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1、机械设计（论文）说明书题 目：一级直齿圆柱齿轮减速器系 别： XXX系专 业： 学生姓名：学 号：指导教师：职 称：目 录 第一部分 课程设计任务书-3 第二部分 传动装置总体设计方案-3 第三部分 电动机的选择-4 第四部分 计算传动装置的运动和动力参数-7 第五部分 齿轮的设计-8 第六部分 传动轴承和传动轴及联轴器的设计-17 第七部分 键连接的选择及校核计算-20 第八部分 减速器及其附件的设计-22 第九部分 润滑与密封-24 设计小结-25 参考文献-25第一部分 课程设计任务书 一、设计课题：设计一级直齿圆柱齿轮减速器,工作机效率为0.96(包括其支承轴承效率的 损失),使用期限
2、8年(300天/年),2班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有 三相交流,电压380/220V。 二. 设计要求: 1.减速器装配图一张。 2.绘制轴、齿轮等零件图各一张。 3.设计说明书一份。 三. 设计步骤: 1. 传动装置总体设计方案 2. 电动机的选择 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 4. 计算传动装置的运动和动力参数 5. 设计V带和带轮 6. 齿轮的设计 7. 滚动轴承和传动轴的设计 8. 键联接设计 9. 箱体结构设计10. 润滑密封设计 11. 联轴器设计 第二部分 传动装置总体设计方案 1.组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。 2.特点：齿轮相对于轴承对称分
3、布。 3.确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。其 传动方案如下： 图一: 传动装置总体设计图 初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 选择V带传动和一级圆柱直齿轮减速器。 计算传动装置的总效率 a : a = 0.960.99 2 0.970.990.96=0.87 1 为V 带的效率, 2 为轴承的效率, 3 为齿轮啮合传动的效率, 4 为联轴器的效 率, 5 为工作机的效率（包括工作机和对应轴承的效率） 。 第三部分 电动机的选择 1 电动机的选择 皮带速度v: v=1.75m/s 工作机的功率 p w : p w = 2.83 KW F V 10
4、00= 1620 1.75 1000= 电动机所需工作功率为: p d = 3.25 KW p a= 2.83 0.87= 执行机构的曲柄转速为: n = 119.4 r/min 60 1000V D= 60 1000 1.75 280=经查表按推荐的传动比合理范围，V带传动的传动比 i 1 =24，一级圆柱直 齿轮减速器传动比 i 2 =36，则总传动比合理范围为 i a =624，电动机转速的可选 范围为 n d= i a n = (624)119.4 = 716.42865.6r/min。综合考虑电动机和传动 装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选定型号为 Y112M-4 的
5、 三相异步电动机，额定功率为 4KW,满载转速 n m =1440r/min，同步转速 1500r/min。2 确定传动装置的总传动比和分配传动比 （1）总传动比：由选定的电动机满载转速n 和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动 比为: i a =n m /n=1440/119.4=12.1 （2）分配传动装置传动比: i a =i 0 i式中 i 0 ,i 1 分别为带传动和减速器的传动比。为使V带传动外廓尺寸不致过 大，初步取 i 0 =2.5，则减速器传动比为: i=i a /i 0 =12.1/2.5=4.8 第四部分 计算传动装置的运动和动力参数 （1）各轴转速: n I= n m
6、 /i 0= 1440/2.5 = 576 r/min n II= n I /i = 576/4.8 = 120 r/min n III= n II= 120 r/min （2)各轴输入功率: P I= P d = 3.250.96 = 3.12 KW P II= P I = 3.120.990.97 = 3 KW P III= P II = 30.990.99 = 2.94 KW则各轴的输出功率：P I = P I 0.99 = 3.09 KW P II = P II 0.99 = 2.97 KW P III = P III 0.99 = 2.91 KW (3)各轴输入转矩: T I= T
