机械原理课程设计一级减速器设计说明书.doc

机械原理课程设计说明书

一级减速器设计说明书
1 设计任务书
一、工作简图

二、原始数据
减速器传递功率（P/kW）：3.5KW
主动轴转速n1(r/min)：600r/min
减速器传动比i:3
箱体材料：铸铁
三、工作条件：
每日工作时速24h，连续单向运转，载荷平稳，室内工作；工作年限5年；最高工作温度60℃。
四、设计工作量：
⑴ 减速器总装图1张（A1）；
⑵ 从动轴、从动齿轮、主动齿轮（含轴）零件图3张（A2）；
⑶ 设计说明书1份。
2 设计说明书
减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。在目前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用范围相当广泛。几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等.其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速机的应用，且在工业应用上，减速机具有减速及增加转矩功能。因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备。减速机的作用主要有：
1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速机额定扭矩。
2）速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。大家可以看一下一般电机都有一个惯量数值。
计算过程及计算说明
在减速机家族中，行星减速机以其体积小，传动效率高，减速范围广，精度高等诸多优点，而被广泛应用于伺服、步进、直流等传动系统中。其作用就是在保证精密传动的前提下，主要被用来降低转速增大扭矩和降低负载/电机的转动惯量比。为了更好地帮助广大用户用好行星减速机，本文针对减速机和驱动电机断轴的原因进行了分析，并详细地介绍了如何正确安装行星减速机。
一、传动方案拟定
第三组：设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动
（1） 工作条件：使用年限8年，工作为二班工作制载荷平稳，环境清洁。
（2） 原始数据：滚筒圆周力F=1000N；带速V=2.0m/s；
滚筒直径D=500mm；滚筒长度L=500mm。
二、电动机选择
1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机
2、电动机功率选择：
（1）传动装置的总功率：
η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒
=0.96×0.982×0.97×0.99×0.96
=0.85
(2)电机所需的工作功率：
P工作=FV/1000η总
=1000×2/1000×0.8412
=2.4KW

3、确定电动机转速：
计算滚筒工作转速：
n筒=60×1000V/πD
60×1000×2.0/π×50
=76.43r/min
符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。
根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传动比方案：如指导书P15页第一表。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1000r/min 。
4、确定电动机型号
根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132S-6。
其主要性能：额定功率：3KW，满载转速960r/min，额定转矩2.0。质量63kg。
三、计算总传动比及分配各级的伟动比
1、总传动比：i总=n电动/n筒=960/76.4=12.57
2、分配各级伟动比
（1） 取齿轮i齿轮=6（单级减速器i=3~6合理）
（2） ∵i总=i齿轮×I带
∴i带=i总/i齿轮=12.57/6=2.095
四、运动参数及动力参数计算
1、计算各轴转速（r/min）
nI=n电机=960r/min
nII=nI/i带=960/2.095=458.2(r/min)
nIII=nII/i齿轮=458.2/6=76.4(r/min)
2、 计算各轴的功率（KW）
PI=P工作=2.4KW
PII=PI×η带=2.4×0.96=2.304KW
PIII=PII×η轴承×η齿轮=2.168KW
五、轴的结构设计
（1）轴上零件的定位，固定和装配
单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定
（2）确定轴各段直径和长度
工段：d1=22mm 长度取L1=50mm∵h=2c c=1.5mm
II段:d2=d1+2h=22+2×2×1.5=28mm∴d2=28mm
初选用7206c型角接触球轴承，其内径为30mm,
宽度为16mm.
考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：
L2=（2+20+16+55）=93mm
III段直径d3=35mm
L3=L1-L=50-2=48mm
Ⅳ段直径d4=45mm
由手册得：c=1.5 h=2c=2×1.5=3mm
d4=d3+2h=35+2×3=41mm
长度与右面的套筒相同，即L4=20mm
但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：（30+3×2）=36mm
因此将Ⅳ段设计成阶梯形，左段直径为36mm
Ⅴ段直径d5=30mm. 长度L5=19mm
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=100mm
(1)绘制轴受力简图（如图a）
（2）绘制垂直面弯矩图（如图b）
轴承支反力：
FAY=FBY=Fr/2=182.05N
FAZ=FBZ=Ft/2=500.2N
由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为
MC1=FAyL/2=182.05×50=9.1N·m
(3)绘制水平面弯矩图（如图c）

截面C在水平面上弯矩为：
MC2=FAZL/2=500.2×50=25N·m
(4)绘制合弯矩图（如图d）
MC=(MC12+MC22)1/2=9.12+252)1/2=26.6N·m
(5)绘制扭矩图（如图e）
转矩：T=9.55×（P2/n2）×106=48N·m
(6)绘制当量弯矩图（如图f）
转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取α=1，截面C处的当量弯矩：
Mec=[MC2+(αT)2]1/2=[26.62+(1×48)2]1/2=54.88N·m

(7)校核危险截面C的强度
由式（6-3）
σe=Mec/0.1d33=99.6/0.1×413
=14.5MPa< [σ-1]b=60MPa
∴该轴强度足够。
3 设计小结
通过这次单级圆柱齿轮减速器的设计，我们了解了综合运用机械设计和其他先修课程的理论以及生产实践经验相结合进行机械设计的方法，学习和初步掌握了简单机械设计的基本方法步骤，对发现问题和解决问题有了更深的体会。
在设计过程中，我们遇到的最大困难是轴的设计及校核。因为设计轴的时候需要对轴上零件进行估算，然后初步选择一些零件，才能进行轴的设计。而材料力学的计算很麻烦，而且容易出错。所以选择零件的时候总是不能最终确定，所以才会在这一环节耽搁很长时间。最后通过查阅有关资料和一些经验，完成了轴的设计和校核。
其次还在箱体设计环节遇到了一些困难。因为减速器的箱体结构很复杂，上面还有各种连接件、附件，所以很不好设计。最终通过耐心计算和查阅资料，经过大家讨论，确定了箱体的结构设计。
在设计的过程中我们深刻了解到团队合作和小心谨慎的重要性。在课程设计的第一天，由于我的粗心大意搞错了传动比，好在发现错误及时，但是我们还是重新从头计算了一遍，导致耽误了很多时间，做了很多不必要的工作。如果没有几个人一起讨论，我不会很快发现错误，那样就会造成更大的损失。做设计一定要时时刻刻小心谨慎，否则一不注意就会出现严重的错误。
这次的课程设计让我们都学到了很多知识，对我们机械设计基础课程的学习有很大的帮助，相信我们可以在今后的学习和明年的毕业设计中做的更好。

参考文献：
[1] 陈立德主编.机械设计基础课程设计指导书.北京：高等教育出版社，2007.3
[2]机械设计基础，郭红星等，西安电子科技大学出版社
[3]机械设计基础课程设计指导书，宋敏，西安电子科技大学出版社
[4]袖珍机械设计师手册，毛谦德等，机械工业出版社
[5]机械设计课程设计，张培金等，上海交通大学出版社