一级圆柱齿轮减速器说明书

机械设计课程设计计算说明书设计题目：带式运输机传动装置（一级减速箱）设计班级：食品学院食品科学与工程0804设计者：田海蕊学号：0103080403指导老师：刘利国目录一．传动方案的拟定1二．电动机的选择2三．传动装置的运动和动力设计3四．齿轮传动的设计6五．传动轴的设计8六．滚动轴承的设计17七．键连接的设计18八．箱体的设计19九．润滑和密封的设计21计算过程及计算说明一、传动方案的拟定由于本设计的要求较低，并已知输出功率，为增大效率，故建立如图所示的传动方案及减速器构造。二、电动机选择1、电动机类型和结构的选择：选择Y系列的三相异步电动机，此系列电动机是属于一般用途的全封闭式自扇冷电动机，结构简单，工作可靠，并且价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。2、电动机容量选择：电动机所需工作功率为：Ｐd＝ＰＷ／ηa　(kw)其中ＰＷ＝5(kw)且电动机至运输带的传动总效率为：η总=η轴2×η齿×η联由指导书得到：η联=0.99其中：η轴、η齿、η联分别为轴承、齿轮传动、联轴器的传动效率，现取η轴=0.99，η齿=0.98，η联=0.99则：　η总=0.992×0.98×0.97=0.95故电机所需的工作功率为　　　　Pd　=ＰＷ／η总=5/0.95=5.26(kw)而实际选取P电=1.2Pd=6.32(kw)根据容量，由相关手册查适合电动机型号：（电机型号如下表）电动机型号额定功率kw电动机转速(r/min)电动机质量kg同步转速满载转速Y160M-411150014601223、确定各级转速由选定电机的满载转速nm和已知的传动比i可得：n小齿=nm=1460(r/min)以及n大齿=n小齿/i=1460/3.8=384.2(r/min)三、传动装置的运动和动力设计：将传动装置各轴由高速到低速依次定为Ⅰ轴和Ⅱ轴，且i为相邻两轴转数的传动比η1，η2，......为各传动构件的传动效率PⅠ，PⅡ，......为各轴的输入功率，（KW）TⅠ，TⅡ，......为各轴的输入转矩（N·m）Ⅰ,nⅡ,......为各轴的输入转速（r/min）则就可按电动机轴至工作运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数运动参数及动力参数的计算（1）计算各轴的转数：Ⅰ轴：nⅠ=nm=1460（r/min）　　Ⅱ轴：nⅡ=nm/i=1460/3.8=384.2r/min（2）计算各轴的输入功率：Ⅰ轴：PⅠ=P电×η1=6.32×0.99=6.23（KW）η轴=0.99η齿=0.98电动机选取：Y160M-4齿轮转数n小齿=1460(r/min)n大齿=384.2(r/min)Ⅱ轴：PⅡ=PⅠ×η2×η3=6.23×0.99×0.98　=6.07（KW）（3）计算各轴的输入转矩：电动机轴输出转矩为：Td=9550·P电/nm=9550×6.32/1460=41.34（N·m）Ⅰ轴：TⅠ=Td·η1=41.34×0.99=40.93（N·m）Ⅱ轴：TⅡ=TⅠ·i·η2·η3=40.93×3.8×0.99×0.98=150.88（N·m）（4）计算各轴的输出功率：由于Ⅰ～Ⅱ轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：故：P’Ⅰ=PⅠ×η轴承=6.23×0.99=6.17（KW）P’Ⅱ=PⅡ×η轴承=6.07×0.99=6.01（KW）（5）计算各轴的输出转矩：由于Ⅰ～Ⅱ轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：则：T’Ⅰ=TⅠ×η轴承=40.93×0.99=40.52N·m）T’Ⅱ=TⅡ×η轴承=150.88×0.99=149.37N·m）综合以上数据，得表如下：轴名效率P（KW）转矩T（N·m）转速nr/min传动比i输入输出输入输出电动机轴6.3241.9114603.8Ⅰ轴6.236.1740.9340.521460Ⅱ轴6.076.01150.88149.37384.2四、齿轮传动的设计：(1)、选择齿轮材料小齿轮：45钢调质，230HBS。大齿轮：45钢正火，190HBS。m=2=43mm=60mmZ1=22Z2=84初估速度：小齿轮工作次数多，硬度大，选硬齿面。经计算为低速且由题可知载荷平稳又不大，选用45钢调质，齿面硬度为230HBS。大齿轮选软齿面，选用45钢正火，齿面硬度为190HBS。(2)、确定许用接触应力齿面硬度=2.8*230=644Mpa=644Mpa齿面硬度=2.8*190=532Mpa=532Mpa(3).小齿轮直径=9550*6.23/1460=40.751Nm齿轮对轴承对称布置K=1.3Ψd=1U=i=3.8=42.037mm(4).确定m,z,b初取Z1=25m=d1/Z1=1.68mmm=2Z1=42.037/2=21.02Z1=22d1=mZ1=44mmb=Ψdd1=1X42.037=43=43=60(5)验算齿根弯曲强度σFlim1=齿面硬度=230MpaσFlim2=齿面硬度=190MpaZ1=22=0.89=2.54Z2=84=0.98=2.21安全系数：=230/(1*0.89)=258Mpa=190/(1*0.98)=194Mpa=62.47(6).几何尺寸：a=106mmD1=Φ25mmL1=60mmD2=Φ32mmL2=40mmD3=Φ35mmL3=40mmD4=Φ40mmL4=10mmD5=Φ58mmL5=60mmD6=Φ43mmL6=10mmD7=Φ35mm，L7=20mmd2=mz2=168mma=(d1+d2)/2=106mm(7)精度等级齿轮圆周速度：v=π·d1·n1/（60×1000）=3.14×44×1460/（60×1000）=3.36m/s选择8级精度合适五、轴的设计1.