机械设计基础课程设计一级圆柱齿轮减速器

机械设计基础课程设计设计题目：一级圆柱齿轮减速器内装1.高速轴2.低速轴3.齿轮机械工程学院模具141班级小组人员：指导老师：完成日期2015年2月31日成绩100成都纺织高等专科学校已知输送带工作拉力F=4.8KN，输送带工作速度V=1.7m/s，滚筒直径D=450mm，两班制，连续单项运转，载荷较稳定，使用折旧期为8年，室外工作，灰尘较大，环境最高温度35℃，三相交流电，电压380/220V；四年一次大修，三年一次中修，半年一次小修；一般机械厂制造，小批量生产。电动机的选择计算项目计算内容及说明主要结果选择电动机的额定功率∵查机械设计手册知：V带传动η带=0.96，滚动轴承η轴承=0.97，联轴器η联=0.98，卷筒η卷=0.96。∴电动机至卷筒轴的传动效率η=η带η²轴承η齿η联=0.96×0.99²×0.98×0.97=0.89工作机的效率ŋw=η轴承η卷=0.99×0.96=0.95。则工作机所需的电动机输出功率：Pd=Fv/1000ηηw=4800×1.7/1000×0.89×0.95=9.65（Kw）查机械设计手册：选电动机额定功率Pcd=11Kw。Pd=9.65（Kw）Pcd=11Kw选择电动机的转速卷筒轴工作转速ηw=600×1000╳1.7/3.14╳450＝72.19（r/min）∵V带传动比i带＝2～4，单级直齿圆柱齿轮传动比i齿＝3～5则总传动比的合理范围i＝i带·i齿=6～20得电动机转速可选范围：n=i·nw=（6～20）×72.19=433。14～1443.8（r/min）∴选电动机的同步转速n=1000r/min较合适。查机械设计手册，确定电动机的型号为Y160L-6，满载转速nm=970r/minnm=970r/min传动装置的总传动比传动装置的总传动比i=nm/nw=970/72.19=13.44i=13.44分配各级传动比分配V带传动比i1=3.2单极直齿圆柱齿轮传动比i2=4.2i1=3.2i2=4.2计算各轴的输入功率小齿轮P1=Pd×η带=9.65×0.96=9.264KW大齿轮P2=P1×η²轴承η齿=9.264×0.99²×0.97=8.81Kw卷筒轴Pw=P2×η联η轴承=8.81×0.98×0.99=8.55KwP1=9.264KwP2=8.81KwPw=8.55KwV带传动的设计计算项目计算内容及说明主要结果确定计算功率PcPc=KA·Pd，已知Pd=9.625Kw查机械设计基础表4.7得KA=1.2，则Pc=1.2×9.65=11.58KwPc=11.58Kw计算带型根据Pc=11.58KW和小带轮转速n1=nm=970r/min,按图4.12选择B型带B型带确定V带轮基准直径查表4.8选取dd1=125mm由式(4-12)∵n1/n2=i1∴n2=n1/i1=970/303.125r/mindd2=（n1/n2）dd1(1-ε)=970/303.125×（1-0.02）=392（mm）查表4.8，选取dd2=400mm取dd1=125mmdd2=400mm验算带速由式（4-19）得V=πdd1n1/60×1000=6.35m/s带速V在5~25（m/s）范围内合适取中心距0.7（dd1+dd2）a02(dd1+dd2)取Ld=2300m确定带的基本长度367.5a01050，初取a0=700mm由式（4-21）计算V带的基本长度L0=2a0+π/2（dd1+dd2）+(dd2-dd1)²/4a0=2×700+π/2（125+40)+(400-125)²/4×700=2251.26(mm)查表4.2，选取带的基准长度Ld=2300mm查表4.2，由式（4-22）计算实际中心距a≈a0+（Ld-L0）/2=700+(2300-2251.26)/2=724.37mm考虑安装调整和补偿张紧力的需要，中心距应有一定的调整范围，由式（4-23），（4-24）得amin=a-0.015Ld=724.37-0