由圖4-12確定，因Pc、n0工作點(diǎn)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(duì)傳動(dòng)有利，按表4-6取標(biāo)準(zhǔn)值，取=100mm。 驗(yàn)算帶速VV=7.4m/s 在525m/s之間，故合乎要求。確定從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑=280mm 查教材表4-6取=280mm 實(shí)際從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速和實(shí)際傳動(dòng)比i不計(jì)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(zhǎng)度Ld初定中心因沒(méi)有給定中心距，故按教材書(shū)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(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度Lc：按教材式4-26：2+(+)+=2500+（100+280）+=1613 取標(biāo)準(zhǔn)Ld查教材書(shū)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(yàn)算包角1按教材書(shū)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(shū)式4-29： ZZmax 按教材書(shū)式4-19，單根V帶所能傳遞的功率=(+ ) 按教材書(shū)式4-20得包角系數(shù)=1.25()=1.25()=0.95 由教材書(shū)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(shū)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(shū)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(shū)表4-1： q=0.1kg/m按教材書(shū)式4-30：F0=500(-1)+q=500=155N 8）計(jì)算軸壓力Q按教材書(shū)式4-31：Q=2F0Zsin=21552sin=608.6N 9）確定帶輪結(jié)構(gòu) 小帶輪，采用實(shí)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(jì)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(jí)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算原始數(shù)據(jù)：電動(dòng)機(jī)的輸出功率 ：2.345kW小齒輪轉(zhuǎn)速 ：507r/min 傳動(dòng)比 ：4.067 單向傳動(dòng)，工作載荷有輕微沖擊，每天工作8小時(shí)，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(jí)及許用應(yīng)力 小齒輪為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查教材書(shū)表5-1：齒面硬度為240HB 大齒輪為45鋼，正火處理，查教材書(shū)表5-1：齒面硬度為200HB選齒輪精度等級(jí)為8級(jí)（GB10095-88）。查教材圖5-16（b）：小齒輪齒面硬度為240HB時(shí)， 大齒輪齒面硬度為200HB時(shí)，計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：由教材書(shū)式533得：=60=605071(108300)=7.3108 =1.79108 查教材書(shū)圖5-17得：1.06，1.12由教材書(shū)式5-29得：取=1.0，=1.0， 由教材書(shū)式5-28確定疲勞許用應(yīng)力： =565.6Mpa =566.7MPa因?yàn)?，所以?jì)算中取=565.6MPa 2、按接觸疲勞強(qiáng)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(shū)式5-42得：0.987由教材書(shū)表5-5得： =189.8估取=20 端面壓力角：基圓螺旋角：由教材書(shū)式5-39計(jì)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(shí)際傳動(dòng)比： 傳動(dòng)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(qiáng)度 由教材書(shū)表5-3，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，輕微沖擊，查得=1.25按，8級(jí)精度查教材書(shū)圖5-4（b）得動(dòng)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(jí)傳動(dòng)中齒輪相對(duì)于軸承為非對(duì)稱(chēng)布置查教材書(shū)圖5-7（a）得：=1.06按8級(jí)精度查教材書(shū)表5-4得：=1.2按教材書(shū)式5-4計(jì)算載荷系數(shù)：=計(jì)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(shū)式5-43計(jì)算： =0.86 由教材書(shū)式5-42計(jì)算： =0.99 由教材書(shū)式5-41計(jì)算ZH 基圓螺旋角： =arctan(tancos)=arctan(tan12.578cos20.452)=11.808 =2.45 由教材書(shū)式5-39計(jì)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(shū)式5-48計(jì)算=0.25+=0.25+=0.79 查教材書(shū)圖5-18b得： 230MPa，210MPa查教材書(shū)圖5-19得： 1.0?。?由教材書(shū)式5-32，因?yàn)閙n=25，所以取Yx1=Yx2=1.0計(jì)算許用齒根彎曲應(yīng)力=328.6Mpa =300Mpa 由式5-44計(jì)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(jí)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知：傳動(dòng)功率P2=2.252kw，小齒輪轉(zhuǎn)速n2=124.6r/min，傳動(dòng)比i=u=3.0121、選擇齒輪材料，確定精度等級(jí)及許用應(yīng)力 小齒輪為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查教材書(shū)表5-1：齒面硬度為240HB 大齒輪為45鋼，正火處理，查教材書(shū)表5-1：齒面硬度為200HB選齒輪精度等級(jí)為8級(jí)（GB10095-88）。查教材書(shū)圖5-16（b）：小齒輪齒面硬度為240HB時(shí)，大齒輪齒面硬度為200HB時(shí)，（對(duì)于工業(yè)用齒輪，通常按MQ線取值）計(jì)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(shū)圖5-17得：1.12，1.19由教材書(shū)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?yàn)?