设计用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器设计机的圆柱齿轮减速器带式运输机圆柱齿轮.doc
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1、个人收集整理 勿做商业用途目 录一、前言. 2二、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算,,,,,4三传动零件的设计计算.8四、箱体的设计及说明14五、轴的设计计算及校核16六、键连接的选择与计算28七、滚动轴承的选择及计算30八、联轴器的选择33九、润滑与密封的选择33十、减速器附件设计。.。.。.。.。.。.。.35十一、设计小结37参考资料.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。. 39 一、前言1。1题目分析题目:设计用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器要求:拟定传动关系:有电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成工作条件:连续单向运转,工作时载荷平稳,空载启动,使用期限10年
2、,小批量生产,单班制工作,运输带速度允许误差5。已知条件:运输带的拉力 F=2550N 运输带工作速度 V1。40ms卷筒直径 D300mm1。1。1本传动机构的特点该减速器结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。但齿轮相对轴承的位置不对称,因此轴应具有较大刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端,这样,轴在转矩的作用下产生的扭转变形将能减缓轴在弯矩作用下产生弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均匀的现象。斜齿轮的特点:是传动的平稳性较直齿轮传动好,且结构紧凑,承载能力高,常用于速度高、载荷大或要求传动紧凑的场合。1.1。2本传动机构的作用齿轮减速器介于机械中原动机与工作机之间,主要将原动机
3、的运动和动力传给工作机,在此起减速作用,并降低转速和相应的增大转矩。1。2传动方案拟定:此方案选用了V带传动和闭式齿轮传动V带传动布置高于高速级,能发挥它的传动平稳、缓冲吸振和过载保护的优点带传动的特点:是主、从动轮的轴间距范围大。工作平稳,噪声小.能缓和冲击,吸收报动。摩擦型带传动有过载保护作用。结构简单、成本低、安装方便但外形轮廓较大。摩擦型带有滑动,不能用于分度系统。轴压力大,带的寿命较短。不同的带型和材料适用的功率、带速、传动比及寿命范围各不相同.二、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算2。1选择电动机的容量: 2。1。1电动机的类型:按工作要求选用Y系列(IP44)三相异步电动
4、机,电压为380V。2。1。2选择电动机容量: 选择电动机所需功率 选择电动机时应保证电动机的额定功率略大于工作机所需的电动机的功率即可,即工作机所需功率为= 传动装置总效率: -V带传动效率:0。96-每对滚动轴承的传动效率:0.99闭式齿轮的传动效率:0。97联轴器的传动效率:0.99传动卷筒的传动效率:0.99带入得=因载荷平稳,电动机额定功率Ped略大于Pd即可.由表17-1,Y系列电动机技术数据,选电动机的额定功率Ped为3kW。2.1。3确定电动机转速: 滚筒工作转速: = r/min 通常取V带传动比常用范围,二级圆柱齿轮减速器=840,则总传动比的范围为i=16160。所以电动
5、机转速的可选范围是: =ir/min 根据电动机所需功率和转速手册有一种适用的电动机型号,传动比方案如下:方案 电动机型号额定功率Ped/kw电动机转速(r/min)同步转速满载转速1Y132s-45.5150014402。2确定传动装置的总传动比和分配传动比: 总传动比: 分配传动比:取则减速器的传动比i为: 取二级圆柱斜齿轮减速器高速级的传动比 则低速极的传动比2.3计算传动装置的运动和动力参数: 将传动装置各轴由高速轴到低速轴依次编号,定为0轴(电动机轴)、 1轴(高速轴)、2轴(中间轴)、3轴(低速轴)、4轴(滚筒轴);相邻两轴间的传动比表示为、;、依次是电动机与1轴,轴1与轴2,轴2
6、与轴3,轴3与轴4之间的传动效率;各轴的转速为、;各轴输入转矩为、则各轴的运动和动力参数为: 0轴(电机轴)kW 1轴(高速轴)kW 2轴(中间轴)kW 3轴(低速轴)kW 4轴(滚筒轴) 运动和动力参数如下表:轴名功率P/kW转矩T/()转速n/(r/min)传动比 i效率输入输出输入输出电动机轴/4。327/28.6714402。532.321.000.960。960.960。981轴4.154.1182.681。824802轴3.993.95266。4264。9142。733轴3.833。793320.03429。288。814轴3。753.72403。1438。988。81三传动零件的