.015X2300=689.87mmamax=a+0.03Ld=724.37+0.03X2300=793.37（mm）m满足设计要求Amin=689.87mmAmax=793.37（mm）验算小带轮的包角由式（4-25）得小带轮的包角α1=180°－（dd2-dd1）×57.3°/a=180°－（400-125）×57.3°/724.37=158.25α1≥120°，合适7,确定V带的根数查表4.4得:P0=1.64KW,△P0=0.30KW查表4.5得:Kα=0.94，查表得KL=1.01由式（4-26）计算V带的根数Z=Pc/[P0]=Pc/(P0+△P0)KLKα=11.58/（1.64+0.30）×0.94×1.01取Z=7根确定单根V带的初拉力查表4.8，得q=0.17kg/m由式（4-28）得单根V带的初拉力F0=（500PL/zv）×（2.5/KQ-1）+qv²=（500×11.58/7×6.35）×（2.5/0.94-1)+0.17×6.35²=223.08N单根V带张紧所需的初拉力F0=223.089，确定带轮在带轮轴的拉力由式（）4-29近似计算传动作用在带轮轴的压力FQ=2ZF0sinα1/2=2×7×223.08×sin223/2=2905.81NFQ=2905.81N10,带轮结构设计11，传动比调整小带轮dd1=125mm，采用实心式大带轮dd2=400mm300采用轮辐式V=6.35m/s25m/s带轮均采用HT150制造∵因已选取dd1=125mm，dd2=400mm，得i1=dd2/dd1=400/125=3.2∵i=i1·i2=13.44∴i2=i/i1=13.44/3.2=4.2i1=3.2i2=4.212，计算各级转速小齿轮：n1=nm/i1=970/3.2=303.125r/MM大齿轮：n2=n1/i2=303.125/4.2=72.19r/mm卷筒轴：nw=n2=72.19r/mm满足题目设计要求。N1=303.125r/mmN2=72.19r/mm计算各轴的输入转矩电机轴输入转矩：Td=9550×Pd/nm=9550×9.65/970=95.01N·m小齿轮轴输入转矩：T1=9550×P1/n1=9550×9.264/303.125=291.86N·mTd=95.01N·mT1=291.86N·mT2=1165.47N·m大齿轮轴输入转矩T2=9550×P2/n2=9550×8.81/72.19=1165.47N·m单级直齿圆柱齿轮的传动的设计计算项目计算内容及说明主要结果1，选取材料和确定叙永应力小齿轮材料：45钢，调制硬度为HB1=210~280HBS，计算中用215HBS1,大齿轮材料：45钢，正火硬度为HB2=170~210HBS，计算中用185HBS小齿轮许用应力：[σ]H1=380+0.7HB1=380+0.7×215=530(MPa)大齿轮许用接触应力：[σ]H2=380+0.7HB2=380+0.7×215=510(MPa)小齿轮许用弯曲应力：[σ]F1=H0+0.2HB1=140+0.2×215=183(MPa)大齿轮许用弯曲应力：[σ]F1=140+0.2HB2=140+0.2×185=177(MPa)接触疲劳强度计算齿轮的主要尺寸（1）计算小齿轮所需传递的转矩下：T1=9550×P1/n1=9550×（9.264/303.125）×10³=2.92×100⁴T1=2.92×100⁴2，确定载荷系数K3,计算齿数比4，选择齿宽系数φd据K=1.3~1.7，原动机为电动机，载荷较平稳，齿轮支撑为对称配置取较小值K=1.4Μ=z2/Z1=i2=4.2据齿轮为轮齿面和齿轮在两轴承间对称布置，由表6.9取Φd=1K=1.4μ=4.2Φd=15，材料系数ZE6,按式（6-28）计算小齿轮的分度圆直径d1（7）确定齿轮的模数m查表6.6得ZE=189.8MPa½3μ1+μ·ΨKT1·21-[σσ3.52ZE1＞d=95mm∵中心距a=（d