机械设计专业课程设计单极圆柱齿轮减速器带式传动.doc
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1、目 录一、传动方案拟定 2二、电动机选取 2三、计算总传动比及分派各级传动比3四、运动参数及动力参数计算 3五、传动零件设计计算 4六、轴设计计算 7七、键联接选取及计算14八、减速器箱体、箱盖及附件设计计算15九、润滑与密封16十、设计小结17十一、参照资料目录17 机械电子学院 3151周水 机械电子学院 二七年十二月二十七日一、传动方案拟定第二组第三个数据:设计带式输送机传动装置中一级圆柱齿轮减速器(1) 工作条件:使用年限,每年按300天计算,两班制工作,载荷平稳。(2) 原始数据:滚筒圆周力F=1.7KN;带速V=1.4m/s;滚筒直径D=220mm。运动简图二、电动机选取1、电动机
2、类型和构造型式选取:按已知工作规定和 条件,选用 Y系列三相异步电动机。2、拟定电动机功率:(1)传动装置总效率:总=带2轴承齿轮联轴器滚筒=0.960.9920.970.990.95=0.86(2)电机所需工作功率:Pd=FV/1000总=17001.4/10000.86 =2.76KW3、拟定电动机转速:滚筒轴工作转速:Nw=601000V/D=6010001.4/220=121.5r/min依照【2】表2.2中推荐合理传动比范畴,取V带传动比Iv=24,单级圆柱齿轮传动比范畴Ic=35,则合理总传动比i范畴为i=620,故电动机转速可选范畴为nd=inw=(620)121.5=72924
3、30r/min符合这一范畴同步转速有960 r/min和1420r/min。由【2】表8.1查出有三种合用电动机型号、如下表方案电动机型号额定功率电动机转速(r/min)传动装置传动比KW同转满转总传动比带齿轮1Y132s-6310009607.932.632Y100l2-431500142011.6833.89综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器传动比,比较两种方案可知:方案1因电动机转速低,传动装置尺寸较大,价格较高。方案2适中。故选取电动机型号Y100l2-4。4、拟定电动机型号依照以上选用电动机类型,所需额定功率及同步转速,选定电动机型号为Y100l2-4。其重要性
4、能:额定功率:3KW,满载转速1420r/min,额定转矩2.2。三、计算总传动比及分派各级传动比1、总传动比:i总=n电动/n筒=1420/121.5=11.682、分派各级传动比(1) 取i带=3(2) i总=i齿i 带i齿=i总/i带=11.68/3=3.89四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速(r/min)nI=nm/i带=1420/3=473.33(r/min)nII=nI/i齿=473.33/3.89=121.67(r/min)滚筒nw=nII=473.33/3.89=121.67(r/min)2、 计算各轴功率(KW) PI=Pd带=2.760.96=2.64KW PII=
5、PI轴承齿轮=2.640.990.97=2.53KW3、 计算各轴转矩Td=9.55Pd/nm=95502.76/1420=18.56Nm TI=9.55p2入/n1 =9550x2.64/473.33=53.26Nm TII =9.55p2入/n2=9550x2.53/121.67=198.58Nm 五、传动零件设计计算1、 皮带轮传动设计计算(1) 选取普通V带截型由课本1P189表10-8得:kA=1.2 P=2.76KWPC=KAP=1.22.76=3.3KW据PC=3.3KW和n1=473.33r/min由课本1P189图10-12得:选用A型V带(2) 拟定带轮基准直径,并验算带速
6、由1课本P190表10-9,取dd1=95mmdmin=75dd2=i带dd1(1-)=395(1-0.02)=279.30 mm由课本1P190表10-9,取dd2=280带速V:V=dd1n1/601000=951420/601000 =7.06m/s在525m/s范畴内,带速适当。(3) 拟定带长和中心距初定中心距a0=500mmLd=2a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0=2500+3.14(95+280)+(280-95)2/4450=1605.8mm依照课本1表(10-6)选用相近Ld=1600mm拟定中心距aa0+(Ld-Ld0)/2=500+(1600-1
7、605.8)/2=497mm (4) 验算小带轮包角1=1800-57.30 (dd2-dd1)/a=1800-57.30(280-95)/497=158.6701200(合用) (5) 拟定带根数单根V带传递额定功率.据dd1和n1,查课本图10-9得 P1=1.4KWi1时单根V带额定功率增量.据带型及i查1表10-2得 P1=0.17KW查1表10-3,得K=0.94;查1表10-4得 KL=0.99Z= PC/(P1+P1)KKL=3.3/(1.4+0.17) 0.940.99=2.26 (取3根) (6) 计算轴上压力由课本1表10-5查得q=0.1kg/m,由课本式(10-20)单
8、根V带初拉力:F0=500PC/ZV(2.5/K)-1+qV2=500x3.3/3x7.06(2.5/0.94-1)+0.10x7.062 =134.3kN则作用在轴承压力FQFQ=2ZF0sin(1/2)=23134.3sin(158.67o/2)=791.9N2、齿轮传动设计计算(1)选取齿轮材料与热解决:所设计齿轮传动属于闭式传动,普通齿轮采用软齿面。查阅表1 表6-8,选用价格便宜便于制造材料,小齿轮材料为45钢,调质,齿面硬度260HBS;大齿轮材料也为45钢,正火解决,硬度为215HBS;精度级别:运送机是普通机器,速度不高,故选8级精度。(2)按齿面接触疲劳强度设计由d1 (67