7、设计计算3.1设计V带和带轮:3。1。1设计计算普通V带传动(1)计算功率(P=4。11kW,n=1440r/min) 。(2)选V带型号 选用普通V带根据,由课本219页图1315,选择Z型普通V带。(3)求大、小带轮基准直径取,由课本219页查表13-9得,应不小于75mm,现取由式139得由表13-9取(虽然使n2略有减小,但其误差小于5%,故允许)(4)验算带速: 带速在525m/s范围内,合适(5)取V带基准长度和中心距a: 由于0。7()2()即 , 取,由式13-2得带长 =1468.79mm 查课本212页表13-2取,由式13-16计算实际中心距:(6)验算小带轮包角: 主动
8、轮上的包角合适。(7)计算V带根数Z:由式1315得Z= 由=1440/ min, =80mm,由式139得传动比,查表135得 由查表13-7得: 查表13-2得则取Z=5根。(8)求作用在带轮上的压力FQ查表131,得q=0.1kg/m。得单根V带的初拉力F0=qv2=0。11.402=648N作用在轴上的压力FQ=2ZF0sin=25648sin=128。8N3.2齿轮的结构设计及计算:3。2.1高速级齿轮设计:3.2.1。1选定齿轮类型,精度等级,材料及齿数:1) 按题目传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动2) 运输机为一般工作机器,速度不变,所以选用8级精度3) 材料选择由表10-1选择小齿
9、轮用渗碳淬火,齿面硬度为305HBS ;;大齿轮用球墨铸铁,齿面硬度为305HBS ;由表115取Sf=2。0;Sh=1.5;4) 按齿面接触强度设计计算按轮齿弯曲强度设计计算由表113取载荷系数 由表11-6取齿宽系数小齿轮上的转矩初选螺旋角=15齿数取,则,取实际传动比为齿形系数, 查图118得;由图119得;故应对小齿轮进行弯曲强度计算5)法向模数取6) 中心距 ;取确定螺旋角 齿轮分度圆直径7) 齿宽 ;故取;8) 验算齿面接触强度 故安全9) 齿轮的圆周速度 ; 选8级制造精度 是合宜的3。2.2低速级齿轮设计:3.2。2.1选定齿轮类型,精度等级,材料及齿数:1) 按题目传动方案选
10、用斜齿圆柱齿轮传动2) 运输机为一般工作机器,速度不变,所以选用8级精度3) 材料选择由表11-1选择小齿轮用45号钢调质,齿面强度为260HBS ;大齿轮用45号钢调质,齿面强度为200HBS ; 由表11-5取 SH=1;.25 4) 按轮齿弯曲强度设计计算由表113取载荷系数。1 由表116取齿宽系数0。8小齿轮上的转矩根据114,,选小齿轮齿数为,则,则实际传动比;5) 模数;故取6) 齿宽齿宽 ;故取;7) 分度圆直径 ,中心距;取;验算齿面接触强度 查图11-8得;;由图11-9得; 齿轮的圆周速度;选8级制造精度是合宜的四、箱体的设计及说明:减速器箱体结构尺寸(mm)名称符号计算
11、公式结果箱座厚度8箱盖厚度8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺栓直径地脚螺钉数目4轴承旁联接螺栓直径箱盖与箱座联接螺栓直径轴承端盖螺钉直径窥视孔盖螺钉直径定位销直径连接螺栓的间距,至外箱壁的距离查手册表4-1,至凸缘边缘距离查手册表4-1外箱壁至轴承座端面距离50大齿轮顶圆与内箱壁距离10齿轮端面与内箱壁距离10箱盖,箱座肋厚6.8,6。8轴承端盖外径轴承旁联结螺栓距离85(1轴)85(2轴)115(3轴)五、轴的设计计算及校核:5.1高速轴:5。1。1初步确定轴的最小直径:选取轴的材料为45钢,调质处理。根据表142,取=38MPa,,于是 5。1。2求作用在齿轮上的受
12、力:圆周力 径向力 5.1.3轴的结构设计:5.1.3。1拟定轴上零件的装配方案3215461. 输出轴的最小直径显然是安装V带的直径(如上图),根据轴最小直径的计算,和查阅书籍,故6段b1为60mm,d1为20mm.2. 根据v带的轴向定位要求d5取为28mm,由箱体结构和轴承段、端盖装配关系等确定,b2为50mm.3. 角触轴承段,d3取为30mm,轴承型号为6006,装配关系等确定,b3为24mm。4. 过渡轴段,考虑轴肩定位,故取d4为35mm,由装配关系,确定该段的b4为79mm5. 5为高速级齿轮轴段,b5为45mm。6. 角接触轴承段与3相同,d7为35mm,b7为33mm。5.
13、1。4求轴上的载荷:1求垂直面的支承反力 2求水平面的支承反力 3。F力在支点产生的反力4绘垂直面的弯矩图5绘水平面的弯矩图 6。F力产生弯矩7合成弯矩图 =8轴的转矩 9求危险截面的当量弯矩从图中可以看出,低速的齿轮中心线处最危险,其当量弯矩为10计算危险截面处轴的直径轴的材料为45号钢,调治质处理。由表141查得由表14-3查得 则 考虑到键槽对轴的削弱,将d增加大故 所以 高速轴安全合理载 荷水平面H垂直面V支承反力F弯矩M总弯矩扭矩T 弯矩图如上图所示5.2中间轴:5。2。1初步确定轴的最小直径:选取轴的材料为45钢,调质处理。根据表153,取C=110,于是得5。2.2求作用在齿轮上
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