一级直齿圆柱齿轮减速器设计项目说明指导书.doc
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1、新 余 学 院机械设计课程设计任 务 书 专 业 机械设计制造及自动化学 生 姓 名 刘金龙 班 级 13机制本1班学 号 指 导 教 师 胡宾伟老师起 止 日 期 /12/7-/12/18机械设计课程设计任务书一、设计题目:带式输送机传动装置一级直齿圆柱齿轮减速器设计二、设计数据:已知输送带有效拉力F(N),减速器输出转速n(rmin)、许可误差5%、输送机滚筒直径D(mm),减速器设计寿命为,工作条件;两班工作制,常温下连续工作,空载开启,工作载荷平稳,单向运转,三相交流电源,电压为380 220V,一级减速器,原始数据如表 原始数据 FnD2950N250r/min380mm 三、设计任
2、务:1.依据原始数据确定电动机功率和转速,计算传动比,并进行运动及动力参数计算。2进行传动零件强度计算,确定其关键参数.。3.对减速器进行结构设计,并绘制一级减速器装配图及关键零件图。4. 对低速轴上轴承、键和轴等进行寿命计算和强度校核。5. 对关键零件如轴、齿轮、箱体等进行结构设计,并绘制零件工作图。6.编写设计计算说明书。指导老师: 胡宾伟 12月 7 日机械设计课程设计任务书11绪论21.1 摘要21.2 选题目标和意义22机械传动装置总体设计32.1 确定传动方案32.2 选择电动机32.2.1 选择电动机类型32.2.2 选择电动机额定功率32.2.3 电动机转速选择42.2.4 确
3、定电动机型号52.3 传动比分配72.4 计算传动装置运动和动力参数73传动零件设计93.1 箱外传动件(V带设计)93.2减速器内传动件设计(齿轮传动设计)113.2.1选择齿轮材料、热处理方法及精度等级113.2.2按齿面接触疲惫强度设计齿轮113.2.3关键参数选择和几何尺寸计算133.2.4齿根校核143.3轴设计153.3.1高速轴设计153.3.2低速轴设计193.3.3确定滚动轴承润滑和密封213.3.4回油沟223.3.5确定滚动轴承在箱体座孔中安装位置223.3.6 确定轴承座孔宽度L223.3.7确定轴伸出箱体外位置223.3.8 确定轴轴向尺寸223.4滚动轴承选择和校核
4、计算233.4.1高速轴承校核233.4.2低速轴承校核243.5键联接选择及其校核计算243.5.1选择键类型和规格243.5.2校核键强度253.6联轴器扭矩校核263.7 减速器基础结构设计和选择263.7.1齿轮结构设计263.7.2滚动轴承组合设计273.7.3滚动轴承配合273.7.4滚动轴承拆卸273.7.5轴承盖选择和尺寸计算273.7.6润滑和密封294箱体尺寸及附件设计304.1箱体尺寸304.2附件设计324.2.1检验孔和盖板324.2.2通气器324.2.3油面指示器324.2.4放油螺塞334.2.5定位销334.2.6起盖螺钉334.2.7起吊装置335设计总结3
5、56参考文件361绪论1.1 摘要齿轮减速机是按国家专业标准ZBJ19004生产外啮合渐开线斜齿圆柱齿轮减速机,齿轮减速机是中国广泛利用在华东地域、华东地域、用于塔引入式起重机机械回转机构,广泛应用于冶金、矿山、起重、运输、水泥、建筑、化工、纺织、印染、制药等领域。齿轮减速机通常见于低转速大扭矩传动设备,把电动机一般减速机也会有几对相同原理齿轮达成理想减速效果,大小齿轮齿数之比,就是传动比。伴随减速机行业不停发展,越来越多企业利用到了减速机。1.2 选题目标和意义减速器类别、品种、型式很多,现在已制订为行(国)标减速器有40余种。减速器类别是依据所采取齿轮齿形、齿廓曲线划分;减速器品种是依据使
6、用需要而设计不一样结构减速器;减速器型式是在基础结构基础上依据齿面硬度、传动级数、出轴型式、装配型式、安装型式、联接型式等原因而设计不一样特征减速器。 和减速器联接工作机载荷状态比较复杂,对减速器影响很大,是减速器选择及计算关键原因,减速器载荷状态即工作机(从动机)载荷状态,通常分为三类:均匀载荷;中等冲击载荷;强冲击载荷。减速器是指原动机和工作机之间独立封闭式传动装置,用来降低转速并对应地增大转矩。另外,在一些场所,也有用作增速装置,并称为增速器。 在设计过程中,我们能正确了解所学知识,而我们选择减速器,也是因为对我们专业学生来说,这是一个很经典例子,能从中学到很多知识。2机械传动装置总体设
