大学生机电类减速器设计说明书

减速器设计说明书 系 别：农业机械化及其自动化 班 级：20农机1班 姓 名：王世纪 学 号：20201009477 目录第一节 设计任务书11.1设计题目11.2设计步骤1第二节 传动装置总体设计方案22.1传动方案2第三节 选择电动机33.1电动机类型的选择33.2确定传动装置的效率33.3选择电动机容量33.4确定传动装置的总传动比和分配传动比43.5动力学参数计算5第四节 减速器蜗杆副传动设计计算74.1选择材料74.2按齿面接触疲劳强度进行设计74.3蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸8第五节 轴的设计校核105.1高速轴设计计算105.2低速轴设计计算13第六节 滚动轴承设计校核166.1高速轴轴承计算166.2低速轴轴承计算17第七节 键的设计校核207.1高速轴与联轴器键连接校核207.2低速轴与蜗轮键连接校核207.3低速轴与联轴器键连接校核20第八节 联轴器的计算与选择218.1高速轴上联轴器218.2低速轴上联轴器21第九节 减速器的密封与润滑229.1减速器的密封229.2轴承的润滑22第十一节 减速器箱体主要结构尺寸242第一节 设计任务书1.1设计题目一级蜗杆减速器，拉力F=2000N，速度v=0.9m/s，齿数=8节距=150mm，每天工作小时数：8小时，工作年限（寿命）：5年，每年工作天数：300天，配备有三相交流电源，电压380/220V。1.2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.减速器内部传动设计计算6.传动轴的设计7.滚动轴承校核8.键联接设计9.联轴器设计10.润滑密封设计11.箱体结构设计第二节 传动装置总体设计方案2.1传动方案传动方案已给定，减速器为一级涡轮蜗杆减速器。1)该方案的优缺点一级涡轮蜗杆减速器机械结构紧凑、体积外形轻巧、小型高效；热交换性能好、散热快；安装简易、灵活轻捷、性能优越、易于维护检修；运行平稳、噪音小、经久耐用；使用性强、安全可靠性大；第三节 选择电动机3.1电动机类型的选择按照工作要求和工况条件，选用三相笼型异步电动机，电压为380V，Y型。3.2确定传动装置的效率查表得：联轴器的效率：1=0.99滚动轴承的效率：2=0.99蜗杆副的效率：3=0.8工作机的效率：w=0.97a=12 22 3 w=0.992×0.992×0.8×0.97=0.7453.3选择电动机容量工作机所需功率为Pw=F V1000=2000×0.91000=1.8kW电动机所需额定功率:Pd=Pwa=1.80.745=2.42kWnw=v×60×1000 sin180°Zp=0.9×60×1000 sin180°8150=43.85rmin查表课程设计手册，使用推荐的传动比范围，一级蜗杆传动比范围为：1040，所以合理的总传动比范围为：1040。可选择的电动机转速范围为nd=ia×nw=(1040)×43.85=4381754r/min。进行综合考虑价格、重量、传动比等因素，选定电机型号为：Y100L2-4的三相异步电动机，额定功率Pen=3kW，满载转速为nm=1430r/min，同步转速为nt=1500r/min。表3-1电机选择方案对比方案电机型号额定功率(kW)同步转速(r/min)满载转速(r/min)1Y132M-837507102Y132S-6310009603Y100L2-43150014304Y100L-2330002870图3-1电机尺寸表3-2电动机尺寸中心高外形尺寸地脚安装尺寸地脚螺栓孔直径轴伸尺寸键部位尺寸HL×HDA×BKD×EF×G100380×245160×1401228×608×243.4确定传动装置的总传动比和分配传动比（1）总传动比的计算由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速nw，可以计算出传动装置总传动比为：ia=nmnw=143043.85=32.611（2）分配传动装置传动比减速器传动比为i1=ia=32.613.5动力学参数计算3.5.1电机轴的参数Pd=2.42kWnm=1430rminTd=9550×Pdnm=9550×2.421430=16.16Nm3.5.2高速轴的参数P1=Pd 1=2.42×0.99=2.40kWP'1=P1 2=2.4×0.99=2.38kWn1=nm=1430.00rminT1=9550×P1n1=9550×2.41430=16.03NmT'1=9550×P'1n1=9550×2.381430=15.89Nm3.5.3低速轴的参数P2=P'1 3=2.38×0.8=1.90kWP'2=P2 2=1.9×0.99=1.88kWn2=n1i1=143032.61=43.85rminT2=9550×P2n2=9550×1.943.85=413.80NmT'2=9550×P'2n2=9550×1.8843.85=409.44Nm3.5.4工作机轴的参数P3=P'2 1 w=1.88×0.99×0.97=1.81kWP'3=P3 w=1.81×0.97=1.76kWn3=n2=43.85rminT3=9550×P3n3=9550×1.8143.85=394.20NmT'3=9550×P'3n3=9550×1.7643.85=383.31Nm运动和动力参数列表如下：表3-3各轴动力学参数表参数、轴名电机轴高速轴低速轴工作机轴转速n(r/min)1430143043.8543.85功率P(kW)2.422.41.91.81转矩T16.1616.03413.8394.2传动比132.611效率0.990.80.99第四节 减速器蜗杆副传动设计计算4.1选择材料考虑到蜗杆传递的功率不大，速度只是中等，故蜗杆用45钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度未4555HRC。蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1金属模铸造，。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。4.2按齿面接触疲劳强度进行设计（1）确定作用在蜗轮上的转矩T2按Z1=2，故取效率=0.8T=9.55×106 Pn=9.55×106 1.943.85=413800Nmm（2）确定载荷系数K因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数载荷系数K=1；由表11-5选取使用系数KA=1.25；由于转速不高，冲击不大，可取动载系数Kv=1.05；则K=KA KV K=1.25×1.05×1=1.3125（3）确定弹性影响系数ZE因选用的是ZCuSn10P1蜗轮和蜗杆相配，故ZE=160MPa。（4）确定蜗轮齿数z2z2=z1 i12=2×32.61=65（5）确定许用接触应力H根据蜗轮材料为蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度>45HRC，可从表11-7中查得蜗轮的基本许用应力H'=268MPa。应力循环系数 NL=60 n j Lh=60×43.85×1×12000=3.157×107故寿命系数为：KNH=8107NL=81073.157×107=0.87H=KNH H'=233MPa（6）计算m2×d1值m2 d1K T2 480z2 H2=1.3125×413800 48065×2332=545.55因z1=2，故从表11-2中取模数m=5mm，蜗杆分度圆直径d1=50mm4.3蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸（1）中心距a=12d1+d2=0.5×50+325=187.5mm取中心距a=188mm（2）蜗杆轴向齿距pa=15.708mm；直径系数q=10；齿顶圆直径da1=60mm；齿根圆直径df1=38mm；分度圆导程角=11°18'36"；蜗杆轴向齿厚sa=7.85mm变位系数x=a'am=188187.55=0.1齿顶高ha1=m=5=5mm齿根高hf1=1.2 m=1.2×5=6mm全齿高h1=ha1+hf1=2.2 m=2.2×5=11mm齿顶圆直径da1=d1+2ha1=50+2×5=60mm齿根圆直径df1=d12hf1=502×6=38mm蜗杆螺旋部分长度为：b111+0.1z2×m=11+0.1×65×5=87.5mm取b1=88mm蜗杆轴向齿距pa= m=×5=15.708mm蜗杆螺旋线导程pz=z1 px=2×15.708=31.416mm（3）蜗轮分度圆直径为：d2=m z2=5×65=325mm齿顶高ha2=1+x2×m=1+0.1×5=5.5mm齿根高hf2=1.2x2×m=1.20.1×5=5.5mm全齿高h2=ha2+hf2=2.2 m=2.2×5=11mm蜗轮齿顶圆直径da2=d2+2ha2=325+2×5.5=336蜗轮齿根圆直径df2=d22hf2=3252×5.5=314外圆直径de2=da2+2 m=336+2×5=346蜗轮宽度b2=2 m0.5+q+1=2×50.5+10+1=38.17mmB=0.75da1=0.75×60=45mm齿宽角=2×arcsinb2d1=2×arcsin38.1750=99.53°咽喉母圆半径r02=ada22=1883362=20mm蜗杆圆周速度v1= d1 n160×1000=×50×143060×1000=3.74第五节 轴的设计校核5.1高速轴设计计算1)高速轴上的功率P、转速n和转矩TP=2.4kW；n=1430r/min；T=16.03Nm2)初步确定轴的最小直径：先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45（调质），硬度为240HBS，根据表，取A0=110，于是得dminA0 3Pn=110×32.41430=13.07mm高速轴的最小直径是安装联轴器的轴径，由于安装键将轴径增大5%dmin=1+0.05×13.07=13.72mm高速轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径d12，为了使所选的轴直径d12与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩Tca=KA×T1，查表，考虑轻微冲击，故取KA=1.5，则:Tca=KA T1=24.05Nm按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件，同时兼顾电机轴直径28mm，查标准或手册，选用LX2型联轴器。半联轴器的孔径为25mm