，所以?jì)算中取=597.6MPa 2、按接觸疲勞強(qiáng)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(shū)式5-42得：0.987由教材書(shū)表5-5得： =189.8由教材書(shū)式5-41計(jì)算 估取=20 端面壓力角：基圓螺旋角：=2.44 由式5-39計(jì)算中心距a： (u+1)=154.38mm圓整取： 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(shí)際傳動(dòng)比： 傳動(dòng)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(qiáng)度 由表5-3，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，輕微沖擊，查得=1.25按8級(jí)精度查教材書(shū)圖5-4（b）得動(dòng)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(jí)傳動(dòng)中齒輪相對(duì)于軸承為非對(duì)稱(chēng)布置查教材書(shū)圖5-7（a）得：=1.03按8級(jí)精度查表5-4得：=1.2按式5-4計(jì)算載荷系數(shù)：=1.251.0251.031.2=1.58 計(jì)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(shū)式5-43計(jì)算： =0.769 由教材書(shū)式5-42計(jì)算： =0.988 由教材書(shū)式5-41計(jì)算ZH 基圓螺旋角： =arctan(tancos)=arctan(tan12.628cos20.46)=11.86 =2.44 由教材書(shū)式5-39計(jì)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(shū)式5-48計(jì)算=0.25+=0.25+=0.677 與高速級(jí)齒輪相同，由教材書(shū)式5-44計(jì)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(qiáng)度滿足要求。b、IV剖面疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核因軸單向轉(zhuǎn)動(dòng)，彎曲應(yīng)力為對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力。扭剪應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)處理。 根據(jù)教材附表查取應(yīng)力集中系數(shù)，絕對(duì)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(qiáng)度滿足要求。八、滾動(dòng)軸承的選擇和壽命驗(yàn)算1、滾動(dòng)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(jì)教材表21-1標(biāo)準(zhǔn)可得軸直徑35mm，選取軸承代號(hào)6207。 中間軸端在直徑40mm，可得軸承代號(hào)6208。 低速軸安裝軸承處直徑55mm，可得軸承代號(hào)6211。2、高速軸滾動(dòng)軸承壽命驗(yàn)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(jì)算支反力R1，R2和軸向合理FA由前面計(jì)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(jì)教材表21-1，查得6207軸承：=19.8KN =13.5KN3)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷故：A2= Fa=400N，A1=0 因?yàn)椋海_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(shū)表9-17取=1.2，按教材書(shū)表9-4得=1，因?yàn)檩S承不承受力矩載荷，故=1。 4)校核軸承壽命因?yàn)镻2P1，所以按P2計(jì)算軸承壽命。= 因?yàn)?3478424000h，故6207軸承適用。九、鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算大帶輪裝在高速軸軸端，需用鍵進(jìn)行周向定位和傳遞轉(zhuǎn)矩。由前面設(shè)計(jì)計(jì)算得知：V帶帶輪材料為45鋼，軸的材料為45鋼，輪轂長(zhǎng)為33mm，傳遞轉(zhuǎn)矩T=44180 1.選擇鍵聯(lián)接的類(lèi)型和尺寸。選擇最常用的圓頭（A型）平鍵，因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)中性好，裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)。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(zhǎng)度由輪轂的寬確定，查課程設(shè)計(jì)教材表20-1得兩個(gè)鍵為:=87，=28mm 2.鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算普通平鍵的主要失效形式是鍵，軸和輪轂三個(gè)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(zhǎng)度：=-=28-=24mm由式3-1得： =87.65MPa=100MPa 安全 十、聯(lián)軸器的選擇和驗(yàn)算 在減速器低速軸與工作機(jī)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(xiāo)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(jì)教材表22-2查得：Tn=710Nm，n=2400r/min由教材書(shū)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(dòng)軸承的潤(rùn)滑確定軸承的潤(rùn)滑方式與密封方式減速器中高速級(jí)齒輪圓周速度：=1.3m/s 由于，所以深溝球軸承采用脂潤(rùn)滑選擇通用鋰基潤(rùn)滑脂： GB7324- 87代號(hào)ZL-1，適用于 200 - 1200C范圍內(nèi)深溝球軸承的潤(rùn)滑。4、滾動(dòng)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(yàn)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(huì)相碰。因此，齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)合理。十二、設(shè)計(jì)體會(huì)時(shí)間過(guò)的確飛快，為期三周半的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，這三周對(duì)我來(lái)說(shuō)是一次很好的實(shí)踐鍛煉機(jī)會(huì)，通過(guò)老師的指導(dǎo)和自己學(xué)習(xí)摸索，我初步掌握了雙級(jí)圓柱齒輪減速箱的工作原理，構(gòu)造及其設(shè)計(jì)計(jì)算的過(guò)程，設(shè)計(jì)思路，而且通過(guò)手工繪圖，懂得了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的圖紙是如何繪制的，一個(gè)設(shè)計(jì)者對(duì)于任何設(shè)計(jì)都是需要有自己的理由，對(duì)于任何一個(gè)部分的設(shè)計(jì)都是要謹(jǐn)慎，考慮很多方面的我想本次機(jī)械課程設(shè)計(jì)為我今后對(duì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)是很有益處的，對(duì)于課程設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)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(cuò)誤，讓它成長(zhǎng)為自己的寶貴經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)通過(guò)認(rèn)真請(qǐng)教老師幫助，使我學(xué)到了很多東西，比如每個(gè)設(shè)計(jì)的開(kāi)始都是基礎(chǔ)一定要謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過(guò)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(jì)也是一次自己親身體驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)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(duì)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