7、计2.1 确定传动方案此次设计选择带式输送机机械传动装置方案为V带传动和一级闭式齿轮传动,其传动装置见下图。2.2 选择电动机2.2.1 选择电动机类型电动机是标准部件。因为工作环境清洁,运动载荷平稳,所以选择Y系列通常见途全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。2.2.2 选择电动机额定功率已知带式输送机性能参数以下表输送带工作拉力F/N输送带工作速度卷筒直径D/mm2950N250r/min380mm1、工作机所需要功率为:Pw=Fv/1000,式中:v=Dn/60*1000=3.14*380*250/60*1000=4.972m/sPw=Fv/1000=2950*4.972/1000=14.6
8、67Kw2、从电动机到工作机传动总效率为:其中、分别为V带传动、齿轮传动、滚动轴承、弹性套柱销联轴器和滚筒效率,查取机械基础P459附录3 选择=0.95 、=0.97(8级精度)、=0.99(球轴承)、=0.995、=0.96故3、电动机所需功率为Pd= / =14.667Kw/0.862=17.016Kw又因为电动机额定功率查机械基础P499附录50,选择电动机额定功率为17.5kW,满足电动机额定功率 。2.2.3 电动机转速选择 传动滚筒轴工作转速:N=v*60*1000/D= 4.972m/s*60*1000/3.14*380mm=250.02r/min 查机械基础P459附录3,
9、V带常见传动比为i1=24,圆柱齿轮传动一级减速器常见传动比范围为i2=35(8级精度)。依据传动装置总传动比i和各级传动比i1、i2、in之间关系是i=i1i2in,可知总传动比合理范围为i=620。又 因为 ,故 电动机转速可选择范围对应为符合这一范围同时转速有750r/min、1000r/min和1500r/min三种。2.2.4 确定电动机型号选上述不一样转速电动机进行比较,查看下表:综合考虑选择同时转速为1500r/minY系列电动机,型号为Y180M-4。得到电动机关键参数,见下表:电动机技术数据电动机型号额定功率(kw)同时转速(r/min)满载转速(r/min)Y180M-41
10、8.5150014702.02.22.3 传动比分配1、传动系统总传动比i总电动机选定后,依据电动机满载转速nm和工作机转速nw即可确定传动系统总传动比I,即i总=nm/nw=1470/2505.882、总传动比等于各传动比乘积 i总=i带i齿 取i带=2(一般V带 i=24)因为:i总=i带i齿,所以:i齿5.88/22.943、分配各级传动比各级传动比和总传动比关系为i=i1i2。依据V带传动比范围i1=2 4 ,初选i13.042,则单级圆柱齿轮减速器传动比为4,符合圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i2=35(8级精度),且符合了在设计带传动和一级圆柱齿轮减速器组成传动装置中,应使带传动
11、比小于齿轮传动比,即i带i齿。 2.4 计算传动装置运动和动力参数1、 计算各轴输入功率 0轴(电动机轴)输出功率为:P0=Ped=17.5kw1轴(减速器高速轴)输入功率:从0轴到1轴,经过V带传动和一个联轴器,所以:P1=Ped带=17.5kw*0.95=16.625kw2轴(减速器低速轴)输入功率:从1轴到2轴,经过一对轴承,一对齿轮传动,一对齿轮啮合传动,所以:p2=p1承带=16.625kw*0.99*0.97=15.96kw3轴(滚动轴)输入功率:从2轴到3轴,经过一对轴承,一个联轴器,所以:P3=P2承联=15.96kw*0.99*0.995=15.73kw2、 计算各轴转速输入
12、轴转速:n1=nm=1470r/min输出轴转速:n2=n1/i1=1470/2=735 r/min滚筒轴4转速:n4=n3=735/3.7=198.65 r/min3、 各轴输入转矩T(Nm)输入轴转矩:T1=9550P1/n1=955016.625/1470=108.01 Nm输出轴转矩:T2=9550P2/n2=955015.96/735=207.37Nm 滚筒轴转矩:T3=9550P3/n3=955015.73/198.65=756.21Nm3传动零件设计3.1 箱外传动件(V带设计)1、确定计算功率计算功率Pca是依据传输功率P和带工作条件而确定.Pca=KAP.17.5kW21kW