9、12kT1(u+1)/duH2)1/3拟定关于参数如下:传动比i齿=3.89取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数:Z2=iZ1= 20=77.8取z2=78 由课本表6-12取d=1.1(3)转矩T1T1=9.55106P1/n1=9.551062.61/473.33=52660Nmm(4)载荷系数k : 取k=1.2(5)许用接触应力HH= Hlim ZN/SHmin 由课本1图6-37查得:Hlim1=610Mpa Hlim2=500Mpa接触疲劳寿命系数Zn:按一年300个工作日,每天16h计算,由公式N=60njtn 计算N1=60473.331030018=1.36x109N2=N/
10、i=1.36x109 /3.89=3.4108查1课本图6-38中曲线1,得 ZN1=1 ZN2=1.05按普通可靠度规定选用安全系数SHmin=1.0H1=Hlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 MpaH2=Hlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa故得:d1 (6712kT1(u+1)/duH2)1/3=49.04mm 模数:m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm取课本1P79原则模数第一数列上值,m=2.5(6)校核齿根弯曲疲劳强度 bb=2KT1YFS/bmd1拟定关于参数和系数分度圆直径:d1=mZ1=2.520mm=50mm d2=mZ2
11、=2.578mm=195mm齿宽:b=dd1=1.150mm=55mm取b2=55mm b1=60mm(7)复合齿形因数YFs 由课本1图6-40得:YFS1=4.35,YFS2=3.95 (8)许用弯曲应力bb依照课本1P116:bb= bblim YN/SFmin由课本1图6-41得弯曲疲劳极限bblim应为: bblim1=490Mpa bblim2 =410Mpa由课本1图6-42得弯曲疲劳寿命系数YN:YN1=1 YN2=1弯曲疲劳最小安全系数SFmin :按普通可靠性规定,取SFmin =1计算得弯曲疲劳许用应力为bb1=bblim1 YN1/SFmin=4901/1=490Mpa
12、bb2= bblim2 YN2/SFmin =4101/1=410Mpa校核计算bb1=2kT1YFS1/ b1md1=71.86pa bb1bb2=2kT1YFS2/ b2md1=72.61Mpa/=2.19/204=0.0107 计算大齿轮齿根弯曲应力为 齿轮弯曲强度足够4.2.3 齿轮几何尺寸拟定齿顶圆直径 由机械零件设计手册得 h*a =1 c* = 0.25齿距 P = 23.14=6.28(mm)齿根高 齿顶高 齿根圆直径 4.3 齿轮构造设计 小齿轮采用齿轮轴构造,大齿轮采用锻造毛坯腹板式构造大齿轮关尺寸计算如下:轴孔直径 d=50轮毂直径 =1.6d=1.650=80轮毂长度
13、轮缘厚度 0 = (34)m = 68(mm) 取 =8轮缘内径 =-2h-2=196-24.5-28= 171(mm)取D2 = 170(mm) 腹板厚度 c=0.3=0.348=14.4 取c=15(mm)腹板中心孔直径=0.5(+)=0.5(170+80)=125(mm)腹板孔直径=0.25(-)=0.25(170-80)=22.5(mm) 取=20(mm)齿轮倒角n=0.5m=0.52=1齿轮工作如图2所示:六、轴设计计算 从动轴设计 1、选取轴材料 拟定许用应力 选轴材料为45号钢,调质解决。查2表13-1可知: b=650Mpa,s=360Mpa,查2表13-6可知:b+1bb=2
14、15Mpa 0bb=102Mpa,-1bb=60Mpa 2、按扭转强度估算轴最小直径 单级齿轮减速器低速轴为转轴,输出端与联轴器相接,从构造规定考虑,输出端轴径应最小,最小直径为: dC 查2表13-5可得,45钢取C=118 则d118(2.53/121.67)1/3mm=32.44mm 考虑键槽影响以及联轴器孔径系列原则,取d=35mm 3、齿轮上作用力计算 齿轮所受转矩:T=9.55106P/n=9.551062.53/121.67=198582 N 齿轮作用力: 圆周力:Ft=2T/d=2198582/195N=2036N 径向力:Fr=Fttan200=2036tan200=741N
15、 4、轴构造设计 轴构造设计时,需要考虑轴系中相配零件尺寸以及轴上零件固定方式,按比例绘制轴系构造草图。 (1)、联轴器选取 可采用弹性柱销联轴器,查2表9.4可得联轴器型号为HL3联轴器:3582 GB5014-85 (2)、拟定轴上零件位置与固定方式 单级减速器中,可以将齿轮安排在箱体中央,轴承对称布置 在齿轮两边。轴外伸端安装联轴器,齿轮靠油环和套筒实现轴向定位和固定,靠平键和过盈配合实现周向固定,两端轴承靠套筒实现轴向定位,靠过盈配合实现周向固定 ,轴通过两端轴承盖实现轴向定位,联轴器靠轴肩平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位 (3)、拟定各段轴直径将估算轴d=35mm作为外伸端直
16、径d1与联轴器相配(如图),考虑联轴器用轴肩实现轴向定位,取第二段直径为d2=40mm齿轮和左端轴承从左侧装入,考虑装拆以便以及零件固定规定,装轴处d3应不不大于d2,取d3=4 5mm,为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径d4应不不大于d3,取d4=50mm。齿轮左端用用套筒固定,右端用轴环定位,轴环直径d5满足齿轮定位同步,还应满足右侧轴承安装规定,依照选定轴承型号拟定.右端轴承型号与左端轴承相似,取d6=45mm. (4)选取轴承型号.由1P270初选深沟球轴承,代号为6209,查手册可得:轴承宽度B=19,安装尺寸D=52,故轴环直径d5=52mm. (5)拟定轴各段直径和长度段:d1=35
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