减速器设计-机械设计及制造课程设计.doc

(1) 选择电动机
① 选择电动机类型和结构形式。俺找找工作要求和条件，选用一般用途的，Y系列三相异步电动机，为卧式封闭结构。
② 确定电动机功率。工作及所需的功率（kw）按下式计算

式中，，m/s 滚筒效率=0.96，代入上式得
=2.98kw
电动机所需功率（kw）按下式计算，查各类机械传动的效率值：

kw3.23kw
选取电动机额定功率(kw),使=（1~1.3） =3.23（1~1.3）=3.23~4.20
③ 确定电动机转速。工作机卷筒轴的转速为：
==65.68r/min
查机械设计手册 取=4kw 。根据机械设计手册，取二级齿轮减速器=8~40 。
故电动机的转速可取范围为：
=（8~40）×65.68r/min=525.44~2627.2r/min
符合此转速要求的同步转速有Y132M1-6 和Y112M-4两种电动机，综合考虑选择同步转速为1000r/min的Y系列电动机Y132M1-6 ,满载转速r/min 。
（2）计算传动装置的总传动比并分配各级传动比
①传动装置的总传动比为：960/65.68=14.62
②分配各级传动比
：=1.3 =3.35 =3.35 =4.37
④ 计算传动装置的运动参数和动力参数
1. 各轴转速
Ⅰ轴：960r/min
Ⅱ轴：=960/3.35=286.57r/min
Ⅲ轴：=286.57/4.36=65.73r/min
滚筒轴：=65.73r/min
2. 各轴功率
Ⅰ轴：==40.99=3.96kw
Ⅱ轴：==3.960.980.99=3.84kw
Ⅲ轴：=3.73kw
3. 各轴转矩
电动机轴：N·mm
Ⅰ轴：N·mm
Ⅱ轴：=128034N·mm
Ⅲ轴：=541593N·mm
滚筒轴：=530815N·mm

高速级
1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
① 按图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。
② 运输机一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）
③ 材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45港（调质）硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。
④ 选小齿轮齿数=23，大齿轮齿数==77.0，取=78
2. 按齿面接触强度设计
由设计计算公式（10-9a）进行试算，即：

（1） 确定公式内的各计算数值
① 试选载荷系数=1.3
② 计算小齿轮传递的转矩
==3.9410
③ 由表10-7选取吃苦按系数=1
④ 由表10-6查得材料的弹性影响系数=189.8Mpa
⑤ 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=550Mpa
⑥ 由式10=13计算应力循环次数
60·9601（3830010）=4.14710
==1.23810
⑦ 由图10-19取接触疲劳强度寿命系数=0.90 =0.95
⑧ 计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1%，安全系数S=1，由式10-12得
==0.9600=540Mpa
==0.95550=522.5Mpa
（2） 计算
① 试计算小齿轮分度圆直径，代入中较小值
2.32==47.854mm
② 计算圆周速度
==2.40m/s
③ 计算齿宽

④ 计算齿宽与齿高之比
模数： =47.854/24=1.994
齿高：h=2.251.994=4.49mm ==10.66mm
⑤计算载荷系数
根据v=2.46m/s，7级精度，由图10-8查得动载系数k=1.11直齿轮K=k=1,由表10-2查得使用系数K=1由表10-4用插值法查得7级精度小齿轮相对支撑费堆成布置时K=1.42, =10.66查图10-13得K=1.35故载荷系数K=1.576
⑤ 按实际的载荷系数校正说算的分度圆直径由式10-10a得d=d=51.026
⑦计算模数m
m=d/z=2.13
3.按齿根弯曲强度设计
由式10-5得弯曲强度的设计公式为

（1） 确定公式内的各计算数值
① 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限500Mpa;大齿轮的弯曲疲劳极限380Mpa
② 由图10-18取弯曲疲劳系数0.85，,0.88
③ 计算弯曲疲劳许用应力
取取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式10-12得
=303.57Mpa
=238.86Mpa
④ 计算载荷系数K
=11.1111.34=1.4874
⑤ 查取齿形系数
由表10-5查得=2.65 =2.228
⑥ 查取应力校正系数
由表10-5查得=1.58 =1.7
⑦ 计算大小齿轮的并加以比较
==0.01379
==0.01645
大齿轮的齿数大
（2）设计计算
=1.54mm
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度的模数m大于齿根弯曲疲劳强度，计算的模数，忧郁齿轮模数m的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取有弯曲强度算得的模数1.54并就近圆整为标准值m=2mm,按接触强度算得的分度圆直径=51.026mm,算出小齿轮齿数
=25.51326
大齿轮齿数=3.3526=87.1 取=81
这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。
4. 几何尺寸设计
（1）计算分度圆直径
262=52mm
174mm
（2） 计算中心距：mm
计算齿轮宽度：152=52mm
圆整后：mm =60mm

