一级圆柱齿轮传动装置

1/21机械设计课程设计计算说明书设计题目：一级圆柱齿轮传动装置装控专业班设计者：指导老师：周瑞强2010年12月31日广东石油化工学院2/21目录一、课题任务……………………………………………………3二、传动方案的拟定及说明…………………………………4三、电动机的选择………………………………………………4四、传动件的设计计算…………………………………………9五、轴的设计和轴承,键的选择校核…………………………11六、减速器机体结构尺寸………………………………………20七、装配图设计………………………………………………21八、零件图设计…………………………………………………24九、设计小结……………………………………………………253/21一、课题任务(一)课程设计的目的1、综合运用机械设计及其他先修课的知识，进行机械设计训练，使已学知识得以巩固、加深和扩展；2、学习和掌握通用机械零件、部件、机械传动及一般机械的基本设计方法和步骤，培养学生工程设计能力、分析问题及解决问题的能力；3、提高学生在计算、制图、运用设计资料（手册、图册）进行经验估算及考虑技术决策等机械设计方面的基本技能和机械CAD技术。(二)具体任务：1、传动方案的分析和拟定；2、电动机的选择，传动装置的运动和动力参数的计算；3、传动件的设计（齿轮传动（单极））；4、轴的设计（所有轴的结构设计，低速轴的弯、扭组合强度校核及安全系数校核）；5、轴承的设计（所有轴承的组合设计，低速轴上轴承的寿命计算）；6、键的选择及强度校核（高速轴上键的校核）；7、联轴器的选择；8、减速器的润滑与密封；9、减速器装配图设计（箱体、箱盖、附件设计等）；10、零件工作图设计；11、编写设计计算说明书；12、总结及答辩。(三)已知条件：1、输送机螺旋轴转矩：T=260N·m2、输送机螺旋轴转速n＝140r/min3、工作条件：连续单向运，工作时有轻微振动，输送机工作轴转速允许误差为5%5、使用期：8年，两班制工作6、产量：小批量生产。(四)工作要求4/211、减速器装配草图：A0号图纸，M1：12、减速器总装图一张：A0号图纸M1：13、低速轴图一张：A3号图纸M1：14、低速齿轮图一张：A3号图纸M1：25、轴一一张：A3号图纸M1：15、设计计算说明书一份：10000～15000字二、传动方案的拟定和及说明1、传动系统的作用：作用：介于机械中原动机与工作机之间，主要将原动机的运动和动力传给工作机，在此起减速作用，并协调二者的转速和转矩。2、分析传动方案：此传动方案的特点：特点：结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。电机不会与箱体发生干涉。三、电动机的选择1、选择电动机系列按工作要求及工作条件，选用Y系列三相异步电动机，封闭式结构，电压为380V，。2、选电动机功率（1）传动装置总效率807.096.092.097.099.099.0ηηηηη0.9692.097.0η899.0η99.0η812425434221a54321螺旋轴效率：圆锥齿轮传动效率：＝效率：级精度的一般齿轮传动＝滚子轴承效率：＝：弹性套柱销联轴器效率确定各部分效率如下：按文献表（3）电动机功率因工作机所需功率：5/21Pw=kwnTw14.492.095501402609550所以电动机功率：kwPPLd13.5807.014.4ηa从设计手册表19-1中可选额定功率为5.5kw的电动机3、确定电动机转速按设计手册表2-1推荐的传动比范围，单级减速器圆柱齿轮传动的传动比5~3/1i,开式锥齿轮传动的传动比3~2/2i则总传动比为范围15~6/ai，转速可选范围：min/2100~84014015~6rninLaD可见，电动机同步转速可选1000r/min，1500r/min两种，根据相同功率的三种转速，从表19-1中查出两个电动机型号电动机型号额定功edPKw同步转速/minr满载转速/minr堵转转矩与额定转矩比最大转矩与额定转矩之比01Y132S-45.5150014402.22.22Y132M2-65.510009602.02.0综合考虑多方面因素，选择第一种方案，即选电动机型号为Y132S-6，则电动机的参数如下表：安装尺寸中心高H外形尺寸L*HD底脚安装尺寸A*B地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸D*E装键部位尺寸F*G132475*315216*1401238*8010*334、传动比分配6/21总传动比68.6140960wmnni，综合分配传动比，得：圆柱齿轮传动比31i，圆锥齿轮传动比29.22i5、运动条件及运动参数分析计算（1）、各轴输入功率电动机轴kwPPdD13.5高速轴Ⅰ输入功率kw08.599.013.5η11DPP低速轴Ⅱ的输入功率kw88.497.099.051.4η3212PP圆锥齿轮轴Ⅲ的输入功率kw78.499.099.033.41223PP螺旋轴Ⅳ的输入功率kwPP14.496.092.099.024.42542234（2）、各轴输入转速电动机min/960rndn高速轴Ⅰ输入转速min/9601rnnD中间轴Ⅱ的输入转速min/3203960112rinn圆锥齿轮轴Ⅲ的输入转速min/32023nn螺旋轴Ⅳ的转速min/93.282675.2360234rinn（3）、各轴输入扭矩电动机轴输出转矩mNnpTmDD03.51144056.4955095507/21高速轴Ⅰ输入扭矩mNnPT53.50144051.495509550111低速轴Ⅱ输入扭矩mNnPT63.14536033.495509550222锥齿轮轴Ⅲ输入扭矩mNnPT65.14236024.495509550333螺旋轴Ⅳ的输入转矩mNnPT74.13913567.395509550444各轴的输出转矩分别为各轴的输入转矩的0.99综上可列出下表：轴号电动机轴Ⅰ轴IⅡ轴Ⅲ轴Ⅳ轴转速960960320320139.78P5.135.084.784.784.14T51.0350.52142.65142.65282.93I13130.990.940.900.860.807四、传动件的设计计算1、选材选小齿轮：45号钢调质,齿面硬度为229~286HBS。