7、d i 0 电动机轴的输出转矩: T d= = 21.6 Nm 9550 p n 9550 3.25 1440=所以： T I= T d i 0 = 21.62.50.96 = 51.8 Nm T II= T I i = 51.84.80.990.97 = 238.8 Nm T III= T II = 238.80.990.99 = 234 Nm输出转矩为： T I = T I 0.99 = 51.3 Nm T II = T II 0.99 = 236.4 Nm T III = T III 0.99 = 231.7 Nm 第五部分 V带的设计 1 选择普通V带型号计算功率 P c : P c=
8、 K A P d= 1.13.25 = 3.58 KW根据手册查得知其交点在A型交界线范围内，故选用A型V带。2 确定带轮的基准直径，并验算带速取小带轮直径为 d 1= 100 mm,则： d 2= n 1 d 1 (1-)/n 2= i 0 d 1 (1- )= 2.5100(1-0.02) = 245 mm由手册选取 d 2= 250 mm。带速验算： V = n m d 1 /(601000) = 1440100/(601000) = 7.54 m/s 介于525m/s范围内，故合适。 3 确定带长和中心距a 0.7(d 1 +d 2 )a 0 2(d 1 +d 2 ) 0.7(100+
9、250)a 0 2(100+250) 245a 0 700初定中心距 a 0= 472.5 mm，则带长为: L 0= 2a 0 +(d 1 +d 2 )/2+(d 2 -d 1 ) 2 /(4a 0 ) = 2472.5+(100+250)/2+(250-100) 2 /(4472.5)=1506 mm由表9-3选用 L d= 1600 mm，确定实际中心距为： a = a 0 +(L d -L 0 )/2 = 472.5+(1600-1506)/2 = 519.5 mm 4 验算小带轮上的包角 : = 180 0 -(d 2 -d 1 )57.3 0 /a = 180 0 -(250-10
10、0)57.3 0 /519.5= 163.5 0 120 05 确定带的根数： Z = P c /(P 0 +P 0 )K L K 故要取 Z = 3根 A 型V带。 6 计算轴上的压力：由初拉力公式有： F 0= 500P c (2.5/K -1)/(ZV)+qV 2 = 5003.58(2.5/0.96-1)/(37.54)+0.107.54 2= 132.6 N作用在轴上的压力： F Q= 2ZF 0 sin( 1 /2) = 23132.6sin(163.5/2) = 787.3 N 第六部分 齿轮的设计 1 齿轮材料、热处理及精度：考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故选用一级圆柱直
11、齿轮减速器。材料：小齿轮选用45号钢调质，齿面硬度为小齿轮：250HBS。大齿轮选用 45号钢正火，齿面硬度为大齿轮：200HBS。取小齿齿数：Z 1= 25，则： Z 2= i 12 Z 1= 4.825 = 120 取：Z 2= 1202 初步设计齿轮传动的主要尺寸，按齿面接触强度设计： d 3 2KT u 1 u ( ZZ ) 确定各参数的值:1) 试选 K t= 1.22) T 1= 51.8 Nm3) 选取齿宽系数 d= 14) 由表8-5查得材料的弹性影响系数 Z E= 189.8 MPa5) 由图8-15查得节点区域系数 Z H= 2.56) 查得小齿轮的接触疲劳强度极限: Hl
12、im1= 610 MPa，大齿轮的接触疲劳 强度极限: Hlim2= 560 MPa。7) 计算应力循环次数： 小齿轮应力循环次数：N 1= 60nkt h= 605761830028 = 1.3310 9 大齿轮应力循环次数：N 2= 60nkt h= N 1 /u = 1.3310 9 /4.8 = 2.7610 88) 由图8-19查得接触疲劳寿命系数:K HN1= 0.88,K HN2= 0.919) 计算接触疲劳许用应力,取失效概率为1%,安全系数S=1,得: H 1= = 0.88610 = 536.8 MPa K S H 2= = 0.91560 = 509.6 MPa K S
13、许用接触应力: H = ( H 1 + H 2 )/2 = (536.8+509.6)/2 = 523.2 MPa 3 设计计算: 小齿轮的分度圆直径:d 1t :d 3 2KT u 1 u ( ZZ ) = = 49.8 mm 3 2 1.2 51.8 1000 1 4.8 + 1 4.8 ( 2.5 189.8 523.2 ) 4 修正计算结果：1) 确定： m n= = = 1.99 mm d Z 49.8 25 取为标准值:2 mm。2) 中心距： a = = = 145 mm (Z + Z)m 2 (25 + 120) 2 23) 计算齿轮参数： d 1= Z 1 m n= 252 = 50 mm d 2= Z 2 m n= 1202 = 240 mm b = dd 1= 50 mm b圆整为整数为：b = 50 mm。4) 计算圆周速度 v: v = = = 1.51 m/s dn 60 1000 3.14 50 576 60 1000 由表8-8选取齿轮精度等级为8级。 5 校核齿根弯曲疲劳强度： (1) 确定公式内各计算数值：1) 由表8-3查得齿间载荷分配系数：K H= 1.1，K F = 1.1；齿轮宽高比为：