低速级
1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
① 按图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。
② 运输机一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）
③ 材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45港（调质）硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。
④ 选小齿轮齿数=23，大齿轮齿数==77.0，取=78
2.按齿面接触强度设计
由设计计算公式（10-9a）进行试算，即：

（1） 确定公式内的各计算数值
① 试选载荷系数=1.3
② 计算小齿轮传递的转矩
==1.27810
③ 由表10-7选取吃苦按系数=1
④ 由表10-6查得材料的弹性影响系数=189.8Mpa
⑤ 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=550Mpa
⑥ 由式10=13计算应力循环次数
60·2871（3830010）=1.24010
==2.84410
⑦ 由图10-19取接触疲劳强度寿命系数=0.92 =0.98
⑧ 计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1%，安全系数S=1，由式10-12得
==0.92600=552Mpa
==0.98550=539Mpa
（2） 计算
① 试计算小齿轮分度圆直径，代入中较小值
2.32==69.558mm
② 计算圆周速度
==1.04m/s
③ 计算齿宽

④ 计算齿宽与齿高之比
模数： =69.558/24=2.898
齿高：h=2.252.898=6.52mm ==10.67
⑤计算载荷系数
根据v=1.04m/s，7级精度，由图10-8查得动载系数k=1.02直齿轮K=k=1,由表10-2查得使用系数K=1由表10-4用插值法查得7级精度小齿轮相对支撑费堆成布置时K=1.423, =10.67查图10-13得K=1.35故载荷系数K=1.451
⑥ 按实际的载荷系数校正说算的分度圆直径由式10-10a得d=d=72.153
⑦计算模数m
m=d/z=3.01
3.按齿根弯曲强度设计
由式10-5得弯曲强度的设计公式为

（1）确定公式内的各计算数值
① 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限500Mpa;大齿轮的弯曲疲劳极限380Mpa
② 由图10-18取弯曲疲劳系数0.85，,0.88
③ 计算弯曲疲劳许用应力
取取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式10-12得
=303.57Mpa
=238.86Mpa
④ 计算载荷系数K
=11.0711.35=1.377
⑤ 查取齿形系数
由表10-5查得=2.65 =2.228
⑥ 查取应力校正系数
由表10-5查得=1.58 =1.79
⑦ 计算大小齿轮的并加以比较
==0.01379
==0.01654
大齿轮的齿数大
（2）设计计算
=2.15mm
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度的模数m大于齿根弯曲疲劳强度，计算的模数，忧郁齿轮模数m的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取有弯曲强度算得的模数1.54并就近圆整为标准值m=2mm,按接触强度算得的分度圆直径=51.026mm,算出小齿轮齿数
=29
大齿轮齿数=4.3629=126
这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。
4.几何尺寸设计
（1）计算分度圆直径
292.5=73mm
315mm
（2）计算中心距：mm
（3）计算齿轮宽度：173=73mm
圆整后：mm =80mm
高速轴
一1 p=4KW
T=9550000=39791.6N
N=960 r
2 初步确定最小直径
输入轴最小直径显然是安装联轴器处的最小直径d。联轴器的计算转矩，取K=1.31
d=A=18mm T=KT=51728N
选HL1联轴器。半联轴器孔径d=19mm。半联轴器长度L=42mm。与毂孔配合长度L=30mm。
二 结构设计
L=28mm D=19mm为了满足半联轴器的轴向定位要求 D=19+(0.07*19)*2=22mm. 5-6段初选滚动轴承，选深沟球轴承6205其尺寸d*D*B=25*52*15. 故D=25mm= D， L=15mm. D=D+2h=32mm .D=30mm 齿轮宽度60mm，为使套筒压紧，L=57mm。齿轮左边轴肩定位h0.07d取h=3mm，则轴环处直径 D=36mm。轴环宽度b1.4h，取L=6.
取齿轮距箱体内壁之距离a=19mm滚动轴承距箱体距离s=9mm
L段=s+a+c+L-L=111mm
L=B+s+a+（60-57）=45mm
三 轴上零件周向定位
齿轮，半联轴器与轴的轴向定位均采用平键连接。按d由表6-1查的平键截面b*h=10*8，键槽永健槽铣刀加工，长为50mm同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选着轮毂与轴的配合为；同样半联轴器与轴的连结，选用平键为6*6*32，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的轴向是过渡配合得来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6
四 确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为2*45
中间轴
一1 取每级齿轮传动效率=0.97 p=p*=3.88KW n=286.9r/min
T=9550000=129153 N.mm
2 初步确定最小直径
中间轴最小直径显然是安装联轴器处的最小直径d d=A=26.7mm
二 结构设计

