一级齿轮减速器设计讲稿详解

机械设计课程设计一．概述1．准备设计手册，图册，绘图工具等。复习内容：齿轮传动、轴、滚动轴承、键、螺纹联接、联轴器选择等。2．时间安排1）电动机选择、传动比分配、运动参数、计算、传动零件设计计算（一天）。2）轴的结构设计，绘装配草图（半天）。3）画正式装配图：包括主要尺寸、配合公差、零件编号、明细表、技术要求等（两天）。4）画零件图1张（低速轴或低速轴上齿轮）。（半天）5）编写计算说明书。（一天）6）检查和装订。32145机械设计课程设计任务书设计题目：带式输送机传动装置一级直齿圆柱齿轮减速器设计。设计带式输送机传动系统。采用一级圆柱齿轮减速器的传动系统参考方案（见图）原始数据：输送带有效拉力F=3600N减速器3的输出转速n=260r/min（允许误差±5%）输送机滚筒直径D=280mm减速器设计寿命为10年。工作条件：两班制，常温下连续工作；空载起动，工作载荷平稳，单向运转；三相交流电源，电压为380/220伏。带式输送机由电动机驱动。电动机1通过联轴器2将动力传入单级圆柱齿轮减速器3，再通过联轴器4，将动力传至输送机滚筒5，带动输送带工作。32145设计任务：1、减速器装配图1张（0号或1号图纸）；2、零件图1张（齿轮或轴，2号图纸）；3、设计计算说明书1份。设计期限：年月日至年月日颁发日期：年月日二．计算1．按照设计要求确定传动方案2．选择电动机1）电机类型：推荐Y系列380V，三相异步电动机2）选择电动机功率Ped设：工作机（卷筒）所需功率PW卷筒效率ηW电机至卷筒轴Ⅲ的传动总效率ηa（减速器效率）电机需要的功率Pd计算如下：edWaWdPPP式中PW＝F·V/1000（kW））（smDnV/10006022联轴器齿轮轴承a卷筒轴承W995.0~99.097.099.098.0＝＝球＝滚子＝联轴器齿轮轴承96.0＝卷筒举例：现算出Pd=2.08kW查手册取Ped=2.2kW对于Ped=2.2kW的电动机型号有四种型号Y90L-2Y100L1-4Y112M-6Y132S-8同步转速3000r/min1500r/min1000r/min750r/min满载转速2840r/min1420r/min940r/min710r/min3）确定电动机转速nd已知卷筒转速为n（r/min）一级减速器的总传动比合理范围是ia=2～8所以：电动机转速为nd=ia·n=（2～8）n例如n=260r/min则nd=520～2080r/min该范围内的转速有750r/min,1000r/min,1500r/min电动机方案比较方案电动机型号额定功率Ped（kW）电动机转速电动机重量（kg）参考价格减速器传动比i同步转速满载转速1Y100L1－42.215001420405.462Y112M－62.21000940463.613Y132S－82.2750710622.73注：ia=满载转速/n卷筒通过比较得知：一级减速器的最佳传动比为2~42号方案较好，其重量轻，价格便宜，传动比适中。12212PP=dPPPP联轴器轴承齿轮卷筒联轴器6122129.5510TT=TddddPTnTTiT联轴器轴承齿轮卷筒联轴器3．运动参数计算运动参数的计算（包括计算各轴的转速、功率和转矩）列表表示将计算结果列成表格以便查找。轴号功率P（kW）扭矩T（N.mm）转速传动比效率1P1=T1=n1=2P2=T2=N2=卷筒P卷=T卷=N卷=N2=%5nnn－误差＝卷筒4．传动零件设计计算1）斜齿轮要计算的参数a;mn;z1,z2;b1,b2;β;dai,dfi,di(i=1~2)2）直齿轮要计算的参数a;m;z1,z2;b1,b2;dai,dfi,di(i=1~2)3）计算卷筒实际转速及误差)/(/1212zzninneded＝卷筒齿轮传动的设计（复习教材，具体步骤可参考教材例题）•根据：传递功率P；传动比i；小齿轮的转速n;工作时间、闭式传动。