输入齿轮轴的设计(1)按扭转强度估算轴的直径选用45号钢调质，硬度217~255HBS轴的输入功率为PⅠ=6.23KW转速为nⅠ=1460r/min取c=120d≥(2)确定轴各段直径和长度从联轴器起第一段，由于联轴器与轴键联结，因此轴加粗5%,取D1=Φ25mm，轴段长L1=60mm右起第二段直径取D2=Φ32mm根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与联轴器的左端面间的距离为10mm，则取第二段的长度L2=40mm右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6207型轴承，其尺寸为d×D×B=35×72×17，那么该段的直径为D3=Φ35mm，长度为L3=40mm右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D4=Φ40mm，长度取L4=10mm右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为Φ58mm，分度圆直径为Φ54mm，齿轮的宽度为60mm，则，此段的直径为D5=Φ58mm，长度为L5=60mmFt=2614.42NFr=951.57NRA=RB=1307.21NRA’=RB’=475.79NMC=81.05NmMC1’=MC2’=29.50NmMC1=MC2=86.25NmT=56.21Nmα=0.6MeC2=92.61Nm［σ-1］=45MpaMD=33.726右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D6=Φ43mm长度取L6=10mm右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D7=Φ35mm，长度L7=20mm(3)求齿轮上作用力的大小、方向小齿轮分度圆直径：d1=44mm作用在齿轮上的转矩为：T1=5.621×104N·mm③求圆周力：FtFt=2T1/d1=2×5.621×104/46=2614.42N④求径向力FrFr=Ft·tanα=2614.42×tan200=951.57NFt，Fr的方向如下图所示（4）轴承支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。水平面的支反力：RA=RB=Ft/2=1307.21N垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0那么RA’=RB’=Fr/2=475.79N（5）画弯矩图右起第四段剖面C处的弯矩：水平面的弯矩：MC=RA×0.062=81.05Nm垂直面的弯矩：MC1’=MC2’=RA’×0.062=29.50Nm合成弯矩：（6）画转矩图：T=Ft×d1/2=56.21Nm（7）画当量弯矩图因为是单向回转，转矩为脉动循环，α=0.6可得右起第四段剖面C处的当量弯矩：（8）判断危险截面并验算强度右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知MeC2=92.61Nm,由表知有:D1=Φ35mmL1=85mmD2=Φ40mmL2=75mmD3=Φ45mmL3=40mmD4=Φ49mmL4=50mmD5=Φ54mmL5=10mmD6=Φ45mmL6=20mmFt=1484.96N［σ-1］=45Mpa则：σe=MeC2/W=MeC2/(0.1·D43)=92.61×1000/(0.1×403)=15.23Mpa［σ-1］右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面：σe=MD/W=MD/(0.1·D13)=33.726×1000/(0.1×253)=21.58Mpa［σ-1］所以确定的尺寸是安全的。受力图如下：2.输出轴的设计计算(1)按扭转强度估算轴的直径选用45号钢调质，硬度217~255HBS轴的输入功率为PⅡ=6.07KW转速为nⅡ=384.2r/mind大于等于(2)确定轴各段直径和长度从输出端开始右起第一段，且还有一个键与连轴器相连，直径扩大5%，D1=Φ35mm，轴段长L1=85mm,便于输出。②右起第二段直径取D2=Φ40mm，取第二段的长度2=75mm。③右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6209型轴承，其尺寸为d×D×B=45×85×19，那么该段的直径为Φ45mm，长度为L3=40mm。④右起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直径要增加5%，大齿轮的分度圆直径为206mm，则第四段的直径取Φ49mm,齿轮宽为b=43mm，为了保证定位的可靠性，取轴段长度为4=50mm⑤右起第五段，考虑齿轮的轴向定位,和轴肩，取轴肩的直径为D5=Φ54mm,长度取L5=10mm⑥右起第六段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D6=Φ45mm，长度L6=20mmFr=540.48NRA=RB=742.48NRA’=RB’=270.24NM=46.03NmMC1’=MC2’=16.75NmMC1=MC2=48.98NmT=207.31Nmα=0.6MeC2=141.00Nm［σ-1］=40MpaMD=91.77Nm(3)求齿轮上作用力的大小、方向大齿轮分度圆直径：d2=206mm作用在齿轮上的转矩为：T2=9550×P2/n2=9550×6.07/379.0=152.95N·m③求圆周力FtFt=2T2/d2=2×152.95/0.206=1484.96N④求径向力FrFr=Ft·tanα=1484.96×tan200=540.48NFt，Fr的方向如下图所示（4）轴承支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。水平面的支反力：RA=RB=Ft/2=742.48N垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0那么RA’=RB’=Fr/2=270.24N（5）画弯矩图右起第四段剖面C处的弯矩：水平面的弯矩：MC=RA×0.062=46.03Nm垂直面的弯矩：MC1’=MC2’=RA’×0.062=16.75Nm合成弯矩：（6）画转矩图：T=Ft×d2/2=152.95Nm（7）画当量弯矩图:因为是单向回转，转矩为脉动循环，α=0.6可得右起第四段剖面C处的当量弯矩：（8）判断危险截面并验算强度:右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知MeC2=104.01Nm,［σ-1］=40Mpa则：σe=MeC2/W=MeC2/(0.1·D33)=104.01×1000/(0.1×453)=11.41Mp