初选滚动轴承，选深沟球轴承6206其尺寸d*D*B= 30*62*16 故D=30mm= D，取D=36mm。齿轮宽度80mm为使套筒压紧L=77mm，齿轮右边轴肩定位h0.07d取h=5mm则轴环处直径D=45mm轴环宽度b1.4h，取l=15mm。安装大齿轮轴段齿轮宽度55mm为使套筒压紧L=52mm
取齿轮距箱体内壁之距离a=19mm滚动轴承距箱体距离s=9mm
D=35mm
L= L=B+s+a+3=46mm
三 轴上零件周向定位
齿轮与轴的轴向定位均采用平键连接。按D由表6-1查的平键截面b*h=10*8
，键槽永健槽铣刀加工，长为70mm同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选着轮毂与轴的配合为；同大齿轮与轴的连结，选用平键为10*8*45，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的轴向是过渡配合得来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6
四 确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为2*45

低速轴
一1 取每级齿轮传动效率=0.97 p=p*=3.76KW n=66.03r/min
T=9550000=543813N.mm
2 初步确定最小直径
输入轴最小直径显然是安装联轴器处的最小直径d。联轴器的计算转矩，取K=1.31
d=A=43.1mm T=KT=706957 N.mm
选HL4联轴器。半联轴器孔径d=45mm。半联轴器长度L=112mm。与毂孔配合长度L=84mm。
3求作用在齿轮上的力
因已知低速级大齿轮分度圆直径为
d=mz=315mm
F==3453N
F=Ftan=1257N

二 结构设计
为了满足半联轴器的轴向定位要求D=52mm， L=82mm初选滚动轴承，选深沟球轴承6211其尺寸d*D*B=55*100*21取D= D=55mm而L21mm。由手册上查的6211型轴承的定位轴肩h=5mm，因此取D=65mm。安装齿轮轴段D=60mm，齿轮宽度75mm齿轮左端为使套筒压紧L=72mm齿轮右边轴肩定位h0.07d取h=6mm则轴环处直径D=72mm轴环宽度b1.4h，L=12mm。
取齿轮距箱体内壁之距离a=19mm滚动轴承距箱体距离s=9mm两齿轮间距c=19mm中间级大齿轮轮毂长L=55mm。
L=B+s+a+3=51mm
L=L+c+a+s -L=90mm
三 轴上零件周向定位
齿轮，半联轴器与轴的轴向定位均采用平键连接。按d由表6-1查的平键截面b*h=18*11键槽永健槽铣刀加工，长为63mm同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选着轮毂与轴的配合为；同样半联轴器与轴的连结，选用平键为16*10*70，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的轴向是过渡配合得来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6
四 确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为2*45
五．求轴上载荷做出轴的计算简图。在确定轴的支撑点位置。应从手册中查取a值。对于6211型深沟球轴承，由手册中查的a=10.5mm因此，作为简支梁的轴的支撑跨距226mm。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图
圆周力面由静力平衡方程
=0 F*148.5-F*226=0
=0 F*77.5-F*226=0
求得支反力 F=2268.9N 弯矩M1=175770 N.mm
径向力平面由静力平衡方程
=0 F*148.5-F*226=0
=0 F *77.5-F*226=0
求得支反力 F=825.9N 弯矩 M2=64007 N.mm
总弯矩M==187061 N.mm 扭矩 T=9549=543813N.mm
六．弯扭合成校核强度
=/W=17.4MPa 因为，故安全

七．寿命基数 按表13—6取f=1
P1*(77.5*825.9)=64007N
P1*(148.5*431)=64011N
P=max(p.p)=64011N
L==