1、目 录设计任务书2传动方案的拟定及说明3电动机的选择3传动装置的运动和动力参数的选择和计算4传动零件的设计计算5轴的设计计算13滚动轴承的选择和计算20键联接的选择和计算21减速器附件的选择和密封类型的选择21联轴器的选择22减速器箱体的设计22设计小结24参考文献24设计任务书题目:设计热处理车间清洗零件用的传送设备上的两级二级圆柱齿轮减速器。单向运转,工作平稳,两班值工作,每班工作8小时,使用年限为10年。所选参数如下: 传送带拽引力 2000N传送带运行速度 0.80m/s 传送带鼓轮直径 200mm方案的草图如下: 1,带传动的效率;2,轴承的效率; 3,齿轮传动效率;4,联轴器的传动
2、效率;5,鼓轮上的传动效率。一、传动方案的拟定根据要求电机与减速器间选用V带传动,减速器与工作机间选用联轴器传动,减速器为二级圆柱直齿齿轮减速器。方案草图如上。二、电动机的选择1、电机类型和结构型式。根据电源及工作机工作条件,工作平稳,单向运转,两班制工作,选用Y系列三相笼型异步电动机。2、传动总效率 n= =6010000.80/(3.14200) =76r/min卷筒所需功率P=Fv/1000=20000.80/1000=1.60kw传动装置的总效率=42取V带的效率=0.96 轴承的效率=0.99 直齿圆柱齿轮的传动效率=0.97联轴器的效率=0.99鼓轮上的传动效率=0.96总效率=0
3、.950.9940.9720.990.96=0.8243、确定电动机转速按推荐的传动比合理范围,带传动传动比i1 =24,二级圆柱齿轮减速器传动比i2 =840 , =i1 i2 =16160而工作机卷筒轴转速为=76r/min,所以电动机转速的可选范围为=(16160)x76=(121612160)r/min符合这一范围的同步转速有1500r/min、3000r/min两种。综合考虑电动机和传动装置尺寸、质量和价格等因素,选用同步转速为1500r/min的电动机。4、确定电动机型号电动机的输出功率P=P/=1.6/0.824=1.94 Kw由已有的标准的电机可知,选择的电机的额定功率 P=3
4、 Kw按工作要求和工作条件选用Y系列同步转速为1500r/min 的三相笼型异步电动机具体规格如下:类型额定功率(Kw)电动机同步转速(r/min)满载转速(r/min)V带传动比Y100L2-43150014202三、传动装置的运动和动力参数的选择和计算计算传动装置总传动比和分配各级传动比1)传动装置总传动比由电动机的满载转速n和工作机主动轴转速n可确定传动装置应有的总传动比为i=1420/76=18.682)分配各级传动比取V带传动的传动比为i=2;为满足相近的浸油条件,高速齿轮传动比为i=1.4i; 所以由i= i ii取i=3.62 i=2.58 n0=1420r/min; n1=n0
5、/ i=1420/2=710r/minn = n/ i=710/3.62=196.1r/min ;n = n/ i =196.1/2.58=76 r/min ;3)各轴输入功率P= P =1.94Kw;P = P=1.940.96=1.86 Kw ;P = P=1.860.990.97=1.79 Kw ;P = P=1.790.990.97=1.72kw;4)各轴输入转矩T= 9550 P/ n=95501.94/1420=13.05 Nm ; T= 9550 P/ n =95501.86/710=25.06 Nm ;T=9550 P/ n =95501.79/196.1=87.12 Nm ;
6、T =9550 P/ n =95501.72/76=215.85Nm ;四、 传动零件的设计计算V带的设计1、确定计算功率Pc由表8-7查得工作情况系数K=1.2 故Pc= KP=1.233.6kw2、选择V带的带型根据Pc及n由图8-11选用A型带3、确定带轮的基准直径d并验算带速1)初选小带轮的基准直径dd1.由表86和表88,取带轮的基准直径d=100mm2)验算带速V: V=3.141001420601000m/s=7.435m/s由于5m/sv1.5(F)=202.478、计算压轴力:(F)=2z(F)sin=802.95N9、带轮的结构设计 1)小带轮的结构设计 由 n= 1420
7、 r/min选择小带轮的材料为铸钢; 由d=100mm300,结合轴选择小带轮的结构形式为腹板式。 2)大带轮的结构设计 由 n=710 r/min 选择大带轮的材料为HT200;d=180mm,所以选腹板式带轮。齿轮的设计(一)高速级齿轮传动的设计1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1)根据要求的传动方案,选用标准直齿圆柱齿轮2)传送设备的速度不高,故选用8级精度(GB 1009588)3)材料选择。查表10-1,小齿轮选用40Cr钢(调质)硬度为280HBS,大齿轮选用45钢(调质)硬度为240HBS试选小齿轮齿数Z1=24,大齿轮的齿数Z2=3.6224=86.88,取Z2=87;2、
