单级圆柱齿轮减速器(附装配图)

铁路职业技术学院机械与电子学院1/37《机械设计基础》课程设计说明书题目：带传动及单级圆柱齿轮减速器的设计学院：机械与电子学院专业：机械制造与自动化班级：机制19-1班学号：15160530069姓名：李俊指导教师：周海机械与电子学院2019年11月-12月铁路职业技术学院机械与电子学院2/37目录一、课程设计任务要求····························3二、电动机的选择·································4三、传动比的计算设计·································5四、各轴总传动比各级传动比·····························6五、V带传动设计·······································8六、齿轮传动设计·································11七、轴的设计·······································19八、轴和键的校核······························30九、键的设计·····································32十、减速器附件的设计·······························34十一、润滑与密封·····································36十二、设计小结··········································37十三、参考资料·······································37铁路职业技术学院机械与电子学院3/37一、课程设计任务要求1.用CAD设计一张减速器装配图（A0或A1）并打印出来。2.轴、齿轮零件图各一张，共两张零件图。3.一份课程设计说明书（电子版）并印出来传动系统图如下：传动简图输送机传动装置中的一级直齿减速器。运动简图工作条件冲击载荷，单向传动，室内工作。三班制，使用5年，工作机速度误差±5%。原始数据如下：原始数值数据来源S3-10输出轴功率P/kw4.5输出轴转速n/min55铁路职业技术学院机械与电子学院4/37二、电动机的选择计算步骤设计计算与内容设计结果1、选择电动机的类型。2、电动机输出功率Pd3、电动机的转速4、选定电动机的型号按照工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇式冷鼠笼型三相异步电动机。电动机输出功率η总=η1η2η2η3η4=0.96*0.99*0.99*0.96*0.96=0.86故电动机输出功率PdPd=P/η总=4.5/0.86=5.23kw电动机额定功率Ped查表20-1，得Ped=5.5kw由表2-1，得V带传动常用传动比范围i1=2~4单级圆柱齿轮i2=3~6，nw=55r/minnd=nw·i1·i2=330~1320r/min在该范围内电动机的转速有：750r/min、1000r/min，电动机Y132M2-6输出功率Pd=5.23kw额定功率Ped=5.5kwη总=0.86铁路职业技术学院机械与电子学院5/37取电动机同步转速为1000r/min。根据电动机所需的功率，并考虑电动机转速越高，总传动比越大，减速器的尺寸相应越大，所以选用Y132M2-6.额定功率5.5kw，满载转速960r/min，额定转矩2.0N/m，最大转矩2.2N/m。三、传动比的计算设计计算步骤设计计算与内容1、计算总传动比2、各级传动比分配i总=n/nw=960/55=17.45n为电动机满载转速，nw为输出轴转速取V带传动的传动比i1=2，开式齿轮传动的传动比i3=3则减速器的传动比i2=i/（i1*i2）=2.90铁路职业技术学院机械与电子学院6/37四、各轴总传动比各级传动比计算步骤设计计算与内容设计结果1、各轴转速2、各轴输入功率3、各轴的转矩电动机轴为0轴，减速器高速轴为1轴，低速轴为2轴，输出轴为3轴。n0=960r/minn1=n0/i1=480r/minn2=n1/i2=166r/minn3=55r/minP0=5.23KWP1=P0*n1=5.23*0.96=5.02KWP2=P1*n2*n3=5.02*0.99*0.96=4.77KWP3=4.5KWT0=9550*P0/n0=52.02N·mT1=99.88N·mT2=274.42N·mT3=781.36N·mn0=960r/minn1=480r/minn2=166r/minn3=55r/minP0=5.23KWP1=5.02KWP2=4.77KWP3=4.5KWT0=52.02N·mT1=99.88N·mT2=274.42N·mT3=781.36N·m铁路职业技术学院机械与电子学院7/37计算结果汇总如下表，以供参考相关参数轴电动轴01轴2轴w卷筒轴功P(KW)5.235.024.773.8转速n(r/min)96048016655转矩T（N.m）52.0299.88274.42781.36传动比i22.903效率0.960.960.96铁路职业技术学院机械与电子学院8/37五、传动设计计算步骤设计计算与内容设计结果1、确定设计功率PC2、选择普通V带型号3、确定带轮基准直径dd1、dd2。由机械设计基础表10-7得KA=1.2PC=KAP=1.2×5.5=6.6KW根据PC=6.6KW,n0=960/min。由表10-8应选B型V带。由课本图10-88知，小带轮基准直径的推荐值为112~140mm。由《机械设计基础》表10-8取dd1=125mm，dd2=dd1*n1/n2=125*960/480=250mm按表10-8取标准直径dd2=250mm，则实际传动比i、带速V分别为：i1=dd2/dd1=250/125=2V=πdd1n1/60×1000=（125×π×960）/（60×1000）m/s=6.28m/sKA=1.2Pc=6.6kwdd1=125mmdd2=250mmi=2V=6.28m/s铁路职业技术学院机械与电子学院9/374验证带速V5、确定带的基准长度Ld和实际中心距a0。