•1）选择材料、热处理、精度等级、决定齿面硬度、表面粗糙度。•2）软齿面按齿面接触疲劳强度设计，•A)确定Z1、Z2和齿宽系数•B)计算实际传动比、传动比误差•计算卷筒实际转速及误差)/(/1212zzninneded＝卷筒%5nnn－误差＝卷筒•C)计算转矩T•D)确定载荷系数K•E)确定许用接触应力•F)查表确定两齿轮的极限应力•G)计算应力循环次数N•H)查表确定两齿轮的接触疲劳寿命系数极限应力ZNT1、ZNT2。•I)查接触疲劳寿命的安全系数•J)求出d1、确定标准模数m校核齿根弯曲疲劳强度•A）两齿轮的分度圆直径•B）两齿轮齿宽•C)查表两轮的齿形系数和应力修正系数•D)计算许用弯曲应力•（查极限弯曲应力、弯曲寿命系数、应力修正系数、弯曲疲劳安全系数•E)计算弯曲许用应力•F)计算弯曲应力•G)计算齿轮传动的中心距•H)计算齿轮的圆周速度两齿轮的几何尺寸计算•A)齿顶圆直径•B)齿根圆直径•C)分度圆直径•D)基圆直径•E)齿顶高、齿根高、齿全高•F)齿顶径向间隙•G)齿厚、齿槽宽、齿距•H)两齿轮的中心距（尽量满足课程设计）•I)齿顶圆的压力角5．注意事项1）斜齿轮的中心距a要圆整，其尾数为0，2，5，82）模数取标准值，并且≥1.53）β＝8°～20°当β＝8°～12°时用“60000”轴承当β＝12°～20°时用“30000”或“70000”轴承4）小齿轮齿宽b1应比大齿轮齿宽b2大5～10mm取齿宽系数Ψd=1～1.2材料一般取45钢，Pd≥5.5kW时用合金钢如40Cr等。三绘制装配草图：与轴的结构设计同时进行1．选择视图一般用三视图，和必要的局部视图2．布置图面1）确定绘图的有效面积装配图：0号图纸，按1：1画。零件图：2号图纸，按1：1画。2）大体确定三视图的位置先画俯视图（1）根据中心距先画俯视图的两根轴线;（2）然后画齿轮；（3）按设计资料确定零件与箱体内壁的间距△1和△2（10-15mm），画出俯视图的箱体内框线；（4）确定轴的支点和轴上零件力的作用点mmnPAd203110min13220min2nPAd∵在开始设计轴时，轴的长度和跨距未定，支座反力和弯矩就无法求得，这时常用简单公式初步估算出轴的最细处直径dmin，并依次进行轴的结构设计。轴1的最细直径为d1min(减速器的输入端)轴2的最细直径为d2min（减速器的输出端）注意：有键槽处，估算直径要加大3～7％；然后圆整。圆整后与联轴器、电机轴一致；联轴器两端轴径允许不同，但相差不能太大，查表圆整后与联轴器一致；联轴器两端轴径允许不同，但相差不能太大，查表3．进行轴的结构设计轴径设计、轴段长度设计4．轴的强度及轴承寿命计算，键联接的强度验算等略（要求计算低速级）5．轴上零件的具体结构设计主要有：齿轮、套筒、联轴器等注意：1）此时应考虑齿轮、轴承的润滑方式，连轴器的型号，考虑此润滑方式下密封以及它们对轴的要求：如脂润滑应有挡油环，装在轴上位置，密封圈）轴承v2m/s时，脂润滑；v2m/s时，油润滑；2）联轴器的选择（低速级，高速级）6．箱体及其它零件设计四绘制正式装配图1．装配图的绘制略图面尺寸：装订边：25mm，其余三边：10mm2．尺寸标注1）定位尺寸（齿轮中心距及偏差，地脚螺钉尺寸，主、从动轴外伸端的配合长度和直径，机座中心高等）2）配合尺寸（齿轮与轴，轴承与轴，轴承与箱体，等）3）外廓尺寸（减速器的最大长、宽、高；减速器底座的长、宽、高）3．技术要求1）减速器特性（功率,输入转速,总传动比,传动效率等）2）技术要求4．零件编号及明细表五绘制零件图(轴、齿轮)六编写计算说明书及装订单级减速器减速器的内部结构10-15mm10-15mm5-8mm观察孔盖与透气器放油螺塞油标螺栓连接通孔端盖齿轮啮合的画法轴的施工图例齿轮轴施工图例齿轮施工图例Example带式输送机减速器试按弯扭合成法设计计算其主动轴。