8、按齿面接触强度设计按式(109a)试算,即 d2.32 (1)确定公式内的各计算数值1)试选Kt1.32)小齿轮的输入转矩为 T1=2.506Nmm3)由表107选取尺宽系数14)由表106查得材料的弹性影响系数ZE189.8Mpa5)由图1021d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限650MPa;大齿轮的接触疲劳强度极限550MPa;6)由式1013计算应力循环次数N160njLh607101(2836010)2.4810hN2N1/i22.4810/3.62=6.8510h7)由图1019查得接触疲劳寿命系数K0.90;K0.928)计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1,安全系数S1,由
9、式(1012)得 0.9650MPa=585MPa 0.92550MPa=506MPa(2)计算试算小齿轮分度圆直径dd2.32=2.32=41.803mm(3)计算圆周速度v=1.554m/s(4)计算齿宽b及模数mb=d=140.63=41.803mmm=1.74mmh=2.25 m=2.251.74mm=3.92mmb/h=40.63/3.81=10.66(5)计算载荷系数K已知载荷平稳,由表10-2取K=1.0;根据v=1.51m/s,8级精度,由图108查得动载系数K=1.12;由表104插值法查得K=1.452;由图1013查得K =1.35;由表103查得K =K =1故载荷系数
10、K= K K K K=1.01.1211.452=1.626(6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(1010a)得d1= d1t=41.803=45.04mm计算模数mm = d1/ Z1=45.04/24mm=1.877mm3.按齿根弯曲强度设计由式(105) m(1)确定计算参数 1)计算载荷系数K=KKKK =1.01.1211.35=1.5122)由图1020c得 =500Mpa =380Mpa3)由图1018取弯曲疲劳寿命系数 K=0.83 K=0.854)查取齿型系数由表105查得Y=2.65;Y=2.2065)查取应力校正系数由表105查得Y=1.58;Y=1.786)
11、计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4= K/S=0.83500/1.4MPa=296.43MPa= K/S=3800.85/1.4MPa=230.71MPa7)计算大、小齿轮的并加以比较=2.651.58296.43=0.01412=2.2061.78230.71=0.01702 大齿轮的数值大。(2)设计计算m=1.308mm对比结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,则取m=2mm,按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d1=45.72mm于是Z1=
12、 d1/m=45.04/2=22.52取Z1=23 则 Z2=i2Z=3.6223=83.26取Z2=834.几何尺寸计算1)、计算中心距a=( Z1+ Z2)m/2=(23+83)2/2=106mm2)、计算大、小齿轮的分度圆直径d1=m Z1=223mm=46mmd2=m Z2=293mm=166mm3)、计算齿轮宽度b= d1 =146mm=46mm圆整后取B2=45mm,B1=50mm(二)低速级齿轮传动的设计1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1)根据要求的传动方案,选用标准直齿圆柱齿轮2)传送设备的速度不高,故选用8级精度(GB 1009588)3)材料选择。小齿轮选用45钢(表
13、面淬火)齿面硬度约为280HBS,大齿轮选用45钢(表面淬火)硬度为240HBS;4)试选小齿轮齿数Z24,大齿轮齿数Z i3Z=2.5824=61.92,取Z2=62;2、按齿面接触强度设计因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算按式(109a)试算,即 d2.32 1)确定公式内的各计算数值1)试选K1.32)小齿轮传递的转矩T2=87.12Nmm3)由表107选取尺宽系数14)由表106查得材料的弹性影响系数ZE189.8Mpa5)由图1021d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限600MPa;大齿轮的接触疲劳强度极限550MPa;6)由式1013计算应力循环次数
14、N160 njLh6.8510hN2N1/i36.8510/2.58=2.6610h 7)由图1019查得接触疲劳寿命系数K0.92;K0.968)计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1,安全系数S1,由式(1012)得 0.92600MPa552MPa 0.96550MPa528MPa(2)试算小齿轮分度圆直径 ddt22.32=2.32=63.3mm(3)计算圆周速度v=0.65m/s(4)计算齿宽b及模数mb=dt1=163.3=63.3mmm=2.64mmh=2.25 m=2.252.64=5.93mmb/h=63.3/5.93=10.67(5)计算载荷系数K已知载荷平稳,由表10-2取