带长L0V值在5~25m/s范围内，带速合格。0.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2）0.7（125+250）≤a0≤2(125+250)262.5mm≤a0≤750mm初取中心距a0=500mmL0=2a0+(dd1+dd2)π/2+(dd2-dd1)2/4a0=2×500+（125+250）π/2+（250-125）2/（4×500）=2028.31mm由表10-2选取基准长度Ld=2000mm实际中心距a为a≈a0+（La-L0）/2=500+（2028.31-2000）/2mm=514mmα1=180o-（dd1-dd2）/α×57.3o=180o-57.3o×（4250-125）/514a0=500Ld=2000mma≈514mmα1=166o铁路职业技术学院机械与电子学院10/376、校核小带轮包角α17、确定V带根数Z=166o＞120o（符合要求）查表10-4，由线性插值法P0=1.64+(1.93-1.64)/(1200-950)*(960-950)=1.65kw查表10-5,10-6，有线性插值法△P0=0.294kwKa=0.968查表10-2，得KL=0.98V带轮的根数ZZ=Pc/[（P0+△P0）*Ka*Ka]=6.6/[（1.65+0.294）*0.968*0.98]=3.6（根）圆整得Z=4由表10-1查得B型普通V带的每米长质量q=0.17kg/m，得单根V带的初拉力为P0=1.65kw△P0=0.294kwKa=0.968Z=4铁路职业技术学院机械与电子学院11/378、求初拉力F0及带轮轴上的压力F0F0=500×（2.5/K-1）(Pc/zv)+qv2=500〔2.5/0.968-1）x6.6/（5x6.28）+0.17×6.282〕=214.6N可得作用在轴上的压力Q为Q=2×F0Zsin（a1/2）=2×214.6×4×sin（1660/2）=1700NF0=214.6N6YQ=1700N六、齿轮传动设计根据数据：传递功率P1=5.02KW电动机驱动，小齿轮转速n1=480r/min，大齿轮转速n2=166r/min，传递比i=2.90，单向运转，载荷变化不大，使用期限五年，三班制工作。铁路职业技术学院机械与电子学院12/37设计步骤计算方法和内容设计结果1、选择齿轮材料2、确定材料许用接触应力3、按齿轮面接触疲劳强度设小齿轮选用45钢，调质处理，硬度为250HBS；大齿轮选用45钢，调质处理，硬度为220HBS。两齿轮齿面硬度差为30HBS，符合软齿面传动的设计要求。查表12-6，两齿轮材料的接触疲劳极限应力分别为Hlim1=480+0.93（HBS1-135）=480+0.93*(250-135)=586.95MPaHlim2=559.05MPa查表12-7，SHlim=1.0[σH1]=Hlim1/SHlim=586.95/1=586.95MPa[σH2]=559.05MPa因两齿轮均为钢质齿轮，可求出d1值。确定有关参数与系数：转矩T1=99880N·mmHlim1=586.95MPaHlim2=559.05MPa[σH1]=586.95MPa[σH2]=559.05MPau=3铁路职业技术学院机械与电子学院13/37计4、几何尺寸计算查表12-3，,取K=1.4查表12-4，取弹性系数ZE=189.8齿宽系数ψd=1[σH]以较小值[σH2]=559.05MPa代入d1==60.66mm齿数Z1=30则Z2=Z1*u=30*3=90模数m=d1/Z1=60.66/30=2.02mm查表5-1，圆整m=2mm中心距a=m/2（Z1+Z2）=120mm齿宽b2=d1*ψd=60.66mm取整b2=61mmT1=99880N·mmK=1.4ZE=189.8ψd=1d1=60.66mmZ1=30Z2=90m=2mma=120mmaMP3ψd1k*u1u*σH*54.3TZcaMP铁路职业技术学院机械与电子学院14/375、校核齿根弯曲疲劳强度b1=b2+（5~10）mm取b1=70mm查表12-5，两齿轮的齿形系数，应力校正系数分别为Z1=30时YF1=2.52YS1=1.625Z2=90时YF2=2.20YS2=1.78查表12-6，两试验齿轮材料的弯曲疲劳极限应力分别为σFlim1=190+0.2（HBS1-135）=190+0.2*（250-135）=213MPaσFlim2=207MPa查表12-7，SHlim=1.0[σF1]=Flim1/SHlim=213/1=213MPa[σF2]=207MPa两齿轮的齿根弯曲疲劳应力为b2=61mmb1=70mmYF1=2.52YS1=1.625YF2=2.20YS2=1.78σFlim1=213MPaσFlim2=207MPa[σF1]=213MPa[σF2]=207MPa铁路职业技术学院机械与电子学院15/376、齿轮其他尺寸计算σF1=2kT1/(bd1m）*YF1*YS1=2*1.4*99880/（61*60.66*2）*2.52*1.625=154.75MPa＜[σF1]σF2=147.98MPa＜[σF2]所以两齿轮齿根弯曲疲劳强度均足够。分度圆直径d1=mZ1=2*30=60mmd2=180mm齿顶圆直径da1=d1+2ha=60+2*2=64mmda2=184mm齿根圆直径df1=d1+2hf=60-2*2.5=55mmdf2=175mm中心距σF1=154.75MPaσF2=147.98MPa铁路职业技术学院机械与电子学院16/377、选择齿轮精度等级开式齿轮（1）选择齿轮材料和热处理（2）确定材料许用接触应力（3）按齿面a=120mm齿宽b2=61mmb1=70mmV1=1000*60n1d1π=1.