13、其中,Pca为计算功率, KA.;2、选择V带带型依据计算功率Pca和小带轮转速n1,确定一般V带为A型,参考教材第九版机械设计。由可得到小带轮基准直径范围为80mmdd100mm,再参考教材第八版机械设计表8-6 V带轮最小基准直径和表8-8 一般V带基准直径系列,确定大小带轮基准直径,应使dd1(dd)min,初选dd1为100mm,dd2=2dd1=200mm,则带速V1为: V1=dd1n1/(601000)=3.141001470/(601000)m/s7.693m/s此值在525m/s范围内,符合要求。确定中心距a,并选择V带基准长度Ld。依据带传动总体尺寸限制条件或要求中心距,经
14、过计算,0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)得: 210 mma0600 mm初定中心距为a0=300mm。计算对应带长Ld0Ld02a0+/2(dd1+dd2)+(dd1+dd2)2/4a0=2300+/2(100+200)+(100+200)2/(4300)=1146 mm带基准长度Ld依据Ld0,参考教材得 V带基准长度系列及长度系数KL,得Ld=1250 mm。计算中心距a及其变动范围传动实际中心距近似为aa0(LdLd0)/2=300(12501146)/2=352 mm考虑到带轮制造误差、带长误差、带弹性和因带松弛而产生补充张紧需要,常给出中心距变动范围为amin=a0
15、.015Ld=3520.0151250334 mmamax=a+0.03Ld=3520.031250390 mm验算小带轮上包角1由设计经验可得,小带轮上包角1小于大带轮上包角2;小带轮上总摩擦力对应地小于大带轮上总摩擦力。所以,打滑只可能在小带轮上发生。为了提升带传动工作能力,应使190011800(dd2dd1)57.30a=1800(200100)57.30352163.70900确定带根数z由式Pca=KAP得出,其中KA为工作情况系数,P为传输功率;Pr为额定功率,由式Pr=(P0P0)KaKL得出,其中P0为单根一般V带所能传输最大功率, Z=Pca/Pr=KAP/(P0P0)Ka
16、KL6为了使各根V=6根带受力均匀,带根数不宜过多,通常少于10根,经判定,符合要求。 确定带初拉力F0下式中,q为传动带单位长度质量,kg/m,参考教材得:p=0.1kg/m。F0min=500(2.5Ka)Pca/Kazvqv2=500(2.50.96)3.6/(0.9665.02)0.15.02298.39 N对于新安装V带,初拉力为1.5(F0)min;对于运转后V带,初拉力应为1.3(F0)min,则初拉力应选F0=1.5(F0)min。计算带传动压轴力FpFp=2zF0sin(1/2)=261.598.39sin(163.70/2)=1.75 kN其中,1为小带轮包角。3.2减速器
17、内传动件设计(齿轮传动设计)3.2.1选择齿轮材料、热处理方法及精度等级 齿轮材料、热处理方法及齿面硬度因为载荷中有轻微振动,传动速度不高,传动尺寸无特殊要求,属于通常齿轮传动,故两齿轮均可用软齿面齿轮。查机械基础P322表1410,小齿轮选择45号钢,调质处理,硬度260HBS;大齿轮选择45号钢,调质处理,硬度为220HBS。 精度等级初选减速器为通常齿轮传动,圆周速度不会太大,依据机械设计学基础P145表57,初选8级精度。3.2.2按齿面接触疲惫强度设计齿轮因为本设计中减速器是软齿面闭式齿轮传动,齿轮承载能力关键由齿轮接触疲惫强度决定,其设计公式为: 确定载荷系数K因为该齿轮传动是软齿
18、面齿轮,圆周速度也不大,精度也不高,而且齿轮相对轴承是对称部署,依据电动机和载荷性质查机械设计学基础P147表58,得K范围为1.41.6, 取K1.5。 小齿轮转矩 接触疲惫许用应力 )接触疲惫极限应力由机械设计学基础P150图530中MQ取值线,依据两齿轮齿面硬度,查得45钢调质处理后极限应力为=600MPa , =560MPa )接触疲惫寿命系数ZN 应力循环次数公式为 N=60 n jth 工作寿命每十二个月按300天,天天工作8小时,故 th=(300108)=24000h N1=60466.798124000=6.722108 查机械设计学基础P151图531,且许可齿轮表面有一定
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