1/2）（1+μ）=247（mm）∴M=（0.007~0.020）×247=1.729~4.94按标准模数系列（表6.1）Z1=d1/m=95/2.5=38故调整μ：Z1=38Z2=162a=247.5mm（8）按式（6-32）确定齿轮的齿轮数Z1和Z2（9）计算齿轮的主要尺寸（10）计算齿轮的圆周速度V并选择齿轮精度∵a=95（μ+1）/2=250μ=4.263Z2=μz1=4.263×38=162齿轮分度圆d1=mz1=2.5×38=95mm∴d2=mz2=2.5×162=405齿轮转动的中心距：a=（d1+d2）=（95+405）/2=250（mm）齿轮宽度：b=b2=φd·d1=1×95=95（mm）b1=b2+(5∽10)=100∽105mm取b1=100V=πd1n1/60×1000=1.51m/s按表6.14选取齿轮精度等级为8级精度b2=95mmb1=100mmV=1.51m/s精度为8级3，较核齿根的弯曲疲劳强度（1）选YFS并比较大小（2）计算大齿轮齿根的弯曲应力查表6.8，z1=38YFS1=4.02Z2=162YFS2=3.92YFS1/[σ]=4.02/183=0.0220YFS2/[σ]F2=3.92/177=0.0221σF2=2KT1YFS2/bm²z1=2×1.4×2.92×10∧5×3.92/95×2.5²×38=142.05MPa[σ]F2∴齿轮的弯曲疲劳强度足够。大小齿轮的弯曲疲劳强度足够。4.计算齿轮的主要几何尺寸分度圆直径为：d1=mz1=2.5×38=95mmd2=mz2=2.5×162=405mm齿顶圆直径为：da1=d1+aha*m=95+2×1=97mmda2=d2+2ha*m=405+2×1=410mm齿根圆直径为df1=d1-2（ha*+c*）m=9*5-2（1+0.25）×2.5=88.75mmdf2=d2-2（ha*+c*）m=405-2*（1+0.25）×2.5=398.75（mm）d1=95mmd2=405mmda1=97mmda2=410mmdf1=88.75mmdf2=398.75（mm）5，齿轮结构设计∵小齿轮直径较小∴考虑将小齿轮与轴做成整体——齿轮轴高速轴设计计算项目计算内容及说明主要结果1,选择轴的材料确定许用应力考虑到本次设计为普通用途中小功率减速器，选用45钢调质处理由表《机械设计基础》9.1查得σb=637MPa[σb]-1=59Mpaσb=637MPa[σb]-1=59Mpa2,初步计算最小轴径高速轴传递功率P1=9.264KW，由表9.2查得C=（118～107）则d1≧C·13311303.1259.264107)x～(118=np=36.58～33.17(mm)因轴上开一个键槽故将轴径增大5％，则d1x1.05≧38.409～34.828取轴径d1=38mmd1=38mm3,轴上零件定位固定和装配单级减速器中将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称布置（图9.15），两轴承分别以套筒定位，周向则采用小过盈配合固定。大带轮以轴肩和轴端挡圈轴向定位，平键做周向定位。轴做成阶梯形，右端套筒和右轴承从右面装入，左端套筒，左轴承左端盖，大带轮依次从左面进入4.轴的结构设计轴径的设计d1=38mmd2=d1＋2h=38＋2×0.07×38=43.32㎜考虑该段轴上的密封尺寸，取d2=44㎜轴承型号初选为6210深沟球轴承.查手册得轴承宽度B轴承=20㎜，则d3=50㎜（符合轴承内径同时d3d2，以便于轴承装拆）min)/(25.1556125.30350d13rmmnmin/105.15rmm故采用油润滑（查教材P245）毛毡圈密封，考虑非定位轴肩，取d4=51mm(d4d3),以便于齿轮装拆,但因da1=100mm2d4,查《简明机械零件设计手册》表10-25，d4轴段应与小齿轮做成整体---齿轮轴。所以d4=df1=88.75mm,且小齿轮不需