15、K=1.0,根据v=0.65m/s,8级精度,由图108查得动载系数K=1.0;由表104插值法查得K=1.456由图1013查得K =1.4由表103查得K = K =1故载荷系数K= K K K K=1.01.011.456=1.456 (6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(1010a)得d2= dt2=63.3=65.74mm计算模数mm = d2/ Z1=65.74/24=2.74mm3.按齿根弯曲强度设计由式(105) m(1)确定计算参数 1)计算载荷系数K=KKKK =1.01.011.4=1.42)由图1020c得 =500Mpa =380Mpa3)由图1018取弯
16、曲疲劳寿命系数 K=0.85 K=0.904)查取齿型系数由表105查得Y=2.65;Y=2.275)查取应力校正系数由表105查得Y=1.58;Y=1.736)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.41= K/S=0.85500/1.4Map=303.57MPa2=K/S=0.9380/1.4Map=244.29MPa7)计算大、小齿轮的并加以比较=2.651.58303.57=0.0138=2.271.73244.29=0.0161 大齿轮的数值大。(2)设计计算m=1.896mm对比结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数m的大小主要取决于
17、弯曲强度决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,则取m=2.5mm,按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d1=73.01mm于是Z1= d1/m=65.74/232.87取Z1= 33 则 Z2=i3Z1=2.583385.14 取Z2=864.几何尺寸计算1)、计算中心距a=( Z1+ Z2)m/2=(33+86)2/2=119mm2)、计算大、小齿轮的分度圆直径d1=m Z1=233=66mmd2=m Z2=286=172mm 3)、计算齿轮宽度b= d1 =166=66mm圆整后取B2=65mm,B1=70mm五、轴的设计计算轴:1 找出输入轴上的功率P、转速n
18、和转矩TP=1.86Kw n=710r/min T=25.06N.m选取轴的材料为45钢,调质处理。根据表153,取C的值为112由此确定最小轴的直径d=15.45mm 选d=20mm2 求作用在齿轮上的受力Ft=1089.6NFr= =396.6N(=20)3 轴的结构设计1) 拟定轴上零件的装配方案,如下(1)第一段轴用于安装带轮(经过受力分析满足要求),外形尺寸为:dl=2040mm,即直径为20mm,长度为40mm。 (2)第二段轴肩用于对带轮进行轴向固定,取直径为25mm,长度为76mm。(3)第三段用于安装深沟球轴承6206和挡油板,取内径为30mm,长度26mm (4)第四段为轴
19、肩,为深沟球轴承进行轴向定位,直径为38mm长度为87mm. (5)第五段为小齿轮,齿轮采用齿轮轴的形式,直径为34mm,长度为46mm。 (6) 第六段用于安装深沟球轴承6206和挡油板,取内径为30mm,长度42mm4载荷分析将带轮的压轴力F看作水平。(1)弯矩 在水平面内 F=1204.43N Ft=1089.6N 求得支反力=321.86N =767.74N水平面内最大的弯矩在B断面内,M=41841在铅垂面内 Fr=396.6N 求得支反力=2065.8N =-464.77N 铅垂面内最大的弯矩在B断面内, M=25330 经两弯矩合成,最大的弯矩在B断面内,其值为48911(2)校
20、核轴的强度 轴的危险截面在B截面,求其当量弯矩 =由于转矩T产生的切应力为脉动循环变应力,取=0.6则 =2MPa1.210齿轮端面与内机壁距离10机盖,机座肋厚 7轴承端盖外径+(55.5)102mm 130mm十一、设计小结由于时间比较紧,所以这次的设计存在许多缺点,很多时候,由于缺少经验,取值过于保守,使整体结构庞大,很多地方浪费材料;同时箱体的设计很粗糙。但通过这次的减速箱的设计,使我能学习到很多实践知识,同时将公差课,机械制造基础,机械设计,材料力学,等课程综合起来了,了解了机械设计的基本流程。在设计的过程中,我们大量查阅国标,积极请教老师,很好的培养了我们作为工科技术人员的基本素养
21、,老师丰富的经验,使我们了解了作为工程师的必备素质。相信在类似设计经验的积累,我在以后的学习或者实际工作中,能够设计出紧凑、质量轻、强度高的机械参考资料目录1机械设计课程设计指导书,高等教育出版社,宋宝玉主编,2006年8月第一版;2机械设计(第四版),高等教育出版社,邱宣怀主编,1997年4月第四版;3机械设计(第八版),高等教育出版社,濮良贵,纪名刚主编,2006年5月第八版;4机械制图,高等教育出版社,何铭新、钱可强主编,2004年1月第五版;5互换性与技术测量,高等教育出版社,李柱,徐向前主编,2004年12月第一版;6课程设计图册高等教育出版社,龚溎义主编,1989年5月第三版;7 机械原理,高等教育出版社,孙桓主编,2006年5月第七版;24