选大齿轮：45号钢调质，齿面硬度为229~286HBS。2、确定需用应力查课本得到MpaMpaFEH660,700查表得：HS=1.1,FS=1.25查表得：188,5.2EHZZ则MpaMpaHHFF5091.15603682.146021218/213、按轮齿弯曲强度设计计算齿轮按8级精度制造，取载荷K=1.5，齿宽系数8.0d，小齿轮上的转矩为mmNnpT299101055.91161则mmZZZuuKTdHHEd555605.21884148.0299105.1212323211）（）（那么齿数取328112,112284,28121121ZZiZiZZ实际传动比则大齿轮齿数56b52bmm8.44568.0db1402224562amm22421122Zdmm56228mZd2m,55.12835.4121d21221111，，取齿宽中心距得取宽mmddZdm查课本图11-8可得25.2,36.221FaFaYY查课本图11-9可得82.1,72.121SaSaYY][65.752828.4472.136.2311705.12212121111FSaFaFzbmYYKT因为][97.8372.125.282.136.265.75YYYY211212SaFa2SaFaFFF2221211103.8FaSaFFFFaSaYYYY故强度校核符合要求4、齿轮的圆周速度smsmndv/6/22.410006014405614.310006011对照课本表11-2，可知选8级制造精度是合宜的。5、其他参数9/21mmdmmdmmdmmdmmhmmhffaafa17250168605.222121五、轴的设计和轴承,键的选择校核（一）高速轴的结构设计1、选材选用45号钢调质处理。查课本第245页表14-2取][=38Mpa,C=110。2、初估直径mmnpCd09.16144051.411033轴上有单个键槽，轴径应增加3％所以d16.09×（1＋3％）＝16.57mm圆整取d=20㎜，且该段轴径与联轴器相连，差得电动机轴直径为38mm，故综合考虑取d为36mm，L=60mm。1d取38mm，mmL8012d取40mm，查课程设计课第131页表15-3，选用6009c轴承，轴承宽度为B=10mm所以取2d=32mm，mmL2823d取60mm，因为高速轴为齿轮轴，故取其直径为齿轮齿顶直径mmL5634d取44mm，，mmL1045d取40mm，mmL1853、校核该轴和轴承mmLmmLmmLmmLmmLmmLmmL28,10,50,10,25,55,80654321mmlmmlmml120,48,4832110/21作用在齿轮上的圆周力为：NdTFt21.106856299102211径向力为NtgtgFFtr80.3882021.1068法向力nF=NFt79.100320cos21.1068cos轴向力Fa=0N求垂直面的支反力：NlldFllFFarv40.16996260029680.33822214211NFFFvrv40.16940.16980.33812求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：mNlFMvav13.810004840.16922mNlFMvav13.810004840.16911/求水平面的支承力：由1122()HtFllFl得NFlllFtH11.53421.10684848482121NFFFHtH10.53411.53421.106812求并绘制水平面弯矩图：mNlFMmNlFMHaHH64.2510004810.53464.2510004811.53422/11aH求F在支点产生的反力2131llFlFF=N4869680.388120FFFFF12=N80.87480.38848611/21求并绘制F力产生的弯矩图：32FlMF=mN66.46100012080.38811lFMFaF=mN59.14910005.5162.2904F在a处产生的弯矩：11lFMFaF=mN59.14910005.5162.2904求合成弯矩图：考虑最不利的情况，把'aFM与22avaHMM直接相加。22aHavaFaMMMM=mN90.17851.2711.1059.1492222aHavaFaMMMM=mN90.17851.2711.1059.14922求轴传递的转矩mNdFTt05.322106021.1068234求危险截面当量弯矩：最危险截面其当量弯矩为：（取折合系数0.6）22TMMae=mN93.17905.326.090.17822计算危险截面处轴的直径：因为材料选择45号钢调质，查课本第241页表14-1得650BMPa，许用弯曲应力170bMPa，则：mmMdbe89.25701.093.1791.0331,因为ddd