已知：P=10kW，n=200r/min，斜齿圆柱齿轮传动b=100mm，z=40，mn=5mm，=922，轴端装有联轴器。1Motor××××减速箱轴设计示例1.选择轴的材料——Solution选择轴的材料为45号钢，调质处理，硬度217~255HBS。由表16.1查得对称循环弯曲许用应力[-1]=180MPa。根据式(16.2)，由表16.3选系数C=110，得2.初步计算轴径——因为轴端装联轴器需开键槽，会削弱轴的强度。故将轴径增加4%~5%，取轴的最小直径为45mm。已知：P=10kW，n=200r/minmm5.402001011033minnPAdC3.轴的结构设计——(1)拟定轴上零件的布置方案根据轴上齿轮、轴承、轴承盖、半联轴器等零件的装配方向、顺序和相互关系，确定轴上零件的布置方案。＋＋3.轴的结构设计——(2)轴上零件的定位及轴主要尺寸的确定由查取联轴器工作情况系数K=1.3，计算转矩为a)轴端联轴器选用和定位——查国标，选用HL4型弹性柱销联轴器，J型轴孔，其孔径d1=45mm，与轴配合为H7/k6；联轴器的毂孔长L1=84mm，故轴与其配合段长LⅠ-Ⅱ=82mm；按轴径选用平键截面尺寸b×h=14×9，键长为70mm；按轴径选用轴端挡圈直径D=55mm。mmN6207504775003.1KTTC已知：P=10kW，n=200r/minⅡⅠ45H7/k68284mmN477500/1055.96nPT轴承距箱体内壁为5mm,则轴环宽度b=20mm。齿轮右端采用轴套定位，其宽度为20mm。取齿轮端面距箱体内壁为15mm＋＋551001301515b)轴承、齿轮的定位及轴段主要尺寸——根据轴的受力，选取一对7211C滚动轴承正装，其尺寸为d×D×B＝55mm×100mm×21mm,配合段轴径dⅢ-Ⅳ=dⅥ-Ⅶ=55mm(k6)。左端轴承采用轴肩作轴向定位，由手册确定轴肩处直径dⅤ-Ⅵ≥64mm，配合轴段长LⅥ-Ⅶ=23mm；右端采用轴套作轴向定位。＋＋55k655k6ⅢⅥⅤⅣⅦ23211002123ⅡⅠ45H7/k68284取齿轮安装段直径dⅣ-Ⅴ=58mm(H7/r6),配合轴段长度取LⅣ-Ⅴ=98mm。齿轮左端轴环定位，轴环高度h0.07d，结合轴承轴肩的要求，取h=6mm，则轴环直径dⅤ-Ⅵ=67mm。＋＋55k645H7/k66758H7/r655H7/k6ⅢⅡⅠⅥⅤⅣⅦ23988221100218423轴承距箱体内壁为5mm,则轴环宽度b=20mm。齿轮右端采用轴套定位，其宽度为20mm。取齿轮端面距箱体内壁为15mm＋＋55k645H7/k66758H7/r655H7/k6ⅢⅡⅠⅥⅤⅣⅦ2320988280.580.5215510013015211523＋＋55k645H7/k66758H7/r655H7/k652ⅢⅡⅠⅥⅤⅣⅦ23209845608280.580.521552010013015211540402342取平键16mm×10mm×90mm3.轴的结构设计——(2)轴上零件的定位及轴主要尺寸的确定c)轴结构的工艺性——取轴端倒角为2×45，按规定确定各轴肩的圆角半径，左轴颈留有砂轮越程槽，键槽位于同一轴线上。＋＋55k645H7/k66758H7/r655H7/k652ⅢⅡⅠⅥⅤⅣⅦ23209845608280.580.5215520100130152115404023424.按弯扭合成校核轴的强度——(1)画轴空间受力简图轴空间受力简图；FrFaFVAFVBFtFHAFHB将轴上作用力分解为垂直面受力；将轴上作用力分解为水平面受力。取集中力作用于齿轮和轴承宽度的中点。FrFtFaAB4.按弯扭合成校核轴的强度——(2)轴上受力分析齿轮的圆周力N4710'229cos/5404775002cos/22111ntzmTdTF齿轮的径向力N1740'229co